No abstract

Представлены результаты исследований процесса локального анодного окисления тонких пленок GeO с помощью атомно-силового микроскопа. Методом рентгеновского микроанализа установлено, что окисленные участки пленки GeO представляют собой диоксид германия. Исследовано влияние длительности импульсов напряжения, прикладываемого к системе зонд-подложка, и влажности воздуха на высоту оксидных структур. Кинетика процесса локального анодного окисления (ЛАО) GeO в полуконтактном режиме подчиняется модели Кабрера-Мотта для больших времен. Начальная скорость роста окисла (R 0) значительно увеличивается, а время начала окисления (t 0) уменьшается при повышении влажности воздуха на 20%, что связано с увеличением концентрации кислородсодержащих ионов на поверхности окисляемой пленки GeO. Показана возможность формирования наноструктур в тонких слоях GeO методом ЛАО. Рентгеновский микроанализ пленки GeO до и после окисления выполнялся при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 16-07-00975). АСМ измерения проводились при поддержке Российского научного фонда (грант № 14-22-00143). Работа частично выполнена с использованием оборудования ЦКП " Наноструктуры" ИФП СО РАН.

Предложена и обоснована методика обратимого изменения свойств поверхности зондом атомно-силового микроскопа, когда при локальном изменении поверхностного потенциала образца под зондом атомно-силового микроскопа не происходит заметных механических или топографических изменений. На основе предложенной методики установлена возможность контролируемого относительного изменения омического сопротивления канала в мосте Холла в пределах 20−25%. DOI: 10.21883/FTP.2017.04.44333.8089 ВведениеМодификация поверхности посредством зонда атомно-силового микроскопа (АСМ) является удобным методом формирования структур нанометрового мас-штаба на поверхности полупроводников [1,2]. В отличие от электронной литографии [3] АСМ литография, обладая сравнимым разрешением (до 10 нм) [4-6], оказывает значительно меньшее воздействие на электронные свойства приповерхностной области [7]. Существенным недостатком и электронно-литографи-ческих, и зондовых методов модификации поверхности является необратимость процесса, когда степень воз-действия на поверхность или характерный размер уже сформированных нанообъектов не могут быть изменены или скорректированы в дальнейшем.На основе анализа развития и применения спектро-скопических методик АСМ [8-12] в работе предлага-ется изучение воздействия зонда АСМ на электронные свойства поверхности, что позволило бы обосновать воз-можность обратимой электрохимической модификации поверхности. Кельвиновская сканирующая зондовая микроскопияРегистрация изменения электронных свойств поверх-ности [13-16] осуществляется двухпроходной методикой АСМ, называемой кельвиновской сканирующей зондо-вой микроскопией (КСЗМ) [17]. В первом проходе регистрируется рельеф поверхности полуконтактным методом АСМ. Во втором проходе зонд АСМ верти-кально смещается на некоторое задаваемое расстояние 1−1000 нм от уже полученного рельефа, при этом на зонд подается напряжение с постоянной U 0 и перемен-ной U 1 sin(ωt) составляющими. При представлении си-стемы зонд-поверхность как плоский конденсатор энер-гия такой системы равна E = CU 2 2, где C -емкость си-стемы. При этом сила, с которой зонд взаимодействует с поверхностью, равна[18]. Таким образом, после интегрирования и выделения гармоник сила, действующая между зондом и поверхностью на частоте возбуждающего, равнаРегистрация силы на первой гармонике возбуждающе-го сигнала дает возможность получить карту распреде-ления контактной разности потенциалов (КРП) ψ s (x, y). Для этого в процессе сканирования необходимо измене-нием постоянного напряжения U 0 поддерживать равной нулю силу, действующую на кантилевер, раскачиваемый переменным электрическим полем на частоте своего ме-ханического резонанса. В соответствии с (1) F z (ω) ≡ 0, если U 0 = ϕ(x, y) при любых значениях возбуждающего потенциала U 1 и любых значениях производной емкости. При работе в КСЗМ частота переменного электри-ческого поля выбирается равной резонансной частоте кантилевера [19,20]. ЭкспериментДля изучения возможности изменения поверхностно-го потенциала зондом АСМ была выбрана поверхность гетероструктуры AlGaAs/Ga...