Материалы и приборы на основе гетероэпитаксиальных пленок полупроводниковых и ферромагнитных соединений на кремнии

Рассмотрены подходы к созданию кремний-силицидных оптопар с возможностью их реализации в рамках кремниевой КМОП-технологии. В основе предложенных и испытанных фотодиодов и светодиодов используется активный слой из встроенных в кремниевую монокристаллическую матрицу мультислоев нанокристаллитов β-FeSi₂ или β-FeSi₂ и CrSi₂. Разработана методология исследования. Исследован рост слоистых структур, состоящих из атомно-наноразмерных покрытий ферромагнитных металлов. Получены доказательства спектральной чувствительности кремний-силицидных фотодиодов в области 0.4 - 1.8 мкм и их излучения при комнатной температуре и длине волны 1.5 - 1.6 мкм. Установлено, что для увеличения эффективности светодиодов и фотодиодов со встроенными НК β-FeSi₂ необходимо увеличить слоевую и объемную плотность НК β-FeSi₂ или β-FeSi₂ и CrSi₂ размерами 15 - 20 нм, оптимизировать конструкцию диода и ростовые процедуры встраивания НК для уменьшения плотности малых НК β-FeSi₂. Проведен обзор методик и разработаны основы методологии комбинированного AES-EELS-анализа слоистых ферромагнитных наноструктур, которая обеспечивает систематическую информацию о структурно-фазовом состоянии атомно-наноразмерных пленок и механизме их роста и включает в себя: анализ при глубине зондирования в 3 монослоя; количественный итерационный оже-анализ; анализ по форме и энергии потерь в EELS с вычитанием вклада от подложки; анализ с использованием оже-сателлитов; профилирование по глубине с использованием зависимости EELS от первичной энергии электронов. С помощью разработанной методологии обнаружено специфическое нанофазное состояние на начальной стадии роста металла на кремнии, которое характеризуется неоднородной и необъемной по величине плотностью атомов и определяет дальнейший механизм роста пленки.