Массивы диэлектрических частиц SiGe и Ge на несмачиваемых поверхностях Si и SiO2 / Шкляев А.А.

Массивы диэлектрических частиц могут создавать покрытия поверхностей дляцеленоправленного манипулирования падающим светом, когда его длина волны λ и размер частиц dудовлетворяют соотношению λ ~ nd , где n - показатель преломления. При таких условиях в частицахвозникают электрические и магнитные резонансы. Для видимой и ближней ИК областей спектраперспективными материалами для таких частиц является Ge и Si с показателем преломления более 4.Было установлено, что осаждение Ge на поверхности SiO2 приводит к зарождению частиц Ge безобразования смачивающего слоя [1]. Процесс несмачиваемостипроявил себя как один из наиболее простых и эффективныхспособов получения массивов частиц. Ранее проводилисьисследования по осаждению сравнительно малых покрытий Ge(толщины до 10 нм) для получения частиц Ge нанометровогоразмера с целью изучения квантово-размерных эффектов. Вданной работе нами исследован процесс образования частиц Geсубмикронного размера на SiO2 при отжигах слоёв Ge толщинойдо 100 нм и определены его механизмы в зависимостиот температуры отжиге и толщины слоя Ge.Несмачивающие свойства чистых поверхностей Si по отношению к слоям SiGe обнаруженынами недавно [2,3]. В этом случае процесс несмачиваемости характеризуется двумя особенностями. Взависимости от скорости осаждения Ge и температуры подложки он может приводить к образованиюкак массива упорядоченных частиц SiGe, так и массива неупорядоченных компактных частицразмером до 3 мкм с геометрическим фактором до 1. Нами исследован механизм образования такихчастиц с точки зрения нестабильности слоя SiGe на поверхностях кремния и показано, чтообразование упорядоченных частиц происходит в результате спинодальной несмачиваемости, тогдакак частицы с большим геометрическим фактором зарождаются под действием неоднородностиповерхностного слоя по химическому составу и упругим напряжениям.Исследования, проведённые с помощью комбинационного рассеяния света с высокимпространственным разрешением в плоскости поверхности образца, показали, что полученныемассивы частиц обладают свойствами метаповерхностей. В частности, наблюдалось значительноеусиление интенсивности электромагнитного поля под частицами [4]. Этот эффект может бытьрезультатом возбуждения резонансов Ми. Измеренные спектры отражения и пропускания света вближней ИК-области спектра показали, что образцы, покрытые частицами SiGe и Ge субмикронногоразмера, обладают хорошими антиотражающими свойствами. Их использование может найтиприменение для увеличения эффективности фотоэлектронных преобразователей различногоназначения.