ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΔΙΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ ΡΗΝΙΟΥ/ΠΥΡΗΤΙΟΥ ΚΑΙ ΕΡΒΙΟΥ/ ΠΥΡΗΤΙΟΥ ΜΕΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΑ ΕΥΑΙΣΘΗΤΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ

Abstract

ΣΤΗΝ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΥΤΗ ΜΕΛΕΤΗΘΗΚΑΝ ΟΙ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΟΙ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΙΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ RE/SI ΚΑΙ ER/SI ΠΑΝΩ ΣΕ ΜΟΝΟΚΡΥΣΤΑΛΛΟΥΣ ΠΥΡΙΤΙΟΥ. Α. ΛΕΠΤΑ ΥΜΕΝΙΑ (0-50Α) RE ΑΝΑΠΤΥΧΘΗΚΑΝ ΜΕ ΕΧΑΧΝΩΣΗ ΣΕ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΥΠΕΡΥΨΗΛΟΥ ΚΕΝΟΥ (UHV) ΠΑΝΩ ΣΕ ΤΡΕΙΣ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΠΥΡΙΤΙΟΥ. Ο ΤΡΟΠΟΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΤΟΥΣ ΣΕ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΔΩΜΑΤΙΟΥ (RT) ΚΑΙ Η ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΟΥΣ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΣΤΑΔΙΑΚΗΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗΘΗΚΑΝ ΜΕ ΤΙΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ XPS, XAES, UPS, LEED ΚΑΙ ΜΕ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΕΡΓΟΥ ΕΞΟΔΟΥ.ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΑΠΟΘΕΣΗ ΤΟΥ RE ΔΕΝ ΣΥΜΒΑΙΝΕΙ ΑΝΑΜΕΙΞΗ ΜΕΤΑΞΥ ΑΤΟΜΩΝ RE ΚΑΙ SI ΣΕ Τ=300-400Κ (ΑΠΟΤΟΜΗ ΔΙΕΠΙΦΑΝΕΙΑ). ΤΟ RE ΑΝΑΠΤΥΣΣΕΤΑΙ ΠΑΝΩ ΣΤΟ SI ΣΕ ΠΟΛΛΑΠΛΑ ΣΤΡΩΜΑΤΑ ΜΕ ΑΡΧΙΚΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ~80% ΤΟΥ ΠΡΩΤΟΥ ΜΟΝΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ. ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ RE ΟΔΗΓΕΙ ΣΤΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΠΙΤΑΞΙΑΚΟΥ ΗΜΙΑΓΩΓΙΜΟΥ RESI2 ΣΕ T=950Κ. ΣΕ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΕΣ ΑΠΟ 1100 Κ ΤΟ ΥΜΕΝΙΟ RESI2 ΣΠΑΖΕΙ ΑΦΗΝΟΝΤΑΣ ΑΚΑΛΥΠΤΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΑΠΟ ΤΟ ΥΠΟΣΤΡΩΜΑ. Β. ΥΜΕΝΙΑ ΕR (0-50Α) ΕΞΑΧΝΩΘΗΚΑΝ ΠΑΝΩ ΣΕ SI(100) ΣΕ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΥΠΕΡΥΨΗΛΟΥ ΚΕΝΟΥ. ΟΙ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΑΠΟΘΕΣΗ ΓΙΑ ΤΡΕΙΣ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ ΥΠΟΣΤΡΩΜΑΤΟΣ (230Κ, 370Κ, 500Κ) ΑΛΛΑ ΚΑΙ Η ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΤΟΥΣ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΣΤΑΔΙΑΚΗΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΜΕΛΕΤΗΘΗΚΑΝ ΜΕ XPS, XAES ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΕΡΓΟΥ ΕΞΟΔΟΥ. ΣΤΟΥΣ 230Κ ΔΕΝ ΣΥΜΒΑΙΝΕΙ ΑΝΑΜΕΙΞΗ ΜΕΤΑΞΥ ΑΤΟΜΩΝ ER ΚΑΙ SI ΑΛΛΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΕΙΤΑΙ ΜΕΤΑΛΛΙΚΟ ΣΤΡΩΜΑ ER. ΣΤΟΥΣ 370Κ Η ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΟΔΗΓΕΙ ΣΕ ΑΝΑΜΕΜΕΙΓΜΕΝΗ ΦΑΣΗ ΠΛΟΥΣΙΑ ΣΕ SI. ΣΤΟΥΣ 500Κ Η ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΕΙΝΑΙ ΕΝΤΟΝΩΤΕΡΗ. ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ER ΟΔΗΓΕΙ ΣΕ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟ ΠΥΡΙΤΙΔΙΟΥ ΣΕ Τ=800Κ. ΤΟ ΠΥΡΙΤΙΟΕΙΝΑΙ ΣΤΑΘΕΡΟ ΜΕΧΡΙ ΤΟΥΣ 1000Κ.

THE SUBJECT OF THIS THESIS IS THE INVESTIGATION OF THE RE/SI AND ER/SI INTERFACE FORMATION ON SINGLE CRYSTAL SILICON SURFACES. A. THIN RE FILMS (0-50A) WERE EVAPORATED UNDER UHV CONDITIONS ON THREE DIFFERENT SILICON SURFACES. THEIR GROWTH MODE NEAR RT AND THEIR BEHAVIOR UPON ANNEALING WERE STUDIED IN SITUBY XPS, XAES, UPS, LEED AND WORK FUNCTION MEASUREMENTS. DURING RE EVAPORATIONNO INTERMIXING OCCURS BETWEEN RE AND SI ATOMS AT T =300-400K (ABRUPT INTERFACE). RE GROWS ON SI FORMING SIMULTANEOUS MULTILAYERS, WITH THE INITIAL CREATION OF ~80% OF THE FIRST MONOLAYER. ANNEALING OF THE RE DEPOSITS LEADS, AT T=950K, TO THE FORMATION OF EPITAXIAL RESI2 WHICH IS SEMICONDUCTING. ABOVE 1100K THE RESI2 FILM IS DISRUPTED. B. ER FILMS (0-50) WERE EVAPOTATED UNDER UHV CONDITIONS ON THE SI(100) SURFACE. THEIR PROPERTIES DURING DEPOSITION WERE STUDIED FOR THREE DIFFERENT SUBSTRATE TEMPERATURES (230K, 370K, 500K) AND UPON ANNEALING, BY XPS, XAES AND WORK FUNCTION MEASUREMENTS. AT T=230K, NO INTERMIXING OCCURS BETWEEN ER AND SI ATOMS AND A METALLIC ER LAYER IS FORMED. AT T=370K THE INTERACTION AT THE INTERFACE LEADS TO AN INTERMIXED PHASE DILUTE IN SI. AT T=500K THE INTERACTION IS MORE PRONOUNCED. UPON ANNEALING OF THE ER DEPOSITS THE INTERMIXED PHASE IS ENRICHED IN SI FOLLOWED BY SILICIDE FORMATION AT T=800K. THE SILICIDE IS STABLE UP TO T=1000K.