Критический размер террасы кремния (001) для зарождения вакансионных островков при высокотемпературном отжиге

С применением in situ метода сверхвысоковакуумной отражательной электронной микроскопии исследован процесс формирования на поверхности кремния (001) системы концентрических ступеней, разделенных широкими террасами. Показана возможность управления шириной террас с помощью компенсации сублимации внешним потоком атомов. Измерены температурные зависимости критического диаметра террас для зарождения нового вакансионного островка в интервале температур 1 070–1 160 °С в двух направлениях – вдоль и поперек димерных рядов атомов сверхструктуры (1 × 2). Продемонстрировано увеличение критического диаметра с ростом потока атомов. Установлено, что с увеличением температуры анизотропия критического размера уменьшается и при температурах выше 1 125 °С критический размер террасы вдоль и поперек димерных рядов атомов в пределах погрешности совпадает. В рамках атомистической теории зарождения круглого двумерного островка определена кинетика зарождения островков, оценены величины критического зародыша, энергии связи в зародыше и разницы энергий диффузии вдоль и поперек димерных рядов.

Ключевые слова: 
атомные процессы, поверхность, вакансии, кремний (001), широкие террасы
Благодарности:
Работа выполнена на оборудовании ЦКП «Наноструктуры» ИФП СО РАН при финансовой поддержке РФФИ (грант № 16-32-60199) и Министерства науки и высшего образования (гос. задание № 0306-2019-0011).
Авторы благодарят канд. физ.-мат. наук Д. И. Рогило за обсуждение полученных результатов.
УДК 539.211.537.533

Критический размер террасы кремния (001) для зарождения вакансионных островков при высокотемпературном отжиге