Рост и легирование GaAs(001) при низкотемпературной молекулярно-лучевой эпитаксии

• Автор: Семягин, Борис Рэмович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 208 с.

Список сокращений АСЕ - атомно-слоевая эпитаксия
АСУ ТП - автоматическая система управления технологическим процессом
БМИ - блок молекулярных источников ВЕР - эквивалентное давление в потоке ГУ - глубокие уровни
ДБЭО - дифракция быстрых электронов на отражение
ЗШУ - загрузочно-шлюзовое устройство
ИС - интегральные схемы
КЭ - камера эпитаксии
КФМ - квадрупольный фильтр масс
МИ - молекулярный источник
МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия
НП - нагреватель подложки
ПНБ - пиролитический нитрид бора
ПС - поверхностные структуры
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия
РСА - рентгеноструктурный анализ
РСМА - рентгеноспектральный микроанализ
СВВ - сверхвысокий вакуум
СВЧ - сверхвысокая частота
СТД - собственные точечные дефекты
ФД - фазовые диаграммы
ФЛ - фотолюминесценция
ШЗ - шиберный затвор
А|ИВ7 - соединение элементов третей и пятой группы
ИС - интегральная схема
ПТШ - полевой транзистор с барьером Шоттки
Авех- избыточный мышьяк
Авса - мышьяк в подрешетке галлия
Ав; - междоузельный мышьяк
с1кр - критическая толщина эпитаксиального слоя
СаД5 - галлий в подрешетке мышьяка
Са, - междоузельный галлий
ф - Плотность потока молекул вещества х
Кр - коэффициент прилипания
1_Т-СаАз - низкотемпературный арсенид галлия
Рх - эквивалентное давление в потоке молекул вещества х
Ох - степень покрытия поверхности веществом X
Т0тж - температура отжига
Тб - температура подложки (роста)
V* - вакансия элемента х
г)х - Коэффициент относительной чувствительности ионизационного
вакуумметра к элементу х
А^за - диффузионная длина адатомов галлия
/р - скорость роста
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Влияние условий роста и легирования на свойства ваАБ, выращенного методом МЛЭ. (Лит. обзор)
1.1. Механизмы роста 0эАб(ОО1) при МЛЭ
1.2. Поверхностные структуры и стехиометрия поверхности СаАв(001)
1.3. Собственные точечные дефекты в арсениде галлия
1.4. Свойства ваАв выращенного методом МЛЭ при низких температурах (1Т-СЗаАв)
1.4.1. Влияние условий роста на свойства ГТ-ОэАб
1.4.2. Критическая толщина и механизмы срыва эпитаксиального ростаЗб
1.4.3. Осцилляции ДБЭО при низких температурах роста
1.4.4. Влияние отжига на структуру и свойства слоев 1_Т-ОаАБ
1.4.5. Легирование ГТ-ЭаАБ донорами и акцепторами
1.4.6. Влияние молекулярной формы мышьяка на свойства 1_Т-ЭаАБ
1.5. Методы контроля параметров роста при МЛЭ
1.5.1. Методы измерения температуры подложки
1.5.2. Методы измерения плотности газовых потоков
1.6. Выводы к главе
ГЛАВА 2. Методики исследования процессов роста и структуры слоев СэАб, выращенных методом МЛЭ при низких температурах роста
2.1. Установка МЛЭ “Катунь-С”
2.1.1. Модернизация установки “Катунь-С”
2.1.2. Вентильный источник мышьяка с крекингом
2.2. Методика предэпитаксиальной подготовки пластин ЭаАБ (001)
2.3. Методика определения скорости встраивания в процессе МЛЭ потоков Са, 1п и ЭЬ
2.4. Методика определения плотности потока мышьяка
2.5. Методика определения температуры подложки

мышьяка. Особенность состоит в том, что мышьяк, в отличие от галлия, поступает на поверхность в форме молекул Аэ4 или Аз2. Термодинамические расчеты показывают, что молекулы мышьяка весьма устойчивы даже при температурах 600-800°С. Теплообмен с подложкой при температуре 150-300°С не может существенно повлиять на скорость диссоциации этих молекул в процессе адсорбции. Вероятно, наиболее благоприятным для диссоциации молекул мышьяка будет состояние адсорбции на ступени. Фактически на ступенях будут формироваться активированные комплексы, включающие адатомы ва и молекулы мышьяка. В дальнейшем протекание процесса роста на ступени определяется вероятностью того, что за время, отведенное для встраивания очередной молекулы СаАэ в решетку, активированный комплекс распадается на молекулу ОаАэ, адсорбированную в изломе, и адатом мышьяка. Если это не произошло, то второй атом мышьяка будет захватываться в дефектную позицию (АзСа, либо Аэ^. Возможность реализации данного механизма была показана ранее на примере захвата молекул примеси (82, Зе2, Те2) при росте СаАэ в условиях газо-фазной эпитаксии [84,85]. Если такой механизм реализуется в условиях роста слоев 1_ТАЗаАз, то концентрация избыточного мышьяка должна зависеть от числа мест, благоприятных для адсорбции молекул Аэ2, т.е. от числа ступеней на ростовой поверхности. Имеющиеся экспериментальные данные, в первом приближении, подтверждают существование связи между захватом избыточного мышьяка и структурой поверхности [86,87].
1.4.2. Критическая толщина и механизмы срыва эпитаксиального
роста