Физико-технологические основы роста напряженных наногетероструктур и нанодиагностика квантово-размерных структур на основе кремния и германия

Объектом исследования являются полупроводники Ge, Si, GeSiSn, AIIIBV, нитевидные нанокристаллы, планарные нанопроволоки GaAs. Цель работы – развитие физико-технологических основ роста напряженных наногетероструктур на основе материалов 4 группы методом МЛЭ. В ходе выполнения проекта изучены начальные стадии формирования нитевидных нанокристаллов на основе соединений GeSiSn и определены их оптические свойства. Установлены условия формирования планарных нанопроволок GaAs по механизму пар-жидкость-кристалл, изучение характеристик ленгмюровского испарения подложек AIIIBV. Изучены атомные элементарные процессы на поверхности полупроводников при росте. Установлены механизмы релаксации напряженных наногетероструктур. Были выращены псевдоморфные бездислокационные пленки SiSn и многослойные структуры, содержащие гетеропереходы SiSn/Si с содержанием Sn от 10 до 25 %. Оптические свойства многослойных периодических структур GeSiSn/Si на подложке Si(100) изучены методом фотолюминесценции. С помощью кинетической решеточной Монте-Карло модели проанализирован самокаталитический рост планарных GaAs нанопроволок. Детально проанализированы начальные стадии роста нанопроволок и получены формы нанокристаллов, формирующихся под каплей катализатора. Проанализированы причины перехода от планарного роста к непланарному. С помощью моделирование изучались механизмы ленгмюровского испарения сингулярных и вицинальных Ga-терминированных GaAs(111)A и As-терминированных GaAs(111)B поверхностей. Изучен процесс формирования и движения капель по поверхности при ленгмюровском испарении подложек GaAs. Впервые установлено, что переходы сверхструктурных фаз на поверхности эпитаксиальной нанопленки могут сопровождаться релаксацией напряжений несоответствия σН. В случае фазового перехода 7×7→5×5 это явление протекает при толщине пленки Ge равной 1 нм на подложке Si(111), когда отсутствует образование дислокаций несоответствия. Изучена динамика сдваивания ступеней и восстановления исходной поверхности на подложках Si(100). Было измерено время и количество 5 осаждаемого материала при сближении ступеней и время восстановления в исходную поверхность. Показаны преимущества проведения технологического процесса в глубоком вакууме, образующемся в результате проявления эффекта молекулярного экрана, для получения новых тонкопленочных материалов с уникальными свойствами. Описан наземный имитатор космического модуля и действующий макет молекулярного экрана. Обсуждаются особенности эскизного проекта универсальной автоматизированной установки молекулярно-лучевой эпитаксии в космосе. Результаты исследований могут быть применены в области создания элементов фотоники ИК диапазона.