Низкотемпературная жидкофазная эпитаксия AIIIBV - наногетероструктур и оптоэлектронных приборов на их основе

• Автор: Хвостиков, Владимир Петрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 245 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРНЫХ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕТЕРОСТРУКТУР

1.1. Основные методы выращивания эпитаксиальных гетероструктур.

1.2. Аппаратурное оформление процесса жидкофазной эпитаксии.

1.3. Предпосылки управляемого выращивания АЮаАэ наногетероструктур методом жидкофазной эпитаксии при снижении температуры кристаллизации.

1.4. Формулирование задач диссертационной работы.

ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА МЕТОДА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ЖИДКОФАЗНОЙ ЭПИТАКСИИ ДЛЯ УПРАВЛЯЕМОГО ПОЛУЧЕНИЯ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУР В СИСТЕМЕ АЮаАз/СаАз.

2.1. Расчет скоростей роста и толщин квантово-размерных слоев.

2.2. Особенности кристаллизации СаАз/АЮаАэ наногетероструктур при низких температурах.

2.3. Исследование наногетероструктур, полученных

низкотемпературной жидкофазной эпитаксией.
2.3.1. Методы измерения толщины, состава и уровня легирования субмикронных АЮаАз-слоев.
2.3.2. Толщина и планарность субмикронных эпитаксиальных слоев.
2.3.3. Исследование содержания А1АЭ в твердой фазе при температуре кристаллизации менее 600 °С.

* 2.3.4. Легирование донорами и акцепторами слоев в системе GaAs/AlGaAs при низких температурах.
ГЛАВА III. НИЗКО-ПОРОГОВЫЕ AIGaAs-ГЕТЕРОЛАЗЕРЫ С КВАНТОВО-РАЗМЕРНОЙ АКТИВНОЙ ОБЛАСТЬЮ.
3.1. Разработка технологии получения структур гетеролазеров с квантово-размерными слоями.
3.2. Пороговые характеристики РО ДГС лазеров, излучающих на длине волны 850 нм.
3.3. Квантово-размерные AlGaAs-гетеролазеры для диапазона длин волн 730-850 нм.
3.3.1. Особенности технологии выращивания структур РО ДГС лазеров для диапазона длин волн 730-850 нм.
3.3.2. Пороговые характеристики РО ДГС лазеров, излучающих в
* диапазоне длин волн 730-850 нм.
3.4. Разработка технологии изготовления полосковых лазеров миллиамперного диапазона пороговых токов.
3.4.1. Меза-полосковые гетеролазеры.
3.4.2. Гетеролазеры с полосковой геометрией, задаваемой профилем подложки.
3.4.3. Зарощенные меза-полосковые лазеры.
ГЛАВА IV. ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ Al-Ga-As.
* 4.1. Исследование фотоэлектрических свойств гетероструктур с
ультратонким “широкозонным окном”.

4.2. АЮаАя/ОаАБ фотоэлементы для преобразования неконцентрированного (1 солнце) солнечного излучения.
4.3. Фотоэлементы в системе А^а-Аэ для преобразования концентрированного (до 1000 крат) солнечного излучения.
4.3.1. Методика получения гетероструктур.
4.3.2. Характеристики полученных солнечных элементов.
4.4. Солнечные элементы в системе АЮа-Аз для преобразования солнечного излучения сверхвысокой (до 6000 крат) концентрации.
4.4.1. Технология получения гетероструктур.
4.4.2. Оптимизация конструкции солнечных элементов, преобразующих солнечное излучение сверхвысокой концентрации.
4.4.3. Характеристики солнечных элементов.
4.5. Двухпереходные солнечные элементы на основе ОаАз/АЮаАэ гетероструктур.
4.5.1. Применение низкотемпературной жидкофазной эпитаксии для получения двухпереходных монолитных каскадных гетероструктур.
4.5.2. Исследование характеристик элементов каскада.
4.5.3. Монолитный двухпереходный солнечный элемент.
4.6. Высокоэффективные преобразователи лазерного излучения на основе гетероструктуры АЮаАзЮаАз.
4.7. Бетавольтаические преобразователи излучения.
2.3. Исследование наногетероструктур, полученных низкотемпературной жидкофазной эпитаксией.
2.3.1. Методы измерения толщины, состава и уровня легирования субмикронных АЮаАБ-слоев.
Необходимо отметить, что к моменту начала наших исследований не было необходимых методик измерения и контроля. Становление описываемых ниже методик происходило одновременно с исследованием условий получения “тонких” образцов, а сами наши образцы использовались как объекты при обработке методик измерения.
Метод ОРФЭС основан на определении разностей фотоэмиссии электронов на скачках рентгеновского поглощения (метод ОРФЭС) [42]. Метод неразрушающий, что выгодно отличает его от просвечивающей электронной микроскопии, сканирующей электронной микроскопии и Оже-спектроскопии при послойном ионном травлении. В методе ОРФЭС образец облучается рентгеновскими фотонами, энергия которых (Ьу) меняется вблизи энергии ионизации Ек внутренних электронных оболочек (К-оболочек) атомов, входящих в состав образца и регистрируется квантовый выход внешнего фотоэффекта (х). При сканировании по Ьу, когда величина Ьу превышает Ек (т.е. энергия фотона становится достаточной для возбуждения электронов с К-уровня и дальнейших Оже-каскадов) наблюдается скачкообразный рост выхода электронов х- Наличие скачка х при данной энергии Ьу свидетельствует о наличии соответствующего элемента в образце, а величина отношения разностей значений х до и после регистрируемых скачков (£) связана с отношением атомных концентраций исследуемых элементов. Для послойного анализа состава применяется сканирование по углу облучения образца (ср), исключая углы дифракции рентгеновского излучения в приповерхностных слоях поглощения его большая доля и