Получение твердых растворов (SiC)1-x(AlN)x методом магнетронного распыления и исследование их свойств

• Автор: Гусейнов, Марат Керимханович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 129 с. : ил.

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЙ ШИРОКОЗОННЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ (8іС)і_х(А1ІЧ)х.

1.1. Кристаллическая структура и свойства карбида кремния

и нитрида алюминия

1.2. Критерии образования твердых растворов

1.3 Термодинамический анализ критериев образования твердых растворов в системе БЮ-АМ

1.4 Полупроводниковые твердые растворы (Б1С)1.Х(А1]Ч)Х и структуры на их основе

ГЛАВА II. ПОЛУЧЕНИЕ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ (SiC)bx(AlN)x МЕТОДОМ МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ.

2.1 Важнейшие параметры магнетронных сиситем распыления

2.2. Расчет границы зоны термализации

2.3.Оценка положения анода в плазме MPC

2.4. Экспериментальная установка и технология получения

пленок твердых растворов (SiC)i.x(AlN)x
2.4.1 Методика подготовки подложек
2.4.2. Зависимость скорости распыления поликристаллических
мишеней SiC-AIN от мощности возбуждения разряда
2 .4.3. Влияние температуры подложки на скорость роста
пленок (SiC)i.x(AlN)x
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ, СОСТАВА И
МОРФОЛОГИИ ПЛЕНОК (81С)1.Х(АШ)Х.
3.1.Исследование структуры пленок (БЮ^-ДАМ)* методом
рентгеновской дифракции
3.2.Исследование структуры пленок (81С)1_Х(А1И)Х методом
дифракции быстрых электронов на отражение
3.3. Исследование морфологии поверхности пленок
3.4. Изучение однородности пленок (81С)1.Х(А1И)Х
ГЛАВА IV. ОПТИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ (віС^.ДАІГЧ)*.
4.1.Основные оптические характеристики полупроводниковых
пленок
4.2. Исследование оптических свойств пленок (81С)].Х(А1М)Х
4.3. Катодолюминесценция пленок (81С)1.Х(А1И)Х
4.4.Электропроводность пленок (81С)).Х(А1М)Х
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность темы. Развитие полупроводниковой электроники требует исследований различных полупроводниковых материалов практически по всем направлениям. В настоящее время существует потребность в полупроводниковых приборах стойких к воздействию высокой температуры, радиации, в приборах, работающих в коротковолновой области оптического диапазона. Это связано с различными применениями данных приборов в микроэлектронике, медицине, военной технике и пр. Такие приборы не могут быть созданы на основе широко используемых в твердотельной электронике классических полупроводниковых материалов (Si,Ge,A3B5,A2B6) из-за недостаточной тепловой, барической и радиационной стойкости. Важное значение в этой связи приобретает использование карбида кремния и твердых растворов на его основе, т.к. в силу удачного сочетания полупроводниковых и физико-химических свойств, приборы на их основе обеспечивают высокую надежность и стабильность параметров при экспериментальных условиях эксплуатации.
Наиболее перспективными в этом отношении являются твердые растворы карбида кремния с нитридом алюминия (SiC) i _X(A1N)X[ 1 ]. Благодаря большой ширине запрещенной зоны (3<Е8<6,2эВ) твердые растворы (SiC)t.x(AlN)x найдут применение особенно в тех областях, где требуется анализ ультрафиолетового (УФ) излучения при наличии мощного видимого или инфракрасного фона. Среди возможных применений можно назвать: датчики пламени и нагрева, приборы для измерения биодоз УФ (мониторы загара), диагностики плазмы, детектирования следов от двигателей ракет и т.д.
Псевдобинарные твердые растворы (SiC)j.x(AlN)x позволяют существенно расширять диапазон важнейших электрофизических свойств SiC, открывают большие возможности при создании новых оптоэлектронных

Ширина ТКП для случая àt=h4 = dk определяется по формуле
dk=3,37-10'S/uk/Bk, (2.3.4)
где Вк — индукция магнитного поля в области ТКП, Тл.
Ширина ТКП, вычисленная по формуле (2.3.4), считается максимально возможной, поскольку практически все электроны, эмитированные с катода, движутся в области ТКП, не выходя в область отрицательного свечения плазмы, где они должны эффективно ионизировать газ.
Ширину ТКП можно приближенно выразить через плотность ионного тока по формуле Чайлда-Ленгмюра [71]:
dk-4,7T0'u Uk3/4(nvф2)'1/4 (2.3.5)
где ni; — масса иона; jj — плотность ионного тока на катоде.
Электроны, не столкнувшиеся на своем пути с другими частицами, двигаясь по циклоиде, возвращаются к катоду и могут быть вторично захвачены им. Вероятность захвата должна быть велика, поскольку длина свободного пробега электрона значительно больше длины циклоиды. Однако из-за волновых процессов в плазме и неоднородности магнитного и электрического полей вероятность захвата отдельного электрона уменьшается до 0.5.
Электроны, которые попадают в магнитную ловушку и не возвращаются на катод, начинают совершать столкновения в плазме, перемещаясь в сторону анода. Совершив несколько ионизирующих столкновений, электрон теряет энергию и диффундирует к аноду. Область, в пределах которой электрон