Эпитаксиальные фториды кальция и кадмия на Si(111) и Si(001), рост и свойства низкоразмерных гетероструктур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Сутурин, Сергей Михайлович

• Сутурин, Сергей Михайлович
• кандидат физико-математических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Сутурин, Сергей Михайлович

Введение.

Актуальность проблемы.

Цель.

Основные задачи.

Научная новизна и практическая значимость.

Основные положения, выносимые на защиту.

Апробация работы.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Эпитаксиалъные диэлектрики.

1.2. Рост фторидов из молекулярных пучков.

1.3. Эпитаксия CaFi/Si(111).

1.3.1. Режимы роста при высокой температуре.

1.3.2. Режимы роста при низкой температуре.

1.3.3. Атомная структура интерфейса СаБг/Si(lll).

1.3.4. Электронная структура интерфейса CaF2 ! Si(l 11).

1.4. Особенности роста CdF2 на Si(lll).

1.5. Эпитаксия CaFjJ Si(001).

1.6. Эпитаксия CaF2 / Si(110).

1.7. Фотолюминесценция редкоземельных ионов во фторидах.

1.7.1. Метод люминесцентного зонда.

1.7.2. Нестационарные эффекты в фотолюминесценции.

Глава 2. Экспериментальные методики.

2.1. Технологическая установка для выращивания фторидов.

2.1.1. Вакуумное оборудование.

2.1.2. Держатель образца.

2.1.3. Молекулярные источники.

2.1.4. Дифракция электронов.

2.1.5. Калибровка скорости роста по осцилляциям ДБЭ.

2.1.6. Калибровка скорости роста по лазерному интерферометру.

2.1.7. Калибровка скорости роста по кварцевому толщиномеру.

2.1.8. Програмное обеспечение для управления технологической установкой.

2.2. Фотоэлектроная спектроскопия.

2.3. Спектроскопия девозбуждения метастабилъных атомов Не.

2.4. Фотолюминесценция.

2.5. Атомно-силовая микроскопия.

2.5.1. Принцип работы атомно-силового микроскопа.

2.5.2. Оптимизация параметров измерения.

2.5.3. Особенности проведения измерений на воздухе.

2.5.4. Разрешение микроскопа.

2.6. Физико-химическая подготовка подложек.

Глава 3. Неравновесный характер формирования ростовой поверхности (111) фторидов кальция и кадмия.

3.1. Структура исходной поверхности Si(lll).

3.2. Влияние температуры роста на морфологию слоев Са¥г{111).

3.3. Образование пирамидальной структуры CdF2(lll).

3.4. Морфология гетероструктур СаРг/ CdFi (111).

3.5. Выводы.

Глава 4. Люминесцентные свойства сверхрешеток СаБг :RE / CdF2.

4.1. Нестационарное поведение фотолюминесценции Еи + в сверхрешетках CaF2:Eu / CdF2.

4.2. Модель туннельной фотоионизации ионов Ей

4.3. Сопоставление экспериментальных результатов с модельным представлением

4.4. Особенности эффекта затухания фотолюминесценции Sm2+ в сверхрешетках CaF2:Sm/CdF2.

4.5. Выжигание спектральных провалов в сверхрешетках CaF2-'Eu / CdF2.

4.6. Выводы.

Глава 5. Наноструктуры CaF2 / Si(OOl).

5.1. Поверхность подложки Si(OOl).

5.2. Рост наноразмерных островков CaF2(001) при низких температурах.

5.2.1. Морфология наноструктур.

5.2.2. Дифракционные данные.

5.2.3. Электронные свойства.

5.2.4. Атомная структура низкотемпературного интерфейса.

5.3. Рост нитей Сар2(1Ю) при высоких температурах.

5.3.1. Морфология наноструктур.

5.3.2. Дифракционные данные.

5.3.3. Высокотемпературный интерфейсный слой.

5.3.4. Электронные свойства.

5.3.5. Атомная структура высокотемпературного интерфейса.

5.4. Особенности роста при промежуточных температурах.

5.5. Фотолюминесценция Sm2+ в наноструктурах.

5.6. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эпитаксиальные фториды кальция и кадмия на Si(111) и Si(001), рост и свойства низкоразмерных гетероструктур»

Актуальность проблемы

Фториды кальция и кадмия обладают кубической гранецентрированной структурой флюорита, близкой к структуре кремния. Постоянная решетки фторида кальция при комнатной температуре превышает постоянную решетки кремния всего на 0.6 %, а для фторида кадмия рассогласование с кремнием при той же температуре составляет -0.8 %. Сходная структура и малое рассогласование решеток делают возможным эпитаксиальный рост на кремнии фторидов с высоким кристаллическим качеством, а разные знаки рассогласования постоянных решетки CaF2 и CdF2 относительно постоянной решетки Si способствуют выращиванию толстых когерентных периодических гетероструктур (сверхрешеток) с чередованием слоев обоих материалов.

Оба фторида могут выступать в роли матрицы для внедрения редкоземельных примесей. При этом наблюдается эффективная фото-, а в CdF2 и электролюминесценция. Наличие гетерограниц как с кремнием, так и между фторидами позволяет наблюдать нестационарные эффекты в фотолюминесценции, представляющие интерес для создания элементов оптической памяти с возможностью записывания, считывания и перезаписи информации. Выращивание CaF2 на технологически важной поверхности Si(001), помимо фундаментального интереса к исследованию процессов самоорганизации при формировании гетероструктур на базе химически разнородных материалов, имеет также и прикладное значение, так как представляет собой способ внедрения изолирующих прослоек в полупроводниковые приборы. За счет особенностей роста фторида на Si(001) эти прослойки могут иметь структуру, позволяющую создавать приборы с элементами пониженной размерности. Таким образом, имеется достаточно оснований рассматривать возможность практического применения гетероструктур на основе фторидов кальция и кадмия на кремнии.

Цель

Исследование процессов эпитаксиального роста и изучение свойств гетероструктур на основе фторидов кальция и кадмия на подложках Si(111).

Получение и изучение свойств наноструктур CaF2 пониженной размерности на поверхности Si(001).

Основные задачи

• Изучение влияния кинетических процессов на формирование ростовой поверхности (111) фторидов кальция и кадмия. Описание зависимости морфологии эпитаксиальных слоев от температуры и скорости роста, а также от разориентации подложки Si.

• Исследование интерфейсов, получающихся при росте сверхрешеток CaF2 / CdF2. Объяснение эволюции морфологии поверхности сверхрешеток с увеличением периода и количества слоев.

• Построение модели, описывающей эффект уменьшения интенсивности фотолюминесценции редкоземельных ионов Еи2+ и Sm2+ при стационарном возбуждении в слоях CaF2 сверхрешеток CaF2:RE / CdF2.

• Получение и изучение наноструктур CaF2 различной размерности на подложках Si(001).

• Исследование формирования интерфейса CaF2/ Si(001). Нахождение зависимости его атомного строения и электронной структуры от температуры роста.

Научная новизна и практическая значимость

До настоящего времени ростовая поверхность (111) фторидов описывалась ее общей гладкостью, получаемой из интегральных экспериментов по дифракции быстрых электронов, фотоэлектронной спектроскопии и.т.п. При этом делается упор на то, что атомно-гладкая поверхность (111) является термодинамически выгодной и, следовательно, должна быть достижима при соответствующем выборе параметров роста. В настоящей работе продемонстрировано, что на формирование морфологии эпитаксиальной поверхности CaF2 и CdF2 большое влияние оказывают кинетические явления, приводящие к трехмерному многоуровневому росту. Впервые показано, что при определенных ростовых условиях на поверхности CdF2 появляются структуры, ограненные кристаллическими плоскостями, отличными от {111}.

До сих пор фториды Са и Cd рассматривались как два разных с точки зрения роста материала, имеющие одинаковую структуру и близкие параметры решетки. В данной работе проведены аналогии между ростовыми свойствами двух фторидов, позволяющие предсказывать и объяснять морфологию поверхности как отдельных слоев этих материалов, полученных при различных условиях, так и периодических гетероструктур на их основе. Показана выигрышность чередования слоев CaF2 и CdF2 в гетероструктуре с точки зрения гладкости интерфейсов между слоями.

Впервые построена модель туннельной фотоионизации, объясняющая эффект уменьшения интенсивности фотолюминесценции Еи2+ при стационарном ее возбуждении в сверхрешетках CaF2:Eu / CdF2. Проведены эксперименты, подтверждающие туннельный механизм, а также выявлены дополнительные причины угасания фотолюминесценции, не зависящие от близости ионов к гетерограницам.

На момент написания работы основная масса исследований по росту CaF2 была выполнена на поверхности Si(111). Хотя система CaF2/Si(111) стала классической в исследовании гетероэпитаксии твердых тел с различным типом химической связи1, изучению процессов роста CaF2 на Si(001) было уделено мало внимания, и описаны лишь некоторые частные случаи системы CaF2/Si(001). В настоящей работе эта система была впервые детально изучена в широком диапазоне температур роста. Выявлены два основных пути, по которому может развиваться эпитаксия CaF2/ Si(001), а также впервые получен и исследован смачивающий мономолекулярный слой фторида, образующийся на Si во время роста при высокой температуре.

Основные положения, выносимые на защиту

• Ярко выраженное фасетирование, впервые продемонстрированное для термодинамически стабильной ростовой поверхности CdF2(111), является следствием неравновесности процесса эпитаксиального роста.

• Параметры многоуровневого рельефа, в общем случае наблюдаемого для эпитаксиальной поверхности CaF2 и CdF2(111), определяются потоком вещества, разориентацией подложки и диффузионной длиной молекул фторида при температуре роста.

• Высокая планарность интерфейсов в сверхрешетках CaF2/CdF2, выращенных при относительно низкой температуре 100°С, обусловлена заглаживанием фасетированной ростовой поверхности (111) фторида Cd при росте на ней фторида Са.

• Значительное уменьшение интенсивности фотолюминесценции при стационарном возбуждении f-d перехода Еи2+ и Sm2+ в сверхрешетках CaF2:RE/CdF2 может быть описано с помощью разработанной модели тун-нелирования электронов из возбужденного состояния RE2+ в зону проводимости CdF2.

• Использование селективного легирования сверхрешеток позволяет отделить характерную для гетероструктур туннельную фотоионизацию от процессов фотоионизации с участием дефектов и примесных центров, возможных и в объемных кристаллах.

• При температуре 400-500°С на Si(001) формируются наноразмерные пирамидальные островки CaF2, решетка которых имеет ту же ориентацию, что и решетка подложки Si.

• При температуре 700-800°С на Si(001) образуются параллельные наноразмерные полоски CaF2, ориентированные осью [110] перпендикулярно плоскости подложки.

• На начальном этапе нанесения CaF2 на поверхность Si(001) при температуре 700-800°С формируется сплошной смачивающий слой мономолекулярной толщины. Этот слой имеет модифицированные относительно объемного CaF2 химический состав и структуру, и задает ориентацию растущего поверх него фторида осью [110] по нормали к плоскости подложки.

Апробация работы

Материал диссертационной работы докладывался и обсуждался на следующих международных конференциях:

• International Symposium on Nanostructures: Physics and Technology, St. Petersburg, Russia, 1997, 1998, 2000, 2001, 2002

• International Conference "Physics at the turn of the 21st century", St. Petersburg, Russia, 1998

• X-MBE Conference, Cannes, France, 1998

• 10-th Conference on Semiconducting and Insulating Materials (SIMC-X), Berkeley, California, 1998

• 24-th International Conference on Physics of Semiconductors, Israel, 1998

• 20-th International Conference on Defects in Semiconductors (ICDS-20), Berkeley, California, 1999

• 3rd International Workshop on MBE Growth Physics and Technology, Warsaw, Poland, 1999

• 5-th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-5), Aix-en-Provence, France, 1999

• International Conference on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter, Osaka, Japan, 1999

• 10-th International Conference on Solid Films and Surfaces (ICSFS-10), Princeton, 2000

• ECM19 Satellite meeting "Surface crystallography", Nancy, France, 2000

• II congreso Espanol de Microscopia de Fuerzas у de Efecto Tunel, Santiago de Compostela, Spain, 2000

• 5-th Biennial Conference on High Resolution X-Ray Diffraction and Topography, Ustron-Jaszowiec, Poland, 2000

• International Workshop "Scanning probe microscopy -2001", Nizhny Novgorod, Russia, 2001

• Xl-th Feofilov Symposium on spectroscopy of crystals activated by rare earth and transition metal ions, Kazan, Russia, 2001

• International Conf. Trends in Nanotechnology (TNT2001), Segovia, Spain, 2001

• International Symposium - VUV XIII, Trieste, Italy, 2001

• International Conference on Atomic Collisions with Solids (ICACS-19), Paris France, 2001

• 5th ISTC Scientific Advisory Committee Seminar "Nanotechnologies in the area of physics, chemistry and biotechnology", St. Petersburg, Russia, 2002

• Нанофотоника 2000, Нижний Новгород

• ICL 02, Budapest, Hungary, 2002

• MBE XII, San Francisco, 2002

Перечень публикаций, раскрывающий основное содержание диссертационной работы представлен в заключении.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Сутурин, Сергей Михайлович

Основные результаты и выводы

Проведенные исследования позволяют сформулировать основные результаты работы.

• В результате исследования эпитаксиальных слоев CaF2 и CdF2 (111), выращенных при различных температурах, было продемонстрировано влияние кинетических явлений на формирование морфологии поверхности. Было показано, что, несмотря на то, что термодинамически выгодной для фторида является плоскость (111), поверхность эпитаксиальных слоев фторидов приобретает многоуровневую структуру, состоящую из террас (111). В качестве удобного параметра для описания такой поверхности выбрана характерная ширина террасы Wo в многоуровневой структуре. Показано, что W0 увеличивается экспоненциально с ростом температуры. Найден критерий, определяющий количество уровней, одновременно присутствующих на растущей поверхности. Этим критерием является соотношение между шириной террасы, связанной с разориентацией на подложке и шириной террасы, характерной для фторида при заданных температуре и скорости роста. Разобраны два полярных случая соотношения террас. В случае большей террасы на подложке показана тенденция к образованию зигзагообразных ступеней. Наоборот, в случае меньшей террасы на подложке продемонстрирована возможность эшелонирования ступеней. Как яркий пример, демонстрирующий трехмерный рост, впервые наблюдалось формирование при 300°С пирамид CdF2 с огранкой плоскостями, отличными от {111}.

• Проведена аналогия между ростовой поверхностью CaF2 и ростовой поверхностью CdF2, выращенной при температуре на 400°С ниже. Найденная аналогия позволяет делать оценки того, как будет выглядеть поверхность одного фторида при той или иной температуре, исходя из известной морфологии другого фторида. Было также продемонстрировано, что при росте чередующихся слоев фторидов при фиксированной температуре фасетированная поверхность CdF2 заглаживается растущим поверх CaF2. Это позволяет получать толстые сверхрешетки CaF2 / CdF2 с высокой планарностью поверхности.

• Построена модель туннельной фотоионизации RE2+ в слоях CaF2 сверхрешеток CaF2/ CdF2. В результате сравнения модельных результатов

135 с экспериментально наблюдаемыми данными показано, что туннельная фотоионизация хорошо объясняет угасание интенсивности фотолюминесценции RE2+ при постоянной интенсивности возбуждения в сверхрешетках с толщиной слоя CaF2 30-50 монослоев. Учет безизлучательной фотоионизации, происходящей вблизи интерфейса, а также рассмотрение эффекта в селективно легированных сверхрешетках позволили сделать вывод о том, что кроме туннельной фотоионизации существуют другие механизмы ухода электронов из возбужденного состояния Ей, слабо зависящие от расстояния до гетерограницы. Эти механизмы проявляют себя в том случае, когда туннельная фотоионизация по той или иной причине оказывается мала.

• Выращены и исследованы наноструктуры CaF2 различной размерности на подложках Si(001). Показано, что в зависимости от температуры роста могут быть получены два совершенно разных типа наноструктур. При температуре ниже 550°С на чистой поверхности Si вырастают островки пирамидальной формы, ограненные плоскостями {111} и имеющие ориентацию [001] по нормали к подложке. При температуре выше 600°С на поверхности Si вырастает смачивающий слой, поверх которого возникают протяженные полоски, также ограненные плоскостями {111}, но имеющие ориентацию [110] по нормали к подложке.

• Исследовано образование смачивающего слоя на поверхности Si(001) при высокой температуре. Обнаружено, что при его формировании происходит перераспределение террас на Si, в результате чего поверхность конвертируется из двухдоменной в однодоменную. Показано, что смачивающий слой задает последующий рост CaF2 при любой температуре осью [110] перпендикулярно подложке.

• С помощью фотоэлектронной спектроскопии исследована атомная структура интерфейса CaF2 / Si(001), образующегося при низкой и высокой температурах. Показано, что при низкой температуре в образовании интерфейса участвуют только ионы Са, тогда как при высокой температуре интерфейс образуют как ионы Са, так и ионы F. Продемонстрировано, что при низкой температуре между наноструктурами лежит поверхность чистого Si, в то время как при высокой температуре поверхность Si равномерно покрывается смачивающим слоем, до того, как образуются наноструктуры.

Благодарности

Автор выражает благодарность коллегам: Н.С. Соколову - идеологу и научному руководителю работы за переданный опыт, необходимый для постановки научной задачи, для организации и проведения эксперимента, для осмысления и оформления результатов, а также за неоценимую помощь автору в вопросе расширения кругозора, как в общенаучном, так и в жизненном плане,

С.В. Гастеву за его роль руководителя в проведении спектроскопических исследований, за выполнение им значительной части фотолюминесцентных измерений и за большой вклад в разработку и экспериментальную проверку модели туннельной фотоионизации в сверхрешетках,

Н.Л.Яковлеву за переданный опыт, связанный с работой на установке молекулярно-лучевой эпитаксии, с особенностями метода дифракции быстрых электронов и с разработкой технологического программного обеспечения, за участие в плодотворных обсуждениях вопросов, затронутых в диссертации, и за оказание большой помощи в углублении понимания общефизических вопросов,

A.Г.Банщикову за помощь в разрешении технологических и методологических вопросов, связанных с молекулярно-лучевой эпитаксией, за участие в научных обсуждениях по теме диссертации и за обеспечение грамотной организации технологической и научной деятельности на участке эпитаксиального роста,

B.П.Улину за активное участие в построении модельных представлений и разрешении вопросов, связанных с ростом наноструктур CaF2/ Si(001), а также за научную критику, оказавшуюся весьма полезной на разных этапах подготовки диссертации,

М.М.Моисеевой за участие в дискуссиях на стадии приобретения автором опыта проведения измерений на атомно-силовом микроскопе,

А.В.Крупину за неоднократные обсуждения общефизических тем и вопросов, связанных с темой диссертации, за обеспечение бесперебойной работы компьютерной и электронной базы, и за помощь в выращивании и проведении АСМ измерений отдельных сверхрешеток,

О.В.Анисимову за участие в научных дискуссиях на тему эпитаксиального роста фторидов на кремнии, за подготовку подложек Si, необходимых для проведения эпитаксии и за выдвинутые идеи, касающиеся конструкции молекулярных источников и другого технологического оборудования,

А.К.Кавееву за участие в научных обсуждениях и совместном проведении исследований, касающихся эпитаксии на подложках CaF2, за претворение в жизнь идеи обеспечения порядка на личных рабочих местах, а также за сотни литров жидкого азота, которые были принесены вместе,

C.Э.Ивановой за участие в разработке модели туннельной фотоионизации. Автор также признателен всем остальным людям, которые, так или иначе, участвовали в подготовке, проведении и оформлении диссертационной работы, а также оказывали физическую помощь и моральную поддержку.

Список работ, вошедших в диссертацию

Тезисы конференций:

1. A.G.Banshchikov, M.V.Baidakova, B.P.Zakharchenya, K.Saito, N.S.Sokolov, S.M. Suturin, M.Tanaka. MBE Growth and characterization of ferromagnetic MnAs layers on CaF2/Si(111), Abstracts Intern. Symp. Nanostructures: Physics and Technology, St Petersburg, 1997 pp.288-291

2. S.V.Gastev, A.Yu.Khilko, N.S.Sokolov, S.M.Suturin and R.S.Meltzer, "Spectral hole burning of Etf+ in selectively doped CaF2:Eu /CdF2 superlattices" Proc. 6th Intern. Symp. Nanostructures: physics and technology, St. Petersburg, Russia, 1998, pp. 16-19

3. "Some features of a nucleation layer growth process and its influence on the GaN epilayer quality", Inemational Conference on Silicon Carbide, Ill-nitrides and Related Materials, Stockholm, Sweden, August 1997

4. M.M.Moisseeva, N.S.Sokolov, S.M.Suturin, R.N.Kyutt, Yu.V.Shusterman, and L.J.Schowalter "Atomic force microscopy and structural studies of MBE-grown CdF2 layers on CaF2(111)" Proc. 6th Intern. Symp. "Nanostructures: physics and technology", St.Petersburg, Russia, 1998, pp.448-451

5. N.S.Sokolov, S.A.Basun, S.V.Gastev, J.M.Langer, R.S. Meltzer and S.M.Suturin "Optical studies of CdF2 - CaF2:Eu superlattices on Si(111)" Summaries of Intern. Conf. "Physics at the turn of the 21st century". St.Petersburg, Russia, 1998, p.38

6. R.N.Kyutt, M.M.Moisseeva, L.J.Schowalter, Yu.V.Shusterman, N.S.Sokolov, S.M.Suturin and N.L.Yakovlev. Molecular beam epitaxy and characterisation of CdF2 layers on CaF2(111), Abstracts of X-MBE Conf. Cannes, France 1998, pp.622-623

7. N.S.Sokolov, S.V.Gastev, A.Yu.Khilko, R.N.Kyutt, S.M.Suturin and M.V.Zarnoryanskaya. CdF2-CaF2 superlattices on Si(111): MBE growth, structural and luminescence studies, Abstracts of X-MBE Conf. Cannes, France 1998, pp. 143-144

8. S.V.Gastev, A.K.Kaveev, L.J.Schowalter, Yu.V.Shusterman, N.S.Sokolov, S.M.Suturin. MBE growth and characterization of Er-doped CdF2 layers on Si(111) and CaF2(111), Abstracts 10th Conf. on Semiconducting and Insulating Materials (SIMC-X), Berkeley, California, 1998

9. N.S.Sokolov, S.V.Gastev, A.Yu.Khilko, R.N.Kyutt, S.M.Suturin. MBE growth, structural studies and a new optical phenomenon in CdF2 - CaFs:Eu superlattices on Si(111), Abstracts 10lh Corf, on Semiconducting and Insulating Materials (SIMC-X), Berkeley, California, 1998

10.N.S.Sokolov, S.V.Gastev, A.Yu.Khilko, R.N.Kyutt, L.M.Sorokin, S.M.Suturin, D.B.Vcherashnii, P.D.Brown, C.J.Humphryes. MBE growth, structural studies and a new optical phenomenon in CdF2 - CaF2:Eu superlattices on Si( 111), Proc. 10th Conference on Semiconduting and Insultaing Materials (SIMC-X), Berkeley, California, 1998, 305

11.N.S. Sokolov, S.V. Gastev, A.Yu. Khilko, S.M. Suturin and I.N. Yassievich, J.M. Langer, A. Kozanecki. Tunneling-assisted localized impurity photoionization in CdF2/ CaF2;Eu superlattices, Abstracts and Proc. 24h Intern. Conf. on Physics of Semiconductors v.1 Tu-P86, 1998, Israel

12.S.A.Basun, S.V.Gastev, J.M.Langer, R.S.Meltzer, N.S.Sokolov, S.M.Suturin and I.N.Yassievich. Optical detection of electron transfer through interfaces in CaF2:Eu - CdF2 superlattices, Abstracts 20th Intern. Conf. on Defects in Semiconductors (ICDS-20), Berkeley, California, July 1999

13.N.S.Sokolov, S.M.Suturin. "MBE growth peculiarities of fluoride (CdF2/CaF2) thin film structures", Abstracts 3rd Intern. Workshop on MBE Growth Physics and Technology-, Warsaw, Poland, 1999, p. TH-i/24

14. J. Langer, S.M. Suturin, N.S. Sokolov, S.V. Gastev. "Charge transfer processes involving photopopulated localized impurity states in CdF2/CaF2:Eu superlattices", Abstracts 3rd Intern. Workshop on MBE Growth Physics and Technology-, Warsaw, Poland, 1999, p. WE-C/12

15. S.M.Suturin, N.S. Sokolov, M.M. Moisseeva, N.L. Yakovlev. "Nucleation and growth of pyramidal mounds on the (111) fluorite surface", Abstracts 5th Intern. Conf. on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-5), Aix-en-Provence, France, July 1999

16.S.A.Basun, S.V.Gastev, J.M.Langer, R.S.Meltzer, N.S.Sokolov, S.M.Suturin and I.N.Yassievich"Optical detection of electron transfer through interfaces in CaF2:Eu - CdF2 superlattices", Abstracts 5th Intern. Conf. on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-5), Aix-en-Provence, France, July 1999

17. N.S.Sokolov, S.V.Gastev, S.M.Suturin and J.M.Langer. "Luminescence of RE2*' ions and interface charge transfer processes in fluoride heterostructures", Collected Abstracts 1999 Intern. Conf. on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter, Osaka, Japan, August 1999, p. 119

18. M. V. Zamoryanskaya, N. S. Sokolov, S.M. Suturin. "Cathodoluminescence of CdF2-CaF2 superlattices on silicon", Collected Abstracts 1999 Intern. Conf. on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter, Osaka, Japan, August 1999, p. 121

19. N.S.Sokolov and S.M.Suturin. MBE-grown CaF2 nanostructures on Si(001), Proc. 8th Intern. Symp. Nanostructures: Physics and Technology, St.Petersburg, Russia, 2000, pp.141-144.

20. N.S.Sokolov, S.M.Suturin. MBE growth of calcium and cadmium fluoride nanostructures on silicon, Abstracts of Tenth Intern. Conf. on Solid Films and Surfaces (ICSFS-10), Princeton, 2000, Tu-C-1100

21.N.S.Sokolov, S.M.Suturin. MBE-growth and atomic force microscopy of CaF2 nanostructures on Si(001), Program and Abstracts ECM19 Sattelite meeting "Surface crystallography", Nancy, France, 2000, P7

22.0.V. Anisimov, A.G.Banshchikov, M.M. Moisseeva, N.S. Sokolov, S.M. Suturin, O.P. Pchelyakov, L.V. Sokolov. Scanning probe microscopy studies of MBE-grown fluoride heterostructures, ffesumenes of II congreso Espanol de Microscopia de Fuerzas у de Efecto Tunel, Santiago de Compostela, Spain, 2000, p.63

23.R.N.Kyutt, N.S.Sokolov, S.M.Suturin, G.N.Mosina, K.lnaba and J.Harada. Structural characterisation of CdF2 - CaF2 superlattices grown by MBE on Si (111), Programme and Abstracts 5th Biennial Conf. on High Resolution X-Ray Diffraction and Topography, Ustron-Jaszowiec, Poland, 2000, p. 144

24. N.S.Sokolov, S.M.Suturin. MBE growth and characterization of CaF2/Si(001) nanostructures, Proc. Intern. Workshop "Scanning probe microscopy - 2001", Nizhny Novgorod, Russia, 2001, p.249

25. L. Pasquali, S. DAddato, S. Nannarone, N. S. Sokolov, S. M. Suturin and H. Zogg. Initial stages of growth and formation of CaF2 nanostructures on Si(001). Proc. 9th Intern. Symp. "Nanostructures: Physics and Technology", St.Petersburg, Russia, 2001, pp. 17-20

26.S. V. Gastev, N. S. Sokolov, S. M. Suturin, S. E. Ivanova, and J. M. Langer. Tunneling-assisted interface charge transfer in rare-earth doped fluoride heterostructures, Abstracts Xl-th Feofilov Symposium on spectroscopy of crystals activated by rare earth and transition metal ions, Kazan, Russia, 2001, p.40.

27. N. S. Sokolov, S.M.Suturin. AFM and RHEED studies of CaF2 nanostructures on Si(001), Abstracts Intern. Conf. Trends in Nanotechnology (TNT2001) -Segovia, Spain, 2001, p.345

28.L. Pasquali, S. D'Addato, S.M. Suturin, N.S. Sokolov, S. Nannarone. Electronic and structural properties of CaF2 on Si(001), Abstr. Int. Symp. -VUV XIII, Trieste (Italy), 23-27 July 2001, p.WE028

29. L. Pasquali, S. D'Addato, S. Suturin, N. Sokolov, S. Nannarone "The contribution of MDS in the study of the electronic properties of ordered interfaces and nanostructured systems on Si(001)" Abstr. Intern. Conf. on Atomic Collisions with Solids (ICACS-19) Paris (France), 29 July-3 August 2001, p.32

30.N.S.Sokolov, S.M.Suturin, V.P.UIin. Surface morphology evolution at early stages of CaF2(110) epitaxial growth on Si(001), Proc. 10th Intern. Symp. Nanostructures: Physics and Technology, St.Petersburg, Russia 2002

31.S.V.Gastev, O.V.Anisimov, S.M.Suturin, N.S.Sokolov. Photoluminescence of Srrf+ ions in sele-assembied CaF2 epitaxial nanostructures on Si(001). Luminescence and optical spektroscopy of condensed matter (ICL"02). Budapest, Hungary, August 24-29, 2002

Статьи:

1. B.C.Lee, A.Yu.Khilko, Yu.V.Shusterman, N.L.Yakovlev, N.S.Sokolov, R.N.Kyutt, S.M.Suturin, L.J.Schowalter. Structural and electrical characterization of epitaxial CdF2 layers grown on Si(111) andCaF2(111) substrates, Appl. Surf. Sci. 123/124 (1998) 590-594

2. A.K. Kaveev, R.N.Kyutt, M.M.Moisseeva, L.J.Schowalter, Yu.V.Shusterman, N.S.Sokolov, S.M.Suturin and N.L.Yakovlev. Molecular beam epitaxy and characterisation of CdF2 layers on CaF2(111), J.Cryst.Growth, 201/202 (1999) 1105-1108

3. N.S.Sokolov, S.V.Gastev, A.Yu.Khilko, R.N.Kyutt, S.M.Suturin and M.V.Zamoryanskaya. CdF2-CaF2 superlattices on Si(111): MBE growth, structural and luminescence studies, J.Crystal Growth, 201/202 (1999) 10531056

4. N.S.Sokolov, S.V.Gastev, A.Yu.Khilko, S.M.Suturin, I.N.Yassievich, J.M.Langer, A.Kozanezcki, Tunneling-assisted autoionization of the localized impurities in nanostructures, Phys.Rev. В 59 (1999) R2525-2528

5. N.S.Sokolov, S.M.Suturin. MBE growth peculiarities of fluoride (CdF2 - CaF2) thin film structures. Thin Solid Films, v.367/1 -2 (2000) 112-119

6. S.M.Suturin, S.A.Basun, S.V.Gastev, J.M.Langer, R.S.Meltzer, N.S.Sokolov. Optical detection of electron transfer through interfaces in CaF2:Eu - CdF2 superlattices, Appl. Surf. Sci. v. 162-163 (2000) 474-478

7. N.S.Sokolov, S.M.Suturin. MBE growth of calcium and cadmium fluoride nanostructures on silicon, Appl. Surf. Sci. v.175-176 (2001) 619-628

8. L.Pasquali, S. D-Addato, G. Selvaggi, S. Nannarone, N.S.Sokolov, S.M.Suturin, H.Zogg. Formation ofCaF2 nanostructures on Si(001), Nanotechnology 12 (2001) 403-408

9. L. Pasquali, S. Suturin, N. Sokolov, G. Selvaggi, S. D'Addato, S. Nannarone. Electronic properties of CaF2 nano-dimensional islands on Si(001): a MDS and UPS study, Nuclear Instruments and Methods В 193 (1-4) 474 (2002)

10. С.В. Гастев, С.Э. Иванова, Н.С. Соколов, С.М. Сутурин и Е.М. Лангер. Фотолюминесценция и туннельный перенос заряда в CP CaF2:RE - CdF2 на Si(111). ФТТ 44(8), 1385 (2002)

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Сутурин, Сергей Михайлович, 2002 год

1. M.A.OImstead, Heteroepitaxy of disparate materials: from chemisorption to epitaxy in CaF2 / Si(111). In: W К Liu, M В Santos (eds.) Thin Films : Heteroepitaxial Systems. World Scientific, Singapore (1999)

2. R.F.C.Farrow, P.W.Sullivan, G.M.Williams, G.R.Jones and D.C.Cameron., J.Vac.Sci.Technol. 19(3), 415 (1981).

3. L.J.Schowalter, R.W.Fathauer, J.Vac.Sci.Technol. A4(3), 1026 (1986).

4. J.M.Phillips, J.M.Gibson, Mat.Res.Soc. Symp.Proc. 25, 381 (1984).

5. A.Munoz-Yague, C.Fontain, Surf.Sci. 168(1-3), 626 (1986).

6. L.J.Schowalter, R.W.Fathauer, CRC Crit.Rev. in Solid State and Mater.Sci.(USA) 15(4), 367(1989).

7. А.А.Величко, С.К.Ноак, Структура и свойства эпитаксиальных пленок фторидов, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии. М.-ЦНИИ "Электроника", (1988) (Обзоры по электронной технике. Серия 3. Вып. 7).

8. Б.В.Синицин, Т.В.Уварова, Фториды щелочноземельных элементов (Обзор литературы. М.), ГИРЕДМЕТ, 51 (1973).

9. N.S.Sokolov, S.V.Gastev, N.L.Yakovlev, A.lzumi, S.Furukawa, Appl.Phys.Lett. 64(22), 2964 (1994).

10. R.P.KhosIa, Phys.Rev. 183, 3, 695 (1969).

11. T.Langer, B.Krukowska-Fulde, J.M.Langer, Appl.Phys.Lett 34(3), 216 (1979).

12. J.M.Langer, T.Langer, B.Krukowska-Fulde, Appl.Phys. 12 (1979).

13. J.J. Gilman, J.Appl.Phys. 31, 2208 (1960)

14. F.J. Himpsel, F.U.Hillebranht, G. Hughes, J.L. Jordan, U.O. Karlsson, F.R.McFeely, J.F.Morar, D. Rieger, Appl.Phys.Lett. 43, 596 (1986)

15. D. Rieger, F.J. Himpsel, U.O. Karlsson, F.R.McFeely, J.F.Morar, J.A.Yarmoff, Phys.Rev.B 34, 7295 (1986)

16. M.A.OImstead, R.I.G.Urhberg, R.D.Bringans, R.Z.Bachrach, J.Vac.Sci.Technol. B, 4, 1123(1986)

17. M.A.OImstead, R.D.Bringans, R.I.G.Urhberg, R.Z.Bachrach, Phys.Rev.B 35, 7526 (1987)

18. J.Zegenhagen, J.R.Patel, Phys.Rev.B, 41, 5315 (1990)

19. J.D.Denlinger, E.Rotenberg, U.Hessinger, M.Leskovar, M.A.OImstead, Appl.Phys.Lett. 62, 2057 (1993)

20. U.Hessinger, M.Leskovar, M.A.OImstead, Phys.Rev.Lett. 75, 2380 (1995)

21. J.D.Denlinger, E.Rotenberg, U.Hessinger, M.Leskovar, M.A.OImstead, Proc. of Common Themes and Mechanisms of Epitaxial Growth Symp. p. 207. (1993)

22. G.C.L. Wong, D.Loretto, E.Rotenberg, M.A.OImstead, C.A.Lucas, Phys.Rev.B, 48, 5716 (1993)

23. J.D.Denlinger, E.Rotenberg, U.Hessinger, M.Leskovar, M.A.OImstead, Phys.Rev.B, 51,5352(1995)

24. H.lshiwara, T.Asano, Appl.Phys.Lett. 40, 66 (1982)

25. Y.Fukuda, Y.Kohama, M.Seki, Y. Ohmachi, Jap J.Appl.Phys 28, L19 (1989)

26. S.Guha, A.Madhukar, K.C.Rajkumar, Appl.Phys.Lett. 57, 2110 (1990)

27. R.M.Tromp, F.K.LeGoues, M.C.Reuter, Phys.Rev.Lett 74, 2706 (1995)

28. C.C.Cho, H.Y.Liu, B.E.Gnade, T.S.Kim, J.Vac.Sci.Technol.A, 10, 769 (1992)

29. S.Ohmi, K.Tsutsui, S.Furukawa, Jpn.J.Appl.Phys. Part 1, 33,1121 (1994)

30. N.S.Sokolov, J.C.Alvarez, Y.V.Shusterman, N.L.Yakovlev, R.M.Overney, Y.ltoh, I.Takahashi, J.Harada, Appl.Surf.Sci. 104-105, 402 (1996)

31. T.Sumiya, T.Miura, S.Tanaka, Surf.Sci. 357-358, 896 (1996)

32. C.A.Lucas, D.Loretto, Appl.Phys.Lett 60, 2071 (1992)

33. J.C.Alvarez, K.Hirano, A.Yu.Kazimirov, M.V.Kovalchuk, A.Ya.Kreines, N.L.Yakovlev, Semicond. Sci .Technol. 17, 1431 (1992)

34. CRC Handbook of Chemistry and Physics, ed. R.C. Weast, (CRC Press, Boca Raton, 1986)

35. D.M.Hassett, C.J.Marsden, J.Molec.Struct. 346, 249 (1995)

36. Ph.Avouris, R.Wolkov, Appl.Phys.Lett. 55,1074 (1989)

37. M.A.OImstead, R.D.Bringans, Phys.Rev.B. 41, 8420 (1990)

38. R.M.Tromp, M.C.Reuter, Phys.Rev.Lett. 73, 110 (1994)

39. R.M.Tromp, M.C.Reuter, Phys.Rev.Lett. 61, 1756 (1988)

40. J.D.Denlinger, Ph.D.dissertation, Department of Physics, University of California at Berkeley (1993)

41. G.C.L.Wong, C.A.Lucas, D.Loretto, A.P.Payne, P.H.Fuoss, Phys.Rev.Lett. 73, 991 (1994)

42. T.Nakayama, M.Katayama, G.Selva, M.Aono, Phys.Rev.Lett. 72, 1718 (1994)

43. K.G.Huang, J.Zegenhagen, J.M.Philips, J.R.Patel, Phys.Rev.Lett. 72, 2430 (1994)

44. S.Satpathy, R.M.Martin, Phys.Rev.B, 39, 8494 (1989)

45. M.R.Salehpour, S.Satpathy, G.P.Das, Phys.Rev.B. 44, 8880 (1991)

46. H.Fujitani, S.Asano, Phys.Rev.B. 40, 8357 (1989)

47. H.Fujitani, S.Asano, Fujitsu Sci.Tech.J. 27, 260 (1991)

48. E.Rotenberg, J.D.Denlinger, U.Hessinger, M.Leskovar, M.A.OImstead, J.Vac.Sci.Technol.B, 11, 1444 (1993)

49. E.Rotenberg, J.D.Denlinger, U.Hessinger, M.Leskovar, M.A.OImstead, Phys.Rev.B, 50, 11052 (1994)

50. E.Rotenberg, J.D.Denlinger, M.A.OImstead, Phys.Rev.B. 53, 1584 (1996)

51. A.Franciosi, J.H.Weaver, D.T.Peterson, Phys.Rev.B, 31, 3606 (1985)

52. A.lzumi, K.Kawabata, K.Tsutsui, N.S.Sokolov, S.V.Novikov, A.Yu.Khilko. -Appl.Surf.Sci., 1996, vol.104/105, 417-421.53T.Kojima, N.J.Kawai, T.Nakagawa, K.Ohta, T.Sakamoto, M.Kawashima, Appl.Phys.Lett., 1985, vol.47(3), p286

53. N.S.Sokolov, N.N.Faleev, S.V.Gastev, A.lzumi, K.Tsutsui, N.L.Yakovlev. -J.Vac.Sci.Techn. A, 1995, vol. 13(6), 2703-2708

54. A.Yu.Khilko, R.N.Kyutt, G.N.Mosina, N.S.Sokolov, Yu.V.Shusterman, L.J.Showalter.Thin Films Structure and Morphology. Symposium, 5, 1997, C.457-62, Material Research Society, Pittsburgh, PA, USA

55. D.Loretto, F.M.Ross, C.A.Lucas, Appl.Phys.Lett. 68, 2363 (1996)

56. T.Sumiya, T.Miura, H.Fujinuma, S.Tanaka, Surf.Sci. 376, 192 (1997)

57. W.K.Liu, X.M.Fang, P.J.McCann, Appl.Phys.Lett. 67, 1695 (1995)

58. W.K.Liu, X.M.Fang, W.L.Yuan, M.B.Santos, T.Chatterjee, P.J.McCann, E.A.O'Rear, J. Cry st. Growth 167, 111 (1996)

59. J.K.Lawson, S.A.Payne, J.Opt.Soc.Am. B8(7), 1404 (1991)

60. J.F.Owen, P.B.Dorain, T.Kobayasi, J.Appl.Phys. 52 (3), 1216 (1981)

61. N.S.Sokolov, E.Vigil, S.V.Gastev, S.V.Novikov, N.L.Yakovlev, Fiz.Tverd.Tela 31(2) 75 (1989)

62. N.S.Sokolov, N.L.Yakovlev, J.AImejda, Solid State Commun. 76, 883 (1990)

63. N.S.Sokolov, S.V.Novikov, N.L.Yakovlev, Proc. of Insulating Films on Semiconductors conf. 203 (1991)

64. P.P.Feofilov, Opt.Spectrosc.(USSR) 12, 4262 (1965).

65. B.Welber, J.Chem.Phys. 42(12), 4262 (1965).

66. W.Mou, D.S.McClure, Phys.Rev. B47(17), 11031 (1993).

67. R.L.Fuller, D.S.McClure, Phys.Rev. B43(1), 27 (1991).

68. S.A.Payne, L.L.Chase, J.Opt.Soc.Am.B. 9, 1181 (1986)

69. S.V.Gastev, J.C.Alvarez, V.V.Vitvinsky, N.S.Sokolov, A.Yu.Khilko, SPIE 2706, 67 (1995)

70. V.V.Afanas'ev, S.V.Novikov, N.S.Sokolov, N.L.Yakovlev, Microel.Engineer. 15, 139 (1991).

71. Н.С.Соколов, реферат докторской диссертации.

72. R.M.Macfarline, R.M.Shelby, Opt.Lett. 9 (12), 533 (1984)

73. R.M.Macfarline, R.S.Meltzer, Opt.Comm. 52(5), 320 (1985)

74. S.A.Payne, G.D.Wilke, J.Luminescence 50, 159 (1991)

75. J.H.Neave, B.A.Joyce, P.J.Dobson, J.Appl.Phys. A34(2), 179 (1984).

76. T.Sakamoto, N.J.Kawai, T.Nakagawa, K.Ohta, T.Kojima, Appl.Phys.Lett. 47(6), 617 (1985).

77. T.Yao, H.Taneda et al, JpnJ.Appl.Phys. 25(12), L952 (1986).

78. P.Chen, J.Y.Kim, A.Madhukar, N.M.Cho, J.Vac.Sci.Technol. B4(4), 890 (1986).

79. P.J.Dobson , J.H.Neave, B.A.Joyce, J.Zhang, J.Cryst.Growth 81(1), 13 (1987).

80. W.Kern , J.EIectrochem.Soc. 137, 1887 (1990)

81. A.lshizaka, Y.Shiraki, J.EIectrochem.Soc. 133(4), 666 (1986) 83G.W.Trucks, K.Raghavachri, GS Higashi'Y.J.Chabal, Phys.Rev.Lett 65, 504 (1990)

82. S.S.Iyer, M.Arienzo, E.Fresart, Appl.Phys.Lett, 57, 893 (1990)

83. J.A.Stroscio, D.t.Pierce,M.D.Stiles,A.Zangwill, and L.M.Sander, Phys.Rev.Lett.75,4246(1995)

84. M.D.Johnson, C.Orme, A.W.Hunt, D.Graff, J.Sudijono, L.M.Sander, and B.G.Orr, Phys.Rev.Lett.,72(1),116-119,(1994)

85. G.Ehrlich and F.Hudda, J.Chem.Phys. vol.44, 1039 (1966)

86. R.L.Schwoebel, J.Appl.Phys. vol.40, 614 (1969)

87. R.N.Kyutt, A.Yu.Khilko, N.S.Sokolov, Appl.Phys.Lett. 70, 1563 (1997)

88. R.N.Kyutt, A.Yu.Khilko, N.S.Sokolov, Phys.Solid State 40, 1417 (1998)

89. N.S.Sokolov, S.V.Gastev, A.Yu.Khilko, Proc. SIMC-X Conf. (1998)

90. J.F. Owen, P.B. Dorain, T. Kobayasi. J.Appl.Phys. 52, 3, 1216 (1981).

91. J.K. Lawson, S.A.Payne. J.Opt.Soc.Am. В 8, 1404 (1991).

92. С. Pedrini, F. Rogemond, D.S. McClure. J.Appl.Phys. 59, 1196 (1986)

93. In "Crystals with the fluorite structure" ed. by W.Hayes, Clarendon Press, Oxford, 1974, chapter 1

94. A.M. Stoneham. Theory of defects in solids, Oxford, 1975, chapter 2.

95. D.M.Boye, R.M.Macfarlane, Y.Sun, R.S.Meltzer, Phys.Rev. B54, 6263 (1996).

96. S.A.Basun, M.Raukas, U.Happek, A.A.Kaplyanskii, J.Rennie, J.C.Vial, W.M.Yen, R.S.Meltzer, Phys.Rev. B56, 12992 (1997).

97. A.A.Kaplyanskii, V.N.Medvedev, Pis'ma JETP 2, 209 (1965).