Оптические, фононные и полупроводниковые свойства пленок силицида магния, сформированных на кремнии методом послойной (Mg+Si) реактивной эпитаксии

Формирование пленок силицида магния осуществлялось на подложках n-типа Si (111) с удельным сопротивлением от 2 до 15 Ом·см (образцы 1, 2) и от 0,1 до 0,5 Ом·см (образцы 3 и 4) способом реактивной эпитаксии при послойном осаждении слоев магния и кремния при температуре 250 °C. В статье представлены результаты исследования морфологии, оптических, фононных свойств и ширины запрещенной зоны образцов, содержащих пленки силицида магния с толщинами 496, 682, 1143 и 414 нм по данным СЭМ на поперечном срезе. Методом атомно-силовой микроскопии показано, что пленки всех образцов формировались по механизму Вольмера-Вебера, при этом островки коалесцируют в кластеры и зерна. Во всех выращенных пленках обнаружены пики комбинационного рассеяния света (КРС) 258, 348, 693 см^-1, которые соответствуют формированию Mg₂Si. В ИК-спектрах минимальное пропускание при волновом числе 270 см^-1 изменяется от 0,04 до 0,01, что соответствует увеличению поглощения ИК-фотонов с ростом толщины пленок Mg₂Si в выращенных образцах. В спектрах отражения и пропускания выращенных пленок обнаружены как интерференционные пики (ниже 1,5 эВ), так и пик с энергией 2,2−2,3 эВ, соответствующий межзонному переходу в Mg₂Si. По данным инфракрасных спектров поглощения, рассчитана непрямая ширина запрещенной зоны для каждой пленки: 0,80 и 0,86 эВ — образцы 1 и 2; 0,77 и 0,79 эВ — образцы 3 и 4.