Кристаллизация из газовой фазы пленок алмаза и алмазоподобных нитридов

• Автор: Спицын, Алексей Борисович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 5 ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Возникновение и развитие газофазного синтеза алмаза путем термического разложения простых газообразных углеродсодержащих соединений

1.2. Химической транспортная реакция

1.3. Некоторые закономерности синтеза, состав и свойства алмазных пленок, полученных методом нагретой нити

1.3.1. Конверсия газовой фазы

1.3.2. Зависимость частоты зарождения и скорости роста алмазных пленок от температуры подложки

1.3.3. Роль геометрии системы активатор - подложка

1.3.4. Примеси металлов в алмазных пленках
1.3.5. Примесь водорода в алмазных пленках
1.3.6. Содержание неалмазного углерода в алмазных пленках по данным спектроскопии комбинационного рассеяния
1.4. Способы получения пленок A1N и GaN
1.4.1. Общие сведения
1.4.2. Подложки для осаждения пленок A1N и GaN
1.4.3. Химические методы получения пленок AIN и GaN
1.4.4. Физические методы получения пленок A1N
1.5. Легирование пленок AIN
1.6. Термодинамика реакций с участием нитрида алюминия
1.7. Легирование пленок GaN
1.7.1. Неконтролируемое легирование GaN
1.7.2. Контролируемое легирование GaN

1.7.3. Глубокие и мелкие примесные уровни в GaN
1.8. Переходы между разнородными твердыми фазами
Глава 2. СИНТЕЗ АЛМАЗА ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ
2.1. Основные требования к экспериментальному реактору
2.2. Конструкция реактора для синтеза алмазных пленок
2.3. Синтез алмазных пленок
2.4. Особенности распределения тепла в реакторе для синтеза алмазных пленок
2.5. Оценка состава активированной газовой фазы в реакторе для наращивания алмазных плёнок по методу нагретой нити
2.6. Температурная зависимость скорости роста алмазной пленки
2.7. Основные гетерогенные реакции при росте алмаза из газовой

Глава 3. СИНТЕЗ АЛМАЗОПОДОБНЫХ НИТРИДОВ ИЗ ГАЗОВОЙ

3.1. Описание установки для получения плёнок A1N и GaN
3.2. Порядок проведения опытов по осаждению A1N и GaN
3.3. Исследование кинетики осаждения плёнок нитридов галлия и алюминия
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАВИСИМОСТИ СВОЙСТВ И СТРОЕНИЯ ПЛЕНОК АЛМАЗА И АЛМАЗОПОДОБНЫХ НИТРИДОВ АЛЮМИНИЯ И ГАЛЛИЯ ОТ УСЛОВИЙ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА. ПРИМЕНЕНИЕ СЛОИСТЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ АЛМАЗА И НИТРИДОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ УСТРОЙСТВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
4.1. Строение и состав поликристаллических алмазных пленок

4.2. Содержание примесного водорода в алмазных пленках по данным ИК-спектроскопии
4.3. Содержание неалмазного углерода в алмазных пленках по данным спектроскопии комбинированного рассеяния
4.4. Исследование легированных бором алмазных пленок в процессе
их роста из газовой фазы на монокристаллах алмаза
4.5. Исследование структуры, морфологии и состава полученных плёнок нитридов алюминия и галлия
4.6. Спектры комбинационного рассеяния A1N и GaN
4.7. Изучение электрофизических свойств пленок нитридов
4.7.1. Температурные зависимости статической и динамической проводимости и емкости пленок A1N на Si
4.7.2. Электрические свойства пленок GaN
4.8. Исследование катодолюминесценции пленок твердых растворов нитрида алюминия и галлия
4.9. Гетероструктура нитрид алюминия / алмаз
4.10. Эмиссионные свойства многослойных структур Si/алмаз и Si/aaMa3/AlN
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

В работе [76] для снижения температуры осаждения (до 700-800 К) применялась активация газовой фазы (ВЧ или СВЧ разряд). Однако монокристаллических пленок авторам получить не удалось.
Другим широко распространенным химическим методом получения пленок A1N и GaN является синтез из металлоорганических соединений (МОС-метод), который заключается во взаимодействии алюминийорганических соединений с аммиаком при высоких температурах (от 600 К). В качестве источника алюминия используют триметилалюминий (А1(СН3)з) или более сложные комплексы, например, (CH3)2A1NH2 [48, 77].
К основным недостаткам этого метода относятся наличие в получаемых пленках A1N значительного содержания примеси углерода [78], а также использование огнеопасных соединений.
Нитрид алюминия, полученный химическими методами, по составу близок к стехиометрическому [48, 65, 51]. Однако вследствие использования высоких температур осаждения получаемые структуры деформированы под действием больших механических напряжений, что может вызывать разрушение пленок.
В некоторых работах рекомендовано охлаждать пленки A1N после их осаждения в течение 2 часов [49, 50]. Однако существуют данные, что скорость охлаждения слабо влияет на деформацию и разрушение образцов [61].
В случае развитого рельефа поверхности слоев A1N проводят полирующее травление структур в водном растворе NaOH (20%) и удаляют за 10 мин слой материала 0,5 мкм [46]. Некоторые слои, особенно толстые, полируют механически [79].
Таким образом, химические методы осаждения A1N обладают существенными достоинствами:
• наблюдаются сравнительно большие скорости осаждения и высокая
степень кристаллического совершенства слоев;