单甲基锗(MMGe: GeH .)表面反应的初始阶段gydF4y2Ba_3.gydF4y2BaCHgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba利用反射高能电子衍射(RHEED)、扫描隧道显微镜(STM)和x射线光电子能谱(XPS)对Si(001)表面进行了分析。gydF4y2Ba反应与使用一甲基硅烷的反应相似。gydF4y2Ba即在MMGe分子提供后，出现了c(4x4)结构，这可能是由于碳加入到Si基板中造成的，其次是c(4)gydF4y2BaxgydF4y2Ba4)消失。gydF4y2Ba同时，在SiC孪晶点附近观察到锗相关斑。gydF4y2BaXPS显示锗原子以Ge或SiGe的形式存在于表层。gydF4y2Ba在约0.85 eV和0.95 eV处观察到微弱的光致发光(PL)峰，被认为来自Ge纳米点。gydF4y2Ba

关键字gydF4y2Ba

GE，SiC，Si（001）-C（4x4）结构，单甲基酯gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

最近，由四柱半导体制成的量子点的制造，可用作量子点激光器和单电子器件的有源层，由于它们在硅（Si）集成电路中的适用性而引起了很多关注[1-4]．gydF4y2Ba对于这些点的形成，控制密度和大小的点是应用这些高效率发光器件的关键。gydF4y2Ba据报道，一个网点的密度为10gydF4y2Ba^11.gydF4y2Ba厘米gydF4y2Ba^-2gydF4y2Ba使用亚单层碳的预生长来实现[4]。gydF4y2Ba在这种情况下，碳原子被合并到Si(001)衬底中，表面应变导致Si(001)-c(4x4)在表面形成，这改变了锗(Ge)的生长模式从stranski - krstanov (SK)模式到Volmer-Weber (VW)模式，导致高密度点的形成。gydF4y2Ba在该实验中随机地布置了表面的点。gydF4y2Ba使用自组装技术形成的有规律排列的圆点的形成，迄今为止还没有报道过。gydF4y2Ba我们最近发现立方碳化硅（3C-SIC）gydF4y2Ba在Si(001)-2˚off衬底上形成c(4x4)表面退火后，以横向有序方式生长纳米点。gydF4y2Ba在这种情况下，认为C在C期间发生逐步束缚（4gydF4y2BaxgydF4y2Ba4）形成和SiC沿<110>的对准由于步骤束[5]的效果。gydF4y2Ba诱导SiC点对准的该表面预计为用于形成对齐的GE点的模板基板。gydF4y2Ba

据报道，由于其带间隙之间的差异存在较大，预计嵌入在SIC层中的GE点将强调载波[6-8]。gydF4y2Ba然而，在这些研究中，使用了复杂的制作过程，即在4H-SiC中注入Ge离子，然后进行热退火。gydF4y2Ba到目前为止，嵌入在3C-SiC晶体中的ge点阵列结构还不能使用化学气相沉积(CVD)等简单方法来制作。gydF4y2Ba单甲基锗(MMGe)是一种烷基锗化合物，其分子中含有碳原子和锗原子。gydF4y2Ba据报道，在Si（001）衬底上释放碳和GE之间的相互作用[9-11]。gydF4y2Ba因此，这种气源有望在Si表面分别形成SiC点和Ge点，并被认为适合形成嵌入SiC中的Ge纳米点阵等纳米结构。gydF4y2Ba为了证实这一事实，了解MMGe和Si(001)底物之间的反应过程是很重要的。gydF4y2Ba在这项研究中，我们研究了使用反射高能电子衍射（RHEED）和X射线光电子谱（XPS）的MMGE的表面反应。gydF4y2Ba随后，我们尝试在SiC层中形成Ge点，并通过光致发光(PL)测量分析其光学特性。gydF4y2Ba

实验的细节gydF4y2Ba

Si底物从n型Si（001）晶片（ρ）切割（ρgydF4y2Ba<0.02gydF4y2Ba使用ωcm。gydF4y2Ba使用超声波浴中的有机溶剂清洁基板，然后将它们浸入H中gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba所以gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba+ H.gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba混合物。gydF4y2Ba在去离子水中漂洗后，将它们固定在由钼（Mo）制成的样品架上并装入载荷锁室。gydF4y2Ba他们在撤离后被转移到反应室。gydF4y2Ba然后Si (001) 2gydF4y2BaxgydF4y2Ba在600˚C下预焙10小时以上，然后在反应室内的超高真空(UHV)下多次闪速加热至1250˚C，持续约5秒，制备出一个干净的表面。gydF4y2Ba通过DC电流加热基板，使用光学高温计测量基板温度，用铬铝热电偶校准，校准。gydF4y2Ba

形成2后gydF4y2BaxgydF4y2Ba1清洁表面，在MMGe供应前，将基材置于400至800˚C之间的温和温度下。gydF4y2Ba反应期间的MMGe气体压力设为1.0gydF4y2BaxgydF4y2Ba10.gydF4y2Ba^-6gydF4y2Ba托尔。gydF4y2Ba在反应期间，通过RAEED在30kV的加速电压下原位观察表面结构的变化。gydF4y2Ba用数字摄像机记录荧光屏上的衍射图案，以评估RHEED强度和晶格常数(也就是表面重建的周期距离)的变化。gydF4y2Ba用个人计算机分析RHEED强度的变化。gydF4y2Ba另一方面，晶格常数由来自衍射几何形状的关系1 / d = R /（λ1）评估。gydF4y2Ba其中，d为样品表面的晶格常数，r为镜面光斑与荧光屏上d对应光斑之间的横向距离。gydF4y2Ba也就是说，R是从图2中所示的中心杆的距离。gydF4y2Baλ和L分别是电子束的波长和相机的长度，它们是实验装置的特征尺寸。gydF4y2BaλL用Si体斑对应的周期距离(d=0.384nm)来计算。gydF4y2Ba反应结束后，将样品转移到分析室，用STM观察表面结构。gydF4y2Ba通过XPS分析表面层的组成。gydF4y2Ba为了进行PL测量，制作了两种类型的结构。gydF4y2Ba第一种是在Si(001)上提供MMGe形成的。gydF4y2Ba用Si（001）上的MMGE形成第二个，用SiC点形成。gydF4y2Ba在700°C下，用单甲基硅烷(MMS)进行MMGe反应后生成的SiC层覆盖了这两种材料。gydF4y2Ba使用LD进行PL测量（λ：gydF4y2Ba785.gydF4y2BaNM，300 MW）在77K。gydF4y2Ba

Azojomo - 奥佐杂志在线 - 在线 - RHE欧洲杯足球竞彩ED图案在Si（001）上造成的摩尔（001）曝光（a）20s和（b）1800s。（c）每个斑点的RHEED强度的变化gydF4y2Ba

图1所示。gydF4y2BaMMGe在Si(001)上暴露(a) 20s和(b) 1800s后的RHEED模式。(c)各点RHEED强度变化。gydF4y2Ba

结果和讨论gydF4y2Ba

Rheed对表面反应的观察gydF4y2Ba

在衬底温度低于600时，Si和MMGe之间的表面反应几乎没有观察到gydF4y2Ba°C.gydF4y2Ba．gydF4y2Ba从这些样品的STM测量中，在这些生长条件下，除了吸附的分子或极小的团簇外，在表面上没有观察到显著的特征。gydF4y2Ba衬底温度为600至800gydF4y2Ba°C.gydF4y2Ba，由c(4gydF4y2BaxgydF4y2Ba4）结构出现，其次是SiC和其他斑点的外观，gydF4y2Ba在MMS反应中未观察到。gydF4y2Ba图1显示了（a）20 s和（b）在700时的MMGE的1800秒的REDEED图案gydF4y2Ba°C.gydF4y2Ba(c) RHEED强度的变化。gydF4y2Ba从图中可以看出，碳化硅斑出现在c(4)之后gydF4y2BaxgydF4y2Ba4）结构消失，类似于MMS和Si（001）之间的反应类似。gydF4y2Ba在MMGe中出现了“SiGe点斑+ SiC孪晶斑”的模糊斑点，而在相同的实验条件[12]下，MMS中没有观察到这种模糊斑点。gydF4y2Ba

假设畴的晶体结构是新衍射斑点的起源，是锌尖结构，晶体的晶格常数估计为0.66nm，其大于散装Ge（0.566nm）的晶格常数。gydF4y2Ba据报道，碳化硅的孪晶结构是在碳化硅生长的初始阶段形成的，其中含有过量的碳原子(以-CH的形式)gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba)在表面上gydF4y2Ba在MMGE情况下，由于GE-C的弱粘合强度，该源气体可以比MMS更容易分解[14]。gydF4y2Ba

因此，已经推测，SiC双结构在初始阶段的过量碳原子的存在下形成。gydF4y2Ba为了确认斑点是否含有锗点的贡献，使用高压MMGe供应制备了一层厚的锗层。gydF4y2Ba“含Ge点”的描述是指在表面[15]上存在氢原子的情况下，MMGe分子中的Ge与Si衬底中的Si之间存在混合的可能性，因此Ge和SiGe点都可以在表面上存在。gydF4y2Ba在本文中，我们将“含锗点”描述为RHEED模式中的锗。gydF4y2Ba图2显示了从（a）a 2获得的Rheed模式gydF4y2BaxgydF4y2Ba1表面，(b) MMGe曝光后的表面2gydF4y2BaxgydF4y2Ba1表面为700gydF4y2Ba°C.gydF4y2Ba5400秒，（c）高压生长后表面（〜10gydF4y2Ba^-2gydF4y2Ba在相同的基板温度下在表面（B）上的Torr）2 s。gydF4y2Ba从图2（c）中，评价晶格常数为0.57nm，它与Ge块状的那一致，略小于SiC双点（0.66nm）。gydF4y2Ba认为晶格常数(0.57 nm)与文献值(0.566 nm)的微小偏差是由于在Ge层中出现了应力松弛。gydF4y2Ba结果表明，随着镀层厚度的增加，镀层表面的Ge含量逐渐增加，最终形成了一层具有与基体相似晶格常数的Ge层。从这些结果来看，我们认为图1(a)中标记为“SiGe点点+ SiC孪晶点”的点包含了MMGe与Si(001)反应初期含有Ge点和SiC孪晶结构的贡献。gydF4y2Ba

Azojomo - 氮杂杂志的材料在线 - （a）2x1欧洲杯足球竞彩表面（b）表面的rheed图案在mmge的高压暴露后5400s和（c）表面后的摩擦曝光后的5400s和（c）表面。该圆圈表示GE（SiGe）+ SiC双点。gydF4y2Ba

图2。gydF4y2Ba(a)2x1表面(b) MMGe曝光5400s后的表面和(c) MMGe高压曝光后的表面。gydF4y2Ba该圆圈表示GE（SiGe）+ SiC双点。gydF4y2Ba

分析了gydF4y2Ba是表面成分gydF4y2Ba

图3显示了用MMGE在700℃和高压生长后生长的样品的Si2P和GE3D组分的典型XPS光谱。gydF4y2Ba在图3（a）中，将Si2P峰分为2峰：Si-Si和Si-C。gydF4y2Ba由于其电负性的相似性（Si：1.8，Ge：2.0），Si-Ge键不能与Si-Si键不同。gydF4y2Ba另一方面，在Ge3d谱中，在29.0 eV处发现了一个源自Ge-Ge或Ge-Si键的峰。gydF4y2Ba这说明该样品虽然不清楚键的主要成分，但表面仍然存在锗。gydF4y2Ba高压生长后，Si2p谱中Si-C和Si-Si键的峰值完全消失(图3(c))，而Ge3d谱中仅观察到Ge-Ge键(未显示)。gydF4y2Ba该结果表明，高压生长后，该结果用GE层覆盖。gydF4y2Ba认为由于缺乏来自基材的Si供应并且最终成为Ge层，表面组合物在高压生长后变得更丰富。gydF4y2Ba这一结果与RHEED的结果吻合较好。gydF4y2Ba也就是说，SiGe + SiC双点的强度连续增加，而SiC生长停止。gydF4y2Ba从这些结果可以看出，在反应初期，Si(001)表面同时存在含Ge点和SiC纳米点，随后出现了Ge层的生长。gydF4y2Ba

Azojomo - 亚洲材料杂志在线 - XPS曝光后欧洲杯足球竞彩获得的XPS光谱。(a) Si2p， (b) Ge3d， (c)高压曝光后Si2p谱。gydF4y2Ba

图3。gydF4y2BaMMGE曝光后获得的XPS光谱。gydF4y2Ba(a) Si2p， (b) Ge3d， (c)高压曝光后Si2p谱。gydF4y2Ba

光学性质的特征gydF4y2Ba

图4（a）和（b）示出PL光谱从嵌入在SiC中的Si基板上，而不碳化硅点在Si（001）的Ge和有SiC的点分别获得。gydF4y2Ba在两个光谱中，观察到0.84eV的弱峰和0.95eV。gydF4y2Ba虽然这些峰的起源还不清楚，但已有报道称，当3.65 ML Ge以0.2 ML C[16]沉积在Si(001)衬底上后，在0.85 eV处观察到Ge (NP发光)的PL峰。gydF4y2Ba从GE（001）的GE沉积实验，从GY润湿层的Si（001）上的升温和NP发光gydF4y2Ba在0.94eV和0.99eV中观察3.9ml [17]。gydF4y2Ba从这些结果可以推测图4中所示的峰可以对应于Ge点和Ge润湿层（可能是我们实验中的大ge点）。gydF4y2Ba然而，在这项研究中，SigydF4y2Ba_{1-X.gydF4y2Ba}CgydF4y2Ba_xgydF4y2Ba合金层c(4gydF4y2BaxgydF4y2Ba4)表面形成碳化硅盖层。gydF4y2Ba因此，也认为是表面应变和不同成分对锗点的贡献。gydF4y2Ba图4(b)中峰值在0.95 eV处的轻微位移可能是由于SiC点引起的应变。gydF4y2Ba此时，图4所示的峰的起源并不清楚，因为PL峰被认为受到许多参数(如应变)的影响。gydF4y2Ba但据推测，图4所示的峰位与文献报道的峰位相似，可能与Ge有关[16,17]。gydF4y2Ba需要进一步调查来确定排放的起源gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

AZOJOMO - 欧洲铝业杂志杂志 - 嵌入SIC结构欧洲杯足球竞彩的GE的PL光谱。在SiC点层和（B）上形成Ge点（a），在SiC点层上形成。gydF4y2Ba

图4。gydF4y2Ba锗嵌入SiC结构的PL谱。在SiC点层和（B）上形成Ge点（a），在SiC点层上形成。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

在本研究中，我们已经分析了Si（001）表面的结构演变和在表面上MMGE的反应过程中的表面组合物的变化。gydF4y2Ba4 . cgydF4y2BaxgydF4y2Ba4）与MMS壳体类似地形成在SiC成核之前形成的结构，并且SiC点和GE相关点都在表面上单独形成。gydF4y2Ba由于在整个表面积上形成SiC和Ge之后，由于缺乏Si衬底（在GE的情况下，含有Si外部的Si Out扩散而停止了SiC点和Ge的含量的增长。gydF4y2Ba当硅衬底与锗点之间的界面距离增大时，含锗点的成分越丰富。gydF4y2Ba在用SiC覆盖GE点之后，在大约0.84eV和0.95eV中观察到弱PL信号。gydF4y2Ba认为这些峰源自Ge点和Ge润湿层。gydF4y2Ba

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