Металлоорганическая газофазная эпитаксия гетероструктур на основе соединений Al - In - Ga - As для приборов миллиметрового диапазона длин волн

• Автор: Данильцев, Вячеслав Михайлович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Металлоорганическая газофазная эпитаксия полупроводниковых соединений

А3В5 и твердых растворов на их основе Обзор литературы

1.1. Пиролиз металлоорганических соединений и гидридов

1.2. Управление процессом эпитаксиального роста в газотранспортной установке

1.3. Легирование эпитаксиальных структур

1.4. Выводы

Глава 2. Методики получения полупроводниковых гегеросруктур и тонких слоев

в процессе мсталлоорганической газофазной эпитаксии

2.1. Введение

2.2. Описание установки эпитаксиального роста и методик контроля эпитаксиальных структур
2.3. Условия роста и свойства эпитаксиальных слоев
2.4. Эпитаксиальный рост полупроводниковых структур с тонкими слоями
с резким изменением легирования и состава
2.5. Эпитаксиальный рост упругонапряженных тонких слоев пСаАБ на ОаАэ
2.6. Получение 8легированных слоев ваАв
2.7. Выводы
Глава 3. Осаждение наноостровковых и сплошных металлических пленок А на атомарно чистую поверхность ОаАэ в условиях металлоорганической газофазной эпитаксии
3.1. Введение
3.2. Начальные стадии осаждения А1 на атомарно чистую поверхность СаЛэ
3.3. Структура и свойства пленок алюминия на поверхности СаАэ
3.4. Электрические свойства тонких алюминиевых пленок и контактов на их основе
3.5. Вариация высоты барьера Шотгки Л1 бп ОаАБ и формирование невплавных омических контактов
3.6. Оптимизация процесса б легирования с целью контролируемого управления высотой барьера Шоггки в А1 бп СаЛэ
3.7. Эпитаксия ваАз поверх наноостровковых пленок алюминия
3.8. Выводы
Глава 4. Апробация эпитаксиальных гетероструктур в приборах миллиметрового
диапазона длин волн
4.1. Введение
4.2. Формирование мембранных структур для смесительных диодов Шо ггки
с субмикронным анодом
4.3. Структура для умножительной матрицы торцевых диодов Шоттки
4.4. Детекторные диоды миллиметрового диапазона на основе структур с пониженным эффективным барьером Шоттки
4.5. Малоинерционный отклик искусственной среды на основе ваАв с внедренными массивами А1 наноостровков
4.6. Выводы
Заключение
Список цитированной литературы


Глава 3 посвящена исследованию начальных стадий осаждения и закономерностей роста слоев А1 на ОаАБ из различных источников алюминия в процессе МОГФЭ. Приводятся данные исследований структурных и электрических свойств слоев металлического алюминия. Показана возможность формирования слоев алюминия, обладающих удельным сопротивлением 6-8 мкОм-см, что близко к объемному значению. В едином процессе МОГФЭ изготовлены гетероэпитаксиальные структуры АГп-баАз, образующие барьерный контакт Щоттки с фактором неидеапьности 1, - 1, и высотой барьера -0,7 эВ. Эффективная высота барьера может быть снижена путем встраивания в приповерхностный слой арсенида галлия 8-слоев кремния с возможностью получения в предельном случае сильного легирования омических контактов. AI/n-6(n)-GaAs изготовленных в МОГФЭ процессе находятся в хорошем согласии с результатами численного моделирования. Показана возможность заращивания металлических объектов в объем монокристаллической полупроводниковой матрицы. В результате выполнения работы продемонстрирована возможность создания среды, представляющей собой монокристаллический GaAs с внедренными наноостровками AI. В Главе 4 приведены результаты применения эпитаксиальных структур в макетах приборов. Приводятся данные по использованию гетероструктур на основе соединений А3В5 в планарных смесительных диодах Шоггки с субмикронным анодом. Описана конструкция и технология изготовления диодов и приведены их характеристики. Показана принципиальная возможность применения структур на основе арсснида галлия при изготовлении твердотельных умножителей частоты и разработаны матрицы умножителей на основе торцевых варакторных диодов. Приведены результаты предварительных оптических и транспортных исследований трехмерной искусственной среды, состоящей из наноостровков металлического алюминия, заключенного в полупроводниковую матрицу арсенида галлия. Заключение содержит основные результаты диссертационной работы. Заканчивая введение, хочу поблагодарить моего научного руководителя к. Владимира Ивановича Шашкина, под чьим руководством и при непосредственном участии которого было выполнено большинство работ представленных в диссертации. Также хочу поблагодарить соавторов, без совместной работы и общения с которыми данная работа не могла быть выполнена. М.Н. Ю.Н. A.B. Н.В. С.А. Д.М. Гапонову за исследования образцов методом фотолюминесценции; н. О.И. И.Ю. Шулешову за приготовление образцов для экспериментов и последующих исследований. Глава 1. Для выращивания арсенида галлия метод металлоорганической газофазной эпитаксии (МОГФЭ) впервые был использован X. Манасевитом []. В дальнейшем X. Манасевит продемонстрировал возможность применения данного процесса для получения практически всех соединений группы А В5, а также их твердых растворов [, ]. Выращивание полупроводниковых соединений А3В5 методом МОГФЭ осуществляют при атмосферном и пониженном давлении в реакторе. ЯзМ + ЕНз —> МЕ + ЗИЛ. Я3М - алкилы металлов М третьей группы; ЕНз - гидриды элементов Е - пятой группы. Газом носителем, как правило, служит водород - Н2. При получении некоторых твердых растворов полупроводников состав х (например тройного соединения А1хОа1. Сз)зСа] + х[(СН3)зЛ1] + ЛвН3 -> А№аь* Аэ +ЗСН4. Для определенности реакция записана для метильных соединений галлия и алюминия. В общем случае соотношение мольных долей реагентов в газовой фазе и в эпитаксиальной пленке имеет нелинейную зависимость. В частности нелинейная зависимость имеет место при выращивании твердых растворов 1пОаЛ5. На начальном этапе исследования процесса МОГФЭ для получения эпитаксиальных слоев полупроводниковых соединений А3В5 использовались метильные и этильные металлоорганические соединения, технология синтеза и очистки которых была достаточно хорошо развита. В таблице 1. МОС металлов ва, 1п и А1 []. С развитием технологии МОГФЭ были разработаны методы синтеза и глубокой очистки других соединений третьей группы. В частности, стали использоваться соединения, которые можно отнести как к МОС, так и гидридам. В качестве примера в таблице 1.