Введение
1. Основы рентгенодифракционногоэксперимента низкоразмерных приповерхностных слоев 26
1.1. Высокоразрешающая рентгеновская дифрактометрия 26
1.1.1. Формирование пучков с малой угловой расходимостью для высо. коразрешающей рентгеновской дифрактометрии и рефлектометрии 26
1.1.2. Техника регистрации с высоким угловым разрешением рентгеновского дифракционного отражения 32
1.1.3. Картографирование в обратном пространстве приповерхностных слоев и когерентных структур 38
1.2. Многослойные гетероструктуры 47
1.2.1. Рентгеновская дифрактометрия многослойных гетероструктур 47
1.2.2. Параметры многослойных гетероструктур, извлекаемые из рентгенодифракционных данных 47
1.3. Рентгеновская дифрактометрия низкоразмерных пористых кристаллических структур 62
1.3.1. Пористый кремний: получение и области применения 62
1.3.2. Рентгеновские исследования пористых наноструктур на Si 65
2. Асимптотическая брэгговская дифракция — метод исследования тонких приповерхностных слоев и границ раздела совершенных монокристаллов 74
2.1. Физические основы метода асимптотической брэгговской дифракции 74
2.2. Дифракция рентгеновских лучей вдали от точного угла Брэгга 76
2.2.1. Исследование дифракционного рассеяния от монокристаллов Ge(l 11) вдали от точного угла Брэгга-первые результаты по методу асимптотической брэгговской дифракции 76
2.2.2. Модель рассеяния рентгеновских лучей на "хвостах" кривых дифракционного отражения монокристаллов 81
2.3. Модель нарушенных слоев монокристаллических подложек Si по данным высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии 90
2.3.1. Величина нарушенного слоя монокристаллов кремния по рентгенодифракционным данным 91
2.4. Асимптотическая брэгговская дифракция в скользящей геометрии Брэгга-Лауэ 97
2.4.1. Особености дифракции в скользящей Брэгг-Лауэ геометрии 98
2.4.2. Однокристальная реализация метода асимптотической брэгговской дифракции 104
2.4.3. Параметры приповерхностного слоя монокристалла Si(l 11) по данным дифракционного рассеяния от (1 1 1) и (0 1 1) семейств кристаллографических плоскостей 107
2.5. Асимптотическая брэгговская дифракция в исследовании приповерхностных слоев полупроводниковых подложек после различных технологических воздействий 113
2.5.1. Приповерхностные слои совершенных монокристаллов InSb(l 11) в рамках дискретной модели в методе асимптотической брэгговской дифракции 114
2.5.2. Обработка результатов в рамках дискретной модели приповерхностного слоя 118
2.5.3. Структура переходной области Pd-Si(l 11) при лазерном напылении палладия 130
2.6. Обнаружение приповерхностного фазового перехода в CSDSO4 методом асимптотической брэгговской дифракции 130
2.6.1. Реальная структура приповерхностных слоев чистых сколов монокристаллов CSDSO4, CSHSO4 и CSH2PO4 по данным высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии 131
2.6.2. Приповерхностный фазовый переход в монокристаллах дейтересульфата цезия 140
3. Двухкристальная рентгеновская дифрактометрия полупроводниковых гетероструктур 148
3.1. Определение параметров субмикронных гетерослоев методом асимптотической брэгговской дифракции 149
3.1.1. Гетероэпитаксиальные пленки GaAlAs/GaAs(001) 149
3.1.2. Исследование межслоевой границы в гетероструктуре InxGai.xAs/GaAs(100) 153
3.1.3. Задачи высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии по исследованию гетерограниц ; 159
3.2. Развитие метода двухкристальной рентгеновской дифрактометрии для прецизионного анализа параметров слоев и границ раздела 160
3.2.1. Методика проведения эксперимента 160
3.2.2 Модель рассеяния рентгеновских лучей от многослойной гетероструктуры 167
3.2.3, Условия приготовления гетероэпитаксиальной системы InGaAs-GaAs(OOl) с тремя квантовыми ямами 172
3.2.4. Применение метода наименьших квадратов к анализу кривых двухкристальной рентгеновской дифрактометрии 173
3.3. Влияние условий роста на структурные параметры квантовых ям 182
3.3.1. Чувствительность двухкристальной рентгеновской дифрактометрии к локальным неоднородностям гетероструктур 182
3.3.2. Влияние температуры подложки на совершенство структуры отдельных слоев и межслойных границ гетеросистемы InxGai.xAs/GaAs 191
3.4. Параметры слоев псевдоморфных гетероструктур с напряженными квантовыми ямами InxGai.xAs по сопоставительным данным рентгеновской дифрактометрии и фотолюминесценции 194
3.4.1. Параметры одиночных квантовых ям InxGai.xAs/GaAs в зависимости от условий роста 195
3.4.2. Псевдоморфная гетероструктура AlyGai.yAs/InxGai.xAs/GaAs с напряженными квантовыми ямами разной толщины 205
3.5. Структурная характеризация двойных квантовых ям AlGaAs/GaAs/AlGaAs с тонкими разделяющими AlAs-слоями 213
3.5.1. Особенности образцов и экспериментальные измерения 213
3.5.2. Параметры границ двойных квантовых ям AlGaAs/GaAs/AlGaAs в зависимости от толщины разделяющего слоя AlAs и от легирования внешних половин барьерных слоев 217
3.6. Двухкристальная рентгеновская дифрактометрия многослойных гетероструктур с использованием отражений от разных кристаллографических плоскостей 225
3.6.1. Параметры гетероструктуры GaAs /InxGai.xAs/GaAs (001) по результатам совместного анализа 004, 113 и 115 отражений 225
4. Характеризация пористых приповерхностных слоев полупроводниковых монокристаллов по совокупным данным рентгеновской дифрактометрии и рефлектометрии 231
4.1.Аппаратурная реализация и методика проведения экспериментов 232
4.2. Возможность получения структурных параметров пористых слоев по данным рентгеновской дифрактометрии высокого разрешения 233
4.2.1. Приготовление образцов 234
4.2.2. Результаты исследований пористых слоев толщиной 20 мкм 234
4.2.3. Результаты исследований слоев пористого кремния р+ -типа проводимости микронной толщиной 237
4.2.4. Исследование субмикронных слоев 241
4.3. Использование малоуглового брэгговского рассеяние в методе трехкристальной рентгеновской дифрактометрии для определения параметров пористого Si р-типа проводимости 243
4.3.1. Образцы и особенности проведения эксперимента 243
4.3.2. Рефлектометрия пористых слоев кремния р-типа проводимости 244
4.3.3. Исследование пористых слоев кремния р-типа проводимости методом ТРД 247
4.4. Определение распределения плотности по глубине пористого слоя Si методом рентгеновской рефлектометрии высокого разрешения 253
4.4.1. Образцы и методика эксперимента 253
4.4.2. Зеркальное отражение от слоев-пленок с неоднородными границами..255
4.4.3. Параметры пористых слоев кремния р-типа проводимости по данным рентгеновской рефлектометрии (однослойная модель с шероховатыми границами) 264
4.4.4. Параметры пористых слоев кремния р+-типа проводимости, получаемые по различным моделям 273
4.5. Обнаружение нанокристаллов в пористых слоях Ge(l 11) высокоразрешающими рентгеновскими методами 279
4.5.1. Приготовление образцов и параметры записи экспериментальных кривых 274
4.5.2. Рефлектометрия пористых слоев германия 275
4.5.3. Высокоразрешающая дифрактометрия пористых слоев германия 278
4.5.4. Диффузное рассеяния от рентгеноаморфных объектов на поверхности образца 282
4.5.5. Оптические исследования пористых слоев германия 285
4.6. Структура слоев пористого германия n-типа проводимости по данным высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии 288
4.6.1. Карта двумерного распределения интенсивности от образца пористого германия после отжига 288
4.6.2. Анализ сечений двумерного распределения интенсивности вблизи узла 111 обратной решетки 291
4.6.3. Морфология и структура поверхности слоев пористого германия 294
4.7. Роль дефектов структуры на формирование пористых слоев АЗВ5 по данным рентгеновской дифрактометрии и рефлектометрии 298
4.7.1. Приготовление образцов 298
4.7.2. Влияние анодирования на вид кривых дифракционного отражения 300
4.7.3. Модель пористых слоев GaAs (0 0 1) по данным рефлектометрии 305
4.7.4. Результаты сканирующей электронной микроскопии 312
Основные результаты и выводы 313
