Investigations of MBE-Grown Superlattices with Sb Delta-Layers in Silicon by Rutherford Backscattering Spectrometry

Supperlattices with Sb delta‐layers in silicon are grown by MBE. A solid phase epitaxy (SPE) stage for thin a‐Si layers after Sb deposition is used to reduce the dopant surface segregation. The superlattices are investigated by Rutherford backscattering spectrometry (RBS) and channeling with 305 keV and 1.7 MeV He+ ions. The channeling measurements demonstrate the good crystalline quality (χmin ≈ 3%) and show that about 94% of the Sb atoms are located on substitutional lattice sites. The analysis of the experimental RBS random spectra is performed by a universal computer simulation program for multielemental and multilayered structures where the special features for the medium ion energy region are considered. The thicknesses of the Sb‐doped layers and the superlattice periods are determined to be from 4 to 8 nm and from 7 to 55 nm, respectively. The doping concentrations amount to 1014 cm−2. The influence of diffusion processes and of the SPE stage on a broadening of the Sb profiles in the superlattices is analyzed. Mit der MBE werden Supergitter mit Sb‐δ‐Schichten in Silizium gezüchtet. Zur Reduzierung der Oberflächensegregation des Dopanden wird ein Festphasenepitaxieschritt für dünne a‐Si Schichten nach der Sb‐Abscheidung eingeführt. Die Supergitter werden mit der Rutherford‐Rückstreu‐Spektroskopie (RBS) und der Kanalleitung mit He+ ‐Ionen mittlerer und hoher Energie (305 keV bzw. 1.7 MeV) untersucht. Die Channeling‐Messungen demonstrieren die gute Kristallqualität (χmin ≈ 3%) und zeigen, daß sich 94% der Sb‐Atome auf Gitterplätzen befinden. Die Analyse der RBS‐Spektren erfolgte mit Hilfe eines universellen Computersimulationsprogrammes für vielkomponentige Mehrschichtsysteme, das die Besonderheiten des mittleren Ionenenergiebereiches berücksichtigt. Es werden Dicken der Sb‐dotierten Schichten von 4 bis 8 nm, Supergitterperioden von 7 bis 55 nm und Dotierungskonzentrationen von 1014 cm−2 bestimmt. Der Einfluß von Diffusionsprozessen und des SPE‐Schrittes auf die Verbreiterung der Sb‐Profile im Supergitter wird analysiert.