Кинетика роста наноразмерной пленки германия, осаждаемой на поверхности Si (001) методом магнетронного распыления

Перспективные материалы. 2019. № 2. С. 14–22.

Монахов И. С., Бондаренко Г. Г.

Исследована кинетика роста наноразмерной пленки германия, осажденной магнетронным
распылением на поверхности Si(001), с помощью разработанной экспериментальной
рентгенорефлектометрической методики, отличающейся совместной регистрацией
зеркально-отраженного и диффузно-рассеянного излучения. С помощью данной методики
можно осуществлять in situ как анализ морфологии растущей пленки, так и контроль
ее толщины с точностью до 1 нм. Получены зависимости интенсивности зеркального
отражения, диффузного рассеяния, скорости роста, среднеквадратичной шероховатости
пленки и ее плотности от времени осаждения. Согласно результатам измерения зеркально-
отраженного излучения, шероховатость пленки увеличивалась со временем по степенному
закону. Однако при толщине пленки, равной 4 нм, наблюдался четко выраженный максимум
диффузного рассеяния, угловое положение которого соответствовало критическому углу
полного внешнего отражения германия — 0,31°. Такая картина распределения рассеянного
излучения объясняется проявлением эффекта Ионеды, заключающегося в аномальном
рассеянии рентгеновского излучения, максимум которого соответствует критическому
углу qC полного внешнего отражения от пленки. Экспериментально установлено, что на
начальной стадии роста пленка формируется по механизму Фольмера – Вебера. Методом
in situ рентгеновской рефлектометрии обнаружено, что образование сплошного слоя
германиевой пленки происходит при ее толщине, равной 7 нм; последующий рост пленки
осуществляется по степенному закону σf ~ tβ, где β = 0,23.

Ключевые слова: рентгеновская рефлектометрия, magnetron sputtering, магнетронное распыление, квантовые точки, quantum dots, germanium, X-ray reflectometry, германий