УДК 621.315.592
КАРТАВЫХ А.В., МАСЛОВА Н.С.*,
ПАНОВ В.И.*, РАКОВ В.В., САВИНОВ С.В.*
ТУННЕЛЬНАЯ МИКРОСКОПИЯ АТОМОВ ПРИМЕСЕЙ В
МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ
МАТРИЦЕ
Институт химических проблем микроэлектроники (ИХПМ), 109017, Москва, Б.Толмачевский
пер.,5. тел.: 2399073, fax: 9538869, e-mail: L22-ihpm@girmet.ru *Московский Государственный
Университет, 119899, Москва, Воробьевы горы, тел.: 9392502, fax: 9391104, e-mail:
spmlab@ufn.npi.msu.su
Работа посвящена экспериментальному исследованию локализованных
электронных состояний, вносимых атомами примесей в монокристаллы
полупроводников, методом низкотемпературной сканирующей туннельной
микроскопии/спектроскопии (СТМ/СТС). На первом этапе объектами исследования
были выбраны известные примеси Те и Cr в кристаллах GaAs и InAs,
соответственно. По терминологии физики полупроводников, они являются
типичными представителями разных классов электрически активных дефектов,
вносящих в запрещенную зону "мелкие" (Те) и "глубокие" (Cr) энергетические
уровни. С точки зрения кристаллохимии, принципиальным различием этих
примесных центров являются сила связывания внешних электронов и,
следовательно, размеры локализации возмущающего потенциала, вносимого в
атомную решетку кристалла.
Полученные результаты демонстрируют уникальность метода СТМ, дающего
возможность изучения примесных состояний в кристалле на уровне размеров
отдельно взятых атомов. Показано, что атомы водородоподобной (Те) и переходной
(Cr) примеси, располагаясь в подрешетке As, различаются на растровых
изображениях СТМ по размерам области деформации кристаллической решетки, а
также размером, формой и симметрией областей локализации внешних электронных
оболочек. Экспериментальные оценки этих параметров достаточно хорошо
соответствуют теоретическим квантовомеханическим представлениям.

На примере Те нами впервые получен туннельный спектр локализованного
электронного состояния одного отдельно взятого атома примеси. Мы считаем, что
теоретическое и экспериментальное развитие метода СТМ в этом направлении
заслуживает особого внимания. Принципиальная возможность идентификации
единичных примесных атомов по характеристикам их туннельных спектров в
перспективе может послужить базисом для развития нового метода анализа
вещества.