Особенности формирования фазовых неоднородностей в гетероэпитаксиальных слоях InP и InGaAs

• Автор: Субач, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 184 с. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНОК СОЕДИНЕНИЙ АШВУ В СИСТЕМАХ ГФЭ И МЛЭ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Применение гетероструктур в микроэлектронике

1.2 Газофазовая эпитаксия соединений АШВУ

1.2.1 Стадии ГФЭ

1.2.2 Доставка ростового материала к поверхности кристалла

1.2.3 Механизмы кристаллизации из газовой фазы

1.2.4 Хлоридная ГФЭ АЦ1ВУ

1.2.5 Адсорбционные слои при ГФЭ АШВУ

1.2.6 Выращивание гомоэпитаксиалъных структур методом ГФЭ
1.2.7 Выращивание гетероструктур методом ГФЭ
1.2.8 Возможность химического перемешивания границы раздела за счет подтравливания подложки на начальных стадиях роста
1.3 МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВАЯ ЭПИТАКСИЯ СОЕДИНЕНИЙ АШВУ
1.3.1 Механизмы роста из молекулярных пучков
1.3.2 Термодинамическое описание процесса МЛЭАШВУ
1.3.3 Дефекты микрорельефа пленок А111 В1'
1.3.4 Структура границ раздела гетероструктур, выращенных в МЛЭ
1.3.5 Низкотемпературная МЛЭ АШВУ
Выводы ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК
ПОЛУПРОВОДНИКОВ
2.1 Методы исследования поверхности
2.1.1 Электронная микроскопия угольных реплик
2.1.2 Метод дифракции отраженных быстрых электронов (ДБЭО)
2.2 Исследования внутренней структуры пленок
2.2.1 Метод просвечиваюгцей электронной микроскопии (ПЭМ) фольг
2.2.2 Метод рентгеновской дифрактометрии
2.3 Исследования химического состава пленок
2.3.1 Метод вторичной ионной масс-спектрометрии (ВИМС)
2.3.2 Метод Оже — электронной спектроскопии (ОЭС)
2.4 Исследования электрофизических характеристик методом Ван-дер-Пау ... .45 Выводы ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. РАСЧЕТЫ СОСТАВОВ АДСОРБЦИОННЫХ СЛОЕВ, ФОРМИРУЮЩИХСЯ ПРИ ГЕТЕРОЭПИТАКСИИ В УСЛОВИЯХ, ХАРАКТЕРНЫХ ДЛЯ ГФЭ И МЛЭ [186-189]
3.1 Адсорбционные слои при ГФЭ
3.1.1 Методика расчета
3.1.1.1 Структура грани (001) ОаАь
3.1.1.2 Газовая фаза над поверхностью
3.1.1.3 Поверхностные конфигурации адсорбированных частиц
3.1.1.4 Спектр собственных колебаний частиц и оценка численных значений силовых постоянных химических связей
3.1.1.5 Параметры для проведения расчетов
3.1.2 Адсорбционные слои награни ОаАв(001) при осаждении 1пР
3.1.2.1 Зависимость состава адслоя от входного давления РС
3.1.2.2 Зависимость состава адслоя от температуры подложки
3.1.2.3 Зависимость состава адслоя от доли свободной поверхности подложки
3.2 Адсорбционные слои при МЛЭ
3.2.1 Адслои в системе 1п/Р4 на поверхности ОаАв(ЮО)
3.2.2 Адсорбционные слои при гомоэпитаксии СаАв, легированного
3.2.2.1 Расчет с учетом основных ростовых компонентов
3.2.2.2 Расчет без учета основных ростовых компонентов
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 4. НАЧАЛЬНЫЕ СТАДИИ РОСТА И ФОРМИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ СЛОЕВ ПРИ ГЕТЕРОЭПИТАКСИИ ЮТ НА СААв В СИСТЕМЕ ГФЭ [11,190-193]
4.1 Начальные стадии роста 1ыР на подложках (001) ОаАб
4.2 Релаксация фронта кристаллизации и образование «слоистых»
НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В ПЛЕНКЕ
4.3 Применение газового травления при подготовке подложек для
ГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛЬНОГО РОСТА
4.3.1 Гомоэпитаксия 1пР на подложках после химико-механической полировки
4.3.2 Гомоэпитаксия 1пР на подложках после газового травления
4.3.3 Исследование процесса газового травления подложек ИаЛв для гетероэпитаксии 1пР
4.3.3.1 Рост пленки (Упр> 0)
4.3.3.2 Травление подложки (Упр< 0)
4.5 Оценки характерных величин поверхностных процессов
Выводы по главе
ГЛАВА 5. СОСТОЯНИЕ РОСТОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ И ВНУТРЕННИЕ СВОЙСТВА ГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ ШвААв, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ МЛЭ [194-200]
5.1 Влияние условий роста на микрорельеф пленок ШОаАз
5.1.1 Изменение морфологии и структуры поверхности высокотемпературных слоев 1пОаА.ч при варьировании соотношения потоков элементов Vи IIIгрупп
5.1.2 Влияние температуры кристаллизации на состояние ростовой поверхности и структуру слоев МОаАв
5.1.3 Влияние давления мышьяка на структуру ростовых поверхностей при шгзкой температуре роста
5.2 Структурные особенности слоев МЛЭ ШОаАб и их модификация при
ПОСЛЕРОСТОВОМ ОТЖИГЕ
5.2.1 Электронномикроскопические исследования
5.2.2 Рентгеноструктурные исследования
5.3 Электрофизические свойства пленок НТ МЛЭ МЗаАб
Выводы по главе
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

количества нестехиометрического Оа в общем случае невозможен из-за его малой избыточной растворимости в ваАл.
Исследования показали, что основным типом точечных дефектов на основе избыточного Ав в НТ ОаАБ (низкотемпературный ОаЛя) являются антиструктурные дефекты Авоа- Высокая концентрация этих дефектов (до 1.5 атомных %) приводит к закреплению уровня Ферми вблизи середины запрещенной зоны. В результате, такие пленки отличаются низким временем жизни носителей и высоким удельным сопротивлением, что делает их перспективными для создания сверхбыстродействующих оптоэлектронных приборов.
Длина связи АяСа-Аз в НТ СтаЛз превышает длину связи Оа-Лз. Это приводит к тому, что параметр решетки НТ ОаАя оказывается больше стандартного значения для стехиометричного материала [129]. В таком напряженном материале при послеростовом отжиге происходит механическая релаксация с образованием сферических преципитатов Аз. Подробный обзор литературных данных о процессе кластерообразования в НТ МЛЭ соединений АШВ'1 при отжиге содержится в [130]. Выделим основные особенности этого явления:
(1) механизм зарождения преципитатов может быть описан в рамках термодинамической модели зародышеобразования в гомогенной фазе;
(2) геометрические размеры кластеров увеличиваются, а их плотность снижается при увеличении продолжительности и температуры отжига;
(3) в НТ СаАв кластеры малого размера (до 2 нм) имеют решетку, характерную окружающему материалу, а при увеличении диаметра кластера происходит его перекристаллизация в решетку металлического Ая;
(4) на распределение кластеров в объеме пленки оказывают влияние неоднородности состава и механических свойств материала.
В результате формирования кластеров концентрация точечных дефектов на основе избыточного Ая снижается и его параметр решетки возвращается к стандартному значению. Низкая электропроводность отожженных пленок НТ ОаАя в различных источниках связывается либо с наличием в объеме включенных навстречу друг другу встроенных барьеров Шоттки, представляющих собой границы раздела металлический кластер-матрица ваАя, либо с неполной очисткой объема от точечных дефектов, фиксирующих уровень Ферми.