Влияние жертвенных слоев Mg2Si и кинетических параметров на рост, структуру и оптические свойства тонких пленок Ca2Si на кремневых подложках

Abstract

Промоделировано сопряжение кристаллических решеток двумерных слоев Mg2Si с атомарно-чистыми поверхностями Si(001)2×1 и Si(110)"16×2". Толстые пленки выращены методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) через формирование затравочных слоев Ca2Si. Показано, что для подложки Si(001) при температуре Т=300 оC при соотношении скоростей Ca к Si равном 4.7 в пленке толщиной 140 нм сформированы три различных силицида: Ca2Si, CaSi и hR3-CaSi2 со сравнимыми вкладами. При уменьшении температуры МЛЭ роста до 250 оС и соотношении скоростей осаждения Ca и Si равном 8.4 на Si(110) формируется поликристаллическая пленка Ca2Si с минимальным вкладом от CaSi. Методом жертвенно-затравочного слоя и при МЛЭ росте при температуре 250 оС и разном соотношении скоростей осаждения Ca и Si (4.0 – 20.0) на подложках Si(111) выращены поликристаллические и эпитаксиальная пленки Ca2Si с толщинами от 22 нм до 114 нм. Минимальное соотношение скоростей осаждения обеспечивает однофазный рост с эпитаксиальным соотношением Ca2Si(100)/Si(111), при увеличении оного от 7.3 растут поликристаллические пленки с тремя ориентациями: Ca2Si(100), Ca2Si(110) и Ca2Si(111) на Si(111). Установлено, что в пленках Ca2Si независимо от их структуры фундаментальный переход маскируется краем Урбаха в диапазоне энергий фотонов 0.78 – 1.0 эВ и далее идентифицируется второй прямой межзонный переход (E2d =1.095±0.1 эВ).