Введение к работе
Актуальность проблемы. Импульсное лазерное воздействие (ИЛВ) на материалы интенсивно исследуется в течении последних 15—20 лет. Изначально, интерес к ИЛВ обуславливался возможностью применения мощного лазерного излучения для отжига дефектов и активации примесей в полупроводниках после Ионной имплантации. В 1974—1975 гг. были опубликованы пионерские работы по лазерному отжигу имплантированных слоев (1,2). Для кремния лазерный отжиг обеспечивал полное восстановление кристаллической структуры и практически 100% активацию примесей (As, В). Позднее, однако, было показано, что для ряда полупроводниковых соединений, таких как А3В5 и SiC, ИЛВ приводит к интенсивной генерации дефектов, препятствующих активации имплантированной примеси [3 — 6J.
В последующие годы, основное внимание, помимо технологических применений метода, было уделено принципиальным физическим вопросам: фазовым превращениям в приповерхностных слоях полупроводников, неравновесной сегрегации примесей, стехиометрическим нарушениям при ИЛВ и т. д. Получило развитие численное моделирование лазерно — индуцированных изменений в материалах. В настоящее время, интерес в исследованиях ИЛВ на материалы сместился в сторону контролируемой модификации вещества, такой как создание метастабильиых фаз, изменение электрофизических свойств, создание эпитаксиальных пленок и т. д., где используются как локальность, так и сильно неравновесный характер ИЛВ.
Целью работы явилось исследование структурных и
композиционных перестроек в эпитаксиальных структурах
соединения УВа2СизОх, 6<х<Л, обладающего свойством высоко
температурной проводимости, и в полупроводниковой
двухкомпонентной системе GexSi)_x/Si под воздействием мощных
лазерных импульсов. В задачу входило также численное
моделирование лазерного воздействия на исследуемые материалы.
Научная новизна. Проведены экспериментальные исследования и численное моделирование структурных и композиционных
перестроек в эпитаксиальных структурах YBa2Cu3Ox, 6<х<7, и Ge|_xSix при воздействии мощных лазерных импульсов. При этом:
1. Впервые проведены исследования корреляции структурных и
композиционных модификаций и изменений электрофизических
свойств в эпитаксиальных пленках УВа2СизОх, бх7, под
воздействием мощного импульсного лазерного излучения с длиной
волны 694 нм и длительностью импульса 20 не, что дало возможность
сделать вывод о механизме и характере структурных модификаций.
2. Проведены численные расчеты глубины структурных
перестроек в эпитаксиальных пленках YBa2Cu3Ox, 6<х7. Хорошее
согласие результатов расчета с экспериментальными данными
показывает применимость тепловой модели для лазерного
воздействия с длиной волны 694 нм и длительностью импульса 20 не
на вещество.
3. Впервые проведено численное моделирование импульсного
лазерного излучения с длиной волны 694 нм и длительностью
импульса 20 не на тонкопленочную структуру GexSi(_x/Si с высоким
содержанием Ge (х>0,25). Получено хорошее согласие расчетных и
экспериментальных данных по профилю распределения Ge по
глубине после импульсного лазерного воздействия.
4. Детально изучено формирование эпитаксиальных слоев
GexSii_x/Si с ориентацией (111) при помощи лазерно —
индуцированной жидкофазкой эпитаксии для импульсного лазерного
излучения с длиной волны 694 нм и длительностью импульса 20 не,
получены данные о характере основных дефектов кристаллической
структуры в создаваемых эпитаксиальных слоях.
Практическая ценность работы. Детально исследованы структурные, композиционные и электрофизические изменения в эпитаксиальных пленках соединения УВа2СизОх, 6Sx<7, при импульсном лазерном воздействии, предложен механизм наблюдаемых модификаций. Разработана схема численного моделирования результатов импульсного лазерного воздействия как на соединение УВа2СизОх, так и на кремний —германиевую систему,
дающая хорошее согласие с экспериментальными данными. Определен основной тип дефектов в эпитаксиальных пленках GexSi,_x/Si с ориентацией (II1), полученных при лазерно — индуцированной жидкофазной эпитаксии.
Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались на XXV и XXVT Межнациональных совещаниях по взаимодействию заряженных частиц с кристаллами (Москва, 1993 и 1994), на научных семинарах Отделения физики атомного ядра НИИЯФ МГУ. По материалам диссертации имеется 10 публикаций.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Содержит 10? страниц печатного текста, 46 рисунков, оглавление и список литературы из 91 ссылки. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.
