錳及其硅化物納米結(jié)構(gòu)在硅重構(gòu)表面上的自組裝生長(zhǎng).pdf

1、傳統(tǒng)光刻工藝的尺寸限制使得自組裝的納米結(jié)構(gòu)在下一代的電子器件中具有重要的應(yīng)用前景。硅化物納米結(jié)構(gòu)的外延生長(zhǎng)方式與傳統(tǒng)的硅基微電子集成電路的制造工藝具有很好的兼容性，因此，通過自組裝形成的硅化物納米結(jié)構(gòu)有望用作電子器件中的歐姆接觸、肖特基勢(shì)壘接觸以及低電阻互聯(lián)線等。本文在以往研究的基礎(chǔ)上，利用超高真空掃描隧道顯微鏡對(duì)錳及其硅化物在Si(100)-2×1以及Si(111)-7×7重構(gòu)表面上的外延生長(zhǎng)情況進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要內(nèi)容如下：

2、 (1) 錳及其硅化物在Si(100)表面的反應(yīng)外延生長(zhǎng) 利用超高真空掃描隧道顯微鏡（UHV-STM）研究了不同溫度下錳及其硅化物在Si(100)-2×1重構(gòu)表面上的外延生長(zhǎng)情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)生長(zhǎng)過程中襯底溫度控制在室溫到135℃時(shí)，生成大小基本一致的錳納米團(tuán)簇；當(dāng)襯底溫度達(dá)到210℃時(shí)錳與硅開始發(fā)生反應(yīng)，形成硅化物，并有納米線結(jié)構(gòu)出現(xiàn)；當(dāng)襯底溫度達(dá)到330℃時(shí)，納米線完全被棒狀物或不規(guī)則的三維島狀硅化物取代。隨著沉積時(shí)襯底溫

3、度升高，生成物的成核密度與生長(zhǎng)溫度的關(guān)系與經(jīng)典的二維島成核理論相符合。 當(dāng)Mn的沉積量為3ML時(shí)，對(duì)薄膜進(jìn)行退火，發(fā)現(xiàn)當(dāng)退火溫度達(dá)到540℃時(shí)，生成物的島結(jié)構(gòu)分為兩種，一種是頂面不太規(guī)則的小島，另外一種是頂面平坦且可以觀察到表面晶體結(jié)構(gòu)的大島，這有可能是退火中錳跟表面的硅發(fā)生反應(yīng)從而生成Mn5Si3和MnSi。 (2) 錳的硅化物薄膜在Si(111)-7×7表面固相外延生長(zhǎng)的掃描隧道顯微鏡研究 利用超高真空掃描隧道

4、顯微鏡（UHV-STM）對(duì)沉積在Si(111)-7×7重構(gòu)表面上的錳薄膜在300℃～650℃之間進(jìn)行了退火研究。起初，錳原子在Si(111)襯底上形成錳的納米團(tuán)簇的有序陣列，經(jīng)過300℃下退火后，錳納米團(tuán)簇的尺寸增大并且納米團(tuán)簇陣列由有序變?yōu)闊o序；當(dāng)退火溫度達(dá)到400℃左右時(shí)，錳納米團(tuán)簇與硅襯底發(fā)生反應(yīng)生成富錳的三維島狀物和由MnSi構(gòu)成的平板狀島；500℃退火后生成物全部轉(zhuǎn)變?yōu)镸nSi平板狀的島；650℃退火后生成物則由MnSi平板狀