Details

Основной задачей данной работы был рост и изучение взаимовлияния слоев наноструктур Pb1-ySnyTe/BaF2/Ca1-xBaxF2/CaF2/Si(111) с использованием метода молекулярно-лучевой эпитаксии. Интерес к Pb1-ySnyTe обусловлен тем, что данный материал при y>0.4-0.3 проявляет свойства топологического изолятора (ТИ), а прочие материалы играют роль комбинированного метаморфного буферного слоя. Pb1-ySnyTe, (далее PST) при его потенциальном использовании в различных областях, таких как спинтроника, квантовые вычисления, квантовая информатика и др., представляет собой перспективный исследовательский объект. Потенциальное применение ТИ может в перспективе привести к созданию новых электронных устройств и приборов с улучшенными характеристиками и функциональностью. Важным этапом при росте ТИ является выбор подложки и создание буферного слоя. Рост фторида кальция на кремнии был неоднократно изучен, однако для более плавного перехода по постоянной решетки от PST к кремнию дополнительно используется фторид бария, а в настоящей работе дополнительно внедрен твердый раствор (ТР) фторида кальция-бария. Полученные образцы анализировались методами атомно-силовой микроскопии и рентгеновской дифрактометрии с построением карт обратного пространства. Результатом работы являются выращенные наногетероструктуры, сравнительный анализ морфологии их поверхности, демонстрация и количественная оценка взаимовлияния слоев. Использование твердого раствора фторида кальция-бария позволило улучшить технологию роста данных наногетероструктур, благодаря чему образцы имели хорошие показатели планарности и качества интерфейсов. Дальнейшие исследования в этой области могут иметь важное значение для развития микро- и наноэлектроники, а также физики ТИ.

The main objective of this work was the growth of the Pb1-ySnyTe /BaF2/Ca1-xBaxF2/CaF2/Si(111) nanoheterostructures using molecular beam epitaxy method. The choice of these particular substances is due to the fact that Pb1-ySnyTe (further PST) with the  y value  exceeding 0.4-0.3 exhibits the properties of a topological insulator. The possibility of using this material in various fields, such as spintronics, quantum computing, quantum information science etc., allows one to create a promising research object. The potential application of topological insulators can lead to the creation of new technologies and devices with improved characteristics and functionality. An important step in the growth of a topological insulator is the choice of substrate and the creation of a buffer layer. The growth of calcium fluoride on silicon has been studied more than three decades, however, for a smoother transition along the lattice constant from PST to silicon, it was decided to introduce, besides barium fluoride, a solid solution of calcium-barium fluoride. The obtained samples were analyzed by atomic force microscopy and X-ray diffraction method with reciprocal space mapping (XRD-RSM). The result of the work is grown nanoheterostructures, comparative analysis of their surface morphology and quantification of the mutual influence of layers. The use of a calcium-barium fluoride solid solution improved the PST growth technology, which results in a good planarity and interface quality of the grown samples. Thus, further research in this area could be important for the area of micro- and nanoelectronics, and physics of topological insulators.