Механизмы твердофазного гетеровалентного замещения в системах Ga2Se3-GaAs и In2Se3-InAs

• Автор: Татохина, Яна Александровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 105 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Методы получения полупроводниковых гетероструктур
А2шВ3У1-АшВу
1.1. Перспективы использования полупроводников АШВУ
1.2. Физико-химические процессы на реальной поверхности
арсенида галлия и арсенида индия
1.3. Методы халькогенидной пассивации полупроводников

* 1.4. Свойства полупроводниковых соединений типа А2ШВ3У1
1.5. Технология гетеровалентного замещения
1.6. Кинетика гетерогенных процессов
Выводы
Глава 2. Физико-химический процесс гетеровалентного замещения
анионов в соединениях Оа28ез-ОаАз и 1п28ез-1пАз
2.1. Кристаллическая структура соединений Оа^Сз-СаАБ
и 1п28е3-1пАз
2.2. Экспериментальное исследование начальной стадии процесса
гетеровалентного замещения
Выводы
Глава 3. Кинетическая модель процесса гетеровалентного
замещения анионов в системе А2шВзУ1 - АШВУ
3.1. Физическая модель процесса гетеровалентного замещения анионов при получении гетероструктур
А2шВзУ1-АшВу
ф. 3.2. Кинетическая модель начальной стадии процесса
гетеровалентного замещения
3.3. Перераспределение примесей в неоднородных твердых раство-
рах на границе раздела в гетероструктурах А2ШВ3У1-АШВУ
3.4. Кинетическая модель планарного роста пленок А2гаВз'л
на подложках АШВУ при гетеровалентном замещении
Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Интенсивное развитие современных средств связи, * информационных и телекоммуникационных систем привело к революцион-
ному изменению их элементной базы. Жесткие требования к миниатюризации, энергоемкости и увеличению быстродействия современных электронных приборов заставляют использовать новые материалы и физические явления при их создании. В связи с этим, последние десятилетия в твердотельной электронике характеризуются чрезвычайно быстрым развитием физики полупроводниковых гетероструктур [1 - 3]. Традиционные материалы микроэлектроники - кремний и германий постепенно заменяются полупроводнико-

выми соединениями типа АШВУ. Последнее обусловлено особенностью физико-химических свойств этих соединений [4 - 6] и, в первую очередь, высокой подвижностью электронов в электрических полях низкой напряженности. Тем не менее, эти соединения до сих пор не нашли широкого применения в промышленной микро- и оптоэлектроники. Это связано с высокой химической активностью их поверхности, что приводит к адсорбции на нее в л процессе производства инородных атомов, которые создают поверхностные
электронные состояния (ПЭС) в запрещенной зоне полупроводника, закреплению уровня Ферми и, как следствие, снижению электрических характеристик приборов [4 -10].
В последние годы интенсивно изучаются условия формирования совершенной границы раздела с малой плотностью поверхностных состояний в гетеросистемах со слоями широкозонных полупроводников А2шВ3У1 [11, 12]. Одним ИЗ перспективных методов получения гетероструктур А2ШВз'Л - АШВУ является гетеровалентное замещение [13, 14, 15]. Электрофизические характеристики полупроводниковых гетероструктур во многом определяются ки-

нетикои гетерогенных реакции в этих системах. В связи со сказанным, особую актуальность приобретает изучение условий формирования тонких мо-
шение энергии активации ПЭС без изменения величины плотности этих состояний. Недостаточная по времени обработка приводит к тому, что поверхностная реконструкция происходит не до конца и сопутствующего эффекта не наблюдается. В рамках этих представлений объясняется факт восстановления спектра ПЭС после длительных обработок (более 30 мин): появляющаяся разориентация пленки Ga2Se3 (100) разрушает реконструкцию поверхности арсенида галлия, существование которой обеспечивало пассивирующий эффект [88].
Электрофизические исследования гетероструктур In2Se3 -InAs, Ga2Se3 — GaAs на начальных этапах их получения выявили особенность стадии заро-дышеобразования. Методы вольт-фарадных характеристик (ВФХ) и изотермической стационарной спектроскопии глубоких уровней для структур Ga2Se3 - GaAs, ВФХ и контактной разности потенциалов для структур In2Se3 - InAs показали, что на стадии зародышеобразования в указанных структурах происходит открепление уровня Ферми и снижение плотности поверхностных электронных состояний [85 - 87].
На подложках GaAs (100) в температурном режиме (550^-630) К формируются монокристаллические пленки Ga2Se3 (рис.З (а)). Электронограммы в просвечивающем электронном микроскопе от образцов, полученных на подложках InAs с ориентацией (100) и (111) при Тп = (550-^630) К, тоже свидетельствуют о монокристалличности образующихся пленок (рис. 3 (б), (в)) [89].
Анализ последовательности отношений квадратов межплоскостных расстояний, проведенный по методике [90], показал, что пленки имеют структуру сфалерита, идентичную структуре арсенида индия. Сравнительный анализ последовательности межплоскостных расстояний для арсенида индия [91] и рассчитанной из электронограмм «на просвет» последовательности межплоскостных расстояний для исследуемых слоев (таблица 3), также приводил к заключению о том, что пленки формируются со структурой сфалерита с параметром решетки ао=0,56 нм [92 - 94].