Untitled - Materials Science Institute of Madrid - Consejo Superior de ...

5. Desarrollo de moldes en la nanoescala
mediante homoepitaxia de Si por MBE
Estudiamos la nanoestructuración superficial
de películas homoepitaxiales crecidas por
MBE buscando metodologías de autoorganización
adecuadas para crear moldes en la nanoescala. Así
habíamos reportado distribuciones de escalones
agrupados formando motivos triangulares en Si/
Si(111)4º, y distribuciones de islas piramidales en Si/
Si(001). Ahora presentamos distribuciones regulares
de grupos de escalones paralelos formando motivos
1D en Si/Si(111)-4º, y de agujeros piramidales de
base cuadrada en Si/Si(001). Trabajos previos en Si/
Si(111) indicaban que la periodicidad L de los patrones
1D variaba con el espesor depositado (permitiendo
cambiar L manipulando propiedades elásticas), pero
pronunciadas deformaciones tipo meandro (1mm)
limitaban su aplicación. Hemos logrado reducirlas,
creando patrones regulares (en áreas >10mmx10mm)
con L=70-130 nm. Nuestros resultados sobre
superficies Si(001)indican una evolución progresiva
de la morfología en capas de 5 a 25 nm de espesor,
desde grupos de islas piramidales a distribuciones
de agujeros piramidales que, sobre extensas áreas
(>20mmx20mm), muestran cierta homogeneidad en
tamaños y espaciados, y un alineamiento preferencial
en dos direcciones.
5. Nanoscale templates development in
Si homoepitaxy by MBE
Surface nanopatterning during molecular
beam epitaxy (MBE) is analyzed to establish reliable
methodologies to create self-assembled templates.
We have previously reported arrays of step-bunched
triangular shaped motifs for Si films on Si(111) vicinal
substrates (4º towards [11-2]), and arrays of pyramidlike
Si islands (dots) for Si/Si(001). Now, regular arrays
of parallel bunched steps (1D-like) and square-base
pyramidal voids (antidots) are presented. For Si/
Si(111), the main surface periodicity (L) of the ripple
patterns was reported to vary with film thickness,
allowing to change L by manipulating elastic stresses,
but additional meandering (1mm) limited the patterning
potential. We succeeded to reduce this meandering,
creating regular patterns (>10mmx10mm) for
L=70-130 nm. Our results on Si/Si(100) indicate a
progressive evolution of surface morphology as film
thickness increases from 5nm to 25nm: from truncated-pyramid
arrays to regular arrangements of squarebased
voids. These antidot arrays display (over areas
>20mmx20mm) homogeneous pit sizes and spacing,
and a preferential alignment along two substrate
directions
1. Pyramid-like nanostructures created by Si homoepitaxy on Si(001). N. Galiana, P.P. Martin, C. Munuera, M. Varela,
C. Ocal, M. Alonso and A. Ruiz. 7 th International Workshop on Epitaxial Semiconductors on Patterned Substrates and
Novel Index Surfaces, Marsella-2008; Materials Science in Semiconductor Processing-2009.
2. MBE growth of Ag nanocrystals on self organized Si(111) templates developed by homoepitaxy. N. Galiana, P.P.
Martin, C. Munuera, C. Ocal, F. Soria, A. Ruiz and M. Alonso. 7 th International Workshop on Epitaxial Semiconductors
on Patterned Substrates and Novel Index Surfaces, Marsella-2008.
Proyectos: MAT2004-05348-C04-02, MAT2005-05524-C02-02 y MAT2007-66719-C03-02
6. Dinámica de crecimiento de películas
delgadas
Hemos estudiado la influencia de los efectos
causados por la erosión química durante el crecimiento
mediante deposición química en fase vapor (ECR-CVD)
de películas delgadas de nitruro de carbono sobre
sustratos de silicio. Este estudio se ha llevado a cabo
mediante la comparación de la evolución morfológica
de dichas películas con la de las películas de carbono
hidrogenado. El crecimiento de estas películas,
que fueron depositadas en condiciones similares,
no conlleva la existencia de procesos de erosión
química. La morfología de las películas fue analizada
por AFM. Cuando existen fenómenos de erosión
química, observamos una estabilización morfológica
de la superficie para escalas espaciales de 60-750 nm
después de que una rugosidad umbral, de unos 3-4
nm, haya sido alcanzada. Esta estabilización se explica
a partir de los procesos de re-emisión que existen
durante los procesos de crecimiento/erosión química.
Estos procesos conectarían entre sí sitios distantes en
la intercara, dando lugar a la correlación lateral de la
rugosidad que hemos observado. La existencia de estos
procesos de re-emisión ha sido confirmada en procesos
de crecimiento sobre sustratos microestructurados.
6. Thin film growth dynamics
We have studied the influence of chemical
sputtering effects on the morphology of carbon nitride
films grown on silicon substrates by electron cyclotron
resonance chemical vapour deposition. This study has
been performed by comparing the evolution of their
morphology, which was measured by ex-situ AFM, with
that of hydrogenated amorphous carbon films grown
under similar conditions, where these effects are not
present. When chemical sputtering effects operate we
observe a film surface stabilization for length scales
in the 60–750 nm range after a threshold roughness
of about 3–4 nm has been attained. This stabilization
is explained on the basis of the re-emission processes
during the growth/chemical sputtering processes.
This re-emission process would connect different
surface sites during growth, leading to the observed
lateral roughness correlation. The existence of such
processes has been confirmed by growth experiments
on microstructured substrates.
1. J.G. Buijnsters and L. Vázquez, Journal of Physics D 41 (2008) 012006
Proyectos: FIS2006-12253-C06-03
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