Получение и исследование многокомпонентных гетероструктур на основе твердых растворов AIIIBV

• Автор: Пигулев, Роман Витальевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 213 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор литературы и постановка задачи исследования.

1.1 Свойства и применение многокомпонентных твердых

растворов на основе А Ву.

1.2 Г етеропереходы Иго типа

1.3 Фазовые равновесия в многокомпонентных гетеросистемах

на основе АШВУ.

1.4 Термодинамическая устойчивость и ограничения

многокомпонентных твердых растворов

1.5 Распределение компонентов в твердых растворах,

формируемых методом ГЖК
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.
ГЛАВА 2. Технология и аспекты процессов получения и исследования многокомпонентных твердых растворов.
2.1 Аппаратурнометодическое оформление ГЖК
многокомпонентных твердых растворов на основе АШВУ.
2.2 Аппаратурнометодическое оформление ЖФЭ тонких
многослойных ПТР на основе соединений АШВУ.
2.3 Поверхностночувствительные методы, применяемые для
анализа пятикомпонентных гетероструктур на основе АШВУ.
2.3.1 Метод ожеспектроскопии ЭОС
2.3.2 Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии РФЭС.
2.3.3 Метод массспектрометрии вторичных нейтральных частиц
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.
ГЛАВА 3. Модель ЕИХР в описании ингерфазных взаимодействий
ПТР, и моделирование зонных диаграмм гетероструктур Иго типа
3.1 Диаграммы плавкости систем на основе АШВУ.
3.2. Термодинамическая модель расчета фазовых равновесий ПТР
3.2.1 Термодинамическая модель ЕИХР для системы АХВ.хСуОгЕ.у.2
3.2.2 Термодинамическая модель ЕРЬСР для системы АхВуС.х.уЕ.г.
3.3 Расчет энергетических диаграмм гетероструктур Нго типа
3.3.1 Определение параметров ПТР
3.3.2 Модель расчета энергетических диаграмм исследуемых гетероструктур Иго типа
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3
ГЛАВА 4. Исследование полученных гетероструктур на основе
ПТР А Ву изопериодных подложкам авЬ и пАь.
4.1 Обоснование выбора гетероструктур на основе пятикомпонентных твердых растворов
4.2 Особенности получения пятикомпонентных твердых растворов
на основе АШВУ.
4.3 Гетероструктуры на основе ПТР АШВУ, изопериодные
подложкам йа8Ь и пАя
4.3.1 Однослойные гетероструктуры на основе ПТР ОапРАьЗЬ, изопериодные подложкам ваБЬ и пАь. .
4.3.2 Однослойные гетероструктуры на основе ПТР АЮа1пАз8Ь, изопериодные подложкам ва8Ь
4.3.3 Многослойные гетероструктуры на основе ПТР Са1пРАз8Ь и АЮа1пАз8Ь, изопериодные подложкам бавЬ.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4,.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Очевидно, что 2 1. ХтпУтп. Для получения идеальной по структуре гетерокомпозиции необходимо определить состав, обладающий заданными значениями периода решетки а0, коэффициента теплового расширения а0, которые задаются подложкой, и ширины запрещенной зоны . Для удовлетворения этим условиям необходима композиция с тремя или более степенями свободы, т. Существование решения системы уравнений 1. Перечисленные преимущества ПТР создают предпосылки для получения на основе подложек бинарных соединений, изопериодных и согласованных по КТР эпитаксиальных гетероструктур, работающих в более широком спектральном диапазоне, чем в случае четырехкомпонентных твердых растворов. Для пятикомпонентного твердого раствора типа 1. А,в 1гхуаА,в, 1хуаАв,. Соответственно, для растворов типа 1. Е ху1гЕ . Ав, 1у12хал,в 1 у1 хаАв,,
где в качестве атп и Екта принимаются параметры решетки и ширина запрещенной зоны при комнатной температуре. Для более точного прогнозирования ширины запрещенной зоны пятикомпонентных твердых растворов необходимо учитывать нелинейный вклад от эффектов смешения , , , 8, исключающего возможность корректной линейной интерполяции . Хминимума. Отличие величин а0 и а0 для слоев твердого раствора, рассчитываемых с помощью уравнений 1. Если 0,2,то рассогласование по КТР не приводит при охлаждении структуры от температуры эпитаксии до комнатной к рассогласованию по а более, чем на величину 5а 0,1. В таблице 1 представлены возможные значения Е8 ПТР на подложках ЫАз, 1пР, 9 ОаБЬ и содержащих ПТР на йаБЬ и СаР И. Таблица 1. Г етеросистема Пределы изменения состава Ширина запрещенной зоны эВ Л, мкм
А 1уОйу1п 1 . ОаЛпРхвЬуАз 1. А 11п 1 . РЬуА ,х. А1хСауп1. А1Р. А 1х Сау1п 1 ,х. Л . Продолжение таблицы 1. Лп 1 2ЗЬхА 8уР х. А1г1п 1 ЬХА луР 1 . А1уОа 1. Р7Аз. АРва. ЗЬхРуАэ 1. ЫЛа 1. А1уСа. А1уСа1. А иСаРЬ . Са8Ь 0х0, 0у0, . Са 1 7РХЛ 1. СаА . СаАьуьЬ . А 1аЛп 1. Например, с добавлением 1п к твердому раствору АЮаАзБЬ интервал длин волн увеличивается в 2,3 и смещается в длинноволновую область вплоть до 4,9 мкм. А с добавлением А1 в раствор ЫваРБЬ, интервал длин волн и диапазон увеличивается в 5 раз, причем расширяясь как в длинноволновую область до 3, мкм, так и в коротковолновую до 1, мкм . Однако при практической реализации этой возможности диапазон составов пятикомпонентных твердых растворов, согласованных с подложками по а и а, может сузиться, например, за счет проявления несмешиваемости. В связи с развитием новых перспективных направлений использования оптических сенсоров 7,2,1 потребность в надежных и доступных газоанализаторах и анализаторах жидкостей на данный момент не удовлетворена адекватно, так как предлагаемые на рынке сенсоры имеют существенные недостатки плохая селективность, низкое быстродействие, необходимость в частой и сложной калибровке замене чувствительного элемента или высокая цена. Это стимулирует интерес к созданию эффективных светодиодов на основе МТР, перекрывающих спектральный диапазон 1,65 мкм, так как портативные инфракрасные оптические датчики на их базе практически лишены недостатков. Светодиоды позволяют на три порядка увеличить быстродействие. Кроме того, они обладают миниатюрными размерами, низкой потребляемой мощностью, простой конструкцией и существенно большим сроком службы, а при массовом производстве их себестоимость ниже. АЮаАэРВЬ, АЮсЛпЛэР, Са1пРАз8Ь, и СаЫАьРВг. Не вызывает сомнения, что по мере разработки эффективных источников для этих диапазонов станет все более распространенной техника спектроскопических датчиков примесей в различных средах. Такая техника необходима для повышения производительности в ряде отраслей промышленности, усиления средств техники безопасности, улучшения условий труда. Таким образом, проблема дальнейшего расширения спектрального диапазона и повышения структурного совершенства гетеропереходов за счет согласования слоев по периоду решетки и по КТР остается актуальной. Перспективный путь решения этой проблемы переход на пятикомпонентные твердые растворы соединений АШВУ.