Синтез эпитаксиальных слоев в системе GaN/AlGaN методом хлоридгидридной газофазной эпитаксии и формирование гетероструктур на их основе

• Автор: Фомин, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Оглавление стр

Введение

Глава 1 Широкозонные полупроводниковые соединения 3

обзор.

1.1. Свойства полупроводниковых соединений 3.

1.2. Методы синтеза соединений 3.

1.3.1. Газофазная эпитаксия из металлорганической фазы

1.3.2. Молекулярнолучевая эпитаксия.

1.3.3. Хлоридгидридная газофазная эпитаксия.

1.3.4. Проблемы синтеза алюмосодержащих нитридов методом

1.4. Механизм формирования эпитаксиальных слоев при

осаждении из газовой фазы.
1.5. Подложки для эпитаксиального осаждения соединений 3
1.6. Свойства эпитаксиальных слоев , синтезированных
различными методами.
1.7. Легирование эпитаксиальных слоев .
1.8. Метод селективного химического травления
дислокационных дефектов в .
1.9. Твердотельные источники света на основе соединений 3
Методики синтеза и исследования эпитаксиальных слоев
Глава 2 и гетероструктур.
2.1 Установка синтеза
2.2 Методика осаждения эпитаксиальных слоев
2.3 Методики исследования слоев , , I и
гетероструктур I
Глава 3 Синтез и исследование свойств эпитаксиальных слоев
3.1 Осаждение и исследование свойств нелегированных слоев и
3.2 Синтез и исследование свойств эпитаксиальных слоев п
Ii
3.3 Синтез и исследование свойств эпитаксиальных слоев

Синтез алюмосодержащих соединений методом
Глава 4 ХГФЭ.
4.1 Синтез слоев 1 методом ХГФЭ и исследование их
свойств.
4.2 Осаждение эпитаксиальных слоев ,i. 0х0.3 на
подложках 6i
4.3 Осаждение слоев I на сапфировых подложках.
4.4. Фотоэлектрические свойства эпитаксиальных слоев
4.5. Активация акцепторной примеси в слоях I. и
исследование механизмов протекания тока в контакгах к слоям оиб 0.
Формирование многослойных гетероструктур в системе
Глава 5
5.1. Структурные свойства гетеростругкур
5.2. Электролюминесцснтные характеристики р переходов в
гетсрострукгурах .
Выводы
Список цитируемой литературы


Синтезируемый при этом материал демонстрирует неприемлемое для приборных структур качество. Существует весьма ограниченное количество публикаций, в которых сообщалось бы о синтезе кристаллическисовершенных слоев Ixi. ХГФЭ. Также, отмечается невозможность получения слоев xi. ХГФЭ вследствие неконтролируемого их легирования во время синтеза атомами донорной примеси i, источником которых является материал реактора 5. Таким образом, исследование газофазных реакций и изучение особенностей эпитаксии 1 и нитридов в хлоридгидридной системе является важной исследовательской работой, результатом которой может стать развитие технологии ХГФЭ и достижение эффективного и экономичною метода для производства светодиодов УФ и синего диапазона. Цель работы состояла в изучении закономерностей осаждения алюмосодержащих соединений из хлоридной газовой фазы с последующим формированием многослойных гетероструктур в системе . Научная новизна работы состоит том, что была разработана методика формирования многослойных гетероструктр в системе I. ХГФЭ. Выявлены параметры синтеза, позволяющие контролировать степень легирования как донорными, так и акцепторными примесями. Предложен и реализован метод синтеза слоев i при использовании кристаллического кремния в качестве источника легирующей примеси. Предложена методика предварительной обработки поверхности сапфировых подложек в газовой фазе, целесообразная для улучшения кристаллического качества эпитаксиальных слоев. Продемонстрирован направленный синтез кристазличсскисовсршснных слоев xi. Практическая ценность работы. В данном исследовании была показана возможность формирования гетсроструктр в системе из хлоридгидридной газовой фазы, что делает возможным применение полученных результатов при разработке технологии светодиодных структур синего диапазона методом ХГФЭ. Апробация результатов. Международный семинар по карбиду кремния и родственным материалам I. Великий Новгород, г. Всероссийское Совещание Нитриды галлия, алюминия, индияструктуры и приборы. СПетербург, г. Всероссийская Конференция Нитриды галлия, индия и алюминия. Москва, г. Ii ii i I4. IV Международная конференция Химия высокоорганизованных веществ и научные основы нанотехнологии. СПетербург, г. Положения, выносимые на защиту. Формирование гетероструктур в системе реализовано методом хлоридгидридной газофазной эпитаксии. Использование кристаллического кремния в качестве источника донорной примеси позволяет проводить управляемое легирование слоев в широком диапазоне содержания легирующей примеси при сохранении кристаллического совершенства слоев. Вхождение 1 в твердую фазу при синтезе трехкомпонентных твердых растворов x . X лимитируется побочными реакциями в газовой фазе. Улучшение структурных свойств эпитаксиальных слоев твердых растворов xi. Дырочная проводимость в сгруктурах xi. I менее 0. Структуры с составом по 10. Публикации Основные результаты работы опубликованы в печатных работах, в том числе в 5 научных статьях и в материалах 5 конференций. Структура и объем. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав заключения и списка литературы, изложенных на 8 машинописных листах. Диссертация включает так же рисунка, 6 таблиц и список литературы из 3 наименований. Первая глава содержит обзор литературы по свойствам широкозонных полупроводниковых соединений типа 3. Приводятся основные методы синтеза нитридов. Раскрывается проблема синтеза алюмосодержащих соединений методом ХГФЭ. Вторая глава содержит описание применявшегося технологического оборудования, приводятся методики эпитаксиального осаждения соединений 3 и методы исследования полученных образцов. В третьей главе обсуждаются результаты экспериментов по оптимизации параметров газофазного осаждения нелегированных слоев . Приводятся характеристики легированных слоев i и и обсуждаются особенности проведения легирования донорными и акцепторными примесями в методе ХГФЭ. В четвртой главе обсуждаются результаты экспериментов по осаждению алюмосодержащих нитридов I и твердых растворов xi. ХГФЭ и получению слоев типа проводимости.