Кристаллизация многокомпонентных полупроводников в градиентном температурном поле и их свойства

• Автор: Благин, Анатолий Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 363 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Закономерности процессов градиентной жидкофазной кристаллиза-ция твердых растворов

1.1. Терминология, классификация и основные представления методов кристаллизации полупроводников в градиентном силовом поле

1.2. Кинетика градиентной кристаллизации

1.3. Стабильность эпитаксиального процесса и распределение компонентов в пере-

* кристаллизованных сдоях

1.4. Закономерности спонтанного формирования субсгруктуры эпитаксиадьных сдоев

1.5. Основные направления исследований
Выводы
Глава 2. Техника градиентной кристаллизации многокомпонентных гетероструктур
• 2.1. Технологическая оснастка процессов выращивания гетероструктур в поле
температурного градиента
2.2. Конструкции нагревательных устройств и технологических кассет
для получения многокомпонентных структур
2.3. Формирование жидких зон, подготовка исходных материалов гг проведение процесса перекристаллизации в поле температурного градиента
2.4. Управление температурным полем. Вопросы автоматизации управления температурно-временным режимом
2.5. Формирование заданных концентрационных профилей гетероструктур
путем возвратно-поступательного движения жидких зон
Выводы
# Глава 3. Кристаллизация многокомпонентных твердых растворов А3В5 и ннзкораз.мерных гетероструктур
3.1. Соединения А3В5 и трехкомпонентные гетероструктуры на пх основе
3.2. Четырех- и пятнкомпонентные твердые растворы полупроводниковых соединений А3В
3.3. Термодинамическая устойчивость многокомпонентных твердых растворов
3.4. Квантоворазмерные полупроводниковые гетероструктуры

3.5. Краткая характеристика известных методов получения низкоразмерных структур
3.6. Синтез низкоразмерных структур метолом ГЖК
Выводы
Глава 4. Интерфазные взаимодействия в многокомпонентных гетеросистемах
4.1. Уравнения фазовых равновесий
4.2. Моделирование упруто-деформированных гетеросистем
4.3. Концепция когерентной диаграммы состояния
4.4. Особенности фазовых превращений в Вьсодержащих гетеросистемах
Выводы
Глава 5. Кинетика градиентной кристаллизации : феноменологические аспекты
5.1. Исследование начальных стадий роста и метастабильных фаз в многокомпонентных гетеросистемах
5.2. Зависимость скорости роста твердых растворов ог различных факторов
5.3. Особенности кристаллизации многокомпонентных висмутсодержащих гетероструктур па основе 1пЗЬ и СаР
5.4. Морфология движения линейных зон и дефектообразование в многокомпонентных гетеросистемах
Выводы
Глава 6. Кинетическая теория градиентной кристаллизации и самоорганизация в многокомпонентных гетеросистемах
6.1. Стабилизация многокомпонентных твердых растворов
6.2. Обобщенная кинетическая теория градиентной кристаллизации
6.3. Динамическое описание движения жидких зон в поле температурного градиента

6.4 Закономерности деформаций локальных зон при их миграции в кристалле
6.5. Вопросы морфологической устойчивости межфазпых границ
6.6. Механизмы самоорганизации в многокомпонентных гетеросистемах
Выводы

Глава 7. Свойства и возможности применения многокомпонентных гете-роструктур, выращенных в градиентном поле
7.1. Структурное совершенство многокомпонентных полупроводниковых материалов
7.2. Электрофизические характеристики многокомпонентных пленок и низкоразмерных гетероструктур
7.3. Фотоэлектрические свойства многокомпонентных твердых растворов и сверхрешеток
7.4. Использование многокомпонентных гетероструктур в оптоэлектропике 326 * 7.5. Свойства двумерных электронных систем и возможности их применения
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА

этом случае формула (1.15), например, переписывается (без учета испарения £=0) в виде
РI с!С

С!к ~Сц 23 ЗТ (1.22)

2Щ -си) аг
У,к V, п.
Т/ЛЧ,
Колебания средней температуры ГЖК увеличивают скорость движения зоны, в частности, вследствие возбуждения вынужденной конвекции и нестационарного диффузионного массопереноса [75-77]. При этом толщины зон, в которых проявляется конвекция, могут существенно уменьшаться. В работе [78] обнаружено влияние ориентации направления движения горизонтально расположенной плоской зоны на скорость роста для системы 57-д1/ при толщинах зон [>60 мкм. Возможно, это связано с возникновением вынужденной конвекции, обусловленной нестабильностью температурного режима процесса.
Нестационарность скорости роста при изменении градиента температуры в зоне теоретически проанализирована в работе [79]. Показано, что при установлении градиента температуры скорость роста может значительно превышать стационарное значение, определенное формулой (1.18). Этот вывод подтвержден экспериментально [80] для ЭЖЭ, допускающей практически безынерционное управление градиентом температуры.
Если в насыщенном расплаве существуют квазичастицы со структурой, близкой к твердой фазе, и имеющие, следовательно, плотность, отличную от расплава, то возникает дополнительный массоперенос в расплаве. Этот массоперенос вместе с конвективным может не только ускорять, но и замедлять скорость диффузионного массопереноса через зоггу [4, 81]. Замедление скорости перекристаллизации наблюдалось, например, для системы Са/Ь-Са, когда подложка располагалась снизу расплава, а градиент температуры был направлен вверх [81]. Влияние конвекции на скорость роста из вертикально ориентированных протяженных жидких зон в поле температурного градиента не исследовалось.
При миграции локальных зон, полностью погруженных в кристалл, возникают дополнительные процессы — диффузия атомов вдоль межфазной границы от передней, более нагретой, части зоны к ее тыльной стороне, а также диффузия атомов гг вакансий в матрице твердой фазы в окру зоны. Эти эффекты могут существенно повлиять на скорость роста только для очень малых зон (микронных размеров) [20]. Кроме