Синтез III-N микро- и наноструктур методом МОГФЭ на подложках сапфира и кремния

• Автор: Рожавская, Мария Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 179 с. : ил.

■ ■■■■■■■а ■ ■ ■■ кш I I ятштлй ш

Оглавление
Введение

Глава 1. Свойства нитридов элементов III группы

1.1 Кристаллическая структура нитридов элементов III группы

1.2 Подложки для эпитаксиального роста Ш-М соединений

1.3 Дислокации в эпитаксиальных слоях Ш-Ы соединений

1.4 Легирование нитрида галлия

1.5 Газофазная эпитаксия из металлорганических соединений

1.5 Зародышевые слои при росте на сапфировых подложках

1.6 Селективная эпитаксия Ш-И соединений
1.7 Эпитаксиальный рост ваЛ в неполярных и полуполярных направлениях
1.8 Нитевидные нанокристаллы на основе нитрида галлия
Глава 2. Методика ростовых экспериментов и исследования слоев и структур на основе нитридов элементов III группы
2.1 Описание технологической установки ЕРКДЛР
2.2 Источники металлорганических соединений
2.3 Реактор и система нагрева
2.4 Система рефлектометрии
2.5 Подложки
2.6 Методика исследования эпитаксиальных структур
Глава 3 Исследование особенностей процесса селективной эпитаксии в условиях МОГФЭ
3.1 Исследование процесса селективной эпитаксии нитрида галлия в окнах круглой формы
3.1.1 Влияние потока аммиака на характер роста кристаллитов
3.1.2 Конкуренция отдельных кристаллитов
3.2 Влияние отношения N113:Н2 на процесс селективной эпитаксии в полосковых окнах
illfl 111 11 I IN U I IB ■ III I II (

3.3 Влияние давления в реакторе на огранку полосков при селективной эпитаксии
3.4 Влияние добавления азота на огранку полосков при селективной эпитаксии
3.5 Влияние потока ТМГ на огранку полосков в процессе селективного выращивания
3.6 Развитие огранки полосков в процессе селективного выращивания
3.7 Исследование процесса диффузии атомов галлия в условиях селективной эпитаксии
3.8 Исследование процесса селективной эпитаксии на a-GaN
3.9 Двойной перекрестный ELOG процесс
3.10 Исследование легирования и полосковые светодиоды
3.11 Выводы
Глава 4 Синтез нитевидных микро- и наноструктур на подложках сапфира и кремния методом МОГФЭ
4.1 Синтез НИК по механизму пар-жидкость-кристалл
4.1.1 Формирование капель золота на подложке кремния ориентации (111)
4.1.2 Синтез НИК с преобладающей вертикальной компонентой скорости роста с использованием режима с альтернативной подачей прекурсоров
4.1.3 Синтез НИК с использованием индия в качестве катализатора
4.1.4 Осаждение ИаИ в планарном режиме на вершины ННК
4.1.5. Необходимые условия для синтеза ННК с использованием золота в качестве катализатора
4.2.1 Бескаталитический синтез ННК, стимулированный пленкой титана
4.2.2 Оценки для скорости роста ННК
4.2.3 Исследование ННК, синтезированных с использованием пленок титана

4.2.5 Синтез гетеро структур с квантовыми ямами ІпОаМ/ОаК на боковых
гранях ННК
4.3 Выводы
Глава 5. Исследование возможности использования буферных слоев карбида кремния на кремниевых подложках для роста светодиодных структур на основе Ш-И соединений
5.1 Выбор оптимального зародышевого и буферного слоев при росте на
кремниевых подложках с буферным слоем карбида кремния
5.2 Исследование подложек БіС/Бі
5.3 Оптимизация эпитаксиальной структуры
5.4 Синтез светодиодных структур на подложках 8ІС/8І
5.5 Выводы
Заключение
Список цитируемой литературы

нанокристаллы (ННК) имеют ряд преимуществ. ННК с большим отношением высоты к диаметру и большим отношением площади поверхности к объему позволяют значительно снизить плотность дислокаций в верхней части ННК [111]. Кроме того, из-за маленькой площади соприкосновения с подложкой ННК оказываются менее чувствительны к механическим напряжениям, возникающим из-за разности КТР, что позволяет избежать образования трещин, являющихся большой проблемой при росте на подложках большой площади или подложках с сильно отличающимся КТР, в частности, кремниевых подложках. Эффективность вывода света из таких структур возрастает благодаря трехмерной геометрии. Более того, в работе [112] было продемонстрировано, что может быть получено излучение на различных длинах волн при помощи изменения диаметра ННК, что дает возможность создания монолитных белых светодиодов на их основе. Еще более обещающими являются гетероструктуры на основе ННК, в которых InGaN/GaN квантовые ямы располагаются на боковой поверхности цилиндрического ННК, что позволяет существенно увеличить площадь активной области, в следствие чего возрастает общая интенсивность излучения при той же площади используемой подложки [93].
GaN ННК могут быть получены с использованием металлических катлизаторов, в данном случае рост происходит по механизму пар-жидкость-кристалл, когда атомы элементов III и V группы растворяются в капле металла, достигается пересыщение раствора и затем происходит кристаллизация под каплей. В качестве металла-катализатора чаще всего используется золото [9, 113], никель [114, 115] и их растворы [116]. Большое количество работ было посвящено исследованию возможности самоорганизации ННК без катализатора [117, 1118, 119-122]. Для случая молекулярно-пучковой эпитаксии было показано, что необходимым условием бескаталитического роста ННК является большое V/III соотношение [117, 119, 129, 123]. Кроме того, очень важным параметром является тощина AIN буфера [124-127]. Механизм нуклеации ННК изучался многими группами исследователей. Так в работе [124] было показано, что зарождение ННК