Эпитаксия и физические свойства структурно рассогласованных тонких плёнок халькогенидных и оксидных материалов
|
СтатусДиссертация была зашищена 15 сентября 2010Утверждена Национальным Советом 4 ноября 2010 Автореферат – 0.58 Mb / на румынском – 0.87 Mb / на русском |
Ключевые слова
Эпитаксия, тонкие плёнки, сверхрешётки, рассогласование решёток, несоразмерный интерфейс, релаксация напряжений, фториды, полупроводники A4B6, манганиты, фотодетекторы, магнитотранспортАннотация
Эпитаксия и физические свойства структурно рассогласованных тонких плёнок халькогенидных и оксидных материалов», представленной на соискание учёной степени доктора физико-математических наук, Кишинёв, 2010.
Диссертационная работа посвящена исследованию эпитаксиальных гетеросистем с большим рассогласованием параметров решётки между материалами. Исследованы две различные сильно рассогласованные системы: (1) халькогениды A4B6 (PbTe и Pb1-xSnxTe) на Si(111) подложках с буферным слоем BaF2, и (2) сложные оксиды, манганиты La0.7(Ca,Sr)0.3MnO3, на подложках MgO(100).
Был проведен сравнительный анализ эпитаксии BaF2 на Si(111) и на CaF2(111)/Si(111) и установлено, что рост BaF2 без промежуточного слоя CaF2 происходит по слоевому механизму роста и приводит к уменьшению остаточных напряжений и улучшению морфологии поверхности фторида. В толстых плёнках PbTe и Pb1-xSnxTe, выращенных на таких буферных слоях, происходит полная релаксация остаточных напряжений. Исследования эпитаксии La0.7(Ca,Sr)0.3MnO3 на MgO(100) также показали, что при оптимальном пересыщении остаточные напряжения в манганите отсутствуют. Предложено объяснение полученных результатов, основанное на формировании несоразмерного интерфейса и эпитаксии с согласованием доменов, а не решёток. Для оксидной гетеросистемы было получено прямое подтверждение образования несоразмерного интерфейса. Было показано, что слоевой рост и отсутствие остаточных напряжений приводит к существенному улучшению свойств исследованных материалов.
Результаты исследований обеих гетеросистем были использованы для получения ряда новых плёночных структур. На Si с фторидным буфером были созданы матричные фотоприёмники дальнего ИК диапазона на основе Pb1-xSnxTe:In и определены их характеристики. Впервые получены сверхрешётки PbTe/CdTe и определен коэффициент взаимодиффузии между материалами. На Si с фторидным буфером впервые получены сверхрешётки PbTe/SnTe и определены напряжения в слоях, составляющих сверхрешётки. Впервые обнаружено А катионное упорядочение в слоях манганитов La0.75Ca0.25MnO3 и построена структурная модель упорядоченного материала. На сверхрешётках La0.7Ca0.3MnO3/BaTiO3 обнаружен значительный магнитоёмкостный эффект и предложено объяснение его возникновения, основанное на формировании несоразмерного интерфейса между сверхрешёткой и подложкой. Впервые получены и исследованы вертикальные двухфазные нанокомпозитные плёнки (La0.7Ca0.3MnO3)1−x:(MgO)x и показано, что эластичное взаимодействие двух эпитаксиальных фаз определяет свойства композитов.
Полученные результаты опубликованы в 19 научных статьях и 4 патентах.
Диссертация состоит из введения, 4-ёх глав и общих выводов.
Диссертация написана на русском языке и содержит 136 страниц основного текста, 55 рисунков, 5 таблиц и 150 литературных ссылок.
Ключевые слова: Эпитаксия, тонкие плёнки, сверхрешётки, рассогласование решёток, несоразмерный интерфейс, релаксация напряжений, фториды, полупроводники A4B6, манганиты, фотодетекторы, магнитотранспорт.
Содержание
- 1.1. Эпитаксиальный рост с согласованием решёток
- 1.2. Несоглассованный эпитаксиальный рост
- 1.3. Свойства полупроводников А4В6 и их рост на Si с фторидным буфером
- 1.4. Свойства манганитов и их рост на несогласованных подложках
- 1.5. Выводы и постановка задачи
2. Методика и техника эпитаксии и исследований плёночных структур
- 2.1. Молекулярно-лучевая эпитаксия фторидов на Si подложках
- 2.2. Подготовка атомарно-чистой поверхности Si(111)
- 2.3. Эпитаксия халькогенидов A4B6 методом открытой горячей стенки
- 2.4. Эпитаксия оксидов из аэрозоля металлорганических соединений
- 2.5. Подготовка поверхности подложек MgO(100)
- 2.6. Методы исследования свойств плёнок и структур
- 2.7. Выводы
3. Плёночные структуры халькогенидов A4B6 на Si(111) с фторидным буфером
- 3.1. Морфология и структура буферных слоёв фторидов на Si(111)
- 3.2. Свойства плёнок PbTe на Si(111) с фторидным буфером
- 3.3. Плёнки и матричные фoтоприёмники на основе Pb1-xSnxTe:In
- 3.4. Сверхрешётки PbTe/CdTe на Si(111) с фторидным буфером
- 3.5. Сверхрешётки PbTe/SnTe на Si(111) с фторидным буфером
- 3.6. Выводы
4. Оксидные плёночные структуры на подложках MgO(100)
- 4.1. Структура и морфология La0.7(Ca,Sr)0.3MnO3 на MgO(100)
- 4.2. Магнитотранспортные свойства плёнок La0.7(Ca,Sr)0.3MnO3 на MgO(100)
- 4.3. Катионное упорядочение в плёнках La0.75Ca0.25MnO3
- 4.4. Сверхрешётки La0.7Ca0.3MnO3/BaTiO3 на подложках MgO(100)
- 4.5. Вертикальные нанокомпозитные плёнки (La0.7Ca0.3MnO3)1−x:(MgO)x
- 4.6. Выводы
Официальные оппоненты
- Veaceslav Ursachi
доктор хабилитат, доцент, Институт прикладной физики - Dmitrii Hohlov
doctor hab. în şt. fiz.-mat., prof. univ., membru cor. AŞ din Rusia, Universitatea de Stat din Moscova, Rusia
Диссертации
