Получение и исследование свойств висмутсодержащих многокомпонентных твердых растворов на основе соединений А3В5

• Автор: Лисицын, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Обзор литературы и постановка задачи исследования

1.1. Свойства и применения гетероструктур на основе соединений А3В5

1.2. Многокомпонентные твердые растворы соединений А3В

1.3. Особенности фазовых равновесий и критические явления в многтжомпонет-ных твердых растворах

1.4. Применение гетероструктур на основе соединений А3В

1.5. Постановка задачи исследования :

Выводы по главе 1

2. Теоретические и модельные представления методики получения и исследования МТР ГпСаЗЬВШпБЫ V..'
2.1. Термодинамический анализ фазовых превращений в гетеросистемах на основе антимонида индия!..‘.Л...!;
2.2. Модели расчета фазовых равновесий в многокомпонентных системах соединений А3В
2.3. Расчет фазовых диаграмм в многокомпонентных системах на основе условий равновесия жидкой и твердой фаз
Выводы по главе 2
3. Технологические аспекты процессов получения и исследования многокомпонентных гетероструктур
3.1. Аппаратурное оформление процесса 3111 1 для получения многокомпонентных твердых растворов соединений А^
3.2. Методы анализа поверхности, применяемые для изучения свойств многокомпонентных гетероструктур на основе соединений А3В
3.2.1. Метод оже-спектроскопии
3.2.2. Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) 74 Выводы по главе 3

4. Расчет фазовых равновесий в четверной системе 1пОа8ЬВШп8Ь
4.1. Расчет линий ликвидус в двойных системах 1п8Ь и ваБЬ
4.2. Расчет поверхностей ликвидус и солидус тройной системы 1п-Оа-8Ь
4.3. Расчет поверхностей ликвидус и солидус в четверной системе 1пСа8ЬВ
4.4. Изучение распределения содержания компонентов по глубине гетероструктур 1пОа8ЬВ1/1п8Ь
Выводы по главе
Основные выводы работы
Список литературы
Приложение
Метод Ньютона для решения уравнений фазового равновесия Приложение
Программа для расчета фазовых равновесий Приложение
Фазовые диаграммы системы ТпСаБЬ при различном содержании БЬ
ВВЕДЕНИЕ

Одной из важнейших составляющих современного развития электроники является разработка теоретических представлений и эффективных технологий получения совершенных полупроводниковых материалов и приборов на их основе. Возрастающую роль в оптоэлектронике играют многокомпонентные твердые растворы (МТР) на основе соединений А3В5 [1]. Интерес к ним вызван возможностью формирования структурно совершенных гетеропереходов за счет одновременного согласования параметров решетки и коэффициентов термического расширения сопрягающихся материалов, а также увеличением степеней свободы твердых растворов, позволяющим синтезировать элементную базу приборов с заданными свойствами [2].
Для решения ряда проблем, связанных с технологией получения твердых растворов на основе 1пБЬ и СаАэ или ваР, одним из путей является внедрение нового компонента в эпитаксиальные слои, которое позволяет компенсировать структурные и термодинамические несоответствия. В качестве одного из таких компонентов применяют в последнее время висмут.
Наличие висмута в расплаве позволяет обеспечить высокую морфологическую стабильность фронта кристаллизации и уменьшить плотность дефектов, а также дает возможность формировать заданную энергетическую структуру кристалла и управлять фотоэлектрическими характеристиками твердых растворов. Указанные преимущества наиболее эффективно могут быть реализованы в условиях метода зонной перекристаллизации градиентом температур (ЗПГТ).
Метод ЗПГТ наиболее технологичен среди жидкофазных эпитаксиальных методов, так как он обладает высокой равновесностью процесса, позволяет использовать подпитку растущего кристалла и получать эпитаксиальные слои с заданным распределением компонентов как варизонные, так и однородные по составу.
Выводы к главе
1. Многокомпонентные твердые растворы соединений А3В5 нашли широкое применение в современной электронике в качестве элементной базы инжекционных лазеров, светодиодов и фотодетекторов.
2. Четырехкомпонентные гетероструктуры позволяют управлять шириной запрещенной зоны и дают возможность согласовывать коэффициент термического расширения слоя и подложки.
3. Получение гетероструктур основывается на методах ЖФЭ, МЛЭ и МОСГЭ, хотя последние весьма дорогостоящие. Мало экспериментов проводится с помощью метода ЗПГТ, с помощью которого возможно получать варизонные и однородные по составу эпитаксиальные слои с заданным распределением компонентов. Возможно получать структуры с заданными свойствами на основе легирования висмутом или другими элементами III, V групп периодической таблицы элементов Д.И. Менделеева.
4. Определение качественного и количественного состава гетероструктур возможно детально проводить методами ЭОС и РФЭС, наряду с часто применяемыми - фотолюминесценцией и рентгенодифрактометрией.