Разработка технологии выращивания эпитаксиальных слоев кадмий-ртуть-теллур методом жидкофазной эпитаксии для инфракрасных фотоприемников

• Автор: Денисов, Игорь Андреевич
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений и обозначений

Введение.
Глава 1. Общая характеристика материала . Основные методы выращивания и управления свойствами ЭС обзор литературы

1.1 Основные свойства материала КРТ.

1.2 Методы выращивания ЭС КРТ

1.2.1 Газофазная эпитаксия из металлоорганических соединений

1.2.2 Молекулярнолучевая эпитаксия

1.2.3 Жидкофазная эпитаксия ЖФЭ

1.3 Фазовые равновесия в системе Те применительно

к условиям проведения ЖФЭ.

1.4 Легирование и термообработка КРТ с целью придания заданных электрофизических свойств.
1.5 Требования к ЭС КРТ для создания многоэлементных фоторезисторов и фотодиодных матричных фотоприемников
1.6 Выводы по главе 1
Глава 2. Опробование различных вариантов ЖФЭ применительно к получению ЭС КРТ из раствороврасплавов на основе Те
2.1 ЖФЭ КРТ в горизонтальной проточной системе.
2.2 Вертикальный вариант ЖФЭ КРТ в условиях повышенного давления защитного газа
2.3 ЖФЭ КРТ в запаянной кварцевой ампуле.
2.4 Выводы по главе 2
Глава 3. Математическое моделирование процессов выращивания
ЭС КРТ из жидкой фазы.
3.1 Математическая постановка задачи.
3.2 Результаты численного моделирования конвекции при растворении и росте КРТ методом ЖФЭ
3.3 Выбор режимов получения ЭС с гладкой поверхностью и однородным распределением состава
3.4 Выводы по главе 3
Глава 4. Разработка технологических основ выращивания ЭС КРТ
методом ЖФЭ в запаянной ампуле, их легирования и отжига
4.1 Разработка технологических режимов выращивания ЭС КРТ с заданными составом, толщиной и морфологией поверхности
из раствороврасплавов на основе Те.
4.2Исследование структурного совершенства ЭС КРТ, выращенных
по разработанным технологическим режимам.
4.3Разработка технологических режимов выращивания легированных индием или галлием ЭС КРТ из растворов
расплавов на основе Те
4.4Разработка режимов отжига. Электрофизические, фотоэлектрические и оптические свойства ЭС КРТ.
4.5 Выводы по главе 4.
Глава 5. Разработка технологии выращивания ЭС КРТ методом ЖФЭ
для крупноформатных матричных фотодиодных и многоэлементных фоторезистивных ИК фотоприемников
5.1 Технология выращивания ЭС КРТ методом ЖФЭ для
ИК фотоприемников
5.2 Опробование ЭС КРТ при изготовлении крупноформатных матричных фотодиодных и многоэлементных фоторезистивных
ИК фотоприемников
5.3 Выводы по главе 5.
Выводы .
Список литературы


Te из растворов-расплавов на основе Те в запаянной кварцевой ампуле, обеспечивающие получение ЭС с составом, толщиной, однородностью распределения состава и толщины по площади ЭС, электрофизическими и фотоэлектрическими характеристиками и с качеством поверхности необходимыми для изготовления крупноформатных МФПУ и многоэлементных ФР с областью спектральной чувствительности, соответствующей основным окнам прозрачности атмосферы. Установлено, что причиной появления на поверхности ЭС волнообразного макрорельефа является нарушение планарности поверхности подложки в результате возникновения конвективных потоков при ее подрастворении в перегретом растворе-расплаве на начальной стадии проведения процесса эпитаксии. Величина критического перегрева, при котором жидкая фаза теряет свою устойчивость во время подрастворения поверхности подложки, зависит от толщины слоя жидкой фазы и скорости принудительного охлаждения системы подложка — раствор-расплав. Разработаны режимы выращивания ЭС КРТ без нарушения формы их поверхности. Для воспроизводимого получения ЭС КРТ n-типа проводимости разработаны режимы легирования ЭС индием или галлием из жидкой фазы на уровне (1. В том числе, разработан режим синтеза лигатуры Te+In(Ga), обеспечивающий однородное распределение примеси по длине слитка. ЭС. Разработаны режимы выращивания ЭС КРТ с поверхностью, свободной от этого вида дефектов. Разработанные режимы отжига ЭС непосредственно в ростовой ампуле позволяют исключить из технологического маршрута операции, связанные с химической обработкой, компоновкой, вакуумированием и запайкой ампул для проведения отжига. При этом отжиг ЭС проходит в парах шихты на основе Те, что позволяет сохранить морфологию поверхности выращенных ЭС без изменений. Разработана технология выращивания ЭС КРТ p-типа проводимости методом ЖФЭ для крупноформатных МФПУ. Выпущены ТД 9. ТУ -2/0-6-, ТД 3. ТУ -3/0-6-. Разработана технология выращивания ЭС КРТ n-типа проводимости методом ЖФЭ для многоэлементных ФР. Выпущены ТД 4. ТУ -1/0-6-, литера «О]». ЭС КРТ n-типа проводимости предназначены для замены объемных кристаллов КРТ в серийном производстве многоэлементных ФР. На базе ФГУП Тиредмет" организовано опытно-промышленное производство ЭС КРТ п и p-типа проводимости. Осуществляются поставки на заводы и в организации, производящие и разрабатывающие ИК ФП. Технология выращивания ЭС КРТ p-типа проводимости для крупноформатных МФПУ на спектральные диапазоны 3 - 5 и 8 - мкм. Технология выращивания ЭС КРТ n-типа проводимости, в том числе, легированных In, для многоэлементных ФР на спектральные диапазоны 3-5 и 8 - мкм. Результаты численного моделирования процесса ЖФЭ КРТ в двумерном приближении с использованием разработанной математической модели. Разработанные режимы отжига ЭС КРТ в парах шихты на основе Те, обеспечивающие получение заданных ЭФХ ЭС p-типа проводимости в едином технологическом цикле с их выращиванием. Режимы легирования ЭС ЖФЭ КРТ индием и галлием в процессе выращивания ЭС из растворов-расплавов на основе Те, коэффициенты распределения индия и галлия и их концентрационная зависимость. Автором проведены исследования кинетики разложения раствора-расплава на основе Те при проведении ЖФЭ в проточной системе, разработана конструкция контейнера для проведения ЖФЭ методом сдвига, определены термодинамические коэффициенты (в том числе, рассчитаны коэффициенты концентрационного расширения) и сформулированы граничные условия математической модели ЖФЭ, выполнены работы, связанные с использованием радионуклидов In и Ga при разработке режимов легирования ЭС, предложена модель образования выступающих дефектов роста на поверхности ЭС, предложены и отработаны режимы отжига ЭС непосредственно в ростовой ампуле в парах шихты на основе Те. При непосредственном участии и под руководством автора оптимизированы режимы выращивания ЭС, оформлены ТУ и ТД на разработанные технологии. Работы проводились в тесном взаимодействии с соавторами, которые не возражают против использования в диссертации совместно полученных результатов. Основные результаты работы докладывались на X, XI Национальных конференциях по росту кристаллов (г.