С помощью сканирующей туннельной микроскопии in situ исследованы начальные стадии роста Ge на вицинальных поверхностях Si(111), отклоненных в направлениях [112] и [112], в интервале температур 350-500oC. Показано, что на поверхностях, отклоненных в направлении [112], при низких потоках Ge в диапазоне 10-2-10-3 BL/min возможно формирование упорядоченных нанопроволок Ge в режиме ступенчато-слоевого роста. Высота нанопроволок Ge составляет одно и три межплоскостных расстояния и задается высотой исходной ступени кремния. Установлено, что в процессе эпитаксии ступени с фронтом по направлению [112] заменяются на ступени с фронтом по направлению [112], в результате чего край ступени принимает зубчатую форму. Поэтому на ступенчатых поверхностях Si(111), отклоненных в направлении [112], формирование ровных и однородных по ширине нанопроволок Ge затруднено. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект N 04-02-16138) и Федеральной программы Министерства образования и науки РФ. PACS: 61.30.Hn, 61.46.Hk, 68.37.Ef

В данной работе исследованы адсорбционные фазы In на поверхности (111)A InAs. Обнаружены три фазы: соразмерные (2x 2)a, (1x1) и несоразмерная (0.77x0.77). Предложена структурная модель несоразмерной фазы (0.77x0.77) как плотноупакованный слой (111) кристалла In (fcc), находящийся в эпитаксиальном соотношении с подложкой InAs <110>In||<110>InAs. Проанализированы причины реализации структуры fcc. Показано, что несоразмерная фаза пространственно модулирована пориодическим потенциалом подложки. Сравнительный анализ наших данных по адсорбции In на (111) InAs и литературных данных по адсорбции In на (111) Si, Ge выявил важную роль релаксации упругих напряжений в образовании двумерных, индуцированных адсорбцией сверхструктур.

Электронно-лучевая диагностика зондирования приповерхностной области сверхмелких p+-n-переходов электронами малых и средних энергий используется для изучения влияния кристаллографической ориентации кремниевых пластин в механизмах неравновесной диффузии бора. Проводится сравнительный анализ энергетических зависимостей коэффициента радиационной проводимости, а также его распределений по площади p+-n-переходов, полученных в кремниевых пластинах с ориентациями (111) и (100). Данная методика позволяет определить распределение по глубине кристалла вероятности разделения электронно-дырочных пар полем p-n-перехода, которое, как показывают результаты эксперимента, является различным для p+-n-переходов, полученных при доминировании kick-out и диссоциативного вакансионного механизмов примесей диффузии в Si(111) иSi(100). Обнаружено, что механизм диффузии типа kick-out резко усиливается в кристаллографическом направлении[111], тогда как направление[100] благоприятно для диффузии бора в кремнии в условиях доминирования вакансионных механизмов. Показано, что собирание неравновесных носителей в поле p+-n-перехода может резко усилиться, если диффузионный профиль состоит из определенных комбинаций продольных и поперечных квантовыхям.

Методом in situ измерений эффекта Холла при комнатной температуре показано, что формирование атомарно-чистой поверхности кремния Si (111) 7x 7 при высокотемпературном отжиге (T=1250oC, t=120-180 с) кремния n-типа проводимости приводит к смене знака основных носителей тока на поверхности, а на поверхности кремния p-типа образуется обогащенный дырками слой. Различная динамика изменений холловского напряжения и напряжения сопротивления в пределах первого монослоя адсорбции железа на подложки как с p-n-переходом, так и со слоем, обогащенным дырками, не связана с проводимостью по адсорбированному слою. Проводимость в слое железа с толщиной более трех монослоев обусловлена в обоих случаях переносом электронов со слоевой концентрацией 2· 1013-2· 1014 см-2 и подвижностью 65--90 см2/(В·с).

Исследованы характеристики Si : Er : O-светодиодных структур, изготовленных методом ионной имплантации на (111)-ориентированных монокристаллических подложках кремния и работающих в режимах как лавинного, так и туннельного пробоя p-n-перехода. Интенсивность электролюминесценции ионов Er3+ немонотонно зависит от концентрации введенных ионов редкоземельного элемента. В некоторых туннельных диодах обнаружен эффект возгорания интенсивности электролюминесценции ионов Er3+ при увеличении температуры.

Рассмотрено резонансное туннелирование X-электронов в гетероструктурах AlAs/GaAs (111) с AlAs в качестве электродов. Расчет в модели с разрывным на границах потенциалом проведен методом матрицы рассеяния, комплексная зонная структура определялась методом эмпирического псевдопотенциала. Найдены резонансные пики в коэффициенте прохождения, связанные с X-состояниями в AlAs и L-состояниями в GaAs. Предложена модель для описания данных процессов.

Исследованы вольт-фарадные характеристики туннельных диодов, полученных с использованием соимплантации эрбия и кислорода в пластины монокристаллического Si (111). Обнаружено наличие аномального увеличения емкости p-n-перехода при увеличении обратного напряжения при определенных, зависящих от дозы имплантации, температурах. Рост емкости (уменьшение ширины области пространственного заряда) связывается с образованием в n-слое p-n-перехода высокой плотности глубоких уровней в запрещенной зоне Si и освобождением их от электронов в области пространственного заряда при увеличении напряжения. Экспериментальные результаты указывают на то, что параметры дефектов, ответственных за появление уровней, могут зависеть от дозы имплантации эрбия и кислорода.

Выполнены электрофизические и фотолюминесцентные исследования delta-Si-легированных структур GaAs, выращенных методом МЛЭ при различных соотношениях парциальных давлений PAs/PGa=gamma на подложках с ориентациями (111)A точно и разориентированных в направлении [211]. Измерения по эффекту Холла показыают, что проводимость изменяется от p- к n-типу при увеличении давления As (т. е. gamma). Наблюдаемые изменения формы спектров фотолюминесценции интерпретированы в рамках кинетического подхода, базирующегося на различии плотности свободных химических связей на террасах и ступеньках вицинальной поверхности, возникающих на разориентированных в [211] направлении подложках.

Выращены эпитаксиальные слои n- и p-типа проводимости. Показано, что морфология слоев p-типа проводимости значительно хуже морфологии слоев n-типа. Однако в обоих случаях спектры фотолюминесценции и подвижность носителей тока не сильно отличаются от аналогичных характеристик для монокристаллических образцов. Также получены планарные p-n-переходы и изготовлены диоды. В зависимости от структуры слоев вольт-амперные характеристики приборов имеют вид обычного или обращенного диода.

Методами электронной оже-спектроскопии и дифракции медленных электронов исследована диффузия Cu по атомарно-чистой поверхности Si(111). Установлено, что в результате диффузии на поверхности кремния образуются концентрационные распределения меди с резкой границей и формируется поверхностная фаза Si(111)-"5x5"-Сu. Показано, что процесс переноса меди по поверхности Si(111) происходит путем твердофазного растекания, известного как механизм "развертывающегося ковра". Получена зависимость коэффициента поверхностной диффузии Cu на поверхности Si(111) от температуры, которая имеет вид DCu=104exp(-1.9/kT) см2/c.