zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»zldm-301Research ArticleИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯSTRUCTURE AND PROPERTIES INVESTIGATION PHYSICAL METHODS OF INVESTIGATION AND MONITORINGДИАГНОСТИКА МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ МЕТОДАМИ РЕНТГЕНОВСКОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ КРИСТАЛЛОГРАФИИDiagnostics of Multilayer Nanomaterials Using Methods of X-Ray and Electron CrystallographyИмамовР. М.ImamovR. M.noemail@neicon.ruКлечковскаяВ. В.KlechkovskayaV. V.noemail@neicon.ruГалиевГ. Б.GalievG. B.noemail@neicon.ruПушкаревС. С.PushkarevS. S.noemail@neicon.ruГанинГ. В.GaninG. V.noemail@neicon.ruМальцевП. П.MaltsevP. P.noemail@neicon.ruИнститут кристаллографии им. А. В. Шубникова РАНRussian FederationИнститут сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники РАНRussian Federation2016010920168293142Copyright © Имамов Р.М., Клечковская В.В., Галиев Г.Б., Пушкарев С.С., Ганин Г.В., Мальцев П.П., 20162016Имамов Р.М., Клечковская В.В., Галиев Г.Б., Пушкарев С.С., Ганин Г.В., Мальцев П.П.Imamov R.M., Klechkovskaya V.V., Galiev G.B., Pushkarev S.S., Ganin G.V., Maltsev P.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/301

На примере многослойных наногетероструктур A3B5 на подложках арсенида галлия и фосфида индия, перспективных для изделий СВЧ- и оптоэлектроники, показаны возможности диагностики наноматериалов методами электронной и рентгеновской кристаллографии. Разработка и использование нового подхода, основанного на комплексном исследовании строения экспериментальных образцов, позволили усовершенствовать лабораторную технологию выращивания многослойных наногетероструктур A3B5, оптимизировать технологические режимы получения экспериментальных образцов с прогнозируемыми физическими характеристиками.

Multilayer nanoheterostructures A3B5 on gallium arsenide and indium phosphide substrates - promising materials for microwave and optoelectronic products - are used to demonsrate the potentiality ofx-ray and electron crystallography in diagnostics of nanomaterials. Development and application of the new approach based on a comprehensive study of the structure of experimental nanosamples (using a combination of electron and atomic force microscopy, electron diffraction, x-ray and photoluminescence techniques, as well as a comparative analysis of the data obtained enable us to refine a laboratory technology of growing A3B5 multiayer nanoheterostructures; optimize conditions of the growth process and obtain experimental samples with predicted physical properties.

рентгеновская дифрактометриярентгеновская рефлектометрияэлектронная микроскопияэлектронографияатомно-силовая микроскопияметаморфный буферсверхрешеткаквантовая ямаx-ray diffractometryx-ray reflectometryelectron microscopyelectron diffractionatomic force microscopymetamorphic buffersuperlatticequantum wellReferencesИмамов Р. М., Субботин И. А. Рентгеновская диагностика полупроводниковых гетероструктур: некоторые итоги и перспективы развития / Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2010. № 2. С. 25 - 44.Имамов Р. М., Субботин И. А. Рентгеновская диагностика полупроводниковых гетероструктур: некоторые итоги и перспективы развития / Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2010. № 2. С. 25 - 44.Сутырин А. Г., Имамов Р. М. Оптимизация генетического алгоритма совместной подгонки кривых рентгеновского рассеяния различного типа / Кристаллография. 2011. Т. 56. № 1. С. 61 - 64.Сутырин А. Г., Имамов Р. М. Оптимизация генетического алгоритма совместной подгонки кривых рентгеновского рассеяния различного типа / Кристаллография. 2011. Т. 56. № 1. С. 61 - 64.Галиев Г. Б., Пушкарев С. С., Климов Е. А., Мальцев П. П., Имамов Р. М., Субботин И. А. Рентгенодифракционные исследования метаморфных наногетероструктур методом рентгеновской дифрактометрии / Кристаллография. 2014. Т. 59. № 2. С. 297 - 305.Галиев Г. Б., Пушкарев С. С., Климов Е. А., Мальцев П. П., Имамов Р. М., Субботин И. А. Рентгенодифракционные исследования метаморфных наногетероструктур методом рентгеновской дифрактометрии / Кристаллография. 2014. Т. 59. № 2. С. 297 - 305.Пушкарев С. С. Влияние дизайна метаморфного буфера на электрофизические и структурные свойства эпитаксиальных метаморфных НЕМТ наногетероструктур In0,7Al0,3As/In0,7Ga0,3As/In0 7Al0,3As на подложках GaAs и InP: дисс.. канд. физ.-мат. наук. - М., 2013. - 128 с.Пушкарев С. С. Влияние дизайна метаморфного буфера на электрофизические и структурные свойства эпитаксиальных метаморфных НЕМТ наногетероструктур In0,7Al0,3As/In0,7Ga0,3As/In0 7Al0,3As на подложках GaAs и InP: дисс.. канд. физ.-мат. наук. - М., 2013. - 128 с.Tersoff J. Dislocations and strain relief in compositionally graded layers / Appl. Phys. Lett. 1993. Vol. 62. Issue 7. P. 693 - 695.Tersoff J. Dislocations and strain relief in compositionally graded layers / Appl. Phys. Lett. 1993. Vol. 62. Issue 7. P. 693 - 695.Галиев Г. Б., Васильев А. Л., Имамов Р. М., Климов Е. А., Мальцев П. П., Пушкарев С. С., Пресняков М. Ю., Трунькин И. Н. Структурные и электрофизические свойства InAlAs/InGaAs/InAlAs HEMT-гетероструктур на подложках InP с нановставками InAs в квантовой яме / Кристаллография. 2014. Т. 59. № 6. С. 990 - 998.Галиев Г. Б., Васильев А. Л., Имамов Р. М., Климов Е. А., Мальцев П. П., Пушкарев С. С., Пресняков М. Ю., Трунькин И. Н. Структурные и электрофизические свойства InAlAs/InGaAs/InAlAs HEMT-гетероструктур на подложках InP с нановставками InAs в квантовой яме / Кристаллография. 2014. Т. 59. № 6. С. 990 - 998.Sexl M., Böhm G., Xu D., Heiß H., Kraus S., Tränkle G., Weimann G. MBE growth of double-sided doped InAlAs/InGaAs HEMTs with an InAs layer inserted in the channel / J. Cryst. Growth. Vol. 175 - 176. P. 915 - 918.Sexl M., Böhm G., Xu D., Heiß H., Kraus S., Tränkle G., Weimann G. MBE growth of double-sided doped InAlAs/InGaAs HEMTs with an InAs layer inserted in the channel / J. Cryst. Growth. Vol. 175 - 176. P. 915 - 918.Huajie Chen, McKay H. A., Feenstra R. M., Aers G. C., Poole P. J., Williams R. L., Charbonneau S., Piva P. G., Simpson T. W., Mitchell I. V. InGaAs/InP quantum well intermixing studied by cross-sectional scanning tunneling microscopy / J. Appl. Phys. 2001. Vol. 89. Issue 9. P. 4815 - 4823.Huajie Chen, McKay H. A., Feenstra R. M., Aers G. C., Poole P. J., Williams R. L., Charbonneau S., Piva P. G., Simpson T. W., Mitchell I. V. InGaAs/InP quantum well intermixing studied by cross-sectional scanning tunneling microscopy / J. Appl. Phys. 2001. Vol. 89. Issue 9. P. 4815 - 4823.Liang Wang, Weifeng Zhao, Ilesanmi Adesida. Correlating the Schottky barrier height with the interfacial reactions of Ir gates for InAlAs/InGaAs high electron mobility transistors / Appl. Phys. Lett. 2006. Vol. 89. P. 211910-1 - 211910-3.Liang Wang, Weifeng Zhao, Ilesanmi Adesida. Correlating the Schottky barrier height with the interfacial reactions of Ir gates for InAlAs/InGaAs high electron mobility transistors / Appl. Phys. Lett. 2006. Vol. 89. P. 211910-1 - 211910-3.Васильев А. Л., Васильевский И. С., Галлиев Г. Б., Имамов Р. М., Климов Е. А., Ковальчук М. В., Пономарев Д. С., Роддатис В. В., Субботин И. А. Структурные и электрофизические свойства квантовых ям с наноразмерными вставками InAs в гетероструктурах на основе InyAl1 yAs/InxGa1 xAs на подложках InP / Кристаллография. 2011. Т. 56. № 2. С. 324 - 335.Васильев А. Л., Васильевский И. С., Галлиев Г. Б., Имамов Р. М., Климов Е. А., Ковальчук М. В., Пономарев Д. С., Роддатис В. В., Субботин И. А. Структурные и электрофизические свойства квантовых ям с наноразмерными вставками InAs в гетероструктурах на основе InyAl1 yAs/InxGa1 xAs на подложках InP / Кристаллография. 2011. Т. 56. № 2. С. 324 - 335.Галиев Г. Б., Климов Е. А., Клочков А. H., Мальцев П. П., Пушкарев С. С., Жигалина О. М., Имамов Р. М., Кускова А. H., Хмеленин Д. Н. Электрофизические и структурные характеристики метаморфных HEMT-наногетероструктур In0,3gAl0,62As/ In0,37Ga0,63As/In0,38Al0,62As / Кристаллография. 2013. Т. 58. № 6. С. 916 - 921.Галиев Г. Б., Климов Е. А., Клочков А. H., Мальцев П. П., Пушкарев С. С., Жигалина О. М., Имамов Р. М., Кускова А. H., Хмеленин Д. Н. Электрофизические и структурные характеристики метаморфных HEMT-наногетероструктур In0,3gAl0,62As/ In0,37Ga0,63As/In0,38Al0,62As / Кристаллография. 2013. Т. 58. № 6. С. 916 - 921.Galiev G. B., Vasil’evskii I. S., Pushkarev S. S., Klimov E. A., Imamov R. M., Buffat P. A., Dwir B., Suvorova E. I. Metamorphic InAlAs/InGaAs/InAlAs/GaAs HEMT heterostructures containing strained superlattices and inverse steps in the metamorphic buffer / J. Cryst. Growth. 2013. Vol. 366. P. 55 - 60.Galiev G. B., Vasil’evskii I. S., Pushkarev S. S., Klimov E. A., Imamov R. M., Buffat P. A., Dwir B., Suvorova E. I. Metamorphic InAlAs/InGaAs/InAlAs/GaAs HEMT heterostructures containing strained superlattices and inverse steps in the metamorphic buffer / J. Cryst. Growth. 2013. Vol. 366. P. 55 - 60.Семенов А. H., Мельцер Б. Я., Соловьев В. А., Комиссарова Т. А., Ситникова А. А., Кириленко Д. А., Надточий А. М., Попова Т. В., Копьев П. С., Иванов С. В. Особенности молекулярно-пучковой эпитаксии и структурные свойства гетероструктур на основе AlInSb / Физика и техника полупроводников. 2011. Т. 45. Вып. 10. С. 1379 - 1385.Семенов А. H., Мельцер Б. Я., Соловьев В. А., Комиссарова Т. А., Ситникова А. А., Кириленко Д. А., Надточий А. М., Попова Т. В., Копьев П. С., Иванов С. В. Особенности молекулярно-пучковой эпитаксии и структурные свойства гетероструктур на основе AlInSb / Физика и техника полупроводников. 2011. Т. 45. Вып. 10. С. 1379 - 1385.Bushuev V. A., Lomov A. A., Sutyrin A. G. Reconstruction of the surface layer density profile by the x-ray reflectometry method / Crystallogr. Rep. 2002. Vol. 47. Issue 4. P. 683 - 690.Bushuev V. A., Lomov A. A., Sutyrin A. G. Reconstruction of the surface layer density profile by the x-ray reflectometry method / Crystallogr. Rep. 2002. Vol. 47. Issue 4. P. 683 - 690.Сутырин А. Г., Имамов Р. М. Решение обратной задачи восстановления реальной структуры материалов по совокупности данных различных рентгеновских методов / Кристаллография. 2009. Т. 54. № 2. С. 202 - 208.Сутырин А. Г., Имамов Р. М. Решение обратной задачи восстановления реальной структуры материалов по совокупности данных различных рентгеновских методов / Кристаллография. 2009. Т. 54. № 2. С. 202 - 208.Пинскер 3. Г. Дифракция электронов. - М. - Л.: Изд-во АН СССР, 1949. - 406 с.Пинскер 3. Г. Дифракция электронов. - М. - Л.: Изд-во АН СССР, 1949. - 406 с.Вайнштейн Б. К. Структурная электронография. - М.: АН СССР, 1956. -314 с.Вайнштейн Б. К. Структурная электронография. - М.: АН СССР, 1956. -314 с.Клечковская В. В., Имамов Р. М. Электронографический структурный анализ (от Вайнштейна до наших дней) / Кристаллография. 2001. Т. 46. №4. С. 598-613.Клечковская В. В., Имамов Р. М. Электронографический структурный анализ (от Вайнштейна до наших дней) / Кристаллография. 2001. Т. 46. №4. С. 598-613.Stadelmann P. The Java Electron Microscopy Software (JEMS). 2012. [Электронный ресурс] http://cimewww.epfl.ch.Stadelmann P. The Java Electron Microscopy Software (JEMS). 2012. [Электронный ресурс] http://cimewww.epfl.ch.Yeh Chin-Yu, Lu Z. W., Froyen S., Zunger A. Zinc-blende - wurtzite polytypism in semiconductors / Phys. Rev. B. 1992. Vol. 46. P. 10086 - 10097.Yeh Chin-Yu, Lu Z. W., Froyen S., Zunger A. Zinc-blende - wurtzite polytypism in semiconductors / Phys. Rev. B. 1992. Vol. 46. P. 10086 - 10097.Галиев Г. Б., Пушкарев С. С., Орехов А. С., Галиев Р. Р., Климов Е. А., Мальцев П. П., Имамов Р. М. Электрофизические характеристики и структурные параметры метаморфных НЕМТ-наногетероструктур In0,7Al0,3As/In0,7Ga0,3As/In0,7Al0,3As, содержащих разнопериодные сверхрешетки в метаморфном буфере / Кристаллография. 2014. Т. 59. № 3. С. 471 476.Галиев Г. Б., Пушкарев С. С., Орехов А. С., Галиев Р. Р., Климов Е. А., Мальцев П. П., Имамов Р. М. Электрофизические характеристики и структурные параметры метаморфных НЕМТ-наногетероструктур In0,7Al0,3As/In0,7Ga0,3As/In0,7Al0,3As, содержащих разнопериодные сверхрешетки в метаморфном буфере / Кристаллография. 2014. Т. 59. № 3. С. 471 476.Имамов Р. М., Клечковская В. В., Суворова Е. И. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения для решения задач кристаллографии наноматериалов / Кристаллография. 2011. Т. 56. № 4. С. 698 710.Имамов Р. М., Клечковская В. В., Суворова Е. И. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения для решения задач кристаллографии наноматериалов / Кристаллография. 2011. Т. 56. № 4. С. 698 710.Галиев Г. Б., Пушкарев С. С., Васильевский И. С., Климов Е. А., Имамов Р. М. Исследование свойств новых конструкций метаморфного буфера InAlAs на подложках GaAs с распределенной компенсацией упругих деформаций / Физика и техника полупроводников. 2013. Т. 47. Вып. 7. С. 990 996.Галиев Г. Б., Пушкарев С. С., Васильевский И. С., Климов Е. А., Имамов Р. М. Исследование свойств новых конструкций метаморфного буфера InAlAs на подложках GaAs с распределенной компенсацией упругих деформаций / Физика и техника полупроводников. 2013. Т. 47. Вып. 7. С. 990 996.Жукова Л. А., Гуревич М. А. Электронография поверхностных слоев и пленок полупроводниковых материалов. - М.: Металлургия, 1971. - 173 с.Жукова Л. А., Гуревич М. А. Электронография поверхностных слоев и пленок полупроводниковых материалов. - М.: Металлургия, 1971. - 173 с.Хазанова С. В., Байдусь Н. В., Звонков Б. H., Павлов Д. А., Малехонова Н. В., Дегтярев В. Е., Смотрин Д. С., Бобров И. А. Туннельно-связанные квантовые ямы InGaAs/GaAs: структура, состав и энергетический спектр / Физика и техника полупроводников. 2012. Т. 46. Вып. 12. С. 1510 1514.Хазанова С. В., Байдусь Н. В., Звонков Б. H., Павлов Д. А., Малехонова Н. В., Дегтярев В. Е., Смотрин Д. С., Бобров И. А. Туннельно-связанные квантовые ямы InGaAs/GaAs: структура, состав и энергетический спектр / Физика и техника полупроводников. 2012. Т. 46. Вып. 12. С. 1510 1514.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.