Моделирование атомистических процессов на поверхности Si(100) при эпитаксии из молекулярных пучков

Секция ««ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»

У полученных образцов определенно удельное электрическое сопротивление с помощью двухзондо-вого метода, а также концентрация носителей заряда и их подвижность для образца Ьа0,97Се0,03Мп03 с помощью холловских измерений. Также было измерено падение напряжения при внесении образцов в постоянное магнитное поле Н = 5 кЭ (магниторезе-стивный эффект). Полученные данные представлены в таблице выше.

Данные характеристики были получены для дальнейшей реализации электронно-дырочного перехода (р-п контакта) между используемыми образцами и

исследование вольтамперных характеристик (ВАХ) полученного контакта.

Библиографические ссылки

1. Королёв А. П., Баршутин С. Н. Материалы электроники и электротехники : учеб. пособие. Тамбов : Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. 80 с.

2. Нагаев Э. Л. Манганиты лантана и другие магнитные проводники с гигантским магнитосопротив-лением // Успехи физических наук. 1996. Т. 166. № 8. С. 834-858.

© Зеленов Ф. В., Коновалов С. О., 2014

УДК 629.783

А. Б. Иванов\ В. А Зиновьев2 Научный руководитель - А. В. Двуреченский2 1Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск, 2Институт физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск

МОДЕЛИРОВАНИЕ АТОМИСТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ПОВЕРХНОСТИ 81(100) ПРИ ЭПИТАКСИИ ИЗ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПУЧКОВ

Исследован метод моделирования атомистических процессов на поверхности Si(100) при эпитаксии из молекулярных пучков методом Монте-Карло.

Получены данные об эволюции поверхности кремния в процессе её роста в зависимости от температуры подложки и скорости осаждения материала из молекулярного пучка. Подобранны оптимальные параметры энергий связи первых (Е} = 0,25 эВ) и вторых (Е2 = 0,23 эВ) ближайших соседей, что дало равномерный рост 2D структур (монослоёв), при скорости роста 0,2 мс/с, и температурах подложки от 300 °С до 400 °С. Температура подложки, и скорость осаждения материала на подложку сходны с реальными процессами молеку-лярно-лучевой эпитаксии.

В настоящее время в связи с развитием нанотехно-логий востребованы методы исследования поверхности и получения эпитаксиальных структур. Одним из эффективных методов исследования атомистических процессов связанных с формированием эпитаксиаль-ных структур в нанометровом диапазоне является метод математического моделирования методом Монте-Карло. Данный метод позволяет проводить модельные исследований систем, размеры которых сравнимы с реальными (до нескольких сотен нанометров). Время моделируемых процессов также сопоставимо с реальным временем роста структур (секунды и минуты).

Целью настоящей работы является, развитие модели эпитаксиального роста в процессе осаждения 81 из молекулярного пучка.

В данной работе моделирование атомистических процессов проводится на поверхности трёхмерной

кристаллической решетки типа алмаз с периодическими граничными условиями по координатным осям X и 7 (вдоль поверхности подложки). Направление роста (ось X) соответствовало оси [100]. Каждый узел может быть занят атомом или быть пустым [1].

Моделирование процессов роста производится методом Монте-Карло, т. е. все события происходящие на подложке совершаются случайным образом.

В модели предполагается, что энергия активации (Ео$) диффузионного прыжка /'-го атома зависит от числа его ближайших соседей в первой (п/1) и второй (п/2) координационной сфере, приходящейся на один атом.

На рис. 1 показаны основные поверхностные процессы (события), которые учитываются в данной модели.

МЬ О^Г

Рис. 1. а - осаждение атомов на подложку; Ь - диффузия атомов на подложке в пределах первой, второй и третьей координационных сфер; с - образование устойчивых атомных кластеров (островков); с1 - отделение (диффузия) атомов от островков; е - присоединение атомов к островкам

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Рис. 2. Фрагмент кристалла 128x128x4. Количество осаждённого кремния 1 МС

Энергия активации диффузионного прыжка атома определяется как

ЕОгВ = Е1 + П,2Е2.

Здесь и,!, - число первых и вторых соседей /-го атома: Е1 и Е2 численные константы.

Вероятность диффузии атома удовлетворяет следующему выражению:

(

Рош = ехр

Е ^

Ет кт

Значение вероятности нормируется к единице, т. е. наиболее вероятное событие системы рано единице.

Для расчёта потраченного времени на одно событие в модели используется обратная величина средней частоты диффузий атома:

упш = у0ехр

Е ^

Ет кт

где у0 - частота Дебая, в рассматриваемой модели у0 = 1013 Гц. Используя данное выражение, можно рассчитать время процесса эпитаксиального роста [1; 2].

Предложенный алгоритм эпитаксии был реализован в виде компьютерной программы. Скорость моделирования процессов роста, на поверхности площадью не более 128x128 атомов (и 17x17 нм), сопоставима с реальной, что позволяет, наблюдать за процессом роста в реальном времени. Результаты моделирования 5-ти секунд процесса эпитаксиального роста, при температуре 400 °С и скорости осаждения 81 0.2 МС/с приведены рис. 2.

Библиографические ссылки

1. Смагина Ж. В. Эффекты низкоэнергетического ионного воздействия при эпитаксии ве на 81 : реферат дис. ... канд. физ.-мат. наук. Новосибирск, 2008. С. 158-161.

2. Трёхмерная модель гетероэпитаксиального роста германия на кремнии / С. А. Рудин, В. А. Зиновьев, А. В. Ненашев и др. // Автометрия. 2013. Т. 49, № 5. С. 50-56.

© Иванов А. Б., Зиновьев В. А., 2014

УДК 629.783

Е. В. Королев1, А. С. Кожухов2 Научный руководитель - А. В. Латышев2 1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск, 2Институт физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН, Новосибирск

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР МЕТОДОМ ЛОКАЛЬНОГО АНОДНОГО ОКИСЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АТОМНО-СИЛОВОГО МИКРОСКОПА

Исследованы процессы формирования наноразмерных структур методом локального анодного окисления (ЛАО) с использованием атомно-силового микроскопа (АСМ). Установлено, что конфигурация формируемого оксида зависит от величины и длительности прикладываемого напряжения, а также влажности окружающей среды. По результатам исследований было выяснено, что пороговое напряжение начала процесса ЛАО арсенида галлия равно 6 В, высота оксида от величины прикладываемого напряжения зависит линейным образом, а кинетика процесса подчиняется модели Кабрерра-Мотта для больших времен.

В настоящее время нанолитография методом ЛАО с использованием АСМ является одним из перспективных методов формирования электронной базы на-ноэлектроники, который позволяет переводить полупроводниковые (металлические) подложки в диэлектрические структуры и одновременно проводить визуализацию и контроль сформированных объектов. За

последние несколько лет создание наноразмерных структур на поверхности полупроводников с уникальными свойствами активно представляет именно этот метод модификации поверхности [1; 2].

Метод зондовой нанолитографии также позволяет формировать диэлектрические и защитные слои, ре-зистивные маски при диффузии и селективном трав-