Разработка методик структурно-фазового анализа тонких диэлектрических, металлических и гетероэпитаксиальных полупроводниковых слоев на кремниевых подложках на базе электронной нанодифракции и комбинационного рассеяния света, 3.5.02.3 : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Л. А. Власукова

Abstract

Объектами исследования являются структурные параметры, химический и фазовый состав гетерокомпозиций типа «Si + нанокристаллы А3В5», «SiO2 + нанокристаллы А3В5/А2В6»и SiC/Si. Цель работы: создание методик анализа диэлектрических и полупроводниковых слоев на базе методов просвечивающей электронной микроскопии/нанодифракции и комбинационного рассеяния света. Методом ионно-лучевого синтеза изготовлены гетерокомпозиции «Si+нанокристаллы А3В5», «SiO2+нанокристаллы А3В5/А2В6». Гетероэпитаксиальные композиции SiC/Si получены при отжиге подложек Si в вакууме при высоких температурах. Изготовленные гетерокомпозиции исследованы методами комбинационного рассения света и просвечивающей электронной микроскопии и дифракции. В результате выполненных работ создана методика регистрации, анализа и интерпретации спектров комбинационного рассеяния света от кристаллической фазы нанокластеров полупроводников А3В5 и А2В6 в матрицах кремния и диоксида кремния, позволяющая определять химический и фазовый состав нанопреципитатов, а также оценивать уровень механических напряжений в гетерокомпозициях. Данная методика применима при слоевой плотности нанокластеров выше 1011 кластеров/см2. На основе явления резонансного комбинационного рассеяния света разработана и применена методика анализа фазово-структурного состава пленок SiO2(600 нм)/Si после тройной (Zn+Se+S) ионной имплантации и последующего отжига. По спектрам КРС, возбуждаемым ультрафиолетом и синим светом, доказано образование нанокристаллов ZnSe, ZnS и тройного раствора ZnSxSe1-x в SiO2 после тройной имплантации и отжигов, а также оценено содержание серы в нанокристаллах тройного раствора. Разработана методика регистрации картин электронной дифракции наноразмерных областей исследуемых образцов на просвечивающем электронном микроскопе Hitachi H-800. Изображения формируются в сходящемся электронном пучке в режиме «сканирования на просвет», размеры пятна которого определяется специальными сменными апертурными диафрагмами и составляют 100 нм, 50 нм, 20 нм и 10 нм. Разработанная на базе комбинационного рассеяния света методика может быть использованы для экспрессного неразрушающего локального анализа химического и фазового состава наноструктурированных композитов на основе кремния и элементов изделий микроэлектроники.