异质外延薄膜中的微观结构表征及分析
高质量的异质结构是半导体器件性能的保证,也一直是外延生长中的挑战。其难度根源在于外延薄膜和衬底之间晶格常数、晶体对称性及热膨胀系数等性质的失配。
微观的结构表征可以帮助我们获得材料内部的信息,如缺陷的生成,应力的分布等,进一步指导生长条件的优化和结构的设计。在异质结构中,同样受到极大关注的是薄膜中的相变现象。
理解外延生长的异质结构中的可能出现的不同的相及其分布状况是研究分相的生长及控制的关键。本论文选取了两个通过分子束外延生长的异质外延材料体系,分别是失配度较大的Si1-xGex/Si体系和亚稳态的α-Sn/InSb,主要借助透射电子显微术对外延薄膜进行微观结构表征,研究了Si1-xGex/Si体系中的缺陷及应力释放机制,和α-Sn/InSb结构中的亚稳态的相和相分离。
主要研究成果如下:(1)发现Si上外延的Si1-xGex随着x的增大,穿线位错密度增加,形成的层错减少,且层错长度与Ge含量呈现负相关。(2)在Si1-xGex薄膜中发现了多层结构,并伴随着局部剪切,但角度仅为1°。
我们认为局部剪切帮助释放了应力,从而减小了位错的密度。穿线位错密 ...