Формирование наноструктур в Gе при условии дислокационно-поверхностной диффузии

Исследовано явление низкотемпературной диффузии в Ge вдоль выходящих на поверхность дислокационных полупетель при создании градиентов напряжения под действием деформации изгиба или сжатия. Показана возможность создания на поверхности низкоразмерных атомных структур, свойства которых изучены методами...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2012
Hauptverfasser:	Надточий, В.А., Уколов, А.И., Нечволод, Н.К.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2012
Schriftenreihe:	Физика и техника высоких давлений
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69559
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Формирование наноструктур в Gе при условии дислокационно-поверхностной диффузии / В.А. Надточий, А.И. Уколов, Н.К. Нечволод // Физика и техника высоких давлений. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 54-62. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-69559
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-695592014-10-17T03:02:03Z Формирование наноструктур в Gе при условии дислокационно-поверхностной диффузии Надточий, В.А. Уколов, А.И. Нечволод, Н.К. Исследовано явление низкотемпературной диффузии в Ge вдоль выходящих на поверхность дислокационных полупетель при создании градиентов напряжения под действием деформации изгиба или сжатия. Показана возможность создания на поверхности низкоразмерных атомных структур, свойства которых изучены методами атомно-силовой микроскопии (АСМ) и рамановской спектроскопии комбинационного рассеяния света. Досліджено явище низькотемпературної дифузії в Ge уздовж спрямованих на поверхню дислокаційних напівпетель при створенні градієнтів під дією деформації згинання або стискання. Показано можливість утворення на поверхні низькорозмірних атомних структур, властивості яких вивчено за методами атомно-силової мікроскопії та раманівської спектроскопії комбінаційного розсіювання світла. The phenomenon of low-temperature diffusion in Ge along dislocation semi-loops emerging on the surface at creation of stress gradients under the deformation of bend or compression was investigated. Possibility of creation of low-dimensional atomic structure on the surface is shown. Their properties are studied by atomic force microscopy and Raman spectroscopy technique. 2012 Article Формирование наноструктур в Gе при условии дислокационно-поверхностной диффузии / В.А. Надточий, А.И. Уколов, Н.К. Нечволод // Физика и техника высоких давлений. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 54-62. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.10.Aj, 64.60.Qb, 66.30.Fq http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69559 ru Физика и техника высоких давлений Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Исследовано явление низкотемпературной диффузии в Ge вдоль выходящих на поверхность дислокационных полупетель при создании градиентов напряжения под действием деформации изгиба или сжатия. Показана возможность создания на поверхности низкоразмерных атомных структур, свойства которых изучены методами атомно-силовой микроскопии (АСМ) и рамановской спектроскопии комбинационного рассеяния света.
format	Article
author	Надточий, В.А. Уколов, А.И. Нечволод, Н.К.
spellingShingle	Надточий, В.А. Уколов, А.И. Нечволод, Н.К. Формирование наноструктур в Gе при условии дислокационно-поверхностной диффузии Физика и техника высоких давлений
author_facet	Надточий, В.А. Уколов, А.И. Нечволод, Н.К.
author_sort	Надточий, В.А.
title	Формирование наноструктур в Gе при условии дислокационно-поверхностной диффузии
title_short	Формирование наноструктур в Gе при условии дислокационно-поверхностной диффузии
title_full	Формирование наноструктур в Gе при условии дислокационно-поверхностной диффузии
title_fullStr	Формирование наноструктур в Gе при условии дислокационно-поверхностной диффузии
title_full_unstemmed	Формирование наноструктур в Gе при условии дислокационно-поверхностной диффузии
title_sort	формирование наноструктур в gе при условии дислокационно-поверхностной диффузии
publisher	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
publishDate	2012
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/69559
citation_txt	Формирование наноструктур в Gе при условии дислокационно-поверхностной диффузии / В.А. Надточий, А.И. Уколов, Н.К. Нечволод // Физика и техника высоких давлений. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 54-62. — Бібліогр.: 21 назв. — рос.
series	Физика и техника высоких давлений
work_keys_str_mv	AT nadtočijva formirovanienanostrukturvgepriusloviidislokacionnopoverhnostnojdiffuzii AT ukolovai formirovanienanostrukturvgepriusloviidislokacionnopoverhnostnojdiffuzii AT nečvolodnk formirovanienanostrukturvgepriusloviidislokacionnopoverhnostnojdiffuzii
first_indexed	2025-07-05T19:04:48Z
last_indexed	2025-07-05T19:04:48Z
_version_	1836834922444095488
fulltext	Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3 © В.А. Надточий, А.И. Уколов, Н.К. Нечволод, 2012 PACS: 81.10.Aj, 64.60.Qb, 66.30.Fq В.А. Надточий, А.И. Уколов, Н.К. Нечволод ФОРМИРОВАНИЕ НАНОСТРУКТУР В Gе ПРИ УСЛОВИИ ДИСЛОКАЦИОННО-ПОВЕРХНОСТНОЙ ДИФФУЗИИ Славянский государственный педагогический университет ул. Генерала Батюка, 19, г. Славянск, Донецкая обл., 84116, Украина E-mail: Ukolov_aleksei@mail.ru Статья поступила в редакцию 3 апреля 2012 года Исследовано явление низкотемпературной диффузии в Ge вдоль выходящих на по- верхность дислокационных полупетель при создании градиентов напряжения под действием деформации изгиба или сжатия. Показана возможность создания на поверхности низкоразмерных атомных структур, свойства которых изучены ме- тодами атомно-силовой микроскопии (АСМ) и рамановской спектроскопии комби- национного рассеяния света. Ключевые слова: диффузия, дислокация, поверхность, наноструктура 1. Введение Деформирование монокристаллов Ge и Si при температуре ниже 0.35Tmelt (где Tmelt – температура плавления) способствует проявлению диффузии вблизи поверхности, в результате чего в приповерхностном слое толщиной до 5 μm генерируются дислокационные петли, а глубже (до 100 μm) образу- ются вакансионно-примесные кластеры [1,2], упрочняющие приповерхност- ный слой и уменьшающие подвижность дислокаций [2,3]. Зарождение де- фектов структуры начинается на различного рода концентраторах (ступень- ках на поверхности, вблизи выделений второй фазы, ростовых включений и краев образца), создающих градиенты напряжений. Наличие градиентов на- пряжения может стимулировать диффузионное перемещение точечных де- фектов и при определенных условиях привести к их выходу на внешнюю поверхность кристалла [4]. В данной работе ставилась задача изучить явление диффузии вдоль выхо- дящих на поверхность дислокационных полупетель при создании градиента напряжения и выяснить возможности ее практического использования. Многочисленные экспериментальные и теоретические исследования диффу- зии вдоль дислокаций и малоугловых границ свидетельствуют о наличии в них ускоренного переноса. Ускорение диффузии вдоль дислокации чаще Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3 55 всего объясняют наличием вакансий, концентрация которых значительно выше, чем в объеме [5]. 2. Модель диффузии вдоль дислокации Рассмотрим дислокационную полупетлю (рис. 1), концы которой ориентиро- ваны под большим углом в местах выхода на поверхность под действием сил зеркального изображения и линейного натяжения. Если дислокация создана в кристалле германия деформированием при 300 K, то она закреплена точечными дефектами, практически не содержит примесной атмосферы [1,2,6,7], а ее поле напряжений σ(r) простирается на расстояние r ≤ 0.5 μm [7]. Направление диффу- зионных потоков вакансий и междоузельных атомов в кристалле может опреде- ляться внешним механическим воздействием. В таком случае роль силы f , вы- деляющей преимущественное направление диффузии точечных дефектов в твердом теле, играет величина, пропорциональная градиенту напряжения ∇σ. Действующая на вакансию сила направлена к градиенту напряжения, т.е. в сто- рону более сжатой части кристалла, а сила, действующая на междоузельный атом, имеет обратное направление [4]. При изгибе кристалла появляется воз- можность диффузионного перемеще- ния междоузельных атомов вдоль дис- локации на поверхность, испытываю- щую растяжение; в обратном направ- лении будет происходить перемещение вакансий. Неоднородное распределе- ние и повышение концентрации на- пряжений при сжатии часто наблюда- ется у ребер образца. Поскольку междоузельный атом является переносчиком атомного объема (+a3), а вакансия – переносчиком объема (–a3), плотность суммарного «по- тока объема вещества» имеет вид [4]: ( ) 3 σv v i i v v i i aj c U c U c D c D kT = + + ∇∼ , (1) где сv и сi – равновесные концентрации соответственно вакансий и междо- узельных атомов в кристалле; vU и iU – их средние дрейфовые скорости; Dv и Di – соответствующие коэффициенты диффузии. Если положить v v i ic D c D cD+ = , то плотность диффузионного «потока объема вещества» будет определяться по порядку величины формулой [4]: 3σaj cD kT ⎛ ⎞ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ∼ . (2) Рис. 1. Стабилизированная дислокаци- онная полупетля у поверхности Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3 56 Здесь ( )0 exp /D D Q kT= − , (3) где Q – энергия активации диффузии. Для кристаллов с очень малым содер- жанием примеси величина D имеет смысл коэффициента самодиффузии. При внешнем механическом воздействии на кристалл могут создаваться градиенты напряжений и соответственно потоки объема вещества как вдоль дислокации на поверхность jd, так и вдоль поверхности js (рис. 1). Рассмотрим вначале возможность использования формул (1) и (2) для оценки jd вдоль участков дислокации, ориентированных под большим углом к поверхности. Для этого потребуется дополнительно принять во внимание ряд особенностей структурного состояния приповерхностного слоя [6], на- личие градиента напряжения в месте выхода упругого поля дислокации на поверхность [2], отличительную особенность структуры ядра в дислокаци- онных областях кристаллов с рыхлой упаковкой типа Ge и Si [8]. Количест- венные исследования диффузии вдоль дислокаций в германии и кремнии показали [9], что, как и в случае обычной объемной диффузии (3), коэффи- циент диффузии вдоль дислокации экспоненциально зависит от температуры: ( )0 exp /d d dD D Q kT= − . (4) Однако предэкспоненциальный множитель D0d в этом случае на три порядка больше, чем для объемной диффузии, а энергия активации Qd ≈ 0.8Q (где Q – энергия активации в объеме); при Т > 650°С Dd превышает D на четыре-пять порядков. Поэтому в [9] отмечается, что в литературе отсутствуют надежные количественные данные о канальной диффузии, которые можно было бы ис- пользовать для конкретных расчетов. Вместе с тем можно предположить, что при наличии градиента напряжений диффузионный поток jd способен значи- тельно превышать jv в объеме вследствие нарушений кристаллической струк- туры вблизи дислокации [5], а также более высокой равновесной концентра- ции точечных дефектов и коэффициента диффузии в приповерхностном слое [6]. Если кристалл подвергать статическому нагружению и одновременно об- рабатывать ультразвуком (УЗ), то коэффициенты диффузии в его приповерх- ностном слое можно увеличить дополнительно на 1−2 порядка [6]. Например, в приповерхностном слое монокристалла Ge при деформации сжатием Ds = = 10−4exp(–0.2/kT) и при Т = 300 K составляет 4.3·10−8 cm2/s. Поэтому можно ожидать, что в деформируемом кристалле будет существовать диффузионный перенос вещества суммарным потоком j = jd + js при наличии градиента на- пряжений вдоль дислокации и вдоль поверхности. 3. Методика эксперимента Использовали монокристаллы германия p-типа проводимости марки ГДГ- 40 в форме прямоугольных параллелепипедов размерами 2 × 4 × 20 mm с кристаллографическими плоскостями (111), (112) и (110). Перед испытанием Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3 57 кристаллы подвергали механической и химико-динамической полировке с целью удаления дефектного слоя и получения высокой чистоты обработки не хуже ∇14a. Деформирование осуществляли трехопорным изгибом при мак- симальном напряжении σm = 80 MPа посредине образца, где σm = 1.5Pl/bh2 (Р – давление, l, b и h – соответственно длина, ширина и толщина образца). Одновременно образец подвергали УЗ-облучению с частотой 22.5 kHz при плотности мощности 5 W/cm2. Во второй серии образцов использовали n-Ge ГЭ-45г3 с такой же формой, чистотой обработки, типами плоскостей, но с размерами 3 × 4 × 10 mm. Образцы испытывали одноосным сжатием вдоль направления [110] при напряжении σm = 80 MPа в течение 24 h с одновре- менным УЗ-облучением в том же режиме. Тонкую структуру на поверхно- сти деформированных образцов германия исследовали на зондовом микро- скопе Nano Scope IIIa Demension 300TM (Vecco Inc.). 4. Результаты и обсуждение В зависимости от соотношения диффузионных потоков jd и js вещества можно получить разные по форме структуры на поверхности. 1. Обеспечивали условие jd >> js при комнатной температуре для дислока- ций в приповерхностном слое на стороне растяжения образца вблизи боково- го ребра. В месте выхода дислокации на поверхность образовалась лунка (рис. 2,а) за счет выхода атомов на поверхность (112) и одновременно вдоль по- верхности по направлению [111] спада напряжения (указано стрелкой) от бо- кового ребра. В результате в перенапряженной области на поверхности рядом с лункой произошел самоорганизованный рост островка пирамидальной фор- мы (рис. 2,а). Контур дислокационной ямки на поверхности и островок в ос- новании на данной плоскости (112) имеют гексагональную форму. В резуль- тате сканирования зонда атомно-силового микроскопа (АСМ) через дно лун- ки и вершину островка установлено равенство площадей между прямой сред- него уровня поверхности и линиями границ ямки и островка (рис. 2,б). Равен- ство объемов дислокационной ямки и пирамидального островка свидетельст- вует о том, что самоорганизованный рост последнего происходил в результате его достройки в основном атомами кристалла, находившимися в объеме дис- локационной ямки. Поэтому роль составляющей диффузионного потока js в этом процессе была незначительной, а действие горизонтальной составляю- щей силы проявилось в создании перенапряженной области рядом с ямкой, служившей концентратором напряжения. Такое перенапряжение может расти до некоторого предела по мере углубления ямки. Распределение напряжений вблизи углубления круговой формы в макро- образце является сложной задачей теории пластичности. Для настоящей за- дачи может быть принята упрощенная модель, если рассматривать лишь тонкий слой образца с отверстием, а влияние упругого поля дислокации при достаточной глубине ямки не учитывать. Существует решение подобной зада- чи для тонкой пластины с круговым вырезом по краям, которая растягивается Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3 58 а б Рис. 2. Структура на поверхности Ge после деформирования изгибом при σm = 80 МPa в течение 24 h (а) и профилограмма при сканировании зонда АСМ через дно лунки и вершину островка (б) (или сжимается) внешней силой F [10]. Ее аналитическое решение показы- вает, что при условии текучести Мизеса вблизи круговой части выреза де- формируемой пластины поле напряжений распространяется от границы вы- реза на расстояние, равное приблизительно диаметру выреза. Выводы этой теории хорошо согласуются с результатами эксперимента, представленными на рис. 2. Таким образом, можно полагать, что рост островка происходил на де- формируемой поверхности кристалла, поэтому движущей силой его образо- вания было различие в постоянных решетки перенапряженной части по- верхности вблизи ямки и наращиваемого островка [11]. По нашим оценкам, параметр рассогласования (различие в постоянных решетки в системе ост- ровок−подложка) с учетом концентрации напряжений вблизи ребра и ямки составлял Δа > 2%, его было достаточно для формирования трехмерных островков нанометровых размеров – квантовых точек [11,12]. Известно [13], что использование изгиба для испытаний на механическую прочность при комнатной температуре удобно тем, что позволяет достигать весьма значи- тельных упругих деформаций полупроводниковых кристаллов, в частности для кремния и германия − порядка 2% и более. Типичными представителями полупроводниковых структур с рассогласованием Δа > 2%, используемых в электронике и оптике, являются гетеросистемы типа Ge/Si(100) (Δа ≈ 4%) [11,14], InxGa1−xAs/GaAs(100) (Δа ≈ 3.5%) [15], которые выращиваются в режиме Странского−Крастанова [14]. Если параметр рассогласования доста- точно велик, то релаксация упругих напряжений через образование трех- мерных островков происходит раньше, чем образование дислокаций несоот- ветствия [11]. Измерение остаточных напряжений после снятия нагрузки нами было проведено на гребнях, сформированных из совокупности трехмерных на- Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3 59 ноостровков на стадии созревания при Т = 300 K [16]. Использовали мето- дику рамановского комбинационного рассеяния света (КРС) [17,18]. Спек- тры микро-КРС были получены при комнатной температуре в геометрии об- ратного рассеяния с использованием спектрометра Horiba Jobin Yvon T64000 с конфокальным микроскопом UV-Visible-NIR Olympus BX41. Возбуждение спектров КРС осуществляли Ar−Kr-лазером (длина волны возбуждения λexc = = 488 nm). При измерениях КРС лазерный луч фокусировали на образце в пятно < 1 μm. Латеральное картографирование фононных спектров КРС структуры обеспечивали перемещением пьезоэлектрически управляемого столика с шагом ~ 0.1 μm поперек гребня. Точность определения частоты фононной линии составляла 0.15 cm−1. В наблюдаемых нами спектрах КРС не было обнаружено существенного сдвига максимума интенсивности поло- сы по частоте, что свидетельствует об отсутствии остаточных напряжений в выращенной структуре. 2. Во втором эксперименте образец испытывали в условиях изгиба при разных температурах. На первом этапе получали структуру типа лунка–ост- ровок (рис. 2,а) при комнатной температуре, а затем продолжали деформи- ровать при повышенной Т = 490 K. Деформирование образца с одновремен- ным УЗ-облучением способствовало появлению шероховатости поверхности [12], возрастанию коэффициента диффузии Ds и выполнению условия js > jd. Этот процесс вызывал зарастание ямки вблизи островка (рис. 3). а б Рис. 3. Островок на поверхности Ge, образовавшийся после деформирования изги- бом при σm = 80 МPа и комнатной температуре в течение 10 h и затем при Т = 490 K в течение 3 h при том же напряжении (а); профилограмма островка (б) 3. На образцах Ge, деформированных одноосным сжатием при более вы- сокой температуре (Т = 570 K), происходило дальнейшее увеличение шеро- ховатости поверхности, потоков js и jd, что приводило к срыву нуклеации островка вблизи лунки. Диффундирующие вдоль дислокации атомы после выхода на поверхность без закрепления под действием градиента напряже- Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3 60 ния сразу уносились на значительные расстояния. На рис. 4,а видны только ямки в местах выхода полупетли, и отсутствует островок. Форма ямок иска- жена вследствие интенсивной поверхностной диффузии, что проявляется и на профилограмме рис. 4,б. а б Рис. 4. Лунки в местах выхода дислокационной полупетли, образовавшиеся на бо- ковой поверхности образца Ge у торца после одноосного сжатия (а) и профило- грамма лунки (б) Среди ряда требований, предъявляемых к массивам полупроводниковых квантовых точек для приборного применения, существенным является уменьшение их дисперсии – разброса размеров вокруг среднего радиуса. Массивы островков, в которых зарождение и рост лимитируются дислока- ционной диффузией, могут иметь более узкое распределение по размерам, что наблюдалось в эксперименте [19,20] и обсуждалось в [21]. На рис. 5 приведен массив наноостровков, полученный нами на основе использования дислокационного массопереноса при наличии градиента механического на- пряжения. Подобного вида структуры можно получать в температурном ин- тервале 300−500 K при сохранении неизменной морфологии. 5. Выводы 1. Показано, что деформирование монокристаллов Ge с одновременным УЗ-облучением при температурах ниже 0.35Тmelt приводит к зарождению дислокационных петель, вдоль которых при наличии градиента напряжений происходит ускоренный перенос атомов на поверхность. Этот диффузион- Рис. 5. Массив наностровков, образовавшихся на стороне растяжения образца Ge при изгибе с одновременным УЗ- облучением при 490 K (один из островков этого массива показан на рис. 3,a) Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3 61 ный массоперенос сопровождается образованием лунки в месте выхода дис- локации и ростом на перенапряженной поверхности пирамидального ост- ровка из атомов перенесенного материала. Движущей силой такого самоор- ганизованного роста является упругое напряжение, возникающее при рассо- гласовании параметров решетки на перенапряженной поверхности вблизи ямки и в основании островка. 2. Использование рамановского комбинационного рассеяния света позво- лило установить, что после снятия внешнего давления, деформирующего кристалл, остаточные напряжения в наноструктурах не обнаруживаются. 3. Предложенная методика дислокационно-поверхностной диффузии мо- жет быть использована в технологиях создания низкоразмерных полупро- водниковых структур, в которых проявляются квантовые эффекты. Авторы выражают благодарность сотрудникам Института полупроводни- ков им. В.Е. Лашкарева докт. физ.-мат. наук В.В. Стрельчуку и канд. физ.- мат. наук О.С. Литвин за помощь в снятии спектров КРС и в проведении структурных исследований методом АСМ. 1. V. Nadtochy, I. Zhikharev, M. Golodenko, M. Nechvolod, Sol. Stat. Phenomena 94, 253 (2003). 2. В.О. Надточій, Автореф. дис. … д-ра фіз.-мат наук, ХНУ, Харків (2006). 3. И.В. Островский, Л.П. Стебленко, А.В. Надточий, ФТП 34, 257 (2000). 4. А.M. Косевич, УФН 114, 509 (1974). 5. Р. Баллуфи, в сб.: Термически активные процессы в кристаллах, Мир, Москва (1973). 6. В.П. Алехин, Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материа- лов, Наука, Москва (1983). 7. В.А. Надточий, Н.К. Нечволод, Н.Н. Голоденко, Вісник Харківського національного ун-ту, серія «Фізика» 600, 101 (2003). 8. Э.В. Доброхотов, ФТТ 47, 2166 (2005). 9. P. Petroff, Inst. Phys. Conf. 23, 73 (1975). 10. Г.С. Писаренко, Н.С. Можаровский, Уравнения и краевые задачи теории пла- стичности и ползучести, Наукова думка, Киев (1975). 11. О.П. Пчеляков, Ю.Б. Болховитянов, А.В. Двуреченский, Л.В. Соколов, А.И. Ни- кифоров, А.И. Якимов, Б. Фойхтлендер, ФТП 34, 1281 (2000). 12. В.Г. Дубровский, ФТП 40, 1153 (2006). 13. Ю.А. Концевой, Ю.М. Литвинов, Э.А. Фаттахов, Пластичность и прочность полупроводниковых материалов и структур, Радио и связь, Москва (1982). 14. С.А. Кукушкин, А В. Осипов, F. Schmitt, P. Hess, ФТП 36, 1177 (2002). 15. В.М. Устинов, ФТП 38, 963 (2004). 16. А.И. Уколов, В.А. Надточий, Материалы Х Международной конференции «Физи- ческие явления в твердых телах», ХНУ им. В.Н. Каразина, Харьков (2011), с. 103. 17. П. Ю, М. Кардона, Основы физики полупроводников, Физматлит, Москва (2002). Физика и техника высоких давлений 2012, том 22, № 3 62 18. В.В. Стрельчук, В.П. Кладько, Е.А. Авраменко, А.Ф. Коломыс, Н.В. Сафрюк, Р.В. Конакова, Б.С. Явич, М.Я. Валах, В.Ф. Мачулин, А.Е. Беляев, ФТП 44, 1236 (2010). 19. D.E. Jesson, G. Chen, K.M. Chen, S.J. Pennycook, Phys. Rev. Lett. 80, 5156 (1998). 20. F.M. Ross, J. Tersoff, R.M. Tromp, Phys. Rev. Lett. 80, 984 (1998). 21. P.Д. Венгренович, Ю.В. Гудыма, С.В. Ярема, ФТП 35, 1440 (2001). В.О. Надточій, О.І. Уколов, М.К. Нечволод ФОРМУВАННЯ НАНОСТРУКТУР В Ge ЗА УМОВИ ДИСЛОКАЦІЙНО-ПОВЕРХНЕВОЇ ДИФУЗІЇ Досліджено явище низькотемпературної дифузії в Ge уздовж спрямованих на по- верхню дислокаційних напівпетель при створенні градієнтів під дією деформації згинання або стискання. Показано можливість утворення на поверхні низько- розмірних атомних структур, властивості яких вивчено за методами атомно-силової мікроскопії та раманівської спектроскопії комбінаційного розсіювання світла. Ключові слова: дифузія, дислокація, поверхня, наноструктура V.A. Nadtochy, A.I. Ukolov, N.K. Nechvolod NANOSTRUCTURE FORMATION IN Ge UNDER DISLOCATION-SURFACE DIFFUSION The phenomenon of low-temperature diffusion in Ge along dislocation semi-loops emerging on the surface at creation of stress gradients under the deformation of bend or compression was investigated. Possibility of creation of low-dimensional atomic structure on the surface is shown. Their properties are studied by atomic force microscopy and Raman spectroscopy technique. Keywords: diffusion, dislocation, surface, nanostructure Fig. 1. Stabilized dislocation semi-loop at the surface Fig. 2. Structure on the Ge surface after bending deformation at σm = 80 МPa during 24 h (а) and profile record of scanning by the probe of AFM through the bottom of the pit and the top of the island (б) Fig. 3. Island on the Ge surface formed after bending deformation at σm = 80 МPa and room temperature during 10 h and then at Т = 490 K during 3 h at the same stress (а); profile record of the island (б) Fig. 4. Pits in the places of output of dislocation semi-loop formed on the side of the Ge sample at the butt after uniaxial compression (а) and profile record of the pit (б) Fig. 5. Array of nanoislands formed on the side of tension of the Ge sample at bending with simultaneous US irradiation at 490 K (one island from the array is presented in Fig. 3,a)

Формирование наноструктур в Gе при условии дислокационно-поверхностной диффузии

Institution

Ähnliche Einträge