Рентгеновская рефлектометрия и моделирование параметров эпитаксиальных пленок SiC на Si(111), выращенных методом замещения атомов

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 1250$^\circ$C и 1330$^\circ$C, 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 1330$^\circ$C, углерод находится в плотной структуре, приближающейся по плотности к алмазу.