Исследование пленок нитрида галлия, выращенных методом хлоридгидридной газофазной эпитаксии

• Автор: Цюк, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Получение нитрида галлия

1.1 История развития

1.2 Технология

1.2.1 Методы роста нитрида галлия

1.2.2 Подложки для гетероэпитаксии

1.3 Напряжения в нитриде галлия

1.3.1 Напряжение, вызываемые рассогласованием решеток растущего слоя и подложки

1.3.2 Термонапряжение

1.3.3 Ростовое напряжение в нитриде галлия

1.3.4 Методы измерения механического напряжения в пленках
1.3.5 Причины возникновения ростового напряжения
1.4 Заключение
2 Рентгеноструктурное исследование кристаллов нитрида галлия
2.1 Исследование кристаллического совершенства дифракционными методами
2.1.1 Взаимодействие кристаллической решетки с плоской волной
2.1.2 Двухосевая рентгеновская дифрактометрия
2.1.3 Трехосевая рентгеновская дифрактометрия

2.1.4 Определение плотности дислокации дифракционными методами
2.1.5 Заключение
2.2 Дифрактометр ДРОН
2.2.1 Постановка задачи
2.2.2 Автоматизация дифрактометра
2.2.3 Коллиматор первичного пучка
2.2.4 Держатели образцов
2.2.5 Анализатор дифрагированного пучка
2.2.6 Юстировка модернизированного дифрактометра
2.2.7 Определение профиля интенсивности в пучке
2.3 Характеризация пленок нитрида галлия
2.3.1 Инструментальные искажения в дифрактомстрии
2.3.2 Методика измерения кривых качания
2.3.3 Методика измерения кривизны
2.3.4 Исследование пленок СаИ на сапфире
2.3.5 Исследование толстых свободных слоев СаХ
2.3.6 Исследование образцов, выращенных на сапфире с маской
2.4 Заключение
3 Режимы роста нитрида галлия
3.1 Механизмы роста кристаллов
3.1.1 Влияние технологических параметров на механизм роста нитрида галлия
3.2 Методы ш-эйи наблюдения механизмов роста
3.2.1 Поверхностная рентгеновская дифракция
3.2.2 Метод оптической рефлектометрии
3.3 Экспериментальное наблюдение механизмов роста нитрида галлия
3.3.1 Температура и скорость роста

3.3.2 Соотношение У/Ш
3.3.3 Буферные слои и обработка поверхности
3.3.4 Свойства нитрида галлия, выращенного в разных режимахШ
3.4 Режимы роста нитрида галлия при ХГФЭ
3.4.1 Установка ХГФЭ
3.4.2 Экспериментальное исследование ХГФЭ режимов роста
нитрида галлия
3.4.3 Переходы между режимами
3.4.4 Использование двустадийного метода
3.5 Заключение
Заключение
Благодарности
Публикаций автора
Список литературы

лой сверху. На практике же ситуация обратная, см. п. 1.3.3. Таким образом, наблюдаемое значение градиента вакансий не может служить причиной возникновения ростового напряжения.
Известно влияние примеси кремния на величину ростового напряжения, см. выше. Романо е! а1. показали, что наблюдаемое увеличение напряжение с увеличением примеси кремния не может быть связано с изменением постоянной решетки за счет встраивания кремния, а также за счет изменения постоянной решетки из-за существенного увеличения концентрации свободных носителей [102]. Оба этих эффекта дают существенно меньший вклад в изменение постоянных решетки, чем наблюдается в эксперименте. Более того, кремний увеличивает напряжение даже при однородном легировании.
Информации о наличии градиентов других точечных дефектов в слоях нитрида галлия, подходящих на роль причины возникновения ростового напряжения у автора нет.
1.3.5.2 Коалесценция зародышей
Один из возможных механизмов возникновения растягивающего напряжения в растущих пленках - коалесценция зародышей. Впервые этот механизм был описан Хоффманом с соавторами в бОых годах [103-105] для тонких металлических пленок. Сравнительно недавно эта модель была развита Никсом и Клеменсом [106].
Простейший случай показан на рисунке 1.10. Изначально кристаллиты растут не напряженными и расстояние Д между ними уменьшается за счет осаждения нового материала. При достижении критической величины полная энергия системы может быть снижена за счет схлопывания пустот между зародышами и уменьшения поверхностной энергии. Коалесценция наступает, когда сумма упругой энергии, образующейся на единицу площади, Е/(1 -г) (А/2а)2, и энергии границ зерен, Ьуф/а, равна энергии двух свободных поверхностей отдельных кристаллитов, 2у8У/а. Величина растягивающего напряжения определяется выражением: