Пористые карбид кремния и нитрид галлия: получение, свойства и применение

• Автор: Мынбаева, Марина Гелиевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 173 с. : ил.

Щ ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

§1.1 Введение

§1.2 Пористый карбид кремния (ПКК) на основе БЮ «-типа

проводимости - формирование, структурные и электрические свойства

§ 1.3 ПКК на основе эпитаксиальных слоев «-типа проводимости

§ 1.4 Оптические свойства ПКК я-типа проводимости

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ

§2.1 Получение пористых Б1С и ваЫ
§2.2 Исследование ПКК и пористых структур ОаТГ/БЮ
§2.3 Эпитаксиальное наращивание
ГЛАВА 3 ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ПОРИСТОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ §3.1 Получение пористого карбида кремния
§3.1.1 Особенности формирования микропористого карбида кремния 49 §3.2 Модификация структуры пористого карбида кремния
ф §3.3 К вопросу о роли вакансий в образовании пор при анодтйации БЮ
§3.4 Оптические свойства пористого карбида кремния
§3.5 Электрические свойства пористого карбида кремния
§3.6 Дрейфовая подвижность носителей заряда в ПКК
ГЛАВА 4 ПРИМЕНЕНИЕ ПОРИСТОГО КАРБИДА КРЕМНИЯ
§4.1 Применение ПКК в качестве подложек для выращивания ЭС БЮ
и ваЫ с улучшенными свойствами
§4.1.1 Снижение плотности дислокаций в ЭС Б1С при использовании
буферных слоев ПКК
§4.1.2 Снижение плотности дислокаций в ЭС ОаИ при использовании
буферных слоев ПКК
§4.2 Формирование полуизолирующих слоев Б1С на основе ПКК
§4.2.1 Создание полуизолирующих слоев Б1С легированием ПКК 6 кремнием
§4.2.2 Создание полуизолирующих слоев БЮ легированием ПКК

ванадием
§4.3 Автолегирование эпитаксиальных слоев GaN, выращиваемых на
подложках ПКК
ГЛАВА 5 ПОЛУЧЕНИЕ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ПОРИСТЫХ
СТРУКТУР GAN/SIC
§5.1 Получение пористого GaN
§5.2 Исследование пористых подложек GaN/SiC
§5.3 Использование пористых подложек GaN/SiC для гомоэпитаксии
нитрида галлия
§5.4 Фотопроводимость пористых структур GaN/SiC
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

ЛИТЕРАТУРА

Введение

Развитие современных технологий требует создания мощных и высокочастотных приборов, способных работать в условиях высоких температур и сильных электрических полей. Наиболее перспективными материалами для создания таких приборов на сегодняшний день являются карбид кремния и нитриды третьей группы периодической системы, из которых наиболее распространен нитрид галлия. Карбид кремния уже используется для промышленного производства ряда приборов, а нитрид галлия доказал свою перспективность для высокочастотных и светоизлучающих приборов. Уникальные физические свойства этих материалов, такие, как химическая и радиационная стойкость, механическая прочность и т.п., с одной стороны, как раз и определяют круг их возможных применений. С другой стороны, эти же самые свойства ограничивают возможность управления электрофизическими свойствами этих материалов и, в определенной мере, препятствуют реализации их уникальных свойств. Так, данные полупроводниковые соединения трудно поддаются легированию, а их большая механическая прочность и малый модуль упругости в некоторых случаях, например, при создании гетероструктур, оказываются не преимуществом, а недостатком.
^ В то же самое время, из кремниевой технологии известно, что область
применения полупроводника может быть существенно расширена при создании в нем пористой структуры. Применение пористого кремния уже позволило реализовать новые промышленные технологии для этого полупроводника. Это указывает на перспективность применения технологии пористых материалов и для других полупроводников, в том числе и для БЮ и ОаЫ, призванных в недалеком будущем заменить кремний во многих полупроводниковых приборах.
Пористый БЮ известен уже около десяти лет, но до сих пор не находил широкого практического применения. Интерес к пористым полупроводникам возник после того, как пористый кремний продемонстрировал интенсивную люминесценцию в видимой области спектра, недостижимую для кристаллического материала. Первоначальный интерес к пористому БЮ и был
4 вызван гипотетической перспективой получения эффективной излучательной
- 35"-
отражений при угловом распределении дифракции по отражениям (0002), (0004) и (11-24).

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС)
Измерения РФЭС проводились в камере SPECS с вакуумом в 5x10'10 Тор,
оборудованной рентгеновской пушкой SPECS XR50 с полусферическим

анализатором PHOIBOS 100. Спектры записывались на излучении MgK<,. Спектрометр был откалиброван по линиям Au 4f7/2 и Си 2рзд на 84.00 эВ и 932.66 эВ соответственно.
Комбинационное рассеяние света (КРС)
Исследования методом КРС проводились для определения уровня остаточных напряжений в структурах GaN/SiC до и после анодизации, а также в структурах SiC/ПКК. Регистрация спектров КРС проводилась на автоматизированной спектрометрической установке, состоящей из спектрометра ДФС-24, ФЭУ с системой счета фотонов, и лазера. В качестве источника возбуждения использовался перестраиваемый по длине волны аргоновый лазер ЛГ-503 мощностью 1Вт в линии и криптоновый лазер ILK 120 мощностью 0.2 Вт в линии. При исследованиях использовались лазерные линии с длинами волн >.=458 нм >.=476 нм, >.=488 нм, >.=514.5 нм, >.=647 нм и >.=676.4 нм.
Для решения задачи, связанной с оценкой напряжений в слоях по сдвигу фононных линий в спектре КРС, требовалась высокая точность определения частотного положения этих линий. Для точной привязки спектра изучаемых объектов в спектр исследуемого образца с двух сторон вписывались реперные линии Аг- или Ne- гейслеровских ламп. Это позволило увеличить достоверность результатов и получить точность определения частот не хуже 0.2 см'1.
Уровень остаточных напряжений в исследуемых структурах определялся по сдвигу фононных линий относительно значений энергий оптических фононов в объемных недеформированных слоях GaN, приведенных в Таблице 2.1.
Оже-электронная спектроскопия и масс-спектроскопия вторичных ионов
Установка Оже-электронной спектроскопии (ОЭС) была собрана на базе ультравысоковакуумной камеры с остаточным давлением 10'11 Тор. Для