Формирование террасированных поверхностей арсенида галлия в равновесных условиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Ахундов, Игорь Олегович

• Ахундов, Игорь Олегович
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Ахундов, Игорь Олегович

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

§1.1 описание рельефа поверхности

§ 1.2 Термодинамические и кинетические факторы, определяющие

морфологию поверхности

§ 1.3 Кинетика формирования террасированной поверхности

§ 1.4 Экспериментальные методы создания атомно-гладких

поверхностей полупроводников

§1.5 Влияние сурфактантов на морфологию поверхности

полупроводников

§1.6 разупорядочение поверхности при высоких температурах

§1.7 Влияние релаксации механических напряжений на морфологию

поверхности

§ 1.8 Постановка задачи

ГЛАВА И. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

§2.1 Образцы

§2.2 Отжиг ОаАб в равновесных условиях

§2.3 Измерение рельефа поверхности и обработка данных

§2.4 Влияние окисления и химического удаления оксида на рельеф

поверхности

§2.5 Определение близости условий выглаживания к равновесию

Заключение к главе II

ГЛАВА III. ФОРМИРОВАНИЕ ТЕРРАСИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СААБ

§3.1 Термическое выглаживание поверхности ОаАб(00 1): изохронные

отжиги при различных температурах

§3.2 Кинетика выглаживания поверхности СаА8(001)

§3.3 Влияние сурьмы на выглаживание поверхности ОаА8((Ю1)

§3.4 Выглаживание поверхностей ОаА8( 111 )А и ОаАз( 111 )В

Заключение к главе III

ГЛАВА IV. РАЗУПОРЯДОЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ САА8(001) ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

§4.1 разупорядочение (огрубление) поверхности при отклонении

условий отжига от равновесия

§4.2 Зависимость картины разупорядочения поверхности от ширины

террас

§4.3 Механизм разупорядочения поверхности при сублимации

Заключение к главе IV

ГЛАВА V. ТЕРРАСИРОВАННЫЕ ПОВЕРХНОСТИ САА8 С ПРЯМОЛИНЕЙНЫМИ МОНОАТОМНЫМИ СТУПЕНЯМИ, ОБУСЛОВЛЕННЫМИ ВВЕДЕНИЕМ ДИСЛОКАЦИЙ

§5.1 Формирование ортогональной сетки прямолинейных

моноатомных дислокационных ступеней

§5.2 Форма профиля дислокационных ступеней

§5.3 Рельеф поверхности с дислокационными ступенями разных

знаков

§5.4 Изменение направления дислокационных ступеней

§5.5 Стабильность прямолинейной формы дислокационных ступеней

§5.6 Взаимодействие дислокационных и вицинальных ступеней

Заключение к главе V

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Сокращения

ЖФЭ жидкофазная эпитаксия

МЛЭ молекулярно-лучевая эпитаксия

МОСГЭ газофазная эпитаксия из металлоорганических соединений

АСМ атомно-силовая микроскопия

СТМ сканирующая туннельная микроскопия

НС1 соляная кислота

ИПС изопропиловый спирт

ПФ преобразование Фурье

ФО Фурье-образ

АКФ автокорреляционная функция

а0 высота моноатомных ступеней

bt средняя ширина террас поверхности

X корреляционная длина рельефа поверхности

Rq среднеквадратичная шероховатость

Ls Полная длина моноатомных ступеней поверхности

£ Вектор Бюргерса дислокации

МС монослой

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование террасированных поверхностей арсенида галлия в равновесных условиях»

Введение

Атомно-гладкие поверхности полупроводников АШВУ необходимы как для научных исследований в области физики поверхности, так и для практических применений. Только на атомно-гладкой поверхности можно воспроизводимо создавать наноразмерные структуры благодаря явлениям самоорганизации при росте кристаллов или с помощью современных атомных зондовых методов. Такие наноструктуры в настоящее время являются объектом интенсивных научных исследований, а в будущем могут стать основой приборов наноэлектроники и нанофотоники. Прикладное значение атомно-гладких поверхностей полупроводников АШВУ обусловлено также возможностью их использования для совершенствования оптоэлектронных приборов. Атомно-гладкие поверхности применяются в качестве подложек для выращивания эпитаксиальных структур, используемых в дальнейшем для создания различных приборов оптоэлектроники, в том числе полупроводниковых фотокатодов с эффективным отрицательным сродством.

Стандартным методом получения гладких поверхностей является метод химико-механического полирования (ХМП). Методом ХМП можно получить поверхности с очень малой величиной среднеквадратичной шероховатости Яд, сравнимой с межатомным расстоянием. Однако механическое воздействие при полировании приводит к формированию разупорядоченного поверхностного слоя с нарушенной координацией поверхностных атомов и, как следствие, с большой концентрацией структурных дефектов и оборванных связей. Таким образом, несмотря на малую величину Яд, поверхность, приготовленная методом ХМП, является разупорядоченной на атомном уровне. Диффузия атомов при повышенных температурах позволяет "залечить" дефекты нарушенного поверхностного слоя и получить поверхности, состоящие из регулярных атомно-гладких террас, разделённых прямолинейными ступенями моноатомной высоты.

Ширина террас на такой поверхности определяется углом отклонения от сингулярной грани. Поверхности кремния с близкой к идеальной "террасированной" морфологией могут быть получены отжигом в вакууме [1,2]. Применение этого метода к полупроводниковым соединениям АШВУ затруднено [3], поскольку, из-за высокой и различной летучести элементов III и V групп, для выглаживания в вакууме трудно подобрать диапазон температур, в котором поверхностная диффузия уже достаточно эффективна, а сублимация всё ещё мала. Считается, что получить атомно-гладкие поверхности полупроводников можно с помощью эпитаксиальных методов. Однако эпитаксиальный рост проводится, как правило, в неравновесных условиях, поэтому поверхности эпитаксиальных слоёв далеко не всегда оказываются атомно-гладкими вследствие кинетических нестабильностей.

Для того чтобы избежать ухудшения рельефа вследствие кинетических нестабильностей, термическое "выглаживание" поверхности кристаллов следует проводить в условиях, близких к термодинамически равновесным, когда нет ни роста, ни сублимации [4]. В работе [5] показано, что отжиг эпитаксиальных пленок GaAs(OOl) in situ, в установке молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) в условиях достаточно больших давлений паров AS4 и относительно низких температур приводит к формированию атомно-гладких террас, разделённых моноатомными ступенями, в то время как уменьшение давления As4 и повышение температуры ведёт к огрублению рельефа поверхности. Отжиг в ростовых камерах установок эпитаксии из металлорганических соединений может также приводить к формированию упорядоченной террасированной поверхности GaAs [6].

Существенным недостатком методов выглаживания в ростовых камерах сверхвысоковакуумных установок является их трудоёмкость и дороговизна. В работе [7] был предложен более эффективный и экономичный метод термического выглаживания поверхности GaAs в условиях, близких к равновесным, с помощью отжигов в кварцевом реакторе установки жидкофазной эпитаксии в потоке молекулярного водорода.

Равновесие поверхности с парами галлия и мышьяка достигалось в узком зазоре («капилляре») между двумя подложками GaAs. Хотя возможность получения террасированной поверхности GaAs(OOl) этим методом была показана экспериментально [7], многие вопросы, касающиеся термического выглаживания GaAs, оставались открытыми. Не был выяснен вопрос о степени близости условий выглаживания к равновесным. Отклонение условий от равновесных в сторону роста или сублимации может привести к кинетическим нестабильностям, которые затрудняют получение упорядоченной террасированной поверхности. Недостаточно развиты адекватные методы описания эволюции рельефа в процессе формирования террасированной поверхности. Развитие таких методов откроет возможности для сопоставления результатов с теорией, установления микроскопических механизмов выглаживания и определения соответствующих параметров. Для приборных применений актуальна задача поиска сурфактантов, которые позволили бы снизить температуру выглаживания за счёт увеличения эффективности поверхностной диффузии компонент полупроводника. Представляет интерес вопрос о влиянии стехиометрии и кристаллографической ориентации поверхности GaAs на процесс выглаживания. Известно, что при высоких температурах выглаживание поверхности сменяется её разупорядочением, то есть разрушением системы упорядоченных, регулярных террас и увеличением среднеквадратичной шероховатости (этот процесс называют также "огрублением" рельефа поверхности). Вопросы об условиях и механизмах высокотемпературного "огрубляющего перехода" ("roughening transition") на поверхности кристаллов изучены недостаточно. Помимо научного интереса, эти вопросы имеют важное практическое значения для оптимизации методов термического выглаживания, поскольку для ускорения поверхностной диффузии и, следовательно, повышения эффективности выглаживания температура отжига должна быть по возможности высокой, однако заведомо ниже температуры огрубляющего перехода. Наконец, ранее не был выяснен

вопрос о возможности термического выглаживания поверхности "полупрозрачных" ОаАэ/АЮаАз фотокатодных структур, приваренных на стеклянные подложки и о возможном влиянии дислокаций, возникающих при релаксации термомеханических напряжений в таких структурах, на морфологию поверхности ОаАБ.

Цель данной работы заключалась в развитии метода получения атомно-гладких поверхностей арсенида галлия путём отжига в равновесных условиях и выяснении механизмов выглаживания и разупорядочения поверхности.

Для достижения этой цели, в данной работе решались следующие конкретные задачи:

1. Экспериментально определить степень близости условий выглаживания поверхности ОаАэ к равновесным;

2. Разработать методы описания формирования террасированной поверхности кристалла при термическом выглаживании;

3. Изучить влияние потенциального сурфактанта - сурьмы, на выглаживание поверхности ваАэ;

4. Выяснить особенности выглаживания ОаАв подложек с различными кристаллографическими ориентациями, в частности, (111)А и (111)В;

5. Изучить роль термодинамических и кинетических факторов в разупорядочении поверхности ОаАз(001) при высоких температурах и определить механизмы разупорядочения;

6. Выяснить влияние дислокаций, возникающих при релаксации термомеханических напряжений в АЮаАз/СаАз фотокатодных структурах, приваренных на стекло, на морфологию поверхности ваАз.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Диссертация содержит 122 страницы и включает 40 рисунков и список литературы из 93 наименований. Во введении обосновывается актуальность темы, сформулированы цель,

научная новизна и выносимые на защиту положения; даётся краткий обзор содержания диссертации.

Первая глава посвящена обзору литературы. В этой главе даны определения атомно-гладких и шероховатых поверхностей и приводятся известные методы описания рельефа поверхности. Далее описаны механизмы и экспериментальные методы приготовления гладких поверхностей полупроводников, в том числе, полупроводников АШВУ. Дан обзор теоретических и экспериментальных работ по проблеме огрубляющего перехода на поверхности кристаллов при высоких температурах. Рассмотрены работы по изучению влияния дислокаций, возникающих при пластической релаксации механических напряжений, на морфологию поверхности полупроводниковых плёнок. В заключение первой главы сформулированы задачи исследования.

Вторая глава посвящена методике эксперимента. Образцы вырезались из «epi-ready» GaAs подложек, приготовленных методом ХМП. Отжиги проводились в кварцевом реакторе установки жидкофазной эпитаксии в потоке молекулярного водорода, в диапазоне температур 400-800°С. Равновесие поверхности с парами галлия и мышьяка достигалось двумя способами: в узком зазоре («капилляре») между двумя подложками GaAs и в квазизамкнутом объеме в присутствии насыщенного раствора-расплава GaAs. Морфология поверхности изучалась ex situ методом атомно-силовой микроскопии (АСМ). Приводятся результаты опытов по влиянию окисления поверхности на воздухе и химического удаления оксидов на морфологию террасированной поверхности, а также по определению степени близости условий выглаживания к равновесию.

Третья глава посвящена экспериментальному изучению выглаживания поверхности GaAs и развитию способов описания формирования террасированных поверхностей. Экспериментально изучены изменение рельефа при изохронных отжигах в диапазоне температур от 500-800°С и кинетика выглаживания поверхности GaAs(OOl) при 625°С. Наряду со

среднеквадратичной шероховатостью, для количественного описания кинетики формирования террасированных поверхностей использовались длина атомных ступеней, а также Фурье и автокорреляционный анализ АСМ-изображений рельефа поверхности. Для выяснения возможностей снижения температуры выглаживания, изучено влияние потенциального сурфактанта -сурьмы, на выглаживание поверхности GaAs(OOl). С целью выяснения вопроса о влиянии стехиометрии поверхности на процесс выглаживания, проведены опыты по выглаживанию поверхностей GaAs(lll)A и GaAs(l 11)В.

В четвёртой главе изложены результаты экспериментального изучения разупорядочения поверхности GaAs(OOl), то есть разрушения системы упорядоченных террас ступеней и увеличения среднеквадратичной шероховатости при высоких температурах. Показано, что разупорядочение поверхности в результате отжигов обусловлено кинетическими факторами, связанными с отклонением условий отжига от равновесия. Предложены механизмы разупорядочения рельефа, заключающиеся в ступенчато-слоевой сублимации и росте, приводящих к формированию островков и озёр многоатомной высоты и глубины, соответственно.

Пятая глава посвящена изучению возможности атомного выглаживания поверхности "полупрозрачных" фотокатодных GaAs/AlGaAs гетероструктур, приваренных методом диффузионной сварки на стеклянную подложку. В результате отжигов фотокатодов на поверхности, наряду с "вицинальными" ступенями, обусловленными отклонением поверхности от сингулярной грани, формируется ортогональная сетка прямолинейных моноатомных ступеней, направленных вдоль кристаллографических осей [110] и [111]. Показано, что появление таких прямолинейных ступеней обусловлено введением дислокаций в гетероструктуру при релаксации термомеханических напряжений.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Условия термического выглаживания ОаАз(001) в присутствии раствора-расплава ва-АБ близки к равновесным при температурах Т<650°С. Террасированные поверхности ОаАэ формируются при отжигах в равновесных условиях в диапазонах температур 520-650°С и времен отжига от 10 минут до 10 часов.

2. Длина атомных ступеней является более эффективной характеристикой, описывающей формирование террасированной поверхности кристалла, по сравнению со среднеквадратичной шероховатостью.

3. Разупорядочение (огрубление) рельефа поверхности ваАэ при высоких температурах обусловлено кинетическими нестабильностями при отклонении условий отжига от равновесных в сторону роста или сублимации.

4. На поверхности ОаАз/АЮаАз гетероструктур, приваренных на стекло, в процессе отжига в равновесных условиях формируется ортогональная сетка прямолинейных моноатомных ступеней, обусловленных введением дислокаций при релаксации термомеханических напряжений.

Научная новизна работы

1. Экспериментально показано, что условия выглаживания поверхности ОаАз(001) в присутствии раствора-расплава ва-Аэ близки к равновесным. При температурах Т<650°С скорость роста (или сублимации) не превышает ЗхЮ"5 монослоя в секунду.

2. Изучена кинетика формирования террасированной поверхности СаАз(001); установлено, что зависимости среднеквадратичной шероховатости, корреляционной длины, ширины гало Фурье-образа и избыточной длины ступеней от длительности отжига могут быть описаны степенными функциями. Избыточная длина ступеней оказалась наилучшим параметром для описания процесса выглаживания, поскольку наиболее сильно (обратно пропорционально) зависит от длительности отжига.

3. Обнаружено, что на ва-терминированной поверхности ОаАз(111)А формирование системы террас происходит при температуре на ~100 °С ниже, чем на Аэ-терминированной поверхности ОаАБ(111)В.

4. Установлено, что разупорядочение поверхности ОаАз(001) при высоких температурах, связано с кинетической нестабильностью при отклонении условий отжига от равновесных. Предложен механизм разупорядочения, основанный на ступенчато-слоевой сублимации (росте) и образовании устойчивых островков (озёр) многоатомной высоты (глубины).

5. На поверхности полупроводника впервые наблюдались прямолинейные моноатомные ступени, обусловленные введением дислокаций при релаксации термомеханических напряжений в полупроводниковой структуре.

Научная и практическая ценность работы состоит в следующем:

1. На примере термического выглаживания ер1-геаёу подложек ОаАз(001) показана эффективность использования длины моноатомных ступеней, а также Фурье и автокорреляционного анализа, для описания кинетики формирования террасированной поверхности кристалла.

2. Показано, что окисление гладких террасированных поверхностей ваАв на воздухе и химическое удаление оксидов в растворе НС1 в изопропиловом спирте не влияют на форму моноатомных ступеней, но увеличивают шероховатость террас.

3. Показана возможность изучения процесса релаксации механических напряжений в приваренных на стекло фотокатодных гетероструктурах ОаАз/АЮаАэ по дислокационным ступеням на поверхности.

Личный вклад соискателя в диссертационную работу состоит в развитии методики выглаживания поверхности ваАэ в равновесии с парами галлия и мышьяка. Автор лично выполнил большую часть экспериментов по выглаживанию, провёл обработку экспериментальных данных и внёс существенный вклад в их интерпретацию. Обсуждение результатов и

написание статей проводились совместно с соавторами опубликованных работ.

Апробация работы. Полученные результаты работы были представлены на международных симпозиумах "Наноструктуры: физика и технология" (Новосибирск, 2007, Санкт-Петербург, 2010, Нижний Новгород, 2012), XV симпозиуме "Нанофизика и наноэлектроника" (Нижний Новгород, 2011), X Российской конференции по физике полупроводников (Нижний Новгород, 2011), Российской конференции «Фотоника-2011» (Новосибирск, 2011), Международной конференции «Зигйп^ШЖГ III» (Флоренция, 2012), научных семинарах ИФП СО РАН. По результатам диссертации опубликовано 10 работ [8,9,10,11,12,13,14,15,16,17]. Из работы [9] в диссертацию вошли только результаты по приготовлению атомно-гладких поверхностей ваАз в равновесных условиях.

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Ахундов, Игорь Олегович

Основные результаты и выводы работы состоят в следующем:

1. Экспериментально показано, что условия получения атомно-гладких поверхностей СаАБ(001) с помощью отжигов в присутствии раствора-расплава ва-АБ близки к равновесным. При температурах Т<650 °С скорость роста (или сублимации) не превышает 3 * 10"5 монослоя в секунду.

2. Установлено, что при отжигах в равновесных условиях формирование поверхностей ОаАБ(001) с атомно-гладкими террасами, разделёнными моноатомными ступенями, происходит в диапазонах температур 520-650 °С и времен отжига от 10 минут до 10 часов.

3. С использованием избыточной длины моноатомных ступеней, а также Фурье и автокорреляционного анализа, описана кинетика формирования ступенчато-террасированной поверхности при термическом выглаживании ер1-геас!у подложек СаАз(001).

4. Установлено, что добавление сурьмы в раствор-расплав Оа-Аэ не способствует, а препятствует получению атомно-гладкой поверхности ОаАБ(001). Возможной причиной является формирование устойчивой БЬ-стабилизированной поверхностной реконструкции 8Ь/ОаАз(001)-(2х4).

5. Показано, что на Оа-терминированной поверхности ОаА8(111)А формирование системы террас, разделённых атомными ступенями, происходит при температуре на ~100 °С ниже, чем на As-терминированной поверхности GaAs(l 11)В.

6. Установлено, что разупорядочение (огрубление) рельефа поверхности GaAs(OOl) при высоких температурах обусловлено кинетической нестабильностью при отклонении условий отжига от равновесных. Предложен механизм разупорядочения, основанный на ступенчато-слоевой сублимации (росте) и образовании устойчивых островков (озёр) многоатомной высоты (глубины).

7. Установлено, что в результате отжига в равновесных условиях на поверхности гетероструктур GaAs/AlGaAs, приваренных на стекло, формируется ортогональная сетка прямолинейных моноатомных ступеней, обусловленных образованием дислокаций при релаксации термомеханических напряжений.

Диссертационная работа была выполнена в лаборатории неравновесных явлений в полупроводниках ИФП СО РАН (зав. лаб., д.ф.-м.н. A.C. Терехов) при обучении на кафедре физики полупроводников физического факультета Новосибирского государственного университета и в аспирантуре ИФП СО РАН. Развитие методики выглаживания поверхности GaAs в равновесии с парами галлия и мышьяка, большая часть экспериментов по выглаживанию, обработка экспериментальных данных выполнялись автором лично. Интерпретация полученных результатов, подготовка докладов и написание статей проводились совместно с соавторами опубликованных работ. Результаты работы [9] вошли в диссертацию в части разработки метода приготовления атомно-гладких поверхностей GaAs в равновесных условиях. Измерение морфологии поверхности методом атомно-силовой микроскопии проводилось в Центре коллективного пользования "Наноструктуры" (директор ЦКП член-корр. РАН A.B. Латышев).

Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность заведующему лабораторией Александру Сергеевичу Терехову, который предложил методы атомного выглаживания поверхности ваАэ в равновесных условиях, за внимание и поддержку данной работы. Я благодарен Виталию Львовичу Альперовичу за научное руководство, а также всем сотрудникам лаборатории за постоянную помощь и поддержку при выполнении работы, и в особенности Нине Сергеевне Рудой, которая помогла мне освоить методику выглаживания. Выражаю благодарность директору ЦКП "Наноструктуры" Александру Васильевичу Латышеву, а также сотрудникам центра Дмитрию Владимировичу Щеглову, Екатерине Евгеньевне Родякиной и Антону Сергеевичу Кожухову, которые выполняли измерения рельефа поверхностей методом атомно-силовой микроскопии, изготовили структурированную подложку, использовавшуюся в экспериментах по определению степени близости условий выглаживания к равновесным, помогали мне советами и ценными замечаниями при выполнении работы и написании диссертации. Я благодарен Александру Ивановичу Торопову, Людмиле Ивановне Фединой, Юрию Борисовичу Болховитянову, Леониду Валентиновичу Соколову, Сергею Александровичу Тийсу, Андрею Васильевичу Васеву и Валерию Владимировичу Преображенскому за полезные обсуждения результатов работы и ценные замечания.

Заключение

В данной диссертационной работе развит метод термического выглаживания поверхности ваАэ в условиях, близких к равновесным; экспериментально изучена кинетика формирования поверхностей СаАз(001) с атомно-гладкими террасами, разделёнными моноатомными ступенями; выяснены особенности разупорядочения поверхностей ОаАз(001) при высоких температурах; изучена эволюция морфологии поверхности фотокатодных ОаАз/АЮаАэ структур, приваренных на стеклянные подложки, при отжигах в равновесных условиях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Ахундов, Игорь Олегович, 2013 год

Список литературы

[1] Latyshev A.V. Transformations on clean Si(lll) stepped surface during sublimation / A.V. Latyshev, A.L. Aseev, A.B. Krasilnikov, S.I. Stenin // Surf. Sei. 1989. Vol. 213. P. 157-169.

[2] Jeong H.-C. Steps on surfaces: Experiment and theory / H.-C. Jeong and E. D. Williams // Surface Sei. Reports. 1999. Vol. 34. P. 171-294.

[3] Fan Y. Atomic scale roughness of GaAs(100)2*4 surfaces / Fan Y., Karpov I., Bratina G., SorbaL., Gladfelter W., Franciosi A. // J. Vac. Sei. Tecnol. B. 1996. Vol. 14. P. 623-631.

[4] Pimpinelli A., Villain J. Physics of crystal growth // Cambridge university press. 1998. P. 373.

[5] Ding Z. Atomic-scale observation of temperature and pressure driven preroughening and roughening / Z. Ding, D.W. Bullock, P.M. Thibado, V.P. LaBella, K. Mullen // Phys. Rev. Lett. 2003. Vol. 90. P. 216109(4).

[6] Epler. J.E., Jung T.A., Schweizer H.P. Evolution of monolayer terrace topography on (100) GaAs annealed under an arsine/Hydrogen ambient / Appl. Phys. Lett. 1993. Vol. 62. P. 143-145.

[7] Alperovich V.L. Atomically flat GaAs(OOl) surfaces with regular arrays of monatomic steps for nanotechnology / V.L. Alperovich, O.E. Tereshchenko, N.S. Rudaya, D.V. Sheglov, A.V. Latyshev, A.S. Terekhov // Proceedings 12th Int. Symp. Nanostructures: Physics and Technology. St. Petersburg. 2004. P. 203-204.

[8] Alperovich V.L. Electronic states induced by cesium on atomically rough and flat GaAs(OOl) surface / V.L. Alperovich, A.G. Zhuravlev, I.O. Akhundov, N.S. Rudaya, D.V. Sheglov, A.V. Latyshev, A.S. Terekhov // Proceedings 15th Int. Symp. Nanostructure: Physics and Technology. Novosibirsk. 2007. P. 166.

[9] Bakin V.V. Semiconductor surfaces with negative electron affinity / V.V. Bakin, A.A. Pakhnevich, A.G. Zhuravlev, A.N. Shornikov,

1.0. Akhundov, O.E. Tereshechenko, V.L. Alperovich, H.E. Scheibler, A.S. Terekhov // e-J. Surf. Sei. Nanotech. 2007. Vol. 5. P. 80-88.

[10] Alperovich V.L. Step-terraced morphology of GaAs(OOl) substrates prepared at quasi-equilibrium conditions / V.L. Alperovich, I.O. Akhundov, N.S. Rudaya, D.V. Sheglov, E.E. Rodyakina, A.V. Latyshev, A.S. Terekhov // Appl. Phys. Lett. 2009. Vol. 94. P. 101908(3).

[11] Akhundov I.O. Step-terraced morphology formation on patterned GaAs(OOl) substrates / I.O. Akhundov, D.V. Sheglov, A.S. Kozhukhov, N.S. Rudaya, V.L. Alperovich, A.V. Latyshev, and A.S. Terekhov // Proceedings 18th Int. Symp. Nanostructures: Physics and Technology. St. Petersburg. 2010. P. 327328.

[12] Альперович B.JI. Атомное выглаживание поверхностей GaAs в равновесных условиях / B.JI. Альперович, И.О. Ахундов, Н.С. Рудая,

A.C. Кожухов, Д.В. Щеглов, A.B. Латышев, A.C. Терехов // Тезисы докладов XV международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника». Нижний Новгород. 2011. С. 190-191.

[13] Ахундов И.О. Формирование упорядоченных террасированных поверхностей арсенида галлия в равновесных условиях / И.О. Ахундов,

B.Л. Альперович, A.C. Кожухов, Д.В. Щеглов, А. В. Латышев,

A. С. Терехов // Тезисы докладов X российской конференции по физике полупроводников. Нижний Новгород. 2011. С. 17.

[14] Ахундов И.О. Формирование сетки дислокаций в напряженных фотокатодных GaAs/AlGaAs гетероструктурах на стеклянных подложках / И.О. Ахундов, С. Н. Косолобов, Н. С. Рудая, Д.В. Щеглов,

B. Л. Альперович, А. В. Латышев, А. С. Терехов // Тезисы докладов российской конференции «Фотоника-2011». Новосибирск. 2011. С. 96.

[15] Akhundov I.O., Kozhukhov A.S., Alperovich V.L. Characterization of

th

GaAs(OOl) step-terraced morphology formation // Proceedings 13 Int. Conf.

and Seminar on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices. EDM. Erlagol-Altai. P. 9-12.

[16] Akhundov I.O. Kinetics of atomic smoothing GaAs(OOl) surface in equilibrium conditions / I.O. Akhundov, V.L. Alperovich, A.V. Latyshev, and A.S. Terekhov// Appl. Surf. Sci. 2013. Vol. 269. P. 2-6.

[17] Akhundov I.O. Step-terraced morphology of GaAs(OOl) surface with straight monatomic steps induced by misfit dislocations / I.O. Akhundov, N.S. Rudaya, V.L. Alperovich, S.N. Kosolobov, A.V. Latyshev and A.S. Terekhov // Proceedings 20th Int. Symp. Nanostructures: Physics and Technology. Nizhny Novgorod. 2012. P. 122-123.

[18] Арутюнов П.А., Толстнхина A.JI. Феноменологическое описание характеристик поверхности, измеряемых методом атомно-силовой спектроскопии //Кристаллография. 1998. Т. 43. С. 524-534.

[19] Zhao Y., Wang G.-C., Lu T.-M. Characterization of amorphous and crystalline rough surface: principles and applications. Academic Press, 2001, p. 13.

[20] Kruithof G.H., Klapwijk T.M., Bakker S. Temperature and interface-roughness dependence of the electron mobility in high-mobility Si(100) inversion layers below 4.2 К // Phys. Rev. B. Vol. 43. 1991. P. 6642-6649.

[21] Гиббс Дж.В. Термодинамические работы // Перевод под редакцией Семенченко В.К. M.-JL: Гостехиздат. 1950. С. 492.

[22] Зенгуил Э. Физика поверхности // Перевод под редакцией Киселева В.Ф.

М.: Мир. 1990. 536 с.

[23] Burton W.K., Cabrera N., Frank Р.С. The growth of crystals and the equilibrium structure of their surfaces / Phil. Trans. Roy. Soc. London. Ser. A. 1951. Vol. 243. P. 299-358.

[24] Zandvliet H.J.W., ElswijkH.B. Morphology of monatomic step edges on vicinal Si(001) // Phys. Rev. B. 1993. Vol. 48. P. 14269 - 14275.

[25] Suris R.A., Korsakov V.B / Second nearest neighbors interaction and

equilibrium shape of steps on kossel crystal vicinal surface // International Journal of Nanoscience. 2004. Vol 3. P. 29-37.

[26] Mullins W.W. Theory of thermal grooving // J. Appl. Phys. 1957. Vol. 28. P. 333 - 339.

[27] Huo S., Schwarzacher W. Anomalous scaling of the surface width during Cu electrodeposition // Phys. Rev. Lett. 2001. Vol. 86, P. 256 - 259.

[28] Gheorghiu S., Pfeifer P. Nonstandard roughness of terraced surfaces // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 85. P. 3894 - 3897.

[29] Латышев A.B., Асеев А.Л. Моноатомные ступени на поверхности кремния // Успехи физ. наук. 1998. Т. 168. №10. С. 1117 - 1127.

[30] Tmar М. Critical Analysis and Optimisation of the Thermodynamic Properties and Phase Diagrams in the III-V Compounds: The In-P and Ga-P Systems / M. Tmar, C. Gabriel, C. Chatillon, J. Ansara // J. Cryst. Growth. 1984. Vol. 68. P. 557-580.

[31] Chatillon С. Re-assessment of the thermodynamic properties and phase diagram of the Ga-As and In-As systems / C. Chatillon, I. Ansara, A. Watson,

B.B. Argent // Calphad.1990.Vol. 14. P.203 - 214.

[32] Chatillon C., Chatain D. / Congruent vaporization of GaAs(s) and stability of Ga(l) droplets at the GaAs(s) surface // J. Cryst. Growth. 1995. Vol. 151. P. 91101.

[33] Андреев B.M., Долгинов Л.М., Третьяков Д.Н. Жидкостная эпитаксия в технологии полупроводниковых приборов. М.: Советское радио. 1975.

C. 328.

[34] Ченг Л., Плог К. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры. // Перевод под редакцией Алферова Ж.И., Шмарцева Ю.В. М.: Мир. 1989. С. 582.

[35] Arthur J.B. Vapor pressures and phase equilibria in the GaAs-As system. // J. Phys. Chem. Solids. 1967. Vol. 28. P. 2257 - 2267.

[36] Хухрянский Ю.П. Давление паров мышьяка над растворами GaAs в Ga при 700-1000° С / Ю.П. Хухрянский, В.П. Кондауров, Е.П. Николаева, В.И. Пентелеев, М.И. Щевелев // Изв. АН СССР. Сер. Неорганические материалы. 1974. Т. 10. № 10. С. 1877 - 1878.

[37] Khukhryanskii Y.P. / Y.P. Khukhryanskii, V.P. Kondaurov, F.P. Nikolaeva, V.I. Pantelev // Rus. J. Phys. Chem. 1974. Vol. 48. P. 909.

[38] Vasev A.V. Ellipsometric detection of GaAs(OOl) surface hydrogenation in H2 atmosphere // Surf. Sci. 2008. Vol. 602. P. 1933 - 1937.

[39] Li L. Gallium arsenide and indium arsenide surfaces produced by metalorganic vapor-phase epitaxy / L. Li, B.-K. Han, D. Law, M. Begarney, R.F. Hicks // J. Cryst. Growth. 1998. Vol. 195. P. 28 - 33.

[40] Bray A.J. Theory of Phase Ordering Kinetics // Adv. Phys. 1994. Vol. 43. P. 357-459.

[41] Lifshitz I.M., Slyozov V.V. The kinetics of precipitation from supersaturated solid solutions // J. Phys. Chem. Solids. 1961. Vol. 19. P. 35 - 50.

[42] C. Wagner. Theorie der Alterung von Niederschlagen durch Umlosen // Z. Elektrochem. 1961. Vol. 65. P. 581-591.

[43] Bartelt N.C. Brownian motion of steps on Si(lll) / N.C. Bartelt, J.L. Goldberg, T.L. Einstein, E. D. Williams, J.C. Heyraud, J.J. Metois // Phys. Rev. B. 1993.Vol. 48. P. 15453 - 15456.

[44] Khare S.V., Einstein T.L. Brownian motion and shape fluctuations of single-layer adatom and vacancy clusters on surfaces: Theory and simulations // Phys. Rev. B. 1996. Vol. 54. P. 11752(10).

[45] Бойко A.M., Сурис P.A. Роль одномерной диффузии в модели роста поверхности кристалла Косселя // ФТТ. 2006. Т. 40. №3. С. 372 - 379.

[46] Allwood D.A. Monitoring epi-ready semiconductor wafers / D.A. Allwood, S. Cox, N.J. Mason, R. Young, P.J Walker // Thin Solid Films. 2002. Vol. 412. P. 76-83.

[47] Sadowska D. Optimisation of the epi-ready semi-insulating GaAs wafer preparation procedure / D. Sadowska, A. Gladki, K. Mazur, E. Talik // Vacuum. 2003. Vol. 72. P. 217-223.

[48] Snyder C.W. Surface transformations on annealed GaAs(OOl) / C.W Snyder, J. Sudijono, C.-H. Lam, M.D. Johnson, B.G. Orr // Phys. Rev. B. 1994. Vol. 50. P. 18194- 18199.

[49] A.B. Васев. Влияние структурного состояния поверхности на формирование рельефа и морфологию слоев GaAs(OOl) при молекулярно-лучевой эпитаксии и вакуумном отжиге / А.В. Васев, М.А. Путято, Б.Р. Семягин, В.А. Селезнев, В.В. Преображенский // Изв. ВУЗов. Физика. 2008. Т. 9. С.15 - 13

[50] Weishart Н. Monomolecular steps of ultra-low density on (100) growth faces of liquid phase epitaxial GaAs / H. Weishart, E. Bauser, M. Konuma, H.-J. Queisser // J. Cryst. Growth. 1994. Vol. 137. P. 335-346.

[51] Alperovich V.L. Surface passivation and morphology of GaAs(100) treated in HCl-isopropanol solution / V.L. Alperovich, O.E. Tereshchenko, N.S. Rudaya, D.V. Sheglov, A.V. Latyshev, A.S. Terekhov // Appl. Surf. Sci. 2004. Vol. 235. P. 249 - 259.

[52] Nishida Т., Kobayashi N. Formation of a lOO-pm-wide step free GaAs(l 11)B surface obtained by finite area metalorganic vapor phase epitaxy. // Jpn. J. Appl. Phys. 1998. Vol. 37. P. L13-L14.

[53] OhkuriK. Multiatomic step formation on GaAs(OOl) vicinal surfaces during thermal treatment / K. Ohkuri, J. Ishizaki, S. Нага, T. Fukui // J. Cryst. Growth. 1996. Vol. 160. P. 235 -240.

[54] Okada Y., Harris J.S. Basic analysis of atomic-scale growth mechanisms for molecular beam epitaxy of GaAs using atomic hydrogen as a surfactant // J. Vac. Sci. Technol. B. 1996. Vol. 14, P. 1725 - 1728.

[55] Nannarone S., Pedio M. Hydrogen chemisorption on III-V semiconductor surfaces // Surf. Sci. Reports. 2003. Vol. 51. P. 1 - 149.

[56] Morishita. Y. Effect of hydrogen on the surface-diffusion length of Ga adatoms during molecular-beam epitaxy / Y. Morishita, Y. Nomura, S. Goto, Y. Katayama // Appl. Phys. Lett. 1995. Vol. 67. P. 2500 -2 502.

[57] Copel M. Influence of surfactants in Ge and Si epitaxy on Si(001) / M. Copel, M.C. Reuter, M. Horn von Hoegen, R.M. Tromp // Phys. Rev. B. 1990. Vol. 42. P. 11682- 11689.

[58] LeGoues F.K., Copel M., Tromp R.M. Microstructure and strain relief of Ge films grown layer by layer on Si(001) // Phys. Rev. B. 1990. Vol. 42. P. 11690 -11700.

[59] Cheah W.K. Co-doping carbon tetrabromide (CBr4) and antimony (Sb) on GaAs(OOl) in solid source molecular beam epitaxy / W.K. Cheah, W.J. Fan, S.F. Yoon, R. Liu, A.T.S. Wee //J. Cryst. Growth. 2004. Vol. 267. P. 364-371.

[60] Zinck J.J. Desorption behavior of antimony multilayer passivation on GaAs (001) / J.J. Zinck, E.J. Tarsa, B. Brar, J.S. Speck // J. Appl. Phys. 1997. Vol. 82. P. 6067 - 6072.

[61]MaedaF, Watanabe Y, OshimaM. Sb-induced surface reconstruction on GaAs(OOl)//Phys. Rev. B. 1994. Vol. 48. P. 14733 - 14736.

[62] Kosterlitz J.M., Thouless D.J. Ordering, metastability and phase transitions in two-dimensional systems // J. Phys. C: Solid State Phys. 1973. Vol. 6. P. 1181 -1203.

[63] Chui S.T., Weeks J.D. Phase transition in the two-dimensional Coulomb gas, and the interfacial roughening transition // Phys. Rev. B. 1976. Vol. 14. P. 4978 - 4982.

[64] J. Lapujoulade. The roughening of metal surfaces // Surf. Sci. Reports. 1994. Vol. 20. P. 195 - 249.

[65] DenNijsM., RommelseK. Preroughening transitions in crystal surfaces and valence-bond phases in quantum spin chains // Phys. Rev. B. 1989. Vol. 40. P. 4709 - 4734.

[66] Bartelt N.C. Step capillary waves in equilibrium island shapes on Si(001)/ N.C. Bartelt, R.M. Tromp, E. D. Williams // Phys. Rev. Lett. 1994.Vol. 73. P. 1656- 1659.

[67] Andrews A.M. Development of cross-hatch morphology during growth of lattice mismatched layers / A.M. Andrews, A.E. Romanov, J.S. Speck, M. Bobeth, W. Pompe // Appl. Phys. Lett. 2000. Vol. 77. P. 3740 - 3742.

[68] Lutz M.A. Influence of misfit dislocations on the surface morphology of Sii-xGex films / M.A. Lutz, R.M. Feenstra, F.K. LeGoues, P.M. Mooney, J.O. Chu // Appl. Phys. Lett. 1995. Vol. 66. P. 724 - 726.

[69] Kvam E.P., Maher D.M., Humpreys C.J. Variation of dislocation morphology with strain in GexSii-x epilayers on (100)Si // J. Mater. Res. 1990. Vol. 5. P. 1900- 1907.

[70] Gosling T.J. Mechanism for the formation of 90° dislocations in high-mismatch (100) semiconductor strained-layer systems // J. Appl. Phys. 1993. Vol. 74. P. 5415 - 5420.

[71] Bolkhovityanov Yu.B. Dominating nucleation of misfit dislocations from the surface in GeSi/Si(0 0 1) films with a stepwise composition grown by means of molecular-beam epitaxy / Yu.B. Bolkhovityanov, A.S. Deryabin, A.K. Gutakovskii, M.A. Revenko, L.V. Sokolov // J. Cryst. Growth. 2006. Vol. 293. P. 247 - 252.

[72] Болховетянов Ю.Б., Пчеляков О.П., Чикичев С.И. Кремний-германиевые эпитаксиальные пленки: физические основы получения напряженных и полностью релаксированных гетероструктур // Успехи физ. наук. Т. 171, №7. С. 589 - 715.

[73] Matthews J.W., Blakeslee A.E. Defects in epitaxial multilayers: I. Misfit dislocations // J. Cryst. Growth. 1974. Vol. 27. P. 118 - 125.

[74] Hirth J.P., Lothe J. Theory of Dislocations // Edited by Wiley J. New York. 1982. P. 435.

[75] Bolkhovityanov Yu.B. Formation of edge misfit dislocations in GexSii-x (x~0.4-0.5) films grown on misoriented (001)—>(111) Si substrates / Yu.B. Bolkhovityanov, A.S. Deryabin, A.K. Gutakovskii, L.V. Sokolov // J. Cryst. Growth. 2008. Vol. 310. P. 3422 - 3427.

[76] D.A.Orlov, C.Krantz, A.Wolf, A.S.Jaroshevich, S.N.Kosolobov, H.E.Scheibler, A.S. Terekhov. Long term operation of high quantum efficiency GaAs (Cs,0) photocathodes using multiple recleaning by atomic hydrogen. J.Appl.Phys. 2009, v.106, p.054907(7).

[77] Ормонт Б.Ф. Введение в физическую химию и кристаллофизику полупроводников / М.: Высшая школа. 1968. С. 488.

[78] Кузнецов В.В., Москвин П.П., Сорокин B.C. Неравновесные явления при жидкостной гетероэпитаксии полупроводниковых твёрдых растворов // М.: Металлургия. 1991. С. 175.

[79] Nasimov D.A. AFM and STM studies of quenched Si(lll) surface / D.A. Nasimov, D.V. Sheglov, E.E. Rodyakina, S.S. Kosolobov, L.I. Fedina, S.A. Teys, and A.V. Latyshev // Phys. Low-Dim. Struct. 2003. Vol. 3-4. P. 157 - 164.

[80] Sheglov D.V. Peculiarities of nanooxidation on flat surface / D.V. Sheglov, A.V. Prozorov, D.A. Nasimov, A.V. Latyshev, A.L. Aseev // Phys. Low-Dim. Struct. 2002. Vol. 5-6. P. 239-246.

[81] Sheglov D. Application of Atomic Force Microscopy in Epitaxial Nanotechnology / D. Sheglov, S. Kosolobov, E. Rodyakina, A. Latyshev // Microscopy and Analysis. 2005. Vol. 19. No. 5. P. 9-11.

[82] Yang Y.N. Effects of annealing on the surface morphology of decapped GaAs(OOl) / Y.N. Yang, Y.S. Luo, J.H. Weaver, L.T. Florez, C.J. Palmstram // Appl. Phys. Lett. 1992. Vol. 61. P. 1930 - 1932.

[83] Bell G.R., Jones T.S., Joyce B.A. Direct observation of anisotropic step activity on GaAs(OOl) // Surf. Sci. 1999. Vol. 429. P L492 - L496.

[84] Charles M., Hartmann J.M. Modification of the surface morphology of silicon( 111) with growth temperature // Surf. Sei. 2013. Vol. 608. P. 199-203.

[85] Zinke-Allmang M., Feldman L.C., van Saarloos W. Experimental Study of Self-Similarity in the Coalescence Growth Regime // Phys. Rev. Lett. 1992. Vol. 68. P. 2358-2361.

[86] Lowes T.D., Zinke-Allmang M. Microscopic study of cluster formation in the Ga on GaAs(OOl) system // J. Appl. Phys. 1993. Vol. 73. P. 4937 - 4941.

[87] Tersoff J., JessonD.E., Tang W.X. Running Droplets of Gallium from Evaporation of Gallium Arsenide // Science. 2009. Vol. 324. P. 236 - 238.

[88] Andrews A.M. Modeling crosshatch surface morphology in growing mismatched layers. Part II: Periodic boundary conditions and dislocation groups / A.M. Andrews, R. LeSar, M.A. Kerner, J.S. Speck, A.E. Romanov, A.L. Kolesnikova, M. Bobeth, W. Pompe // J. Appl. Phys. 2004. Vol. 95. P. 6032 - 6047.

[89] Халл Д. Введение в дислокации // Под редакцией Быкова В.Н. М.: Атомиздат. 1968. С. 280.

[90] Speck J.S. Scaling laws for the reduction of threading dislocation densities in homogeneous buffer layers / J.S. Speck, M.A. Brewer, G. Beltz, A.E. Romanov, W. Pompe//J. Appl. Phys. 1996. Vol. 80. P. 3808-3816.

[91] L.B. Freund. A criterion for arrest of a threading dislocation in a strained epitaxial layer due to an interface misfit dislocation in its path // J. Appl. Phys. 1990. Vol. 68. P. 2073- 2080.

[92] Chang K.H., Bhattacharya P.K., Gibala R. Characteristics of dislocations at strained heteroepitaxial InGaAs/GaAs interfaces // J. Appl. Phys. 1989. Vol. 66. P. 2993- 2998.

[93] Samavedam S.B., Fitzgerald E.A. Novel dislocation structure and surface morphology effects in relaxed Ge/Si-Ge(graded)/Si structures // J. Appl. Phys. 1997. Vol. 81. P. 3108-3116.