Структура напряжённых слоёв Si на поверхности Ge(111) / Жачук Р.А., Долбак А.Е., Кутиньо Ж., Черепанов В., Фойхтлендер Б.

В то время как эпитаксиальный рост по механизму Странского-Крастанова, при которомрастущая плёнка испытывает деформацию сжатия, достаточно хорошо изучен, информации о ростеплёнки в обратном случае, при деформации растяжения, значительно меньше. В качестве модельнойсистемы мы изучали рост кремния на поверхности Ge(111) [1]. Работа была выполнена методамидифракции медленных электронов (ДМЭ), электронной оже-спектроскопии (ЭОС), сканирующейтуннельной микроскопии (СТМ) и расчетов на основе теории функционала плотности (ТФП).С помощью ЭОС было показано, что в отличие от роста Ge на Si(111), рост Si на Ge(111)сопровождается значительным перемешиваниематомов Si и Ge даже при комнатной температуре.При росте Si на Ge(111) при T=550 °С наповерхности наблюдается формированиедоменов структуры с(24), разделённыхдоменными стенками. Это наблюдениесовпадает с расчетными данными,предсказывающими формирование структурыс(24) на поверхности Si(111) при деформациирастяжения (рис. 1), тогда как релаксированнаяповерхность Si(111) имеет структуру 77. Наоснове расчетов ТФП предложена атомнаямодель структуры с(24) и доменных стенок,согласующаяся с данными СТМ, ДМЭ,приводящая к низкой энергии поверхности и определена средняя ширина доменов.С помощью расчётов ТФП было показано, что формирование доменных стенок структурыс(24) на чистой поверхности Si(111) энергетически не выгодно, так как они не приводят кдостаточной релаксации напряженных слоёв кремния. Поэтому доменные стенки на чистойповерхности Si(111) не должны наблюдаться в эксперименте и для их объяснения необходимо учестьэффект перемешивания атомов Si и Ge.Было показано, что сегрегация атомов Ge на поверхность растущей пленки Si значительнопонижает энергию поверхности, объясняя высокую интенсивность перемешивания атомов Si и Geдаже при комнатной температуре. Кроме того, теоретически было показано, что такоеперемешивание индуцирует формирование доменных стенок структуры с(24). Причина уменьшенияэнергии поверхности при сегрегация атомов Ge на поверхность растущей пленки Si состоит в болееслабой связи Ge-Ge по сравнению со связью Si-Si. Таким образом, перемешивание Si и Ge при ростеGe на поверхности Si должно приводить к росту энергии системы, поэтому перемешивание в такойсистеме происходит только за счет увеличения энтропии и при повышенной температуре.