Строение пленок CaF2, выращенных молекулярно-лучевой эпитаксией на подложках из Si

Ключевые слова: ПЛЕНКИ ФТОРИДА КАЛЬЦИЯ, МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВАЯ ЭПИТАКСИЯ

Аннотация

Развитие техники молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) привело к созданию МДП-структур, перспективных для изготовления устройств электронной техники с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Пленки CaF2 выращивали методом МЛЭ на подложках из Si{100} с использованием установки LAS 2200, оснащенной системами электронной дифрактометрии и Оже-спектроскопии. Условия проведения МЛЭ: давление 5•10–7 Па, температура диффузионной ячейки с порошком CaF2 1523 К; температура подложки 873 К, скорость роста 0,05 мкм/ч. В процессе выращивания пленка CaF2 подвергалась периодическому отжигу (1033 К, 10 мин). Сформированные пленки CaF2 облучались при вакууме 6,5•10–8 Па пучком электронов: энергия электронов 5•103 эВ; ток пучка 2•10–8 А; плотность тока электронов 10–6 А/см2; доза облучения 0,2 Кл/см2; время облучения до 50 ч. Изменение элементного состава поверхности пленок в зависимости от параметров облучения оценивали по интенсивности и энергетическому положению полос на Оже-спектрах: KKL (для фтора) и LMM (для кальция).
Строение поверхности пленок CaF2 контролировали дифракцией быстрых электронов (в процессе роста), а также электронной микроскопией (установки Carl Zeiss Supra 40-30-87 и JEM 200СХ). При облучении потоком электронов пленки CaF2 принимают фиолетовую окраску, связанную с образование анионных френкелевских пар и F2-центров, в которых пары электронов локализованы около двух соседних вакансий фтора, ориентированных по <100>. Концентрация вакансий фтора в облученных участках пленки CaF2 равна ~5•1020 см–3. Энергии образования F- и F2-центров определяли по температурным зависимостям электропроводности пленки CaF2. Спектроскопией комбинационного рассеяния света (КРС) (LabRAM HR 800) показано изменение фазового состава пленок CaF2 после обработки электронным пучком. В области пленки, обогащенной F- и F2-центрами, наблюдали интенсивные полосы на спектрах при сдвиге КРС, равном 157–159, ~299, 352–353 и 482–483 см–1. Показана возможность управления свойствами пленок CaF2 обработкой их пучком электронов.

Keywords: CALCIUM FLUORIDE FILMS, MOLECULAR BEAM EPITAXY

Abstract