Исследование роста и свойств самоорганизующихся наноостровков GeSi на Si(001) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Новиков, Алексей Витальевич

• Новиков, Алексей Витальевич
• кандидат физико-математических наук
• 2001

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Новиков, Алексей Витальевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Гетероструктуры на основе SiGe с самоорганизующимися наноостровками и квантовыми 10 точками (Обзор)

ГЛАВА 2. Рост GeSi/Si(001) самоорганизующихся островков методом МЛЭ: зависимость параметров островков от 26 количества осажденного Ge

2.1. Установка для молекулярно-лучевой эпитаксии структур 27 на основе Ge/Si.

2.2. Методы подготовки подложек и характеризации 33 структур

2.3. Рост GeSi самоорганизующихся наноостровков на 37 подложках, подготовленных методом низкотемпературного термического травления

2.4. Особенности роста GeSi самоорганизующихся островков на подложках Si(001), подготовленных методом 55 высокотемпературного термического травления

2.5. Определение состава и упругих напряжений GeSi/Si(001) самоорганизующихся наноостровков

ГЛАВА 3. Роль диффузии атомов кремния в формировании наноостровков 0е81/81(001).

3.1. Рост Ое81 структур методом МЛЭ из газовых источников и методы характеризации структур

3.2. Зависимость размеров, формы и поверхностной 76 плотности 0е81/81(001) островков от температуры роста

3.3. Связь между размерами и составом 0е8)./81(001) 84 островков

ГЛАВА 4. Эволюция 0е81/81(001) островков в процессе отжига

4.1 Методика эксперимента

4.2 Оствальдовское созревание островков в процессе отжига

4.3 Влияние изменения состава на эволюцию Се81/81(001) 101 островков

ГЛАВА 5. Оптические свойства структур с GeSi/Si(001) наноостровками Ю

5.1 Методика эксперимента

5.2 Зависимость спектров ФЛ структур от количества 110 осажденного Ge

5.3 Эволюция GeSi самоорганизующихся островков в 115 процессе их заращивания кремнием

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование роста и свойств самоорганизующихся наноостровков GeSi на Si(001)»

Одним из активно развивающихся направлений современной микроэлектроники является микроэлектроника на основе полупроводниковых гетероструктур. Добавление в матрицу одного полупроводника других полупроводников, ширина запрещенной зоны которых зависит от их элементного состава, позволило в широком диапазоне управлять положением энергетических зон в полупроводниках и получать образцы, с заданной зонной структурой. Возможность локализации носителей заряда в квантово-размерных включениях (слоях, нитях, квантовых точках) узкозонного полупроводника в матрицу более широкозонного материала дало возможность наблюдать и исследовать физические эффекты, связанные с квантовым характером энергетического спектра носителей заряда в полупроводниках. Все это привело не только к значительному улучшению параметров существующих полупроводниковых приборов, но и к созданию на основе полупроводниковых гетероструктур новых приборов и устройств.

В настоящее время наибольшие успехи в области формирования и исследования полупроводниковых гетероструктур достигнуты в системе А3В5. Во многом это связано с тем, что в этой системе имеется широкий выбор полупроводниковых соединений, с близкими периодами кристаллических решеток и различными величинами запрещенной зоны. Однако, несмотря на бурное развитие технологии гетероструктур семейства А3В5, кремневая технология до сих пор остается основной полупроводниковой технологией. Германий является одним из немногих полупроводниковых материалов, который позволяет получать гетероструктуры на Si подложках с широким диапазоном состава и толщин слоев. К настоящему времени, за счет формирования в GeSi/Si(001) структурах двумерного газа носителей заряда с высокой подвижностью, удалось создать на их основе быстродействующие биполярные и полевые транзисторы. Меньшая ширина запрещенной зоны слоев GexSii-x по сравнению с кремнием дает возможность расширить спектральный диапазон приборов на Si подложках в область меньших длин волн.

Особенности формирования гетероструктур на основе Ge/Si связаны с рассогласованием кристаллических решеток этих полупроводников. Наличие упругих напряжений в слоях GexSi|.x/Si(001) накладывает ограничения на их состав и толщину при формировании планарных структур. При определенных параметрах слоев и условиях роста упругие напряжения приводят к срыву двумерного роста и образованию на поверхности самоорганизующихся трехмерных объектов. В довольно узком интервале состава и толщин GeSi слоев эти самоорганизующиеся объекты (наноостровки) не содержат в себе дефектов кристаллической решетки. Интерес к структурам с самоорганизующимися объектами в системе Ge/Si связан как с фундаментальными научными задачами, так и с практической точки зрения.

С точки зрения фундаментальных исследований интерес к структурам с самоорганизующимися квантовыми точками и наноостровками в системе Ge/Si во многом связан с изучением на основе этой гетеропары общих для напряженных гетероструктур механизмов самоорганизующегося роста. С практической точки зрения структуры с GeSi самоорганизующимися островками обладают рядом свойств, которые делают потенциально возможным создание на их основе фотодетекторов и оптоэлектронных приборов, работающих на длине волны в 1.5 мкм, соответствующей минимуму оптических потерь в оптоволоконных линиях связи.

Актуальность темы.

Особенности в спектральных зависимостях спектров фотопроводимости и фотолюминесценции структур с GeSi наноостровками определяются энергетическим спектром носителей заряда в островках, который, в свою очередь, зависит от таких параметров островков как их размеры, состав, форма и упругие напряжения. В этой связи крайне важно научиться получать структуры с заранее заданными параметрами наноостровков. Для решения этой задачи необходимо знать зависимость размеров, состава и формы островков от условий роста. Также необходимо, чтобы массивы наноостровков имели малый разброс по этим параметрам. Данная диссертационная работа посвящена исследованию зависимости параметров GeSi/Si(001) самоорганизующихся островков от условий роста (количества осажденного Ge и температуры роста).

В последние годы повышенное внимание уделяется изучению влияния упругих напряжений на диффузионные процессы в напряженных гетероструктурах. Упругие напряжения могут как ускорять, так и замедлять диффузионные потоки атомов. В случае роста GeSi самоорганизующихся наноостровков возникают неоднородные поля упругих напряжений, которые оказывают существенное влияние на диффузионное движение атомов. Диффузия атомов материала подложки может приводить к существенному отличию состава осаждаемого материала и островка. Учет влияния диффузии атомов на параметры островков необходим для определения электрофизических и оптических характеристик структур с GeSi самоорганизующимися наноостровками.

Основные цели работы:

1. Исследование зависимости параметров (размеров, состава и формы) 0е81/81(001) самоорганизующихся островков от количества осажденного Се, температуры роста и времени отжига. Поиск условий роста и отжига, необходимых для формирования массивов Ое81 наноостровков с малым разбросом по размерам.

2. Экспериментальное определение средних значений состава и остаточных упругих напряжений Ое81 наноостровков, выращенных при различных температурах роста. Исследование влияния диффузионных процессов на рост и параметры наноостровков.

3. Установление связи между размерами, составом и упругими напряжениями островков со спектрами фотолюминесценции структур с наноостровками.

Научная новизна работы

1. Экспериментально обнаружено образование Ое81 сплава в самоорганизующихся островках, сформированных в результате осаждения йе на 81(001) при температурах роста > 600 °С.

2. Исследована зависимость размеров и состава Ое81 самоорганизующихся островков от температуры роста. Установлена связь между этими двумя параметрами островков.

3. Обнаружено, что диффузия в островки вызывает изменение формы островков из куполообразной в пирамидальную непосредственно в процессе осаждения Ое при высоких температурах или при отжиге структур.

4. Впервые с использованием конкретных значений состава и упругих напряжений островков, определенных методами рентгеноструктурного анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния света, рассчитана энергия оптического перехода для незарощенных Ое81 наноостровков.

Практическая ценность работы.

1. Найдены режимы роста для получения методами молекулярно-лучевой эпитаксии из газовых и твердых источников массивов Ое81 самоорганизующихся наноостровков со средним размером в плоскости роста 50-И 00 нм и с малым (-10%) разбросом по латеральным размерам и высоте.

2. В температурном диапазоне 600°-н750°С определена зависимость состава Ое81 самоорганизующихся островков от температуры осаждения Ое.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Методы молекулярно лучевой эпитаксии из газовых и твердых источников в диапазоне температур осаждения Ое 600°н-700°С позволяют получать массивы куполообразных Ое81 самоорганизующихся островков с малым разбросом по размерам.

2. Самоорганизующиеся наноостровки, сформированные в результате осаждения Ое на 81(001) в диапазоне температур роста 600°+750°С, представляют собой Ое81 сплав. Образование Ое81 сплава в островках связано с неравновесной диффузией 81, вызванной неоднородными упругими напряжениями островков.

3. В исследуемом интервале температур осаждения Ое (600°н-750°С) уменьшение размеров пирамидальных и куполообразных Ое81 островков при понижении температуры вызвано уменьшением доли в них.

4. Диффузия в островки в процессе осаждения Ое при 750°С или в процессе отжига структур с островками при 700°С вызывает изменение формы куполообразных островков в пирамидальную. Это изменение формы препятствует получению массивов куполообразных островков с малым разбросом по размерам.

Публикации и апробация результатов работы. Основные результаты диссертации опубликованы в работах [А1-А28] и докладывались на 3 и 4 Российских конференциях по физике полупроводников (Москва, 1997, Новосибирск, 1999,), Международных симпозиумах «Наноструктуры: физика и технология» (Репино, 1998, 1999, 2000), Всероссийском совещании "Наноструктуры на основе кремния и германия", (Нижний Новгород, 1998), Всероссийском совещании «Нанофотоника» (Нижний Новгород, 1999), Всероссийском совещании «Зондовая микроскопия» (Нижний Новгород, 1999), ), Всероссийском совещании «Рентгеновская оптика» (Нижний Новгород, 1999), Втором российско-украинского семинаре "Нанофизика и наноэлектроника" (Киев, 2000), 10 Международной зимней школе по новым направлениям в физике твердого тела (Маунтердорф, Австрия, 1998), Международных конференциях по физике полупроводников (Иерусалим, Израиль, 1998 и Осака, Япония, 2000), 7 Международной конференции по химической молекулярной эпитаксии и связанных с ней методах роста (Тцукуба, Япония, 1999), 3 Международном совещании по физике роста и технологии МЛЭ (Варшава, Польша, 1999), Международной конференции по электронным материалам (Страсбург, Франция, 2000), а также на семинарах ИФМ РАН и НЦЗМ при ННГУ им.Н.И.Лобачевского.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 28 печатные работы, в том числе 10 статей в научных журналах и 18 тезисов докладов в трудах конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Объем диссертации составляет 135 страниц, включая 90 страниц основного текста, 50 рисунков, размещенных на 45 страницах, и список литературы, который содержит 125 наименований и размещен на 13 страницах.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Новиков, Алексей Витальевич

Основные результаты проведенных в диссертационной работе исследований роста и свойств Се81/81(001) самоорганизующихся островков могут быть сформулированы следующим образом:

1. Проведены комплексные исследования роста 0е81/81(001) самоорганизующихся островков в зависимости от температуры роста и количества осажденного германия. Показано, что методы молекулярно лучевой эпитаксии из газовых и твердых источников позволяют формировать массивы однородных по размерам и форме самоорганизующихся островков. При температурах осаждения германия 600°С и 700°С получены структуры с куполообразными островками, разброс которых по латеральным размерам и высоте не превышает 10%.

2. Методами рентгеновского анализа и спектроскопии комбинационного рассеяния света обнаружено и исследовано образование твердого раствора Ое81 в самоорганизующихся наноостровках, сформированных в результате осаждения Се на 81(001) в диапазоне температур роста 600°-750°С. Образование твердого раствора с большой долей кремния в нем связывается с диффузией 81, вызванной неоднородными полями упругих напряжений островков. Концентрация упругих напряжений у основания островков вызывает диффузионные потоки атомов из этой области, что может привести к уменьшению толщины двумерного смачивающего слоя вплоть до его полного исчезновения. В результате растворения смачивающего слоя у основания островков оказывается возможным диффузия атомов кремния в островки непосредственно из нижележащего слоя 81.

3. Установлено, что путем изменения температуры роста можно управлять составом и размерами наноостровков. В исследованном интервале температур роста уменьшение размеров пирамидальных и куполообразных Ое81 островков при понижении температуры вызвано уменьшением доли 81 в островках. Высота куполообразных островков уменьшается в три раза при понижении температуры роста с 750°С до 600°С.

4. Основными факторами, оказывающими влияние на изменение формы, размеров и поверхностной плотности островков в процессе отжига, являются диффузия 81 в островки и их оствальдовское созревание. Методами атомно-силовой микроскопии и рентгеновской дифракции выявлено, что диффузия 81 в островки при 700°С приводит к изменению формы островков из куполообразной в пирамидальную. Изменение формы островков и их оствальдовское созревание в результате отжига вызывают увеличение разброса островков по размерам.

5. Исследованы фотолюминесцентные свойства структур с наноостровками, выращенных при 700°С, в зависимости от количества осажденного Ое. При толщине осажденного германия больше критической толщины двумерного роста (0.7 нм) в спектрах фотолюминесценции структур появляется сигнал в области 0.75+0.85 эВ, который связывается с излучательной рекомбинацией дырок в островках и электронов в кремнии на гетерогранице Н-рода. Интенсивность сигнала фотолюминесценции от островков увеличивается с ростом количества осажденного С}е, что вызвано увеличением поверхностной плотности куполообразных островков.

В заключение считаю своим приятным долгом выразить благодарность моим-научным руководителям Красильнику Захарию Фишелевичу и Постникову Владислав Васильевичу за внимание, чуткое руководство и интересные научные дискуссии при выполнении данной работы. Также хочу выразить глубокую признательность большому коллективу сотрудников ИФМ РАН (Алешкину Владимирир Яковлевичу, Андрееву Борис Александровичу, Бекину Николай Александровичу, Востокову Николай Владимировичу, Гусеву Сергей Александровичу, Гавриленко Владимир Изяславовичу, Дроздову Юрий Николаевичу, Лобанову Дмитрий Николаевичу, Молдавской Любовь Давидовне, Степиховой Маргарите Владимировне, Шулешовой Ирине Юрьевне и Шулешову Александр Олеговичу) и сотруднику НИОЦ СЗМ Филатову Дмитрий Олеговичу за неоценимую помощью в выполнении данной работы.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Новиков, Алексей Витальевич, 2001 год

1. Список публикаций по теме диссертации:

2. Исследование самоорганизующихся островков Ge на Si (100) с помощью атомно-силового микроскопа, Известия Академии наук: Серия физическая, т. 63 (2), стр.287-289(1999)

3. А4. З.Ф.Красильник, А.В.Новиков, В.В.Постников, Д.О.Филатов, А.В.Круглов,

4. D.Moldavskaya, A.V.Novikov, V.V.Postnikov, D.O.Filatov, Transition from "dome" to "pyramid" shape of self-assembled GeSi islands, J. Cryst. Growth, 209, 302-305 (2000). A15. N.V.Vostokov, S.A.Gusev, Yu.N.Drozdov, Z.F.Krasil'nik, D.N.Lobanov,

5. А17. N.V.Vostokov, S.A.Gusev, Yu.N.Drozdov, Z.F.Krasil'nik, D.N.Lobanov,

6. А21. З.Ф.Красильник, А.В.Новиков, Оптические свойства напряженных гетероструктурна основе Si,.xGex и Si,.x.yGexCy, УФН, 170 (3), 338-341 (2000) А22. Z.F.Krasil'nik, V.Ya.Aleshkin, N.A.Bekin, D.O.Filatov, N.G.Kalugin, A.V.Novikov,

7. A26. В.Я.Алешкин, Н.А.Бекин, Н.Г.Калугин, З.Ф.Красильник, А.В.Новиков,

8. В.В.Постников, и др., Межзонные оптические переходы в нанослоях германия в кремнии и кремния в германии, Тезисы докладов III Всероссийской конференции по физике полупроводников "Полупроводники 97", Москва, 1-5 декабря 1997г., стр. 341

9. А27. Z.F.Krasil'nik, V.Ya.Aleshkin, N.A.Bekin, D.O.Filatov, N.G.Kalugin, A.V.Novikov,

10. A28. В.Я.Алешкин, Б.А.Андреев, Н.А.Бекин, З.Ф.Красильник, А.В.Новиков,

11. В.В.Постников, М.В.Степихова, Фотолюминесцентные свойства наноструктур на основе SiGe и SiGeC, Тезисы докладов IV Всероссийской конференции по физике полупроводников, 25-29 октября 1999г., Новосибирск, стр. 210.

12. Список цитируемой литературы:

13. Y.Arakawa, H.Sakaki, Multidimensional quantum well laser and temperature dependence of its threshold current, Appl. Phys. Lett., 40, 939-941 (1982)

14. M.Grundmann, J.Christen, N.N.Ledensov, J.Bohrer, D.Bimberg, S.S.Runimov, P.Werner, U.Richter, U.Gosele, J.Heydenreich, Ultranarrow luminescence lines from single quantum dots, Phys. Rev. Lett. 74, 4043-4046 (1995)

15. H.Hirayama, K.Matsunaga, M.Asada, Y.Suematsu, Electron. Lett. 30, 142-146 (1994)

16. M.Zinke-Allmang, Phase separation on solid surfaces: nuclealion, coarsening and coalescence kinetics, Thin Solid Films, 346, 1-68 (1999)

17. F.K.LeGoues, P.M.Mooney, and J.Tersoff, Measurement of the activation harrier to nucleation of dislocation in thin films, Phys. Rev. Lett., 71, 396-399 (1993)

18. J.L.Liu, C.D.Moore, G.D.U'Ren, Y.H.Luo, Y.Lu, G.Jin, S.G.Thomas, M.S.Gorsky. K.L.Wang, A surfactant-mediated relaxed Sin sGeo.s graded layer with a very low threading dislocation density and smooth surface, Appl. Phys. Lett., 75, 1586-1588 (1999)

19. M.Copel, M.C.Reuter, M.Horn von Hoegen, and R.M.Tromp, Influence of surfactant in Ge and Si epitaxy on Si(OOl), Phys. Rev. B, 42,11682-11689 (1990)

20. J.Tersoff and F.K.LeGoues, Competing relaxation mechanisms in strained layers, Phys. Rev. Lett., 72, 3570-3573 (1994)

21. D.J.Eaglesham and M.Cerullo, Dislocation-free Stranski-Krastanow growth of Ge on Si(OOl), Phys. Rev. Lett., 64, 1943-1946 (1990)

22. Y.-W.Mo, D.E.Savage B.S.Swartzentruber, and M.G.Lagally, Kinetic pathway in Stranski-Krastanov growth of Ge on Si(001), Phys. Rev. Lett., 65, 1020-1023 (1990)

23. J.M.Moison, F.Houzay, F.Barthe, L.Leprice, E.Andre, O. Vatel, Self-organized growth of regular nanometer-scale InAs dots on GaAs, Appl. Phys. Lett., 64, 196-199 (1994)

24. X.Wang, Z.Jiang, H.Zhu, F.Lu, D.Huang, X.Liu, C.Hu, Y.Chen, Z.Zhu, T.Yao, Germanium dots with highly uniform size distribution grown on Si(100) substrate by molecular beam epitaxy, Appl. Phys. Lett., 71, 3543-3545 (1997)

25. D.Bimberg, M.Grundmann, F.Heinrichsdorff, N.N.Ledentsov, V.M.Ustinov, A.E.Zhukov,

26. A.R.Kovsh, M.V.Maximov, Y.M.Shernyakov, B.V.Volovik, A.F.Tsatsul'nikov, P.S.Kop'ev, Zh.I.Alferov, Quantum dot lasers: breakthrough in optoelectronics, Thin Solid Films, 367, 235-249 (2000)

27. N.N. Ledentsov, Quantum dot lasers: the birth and future trends, ФТП, 33, 1039-1043 (1999)

28. D.Bimberg, Quantum dots: paradigm changes in semiconductor physics, ФТП, 33, 10441048 (1999)

29. V.Ya.Aleshkin and N.A.Bekin, The conduction band and selection rules for intersubbund optical transitions in strained Ge/.xSix/Ge and Gei^x-Six/Si heterostructures, J. Phys.: Condens. Matter, 9, 4841-4852 (1997)

30. M.Yang, J.Sturm, and J.Prevost, Calculation of band alignments and quantum confinement effects in zero- and one-dimensionalpseudomorphic structures, Phys. Rev. B, 56, 1973-1980(1997)

31. S.Fukatsu, H.Sunamura, Y.Shiraki, S.Komiyama, Suppression ofphonon replica in the radiative recimbination of an MBE-grown type-II Ge/Si quantum dots. Thin Solid Films, 321,65-69(1998)

32. В.Я.Алешкин, Н.А.Бекин, Н.Г.Калугин, З.Ф.Красильник, А.В.Новиков,

33. B.В.Постников, Х.Сейрингер, Самоорганизующиеся ианоостровки Ge в Si, полученные методом молекулярно-лучевой эпитаксии, Письма в ЖЭТФ, 67. 46-50 (1998)

34. A.I.Yakimov, N.P.Stepina, A.V.Dvurechenskii, A.I.Nikiforov, A.V.Nenashev, Interband absorption in charged Ge/Si type-II quantum dots, Phys. Rev. B, 63, 045312 (2001)

35. О.П. Пчеляков, Ю.Б. Болховитянов, A.B. Двуреченский, JT.B. Соколов, А.И. Никифоров, А.И. Якимов, Б. Фойхтлендер, Кремний-германиевые наноструктуры с квантовыми точками: механизмы образования и электрические свойства (обзор), ФТП, 34, 1281-1299(2000)

36. F.M.Ross, J.Tersoff, and R.M.Tromp, Coarsening of self-assembled Ge quantum dots on Si(001), Phys. Rev. Lett., 80, 984-987 (1998)

37. J.Tersoff, C.Teichert and M.C.Lagally, Self-organization in growth of quantum dot superlatticcs, Phys. Rev. Lett., 76, 1675-1678 (1996)

38. F.K.LeGoues, M.C.Reuter, J.Tersoff, M.Hammar, and R.M.Tromp, Cyclic growth of strain-relaxed islands, Phys. Rev. Lett, 73, 300-303 (1994)

39. R.Apertz, L.Vescan, A.Hartmann, C.Dieker, and H.Luth, Photoluminescence and electroluminescence ofSiGe dots fabricated by island growth, Appl, Phys. Lett, 66, 445-447(1995) '

40. H.Sunamura, N.Usami, Y.Shiraki, S.Fukatsu, Island formation during growth of Ge on Si(001): a study using photoluminescence spectroscopy, Appl, Phys. Lett, 66, 3024-3026 (1995)

41. P.Schittenhelm, M.Gail, J.Brunner, J.F.Nutzel and G.Abstreiter, Photoluminescence study of crossover from two-dimensional to three-dimensional growth for Ge on Si(001), Appl, Phys. Lett, 67, 1292-1294 (1995)

42. S.C.Jain and W.Hayes, Structure, properties and applications of GexSij.x strained layers and superlatticcs, Semicond. Sci. Technol, 6, 547-576 (1991)

43. H.Sunamura, Y.Shiraki, S.Fukatsu, Growth mode transition and photoluminescence properties ofSii^GefSi quantum well structures with high Ge composition, Appl. Phys. Lett, 66, 953-955 (1995)

44. O.G.Schmidt, U.Denker, K.Eberl, O.Kienzle, F. Ernst, Effect of overgrowth temperature on the photoluminescence of GeSi islands, Appl. Phys. Lett, 77, 2509-2511 (2000)

45. L.Vescan, T.Stoica, O.Chretien, M.Goryll, E.Mateeva, and A.Muck, Size distribution and electroluminescence of self-assembled Ge dots, J. Appl. Phys. Lett, 87, 7275-7282 (2000)

46. C.Miesner, O.Rothig, K.Brunner, G.Absreiter, Mid-infraredphotocurrent measurements on self-assembled Ge dots in Si, Physica E, 7, 146-150 (2000)

47. J.L.Liu, W.G.Wu, A.Balandin, G.L.Jin, and K.L.Wang, Intersubband absorption in boron-doped multiple Ge quantum dots, Appl. Phys. Lett., 74, 185-187 (1999)

48. C.Miesner, O.Rothig, K.Brunner, G.Absreiter, Intra-valencephotocurrent spectroscopy of self-assembled Ge dots in S, Appl. Phys. Lett., 76, 1027-1029 (2000)

49. V.Ryzhii, Semicond. Sci. Technol., 11, 759 (1996)

50. O. G. Schmidt, U. Denker, K. Eberl, O. Kienzle, F. Ernst, R. J. Haug, Resonant tunneling diodes made up of stacked self-assembled Ge/Si islands, Appl. Phys. Lett. 77, 4341-4343 (2000)

51. V.N.Tondare, B.I.Birajdar, N.Pradeep, D.S.Joag, A.Lobo, and S.K.Kulkarni, Self-assembled Ge nanoislands as field emitters, Appl. Phys. Lett., 77, 2394-2396 (2000)

52. M.G.Lagally, Atom motion on surfaces, Physics Today, 1993, #11, 24-31

53. F.Wu, X.Chen, Z.Zhang and M.G.Lagally, Reversal of step roughness on Ge-covered vicinal Si(001), Phys. Rev. Lett., 74, 574-576 (1995)

54. B.Voigtlander and M.Kastner, Evolution of the strain relaxation in a Ge layr on Si(00l) by reconstruction and intermixing, Phys. Rev. B, 60, R5121-R5124 (1999)

55. X.Chen, F.Wu, Z.Zhang and M.G.Lagally, Vacancy-vacancy interaction on Ge-covered Si(001), Phys. Rev. Lett., 73, 850-853 (1994)

56. I.Goldfarb, P.T.Hayden, J.H.G.Owen, and G.A.Briggs, Nucleation of "hut "-pits and clusters during gas-source molecular-beam epitaxy of Ge/Si(001) in in situ scanning tunneling microscopy, Phys. Rev. Lett., 78, 3959-3962 (1997)

57. K.Nakajima, A.Konishi and K.Kimura, Direct observation of intermixing at Ge/Si(001) interfaces by high-resolution Rutherford backscattering spectroscopy, Phys. Rev. Lett., 83, 1802-1805(1999)

58. Y.H.Phang, C.Teichert, M.G.Lagally, L.J.Peticolos, J.C.Bean, E.Kasper, Correlated-interfacial-roughness anisotropy in Si/.xGex/Si superlattices, Phys. Rev. B, 50, 14435-14445 (1994)

59. F.Liu, M.G.Lagally, Self-organized nanoscale structures in Si/Ge films, Surf. Scien., 386. 169-181 (1997)

60. М.А.Гринфильд, Неустойчивость границы раздела между иегидростатически напряженным упругим телом и расплавом, ДАН СССР, 290, 1358-1363 (1986)

61. W.H.Yang and D.J.Srolovitz, Cracklike surface instabilities in stressed solids, Phys. Rev. Lett., 71, 1593-1596 (1993)

62. F.Liu, J.Tersoff, and M.G.Lagally, Self-organization of steps in growth of strainedfilms on vicinal substrates, Phys. Rev. Lett., 80, 1268-1271 (1998)

63. J.Tersoff, Y.H.Phang, Z.Zhang and M.G.Lagally, Step-bunching instability of vicinal surfaces under stress, Phys. Rev. Lett., 75, 2730-2733 (1995)

64. J.-H.Zhu, K.Brunner and G.Abstreiter, Two-dimensional ordering of self-assembled Ge islands on vicinal Si(001) surfaces with regular ripples, Appl. Phys. Lett., 73 620-622 (1998)

65. G.Abstreiter, P.Schittenhelm, C.Engel, E.Silveira, A.Zrenner, D.Meertens and W.Jager, Growth and characterization of self-assembled Ge-rich islands on Si, Semicond. Sci. Techno1., 11, 1521-1528 (1996)

66. J.A.Floro, G.A.Lucadamo, E.Chason, L.B.Freund, M.Sinclair, R.D.Twesten and R.Q.Hwang, SiGe islands shape transitions induced by elastic repulsion, Phys. Rev. Lett., 80, 4717-4720(1998)

67. J.Tersoff, Stress-induced layer-by-layer growth of Ge on Si(100), Phys. Rev. B, 43, 93779380 (1991)

68. T.I.Kamins, E.C.Carr, R.S.Williams, and S.J.Rosner, Deposition of three-dimensional Ge islands on Si(00l) by chemical vapor deposition at atmospheric and reduced pressures, J. Appl. Phys., 81, 211-219 (1997)

69. S.A.Chaparro, Y.Zhang, J.Drucker, D.Chandrasekhar, D.J.Smith, Evolution of Ge/Si(100) islands: islands size and temperature dependence, J. Appl. Phys. Lett., 87, 2245-2254 (2000)

70. O.G.Schmidt, C.Lange, K.Eberl, Photoluminescence study of the 2D-3D growth mode change over for different Ge/Si island phases, Physica Status Solidi B, 215, 319-324 (1999)

71. G.Medeiros-Ribeiro, T.I.Kamins, D.A.A.Ohlberg, and R.S.Williams, Annealing of Ge nanocrystals on Si(001) at 550°C: metastability of huts and stability ofpyramid and domes, Phys. Rev. B, 58, 3533-3536 (1998)

72. G.M.Medeiros-Ribeiro, A.M.Bratkovski, T.I.Kamins, D.A.A.Ohlberg, R.S.Williams, Shape transition of Germanium nanocrystals on a Silicon (001) surface from pyramids to domes, Science, 279,353-355 (1998)

73. J.A.Floro, E.Chason, R.D.Twesten, R.Q.Hwang, L.B.Freund, SiGe coherent islanding and stress relaxation in the high mobility regime, Phys. Rev. Lett., 79, 3946-3949 (1997)

74. T.I.Kamins, R.S.Williams, A model for size evolution ofpyramidal Ge islands on Si(OOl) during annealing, Surface Science, 405, L580-L586 (1998)

75. C.Teichert, M.G.Lagally, L.J.Peticolas, J.C.Bean, J.Tersoff, Stress-induced self-organization of nanoscale structures in SiGe/Si multilayer films, Phys. Rev. B, 53, 1634-1637 (1996)

76. F.Boscherini, G.Capellini, L.Di Gaspare, F.Rosei, N.Motta and S.Mobilio, Ge-Si intermixing in Ge quantum dots on Si(OOl) andSi(lll), Appl. Phys. Lett., 76, 682-684 (2000)

77. S.A.Chaparro, J.Drucker, Y.Zhang, D.Chandrasekhar, M.R.McCartney, and D.J.Smith, Strain-driven alloying in Ge/Si(001) coherent islands, Phys.Rev. Lett., 83, 1199-12021999)

78. N.E.B.Cowern, P.C.Zalm, P.van der Sluis, D.J.Gravestejin and W.D.de Boer, Diffusion in strained Si(Ge), Phys. Rev. Lett., 72 2585-2588 (1994)

79. O.G.Schmidt, C.Lange, K.Eberl, O.Kienzle, F.Ernst, Formation of carbon-induced germanium dots, Appl. Phys. Lett., 71, 2340-2342 (1997)

80. O.G.Schmidt, C.Lange, K.Eberl, O.Kienzle, F.Ernst, C-induced Ge dots: a versatile tool to fabricate ultra-small Ge nanostructures, Thin Solid Films, 336, 248-251 (1998)

81. Y.Wakayama, G.Gerth, P.Werner, U.Gosele, L.V.Sokolov, Structural transition ofGe dots induced by submonolayer carbon on Ge wetting layer, Appl. Phys. Lett., 77, 2328-23302000)

82. Y.Hiroyama, M.Tamura, In situ transmission electron microscope observations of misfit strain relaxation and coalescence stages ofSi/xGex on Si(001), Thin Solid Films, 334, 1-51998)

83. S.Kim, N.Usami, and Y.Shiraki, Selective epitaxial growth of dot structures on patterned Si substrates by gas source molecular beam epitaxy, Semicond. Sci. Technol., 14, 257-2651999)

84. G.Jin, J.L.Liu and K.L.Wang, Regimented placement of self-assembled Ge dots on selectively grown Si mesas, Appl. Phys Lett., 76, 3591-3593 (2000)

85. T.I.Kamins, and R.S.Williams, Litographic positioning of self-assembled Ge islands on Si(00l), Appl. Phys Lett., 71, 1201-1203 (1997)

86. S. Yu.Shiryaev, F.Jensen, J.L.Hansen J.W.Petersen, A.N.Larsen. Nanoscale structuring by misfit dislocations in Si,.xGex/Si epitaxial systems, Phys. Rev. Lett., 78, 503-506 (1997)

87. O.G.Schmidt, N.Y.Jin-Phillipp, C.Lange, U.Denker, K.Eberl, R.Schreiner, H.Grabeldinger. and H.Schweizer, Long-range ordered lines of self-assembled Ge islands on flat Si(OOl) surface, Appl. Phys Lett., 77, 4139-4141 (2000)

88. P.Sutter, E.Mateeva, J.S.Sullivan, M.G.Lagally, Low-energy electron microscopy of nanoscale three-dimensional SiGe islands on Si(001), Thin Solid Films, 336, 262-270 (1998)

89. P.Sutter, and M.G.Lagally, Embedding of nanoscale 3D SiGe islands in a Si matrix, Phys. Rev. Lett., 81, 3471-3474 (1998)

90. J.P.Liu, J.Z.Wang, D.D.Huang, J.P.Li, D.Z.Sun, M.Y.Kong, Effect of Si overgrowth on the structural and luminescence properties of Ge islands on Si(100), J. Cryst. Growth, 207, 150-153(1999)

91. Технология тонких пленок, справочник под ред. Л.Майссела и Р.Гленга, Москва, Советское Радио (1977) стр.25

92. W.J.Brya, Raman scattering in Ge-Si alloys, Solid State Comm., 12, 253-257 (1973)

93. A. Ishizara and Y.Shiraki, Low temperature surface cleaning of silicon and its application to silicon MBE, Electrochemical science and technology, 133, 666-671 (1986)

94. S.Rath, C.Grigorescu, M.L.Hsieh, E.Voudouris and R.A.Stradling, Polarization-dependent Raman spectroscopic protocols for calibration of the alloy composition and strain in bulk and thin-films Sii.xGex, Semic. Sci. Technol. 15, L1-L5 (2000)

95. M.Goryll, L.Vescan, H.Luth, Bimodal distribution of Ge islands on Si(001) grown by LPCVD, Material Science and Engineering, 69-70, 251-256 (2000)

96. V A.Shchukin, N.N.Ledentsov, P.S.Kop'ev, and D.Bimberg, Spontaneous ordering of arrays of coherent strained islands, Phys. Rev. Lett., 75, 2968-2971 (1995)

97. I.Daruka, J.Tersoff, and A.-L. Barabasi, Shape transition in growth of strained islands, Phys. Re v. Lett., 82, 2753-2756 (1999)

98. J.Tersoff and, R.M.Tromp, Shape transition in growth of strained islands: spontaneous formation of quantum wires, Phys Rev. Lett., 70, 2782-2785 (1993)

99. S.A.Chaparro, Y.Zhang, and J.Drucker, Strain relief via trench formation in Ge/Si(00J) islands, Appl. Phys. Lett., 76, 3534-3536

100. A.-L. Barabasi, Self-assembled island formation in heteroepitaxial growth, Appl. Phys. Lett. 70, 2565-2567 (1997)

101. S.Yoon, Y.Moon, T.-W.Lee, E.Yoon, and Y.D.Kim, Effect of'As/P exchange reaction on the formation of InAs/InP quantum dots, Appl. Phys. Lett., 74, 2029-2031 (1999)

102. T.Stoica, L.Vescan, and M. Goryll, Electroluminescence of strainedSiGe/Si selectively grown above the critical thickness for plastic relaxation, J. Appl. Phys., 83, 3367-3373 (1998)

103. P.Van Mieghem, S.C.Jain, J.Nijs, and R.Van Overstraeten, Stress relaxation in laterally small strained semiconductors epilayers, J. Appl. Phys., 75, 666-668 .(1994)

104. Y.Chen and J.Washburn, Structural transition in large-lattice-mismatch heteroepitaxy, Phys. Rev. Lett., 77, 4046-4049 (1996)

105. D.Kandel and J.D. Weeks, Theory of impurity-induced step bunching, Phys. Rev. В 49, 5554-5564(1994)

106. D.Kandel and J.D. Weeks, Step motion, patterns, and kinetic instabilities on crystal growth, Phys. Rev. Lett., 72, 1678-1681 (1994)

107. J.P.v.d.Eerden, H.Muller-Krumbhaar, Dynamic coarsening of crystal surface by formation of macrosteps, Phys. Rev. Lett., 57,2431-2433 (1986)

108. В.П.Евтихиев, В.Е.Токранов и др., Особенности роста квантовых точек InAs на вицинальной поверхности GaAs (001), разориентированных в направлении 010., ФТП, 32, 860-864(1998)

109. В J.-H.Zhu, K.Brunner and G.Abstraiter, Observation of {105} facetted Ge pyramids inclined towards vicinal Si(001), Appl. Phys. Lett., 72, 424-426 (1998)

110. K.M.Chen, D.E.Jesson, S.J.Pennycook, M.Mostoller, T.Kaplan, T.Thudat and R.J.Warmack, Step instabilities: a new kinetic route to 3D growth, Phys. Rev. Lett., 75, 1582-1585 (1995)

111. S.Christiansen, M.Albrecht, H.P.Strunk, P.O.Hansoon and E.Bauser, Reduced effective misfit in laterally limited structures such as epitaxial islands, Appl. Phys. Lett., 66, 574-576 (1995)

112. A.A.Williams, J.M.C.Thorntron, J.E.Macdonald, R.G.van Silfhout, J.F. van der Veen, M.S.Finney, A.D.Johnson and C.Norris, Strain relaxation during the initial stages of growth in Ge/Si(001), Phys. Rev. В 43, 5001-5011 (1991)

113. E.Carlino, C.Giannini, C.Gerardi, L.Tapfer, K.A.Mader and H. Von Kanel, Strain relaxation of Si/Ge multilayers: coherent islands formation ad their evolution as a function of the strain, J. Appl. Phys., 79, 1441-1447 (1996)

114. E.Friess, K.Eberl, U.Menczigar and G.Abstreiter, Strain and composition effect on optical phonons in short period (100) Si/Ge superlattices, Solid State Comm., 73, 203-207 (1990)

115. J.Groenen, R.Carles, S.Christiansen, M.Albrecht, W.Dorsch, H.P.Strunk, H.Wawra and G. Wagner, Phonons as probes in self-assembled SiGe islands, Appl. Phys. Lett., 71, 38563858 (1997)

116. D.V.Regelman, V.Magidson, R.Beserman, K.Dettmer, Composition and structure of Ge islands grown on Si(001) and of SiGe grown on Si mesa, Thin Solid Films, 336, 73-75 (1998)

117. J.Zhu, C.Miesner, K.Brunner and G.Abstreiter, Strain relaxation of faceted Ge islands on Si (113), Appl. Phys. Lett., 75, 2395-2397 (1999)

118. A.Dargys, J.Kundrotas, Handbook on physical properties of Ge, Si, GaAs and InP, Vilnius, Science and Encyclopedia Publishers, 1994, p.2641.lO.F.Cerdeira, A.Pinczuk, J.C.Bean, B.Batlogg and B.A.Wilson, Raman scattering from GexSii

119. Si strained-layer superlattices, Appl. Phys. Lett., 45, 1138-1140 (1984)1. l.R.Schorer, E.Friess, K.Eberl, and G.Abstreiter, Structural stability of short-period Si/Gesuperlattices studied with Raman spectroscopy, Phys. Rev. B, 44, 1772-1781 (1991)

120. V.Magidson, D.V.Regelman, R.Beserman and K.Dettmer, Evidence of Si presence in self-assembled Ge islands deposited on a Si(001) substrate, Appl. Phys. Lett., 73, 1044-1046 (1998)

121. T.I.Kamins, G.Medeiros-Ribeiro, D.A.A.Ohlberg and R. Stanley Williams, Evolution of'Ge islands on Si(001) during annealing, J. Appl. Phys., 85, 1159-1171(1999)

122. M.Wachter, F.Schaffler, H.-J.Herzog, K.Thonke and R.Sauer, Photoluminescence of high-quality SiGe quantum wells grown by molecular beam epitaxy, Appl. Phys. Lett., 63, 376378 (1993)

123. D.A.Grutzmacher, T.O.Sedgwick, A.Powell, M.Tejwani, S.S.Iyer, J.Cotte, F.Cardone, Ge segregation, in SiGe/Si heterostructures and its dependence on deposition technique and growth atmosphere, Appl. Phys. Lett., 63, 2531-2533 (1993)

124. K. Mild, K. Sakamoto, T. Sakamoto, Surface preparation of Si substrates for epitaxial growth, Surface Science 406, 312-327 (1998)

125. M.Iwamatsu and Y.Okabe, Classical coarsening theory in heteroepitaxial systems, J. Appl. Phys., 86, 5541-5548 (1999)

126. Y.Kishimoto, Y.Shiraki, S.Fukatsu, Photoluminescence study ofSi^xGex/Si surface quantum wells, Appl. Phys. Lett., 70, 2837-2839 (1997)

127. J. Weber, M.I.Alonso, Near-band-gap photoluminescence ofSi-Ge alloys, Phys. Rev. B, 40, 5683-5693 (1989)

128. G.Davies, The optical properties of luminescence centers in silicon, Physics Reports, 176, 83-188 (1989)

129. O.Chretien, T.Stoica, D.Dentel, E.Mateeva, L.Vescan, Influence of the mesa size on Ge island electroluminescence properties, Semicond. Sci. Technol., 15, 920-925 (2000)

130. J.P.Liu, J.Z.Wang, D.D.Huang, J.P.Li, D.Z.Sun, M.Y.Kong, Effect of Si overgrowth on the structural and luminescence properties of Ge islands on Si(100), J. Crystal Growth, 207, 150-153 (1999)

131. S.Fukatsu, K.Fujita, H.Yaguchi, Y.Shiraki, R.Ito, Self-limitation in the surface segregation ofGe atoms during Si molecular beam epitaxial growth, Appl. Phys. Lett., 59, 2103-2105 (1991)