Впервые методами рентгеновской рефлектометрии, ИК-спектроскопии и атомно-силовой микроскопии, (АСМ) проведено комплексное исследование структуры и состава нанослоев SiC. Пленки SiC были синтезированы новым методом топохимического замещения атомов подложки при различных температурах и давлениях рабочего газа CO на поверхности высокоомного, низкодислокационного монокристаллического кремния n-типа ориентации (111). На основании анализа и обобщения экспериментальных данных, полученных с использованием методов рентгеновской рефлектометрии, ИК-спектроскопии и АСМ предложена структурная модель пленок SiC на Si. Согласно данной модели пленки карбида кремния состоят из ряда параллельных подложке слоев, напоминающих "слоеный пирог". Экспериментально определен состав и толщина каждого слоя, входящего в структуру пленки. Обнаружено, что во всех образцах присутствует в сверхстехиометрическом состоянии углерод, однако, его структура существенно различна для образцов, синтезированных при температурах 1250oC и 1330oC, соответственно. В первом случае поверхность пленок насыщена кремниевыми вакансиями и углеродом, находящимся в структурно "рыхлой" форме, напоминающей углерод в состоянии HOPG. В пленках, выращенных при температуре 1330oC, углерод находится в плотной структуре, приближающейся по плотности к алмазу. С.А. Кукушкин и А.В. Осипов благодарят за финансовую поддержку РФФИ (гранты NN 15-0306155, 16-29-03149-офи-м). Нусупов К.Х., Бейсенханов Н.Б. и Бакранова Д.И. благодарят за финансовую поддержку Комитет науки МОН РК (гранты ГР NN 0262/ГФ4, 4327/ГФ4; 2015-2017 гг.). Часть экспериментальных исследований проводились при использовании оборудования Уникальной научной установки (УНУ) "Физика, химия и механика кристаллов и тонких пленок" ФГУН ИПМаш РАН. DOI: 10.21883/FTT.2017.05.44391.379

Обнаружен эффект изменения направления распространения дислокации несоответствия при росте слоев GaN на поверхности структуры AlN/SiC/Si(111). Эффект заключается в том, что при достижении слоем GaN, растущим на AlN/SiC/Si(111) определенной толщины ~300 nm, дислокации несоответствия первоначально, распространяющиеся вдоль оси роста слоя останавливаются и начинают двигаться в перпендикулярном к оси роста направлению. Построена теоретическая модель зарождения AlN и GaN на грани (111) SiC/Si, объясняющая эффект изменения направления движения дислокации несоответствия. Обнаружен экспериментально и объяснен теоретически эффект смены механизма зарождения с островкового для AlN на SiC/Si(111) на послойный при зарождении слоя GaN на AlN/SiC/Si. Авторы благодарят за финансовую поддержку Российский научный фонд (грант N 14-12-01102). Работа выполнена при использовании оборудования Уникальной научной установки (УНУ) Физика, химия и механика кристаллов и тонких пленок" ФГУН ИПМаш РАН (г. Санкт-Петербург). DOI: 10.21883/FTT.2017.04.44266.287

A heterostructure consisting of three thick layers: AlN (thickness 0.72 μm), AlGaN (thickness 1.82 μm) and GaN (thickness 2.2 μm) was grown by the method of chloride hydride epitaxy on Si with a buffer layer of nano-SiC. The nano-SiC layer was obtained by the method of atomic substitution. The grown heterostructure was studied by scanning electron microscopy, back-reflected electron diffraction, energy dispersive analysis, and Raman scattering. Studies have shown that the use of nano-SiC/Si substrates makes it possible to grow III-V layers with a high growth rate (~ 66 μm/h) without cracks and with small residual elastic stresses (~ 160 MPa).

Впервые проведены фотоэмиссионные исследования электронной структуры вицинальной поверхности SiC(100) 4o, выращенной новым методом замещения атомов подложки, и интерфейса Cs/SiC(100) 4o. Исследована модификация спектров валентной зоны и остовных уровней C 1s, Si 2p в процессе формирования интерфейса Cs/SiC(100) 4o. Обнаружено подавление поверхностного состояния SiC с энергией связи 2.8 eV и образование индуцированного цезием состояния с энергией связи 10.5 eV. Впервые обнаружена и исследована модификация сложной структуры компонентов в спектре остовного уровня C 1s. Найдено, что адсорбция Cs на вицинальной поверхности SiC(100) 4o приводит к интеркаляции островков графена на SiC(100) 4o атомами Cs.

Light emitting III-N heterostructures were grown by metalorganic chemical vapor deposition on the SiC/Si (111) templates (substrates) formed by the method of matched substitution of atoms. Investigations of the optical and structural properties of heterostructures were carried out in order to reveal the formation of defects in the structures. It is shown that features of the growth of the (Al, Ga)N buffer layers in such structuresare associated with the presence of pores in the Si substrate under SiC/Si interface. Applying of the optimal design of the buffer layer allows significantly reduce the dislocation density and form active region with high structural quality.