Молекулярно-пучковая эпитаксия с плазменной активацией оптоэлектронных гетероструктур на основе широкозонных соединений (AlGaIn)N

• Автор: Жмерик, Валентин Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 287 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Основы молекулярно-пучковой эпитаксии с плазменной активацией азота соединений Ш-]Ч. Проблемы, поднимаемые в диссертации. (Обзор литературы)
1.1 Базовые процессы МПЭ ПА
1.1.1 Способы плазменной генерации активированного азота и необходимые параметры его пучков
1.1.2 Механизмы взаимодействия ростовых частиц с поверхностью в процессах МПЭ ПА соединений Ш-И
1.1.2.а Процессы адсорбции/десорбции атомов III группы и факторы определяющие их поверхностную подвижность
1.1.2.Ь Термическое разложение соединений Ш-И
1.2 Особенности гетероэпитаксиалыюго роста Ш-Л соединений
1.2.1 Генерация упругих механических напряжений и механизмы из релаксации
1.2.2 Методы снижения плотности прорастающих дислокаций
1.3 Особенности роста слоев тройных соединений в системе (АЮа1п)1Ч и исследования их свойств
1.3.1 Кинетика роста слоев ЫваИ методом МПЭ ПА
1.3.2 Свойства слоев 1пОаИ
1.3.3 Проблема фазового распада и термического разложения 1п-содержащих соединений
1.3.4 Кинетика роста слоев соединений А1хСа1.хМ(х=0-1) МПЭ ПА
1.3.5 Свойства слоев АЮаИ
1.4 Оптоэлектронные приборы на основе гетероструктур на основе
(АЮа1п)Ы изготовленных с помощью МПЭ ПА
1.4.1 Рост квантоворазмерных гетероструктуры на основе 1пСаИ
1.4.2 Развитие ультрафиолетовой оптоэлектроники на основе АЮаИ-гетероструктур
1.5 Выводы по обзору и постановка задач

2 Технические и методологические аспекты технологии МПЭ ПА
широкозонных соединений III-N
2.1 Общее описание установки МПА ПА Compact21T (Riber СА)
2.2 Калибровка основных ростовых параметров в установке Compact 21Т
2.2.1 Калибровка системы нагрева подложки
2.2.2 Калибровка потоков молекулярных пучков атомов III группы из эфзионных источников Кнудсена
2.2.3 Особенности использования плазменного активатора азота HD-25
2.3 Основные аналитические методы исследования свойств слоев III-N и ГС
на их основе
2.4 Основные постростовые технологии изготовления приборных гетероструктур
2.6 Выводы
3 Экспериментально-теоретические основы технологии МПЭ ПА
широкозонных соединений в системе (AlGaln)N
3.1 Введение. Общее описание процессов синтеза/разложения III-N соединений
3.2 Анализ основных реакций синтеза соединений III-N с использованием
плазменно-активированного азота
3.2.1 Роль различных активных частиц азота в МПЭ ПА III-N соединений
3.2.2 Анализ состава выходного пучка источника активированного азота
3.3 Исследования основных механизмов управления поверхностной подвижностью адатомов в процессе МПЭ ПА соединений III-N
3.3.1 Формирование нанококолончатых слоев (ИКС)
3.3.2 Рост слоев III-N с трехмерной морфологией поверхности
3.3.3 Рост слоев III-N с атомарно-гладкой морфологией поверхности
3.4 Термохимический анализ реакций теплового разложения соединений III-
N в процессе МПЭ ПА
3.4.1 Диссоциативное конгруэнтное разложение соединений (Al,Ga)N
3.4.2 Проблема диссоциативного неконгруэнтного разложени соединений III-N

4 Развитие МПЭ ПА для роста слоев твердого раствора InxGai_xN(x=0-l) и
гетероструктур на их основе
4.1 Кинетика роста соединений InxGai_xN(x=0-l) методом МПЭ ПА
4.1.1 Рост слоев тройного соединения InGaN в различных стехиометрических условиях МПЭ ПА
4.1.2 Особенности роста бинарного соединения InN методом МПЭ ПА.
4.2 Исследования оптических свойств, морфологии и структурного качества
.эпитаксиальных слоев InxGa].xN(x=0-l), выращенных МПЭ ПА
4.2.1. Исследования слоев InxGai.xN с небольшим содержанием 1п (х<0.3)
4.2.2 Особенности фазового распада в слоях InxGai_xN со средним содержанием 1п (х~0.3) во время их роста МПЭ ПА
4.2.3 Фазовый распад в слоях InxGai_xN с высоким содержанием 1п
(х~0.65) во время их роста МПЭ ПА
4.2.4 Исследование связи между особенностями МПЭ ПА слоев InN и его свойствами
4.2.4 Выводы по результатам исследований базовых свойств и технологий слоев InxGai_xN(x=0-l)
4.3 Развитие нового метода роста квантоворазмерных гетероструктур на основе InxGai_xN для оптоэлектронных приборов длинноволнового диапазона
5 МПЭ ПА слоев и гетероструктур на основе широкозонных соединений
AlxGai.xN(x=0-l) для приборов ультрафиолетового диапазона
5.1 Экспериментальные исследования кинетики роста слоев AlGaN
5.1.1 Проблема полярности слоев тройных соединений AlGaN при росте
на различных подложках
5.1.2 Исследования зависимостей скоростей роста AlGaN от температуры и упругих напряжений вблизи единичных и азот-обогащенных
условий
5.1.3 Исследования роста AlGaN слоев в металл-обогащенных условиях..
5.2 Решение проблемы повышения структурного качества слоев AlGaN в
процессе их роста МПЭ ПА
5.2.1 Разработка технологий начальных стадий роста A1N буферных слоев

In mole fraction (дс) inN traction (x)
Рисунок 1.15. Зависимость ширины запрещенной зоны InGaN от содержания In в области - малых (х=0-0.25) (а) и средних (х=0.12-0.35) (Ъ) составов, выращенных различными методами (ГФЭ МО, МПЭ ПА) [71*].

Рисунок 1.16. Зависимость ширины запрещенной зоны 1пОа1Ч (определенная различными методами) от содержания 1п в области во всей области составов (х=0-1) составов, выращенных различными технологиями [75*].