Исследование микродефектов в монокристаллах арсенида галлия, легированного кремнием

• Автор: Жевнеров, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Оглавление

Введение
Глава 1. Микродефекты и собственные точечные дефекты в соединениях АШВУ на основе современных исследований структуры

полупроводников

1.1. Промышленное применение арсенида галлия, легированного кремнием, и проблемы, связанные с выращиванием монокристаллов материала
1.2. Собственные и примесные точечные дефекты в ОаАз(81), влияние распада пересыщенных твёрдых растворов точечных дефектов на образование микродефектов

1.3. Методы исследования пересыщенных растворов точечных дефектов

и микродефектов в ОаАз(81)

1.4. Исследование влияния легирования и условий роста монокристаллов СаЛэ^О на образование микродефекгов, современные представления о

механизмах образования микродефекгов

Резюме к главе
Глава 2. Методика определения типа и концентрации микродефектов в легированных полупроводниках типа А||ГВ% в зависимости от условий их роста и уровня легирования
2.1. Метод диффузного рассеяния рентгеновских лучей (ДРРЛ) в схеме трёхкристалльного рентгеновского дифрактометра (ТРД)
2.1.1. Методика и схематичное описание измерения ДРРЛ в схеме

2.1.2. Расчёт концентрации и определение типа точечных и микродефектов на основе данных метода ТРД
2.1.3. Метод измерения ДРРЛ с применением установки криогенного охлаждения монокристалла
2.2. Прецизионное измерение периода решётки монокристаллов в схеме метода Бонда
2.3. Метод термодинамического расчёта области гомогенности и концентраций собственных и примесных точечных дефектов в
полупроводниках АШВУ
Резюме к главе
Глава 3. Применение экспериментальных методов исследования микродефекгов в монокристаллах ОаАз(81), выращенных методами ГНК и
Чохральского
3.1. Исследование монокристаллов, выращенных по методу ГНК
3.1.1. Параметры объектов исследования

3.1.2. Измерения ДРРЛ при комнатной температуре
3.1.3. Измерения ДРРЛ в криогенной установке
3.1.4. Измерения периода решётки по методу Бонда
3.1.5. Сопоставление результатов, полученных методами ДРРЛ и Бонда, анализ закономерностей образования МД в ГНК-кристаллах GaAs(Si)
Резюме к разделу 3.
3.2. Исследование монокристаллов GaAs(Si), выращенных методом Чохральского
3.2.1. Параметры объектов исследования
3.2.2. Измерения ДРРЛ
3.2.3. Измерения периода решётки по методу Бонда
3.2.4. Результаты измерений атомной концентрации
методом ВИМС
3.2.5. Сопоставление результатов, полученных методами ДРРЛ, Бонда и ВИМС, анализ закономерностей образования микродефектов
Резюме к разделу 3.
3.3. Сравнительный анализ данных о микродефектах в монокристаллах
GaAs(Si), выращенных методами ГНК, Чохральского и ВНК
Резюме к разделу 3.
Г лава 4. Термодинамический расчёт концентраций растворов равновесных точечных дефектов в тройной системе Ga-As-Si
4.1. Расчёт параметров жидких растворов системы Ga-As-Si
4.1.1. Описание системы растворов Ga-As-Si на основе
экспериментальных данных
4.1.2. Расчёт энтальпии и энтропии растворимости компонентов Ga, As
и Si в квазирегулярном приближении
Резюме к разделу 4.
4.2. Расчёт концентраций точечных дефектов методом квазихимических реакций
4.2.1. Определение системы уравнений квазихимических реакций на
основе современных экспериментальных данных
4.2.2. Определение энтальпии и энтропии системы квазихимических реакций
4.2.3. Результаты расчёта равновесных концентраций точечных дефектов в зависимости от степени легирования и условий роста монокристаллов, анализ возможности образования в системе GaAs(Si) микродефектов
Резюме к разделу 4.

4.3. Сопоставление результатов термодинамического расчёта растворов точечных дефектов и микродефектов в системе СіаАї^і) с результатами
экспериментальных методов исследования
Резюме к главе
Заключение по работе, выводы
Литература

Глава 2. Методика определения типа и концентрации микродефектов в легированных полупроводниках типа АШВУ в зависимости от условий их роста и уровня легирования
Как уже было отмечено в главе 1, в настоящее время не существует универсальной методики определения химического состава, типа дилатации, размеров и концентрации микродефектов в полупроводниковых монокристаллах, в т.ч. в баАя^). Существенную информацию о механизмах и динамике образования МД собственного и примесного характера можно получить на основании данных о химическом составе и концентрациях составляющих комплекса системы точечных дефектов, о температурной зависимости степени насыщенности растворов СТД и примесей, положении уровня Ферми и зарядовом состоянии ТД [5,27,47,48,55,68]. Вместе с тем, литературные данные по структурным исследованиям реальных полупроводниковых кристаллов А,ПВУ (глава 1) представляют множество успешно используемых экспериментальных и расчётных методов описания физической модели движущих сил зарождения и развития МД.
В зависимости от методики исследования, имеется ряд принципиальных ограничений в получении данных о МД и ТД. Так, группа химико-аналитических методов (методов квазихимических реакций, минимизации энергии Гиббса и т.д. [14,15,48,54,117-123]) одновременно учитывают большое количество возможных ТД и их комплексов, не обладая полноценными реальными данными о термодинамических параметрах образования дефектов и из зарядовом состоянии, что приводит к противоречивым расчётным данным различных исследователей [124-140]. Вместе с тем, такого рода методы удобны для описания химического состава комплекса ТД, и позволяют проводить моделирование в зависимости от воздействия внешних факторов. Электрофизические методы исследования нечувствительны к структуре дефектов, в т.ч. нейтральных. Структурно-чувствительный метод электронного парамагнитного резонанса неприменим - в АШВУ ввиду их диамагнитности. Группа реытгеноструктурных исследований (ДРРЛ, метод Бонда и т.д.) является неразрушающей группой методов, позволяющей получать обширную информацию о форме, размерах, типе и концентрациях МД и ТД на основе влияния упругих искажений матрицы монокристалла, вносимых дефектами [32-34,26,27,113,115]. Вместе с тем, такого рода методы принципиально не выявляют химический состав дефектной структуры. При одновременном наличии нескольких типов МД и их “гладком'5 распределении по размерам рентгеноструктурные исследования также неспособны к адекватному описанию структуры и состава МД.
Очевидно, для выявления природы происходящих в монокристаллах посткристаллизационных дефектообразованиях необходим выбор комплекса методов исследования. Последовательность применения методов в значительной