Investigation of Si1-x Gex alloy formation by using STM

Abstract

Sii^Ge* ALAŞIMININ BÜYÜMESİNİN TTM İLE İNCELENMESİ Ahmet Oral Fizik Doktora Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Recai Ellialtıoğlıı Şubat 1994 Bu tezde, SiGe alaşımının Si(100)(2xl) yüzeyinde büyümesinin ilk safhaları Taramalı Tünelleme Mikroskobu (TTM) kullanılarak incelenmiştir. Ayrıca, Ultra Yüksek Vakum (UYV) altında çalışan bir yüzey inceleme/hazırlama sisteminin ve bir UYV-Taramalı Tünelleme Mikroskobunun tasarımı ve imalatı açıklanmaktadır. Sio.36Ge0.64 alaşımı silikon yüzeyinde eşörgüsel olarak değişik miktarlarda, 0.1-3.6 tektabaka (TT), ve çeşitli sıcaklıklarda (~300~500°C) büyütülmüştür. Düşük dozlarda alaşım büyümesi hemen hemen tek boyutlu olup silikon çiftil sıralarına dik olarak yönelmektedir. Karşı-Faz sınırlarının çok- katlı büyümeye neden olduğu gözlenmiştir. Büyütülen alaşım tabakası ile silikon yüzeyi arasındaki kuvvetli etkileşimin silikon çiftlilerini büktüğü bulunmuştur. Alçak ve yüksek büyüme sıcaklıklarında değişik büyüme mekanizmalarının etkili olduğu, sırasıyla ada oluşumu ve basamak akışı, tespit edilmiştir. (2xn) sıralanmasının yalnız orta bir sıcaklık değerinde oluştuğu gözlenmiştir (~400°C). Anahtar Sözcükler : TaramalıTünelleme Mikroskobu, Ultra Yüksek Vakum, SiGe, Eşörgüsel Büyüme. ıı

Abstract INVESTIGATION OF Si^Ge* ALLOY FORMATION by USING STM Ahmet Oral Ph. D. in Physics Supervisor: Assoc. Prof. Recai Ellialtıoğlu February 1994 In this thesis, initial stages of SiGe alloy growth on the Si(001)(2xl) surface is analysed by Scanning Tunneling Microscopy (STM). Design and construction of an Ultra High Vacuum (UHV) surface analysis/preparation chamber and an UHV-Scanning Tunneling Microscope are also described. The Sio.36Ge0.64 alloy was epitaxially grown on the silicon substrate at various coverages (0.1- 3.6 ML) and at different temperatures (~300-500°C). The growth was almost one dimensional preferring the direction perpendicular to the underlying silicon dimer rows at the low coverages. Anti-phase boundaries were observed to lead multi-layer growth. Strong interaction between the overlayer and the substrate was found to buckle the substrate dimers. Different growth mechanisms, island formation and step flow, were identified at low and high temperatures. (2xn) ordering of the strained overlayer was only observed at an intermediate temperature (~400°C). Keywords : Scanning Tunneling Microscope, Ultra High Vacuum, SiGe, Epitaxial growth.