Наноструктурирование поверхности гетероэпитаксиальной плёнки CdHgTe методом ионной имплантации Ag$^{+}$

Р. С. Удовицкая

Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарьова НАН Украины, просп. Науки, 41, 03028 Киев, Украина

Получена: 15.05.2015. Скачать: PDF

Представлены результаты систематических исследований структурных и механических характеристик поверхности гетероэпитаксиальной структуры кадмий—ртуть—теллур (КРТ), полученной методом ионной имплантации Ag$^{+}$. Методом рентгеновской дифрактометрии изучались характеристики нарушенного слоя гетероструктур Ag$_{2}$O/CdHgTe/CdZnTe. Было определено, что примесь (серебро) располагается преимущественно в приповерхностной области эпитаксиального слоя толщиной $\cong$ 0,1 мкм, причём максимального значения $\cong$ 10$^{24}$ м$^{-3}$ концентрация ионов достигает на глубине $\cong$ 0,05 мкм. Обсуждается природа и роль механического напряжения легируемого слоя и влияние деформаций на перераспределение введённой примеси и дефектов. Рассматривается генерация механических напряжений в твёрдом растворе CdHgTe, возникающих при имплантационном введении примесных ионов серебра, как источник трансформации дефектно-примесной структуры и изменения микроструктуры поверхности гетероэпитаксиальной плёнки узкозонного полупроводника. Установлено, что эффект деформационного втягивания примеси за счёт дилатационного эффекта может играть заметную роль при формировании профиля распределения примеси. С применением программного пакета TRIM_2008 были рассчитаны значения концентрации имплантата $C(z)$, которые использовались для дальнейшего расчёта максимальных по величине механических напряжений. Также определены изменения относительной микротвёрдости $\eta$ исследуемых образцов. Анализ структурных изменений приповерхностного слоя имплантированных серебром образцов КРТ выполнялся по XRD-методике в скользящей конфигурации (GI XRD) при угле скольжения 1°. Для данного материала в дифракционную картину (GI XRD) дают вклад приповерхностные области на глубине до 400 нм. Для определения размеров дефектов было построено и проанализировано распределение интенсивности диффузного рассеяния в направлении $q_{x}$. Для образца после имплантации серебром происходит сужение области хуаневского рассеяния по сравнению с исходным образцом.

Ключевые слова: деформационные поля, диффузионная подвижность, имплантация, наноматериалы, полупроводники.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v37/i07/0887.html

PACS: 61.05.cf, 61.05.cp, 61.72.Dd, 61.72.U-, 61.80.Jh, 62.20.Qp, 81.40.Wx


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. D. Paul, Semicond. Sci. Technol., 19: 75 (2004). Crossref
  2. A. A. Orouji and M. J. Kumar, Superlattices Microstruct., 39: 395 (2006). Crossref
  3. C. Hagleitner, A. Hierlemann, D. Lange et al., Nature, 414: 293 (2001). Crossref
  4. A. Romanyuk and P. Oelhafen, Appl. Phys. Lett., 90: 013118 (2007). Crossref
  5. U. B. Singh, D. C. Agarwal, S. A. Khan, S. Mohapatra, A. Tripathi, and D. K. Avasthi, J. Phys. D: Appl. Phys., 45: 445304 (2012). Crossref
  6. A. Romanyuk and P. Oelhafen, Appl. Phys. Lett., 90: 013118 (2007). Crossref
  7. A. B. Smirnov, O. S. Litvin, V. O. Morozhenko, R. K. Savkina, M. I. Smoliy, R. S. Udovytska, and F. F. Sizov, Ukr. J. Phys., 58, No. 9: 872 (2013). Crossref
  8. Ф. Ф. Сизов, P. K. Савкина, А. Б. Смирнов, P. C. Удовицкая, В. П. Кладько, А. Й. Гудименко, H. B. Сафрюк, O. C. Литвин, Физика твёрдого тела, 56, № 11: 2091 (2014).
  9. H. Ebe, M. Tanaka, and Y. Miyamoto, J. Electron. Mater., 28: 854 (1999). Crossref
  10. Engineering Thin Films and Nanostructures with Ion Beams (Ed. É. Knystautas) (Boca Raton–London–New York–Singapore: Taylor & Francis Group, LLC: 2005).
  11. Landolt-Börnstein, Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology (Berlin: Springer-Verlag: 1982), vol. 17, p. 227.
  12. М. А. Кривоглаз, Диффузное рассеяние рентгеновских лучей и нейтронов на флуктуационных неоднородностях в неидеальных кристаллах (Киев: Наукова думка: 1984).
  13. В. Т. Бублик, С. Ю. Мацнев, К. Д. Щербачёв, М. В. Меженный, М. Г. Мальдивийский, В. Я. Резняк, Физика твёрдого тела, 45, № 10: 1832 (2003).