Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow ДИФРАКЦИОННЫЙ СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Рентгеновская дифрактометрия низкоразмерных пористых кристаллических структур

Интерес к исследованиям пористых слоев кремния и сверхрешеток на их основе в первую очередь связан с исследованием структуры поверхности твердых тел. Топология реальной поверхности, ее шероховатость играют значительную роль в стохатических процессах роста кристаллов, поверхностных фазовых переходах. При этом шероховатости даже с размерами 0.1-0.3 нм оказываются существенными. Одной из главных нерешенных проблем является полная характеризация афинности рассматриваемой поверхности твердого тела.

Кроме этого реальная геометрия поверхности, подверженная как макро-, так и микроискажениям, оказывает заметное влияние на многие различные физические свойства. Наличие микрошероховатостей в переходных слоях наноструктур является немаловажным фактором при создании приборов, основанных на квантовых процессах. Шероховатости уменьшают коэффициент отражения оптических элементов, оказывают деструктивную роль в рентгеновских телескопах, зонных пластинках, зеркалах, используемых для работы с синхротронным излучением, в кремниевой оптике и т.д. В связи с этим развитию методов для исследования шероховатостей и неоднородностей в приповерхностных слоях уделяют большое внимание.

Результаты исследований показывают сложное и “нестандартное” относительно континуальных слоев строение пористых структур. Это сильно градиентные по плотности и по деформации кристаллы. Структурные параметры таких низкоразмерных наноструктур изменяются во всех трех измерениях, поэтому проблема их количественной характеризации является сложной многопараметрической задачей. Решение этой задачи возможно лишь в случае привлечения целого комплекса экспериментальных методик, обеспечивающих взаимодополняющие данные. Более того, в последнее десятилетие появился интерес в формировании структур с упорядоченными неоднородностями как нанометрового (квантовые точки и проволоки) так и микрометрового масштаба, так называемых фотонных кристаллов. В последние годы такие и аналогичные структуры создаются самыми различными технологическими приемами.

Схема структуры пор в зависимости от типа проводимости кремниевой подложки [33]

Рис. 11.10. Схема структуры пор в зависимости от типа проводимости кремниевой подложки [33].

В настоящее время нанопористые слои пористого кремния (ПК) рассматриваются перспективными в качестве материала для оптоэлектроники. Поле их возможного применения постоянно расширяется. Например, в качестве биоматериала или чувствительного сенсора на газ или загрязнение. На основе многослойных пористых сверхрешеток возможно создание оптических фильтров и волноводов. Это направление бурно развивается из-за простоты изготовления и хорошего качества сверхрешеток ПК, которые формируются при помощи модуляции плотности тока в зависимости от времени анодирования.

В течение нескольких лет после создания слоев ПК его структура оставалась загадочной. Несмотря на сохранение когерентности в кристаллических слоях ПК и возможности его структурной характеризации рентгеновскими методами, их эффективно использовать начали не сразу. То, что это кристаллический материал, стало понятно начиная с 1972 года. Не менее удивительный результат был получен в 1984 году, когда при помощи рентгеновской топографии и высокоразрешающей дифрактометрии было показано, что параметры кривых дифракционного отражения от слоев ПК очень близки к соответствующим значениям для моно- кристаллической подложки кремния. При этом межплоскостное расстояние в слоях 81(001) р+-типа (сильно легированные) проводимости в направлении нормали к поверхности было на ~3х 10“4 больше, чем у подложки.

Для исследования структуры ПК применяются различные методы, но ярким преимуществом рентгеновской дифрактометрии и рефлектометрии перед другими методами является возможность с высокой точностью изучить деформации и плотности слоев ПК в результате различных внешних условий и обработок. В настоящее время для исследований наиболее широко применяются универсальные многокристальные рентгеновские дифрактометры [34].

Использование высокоразрешающей дифрактометрии и различных симметричных и асимметричных отражений позволили установить, что межплоскостное расстояние в слоях ПК меняется только в направлении нормали к поверхности, при этом в латеральном направлении параметр решетки в слое и в подложке совпадают. Эти результаты свидетельствуют о наличии тетрагональных искажений в слоях ПК и их когерентности подложки.

В настоящее время данные рентгеновской дифрактомет- рии и рефлектометрии активно используется для определения размеров и формы пор, профиля распределения электронной плотности по глубине слоя в пористых структурах [27, 35].

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>