Разработка диэлектрических покрытий для повышения функциональных и эксплуатационных характеристик полупроводниковых приборов на основе гетероструктур AlGaAs/GaAs

• Автор: Козырев, Антон Андреевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Методы пассивации и защиты поверхности зеркального скола полупроводниковых светоизлучающих приборов на основе соединений АИВ

1.1. Применение полимерных материалов в качестве пассивирующих и

изолирующих покрытий

1.1.1. Сульфидная пассивация поверхности полупроводников АШВУ

1.1.2. Пассивация поверхности полупроводников АШВУ с помощью полиимидов

1.1.3. Отражающие покрытия на основе полимеров

1.2. Защита поверхности полупроводников АШВУ с помощью осаждения

барьерного слоя

1.3. Просветляющие и отражающие неорганические защитные покрытия

1.4. Предварительная очистка поверхности полупроводника

1.5. Трхступенчатая технология пассивации
1.6. Выводы к главе 1
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования
2.1. Материалы
2.2. Исследование рельефа плнок, методом атомносиловой
микроскопии
2.3. Исследование плнок методом ИК Фурье спектроскопии.
2.4. Измерение порога катастрофы лазерных диодов
2.5. Измерение напряжения пробоя толстых плнок
2.6. Вакуумная установка
2.7. Измерение спектров пропускания
2.8. Измерение динамических вольтамперных характеристик
2.9. Измерение спектров фотолюминесценции
2 Измерение ОЖЕ спектров поверхности
2 Методика расчета спектральных характеристик матричным методом
2 Выводы к главе
ГЛАВА 3. Наноразмерные слои на основе полиамидокислот и нолиамидоимидов в качестве защитного и пассивирующего покрытия в полупроводниковых АЮаАвЛЗаАз гстероструктрах
3.1. Исследование полимерных пленок ПАК и ПАИ
3.1.1. Исследование плнок методом ИК Фурье спектроскопии
3.1.2. Исследование рельефа плнок, полученных адсорбцией из раствора методом атомносиловой микроскопии
3.1.3. Измерение порога катастрофы лазерных диодов
3.1.4. Измерение спектров пропускания и отражения полимерных покрытий
3.1.5. Влияние коэффициента отражения выходного зеркала на коэффициент потерь плоского резонатора и его добротность
3.1.6. Влияние коэффициента сажеобразования полимерного покрытия на предельную мощность полупроводниковых светоизлучающих приборов
3.2. Исследование изоляционных свойств полимерных плнок, полученных методом центрифугирования
3.2.1. Измерение вольтамперных характеристик плнок ПАИ
3.3. Выводы к главе
ГЛАВА 4. Исследование неорганических материалов для защиты поверхности полупроводниковых приборов на основе АЮаАБОаАБгетероструктур
4.1. Исследование оптических и структурных характеристик плнок
нитрида кремния, селенида цинка и оксида алюминия
4.1.1. Исследование плнок, полученных испарением в вакууме, методом атомносиловой микроскопии
4.1.2. Измерение спектров пропускания
4.1.3. Измерение порога оптической катастрофы лазерных диодов
4.1.4. Двухслойные защитные покрытия
4.2. Исследование влияния азотной ионной бомбардировки на поверхность полупроводника
4.3. Выводы к главе 4.
Заключение Список литературы
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ ЭЛИ электроннолучевое испарение атомносиловая микроскопия ИА ионное ассистирование ИР ионное распыление ЭЦР электронноциклотронный резонанс ХОП химическое осаждение из паровой фазы ИЯК испарение из ячейки Кнудсена СВВ сверхвысокий вакуум СВЖ среднее время жизни i v
КОЛЗ катастрофическая оптическая деградация зеркал КПД коэффициент полезного действия ИК инфракрасный
органический светоизлучающий диод
ПАИ полиамидоимид
ГАК полиамидокислота
октадецилтиол
xi i
i i

ПИ полиимид
транзистор с высокой подвижностью электронов
V плазмохимическое осаждение
ДМАА диметилацетамид
ГОС припой оловянносвинцовый
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Одним из высокоэффективных способов защиты поверхности от окисления является технология скалывания пластины на кристаллы в сверхвысоком вакууме СВВ или в инертной среде с последующей пассивацией, однако, это очень дорогие и сложные в реализации процессы. Большое число исследований проведено в области халькогенидной пассивации , , однако данных о внедрении этих методов в производство не поступало. Сегодняшний уровень развития нанотехнологии позволяет рассмотреть перспективу использования нанострукгурированных материалов в качестве оптических покрытий вместо используемых в настоящее время диэлектрических неорганических материалов. В последние годы интерес к полимерным материалам постоянно растт, благодаря их уникальным механическим свойствам, устойчивости к мощному когерентному излучению , а также повышенной тепловой и электрической проводимости . ОЬЕОэ так и в производстве лазерных диодов с длиной волны, лежащей в видимом диапазоне. Это может не только улучшить параметры этих приборов, но и уменьшить их стоимость и упростить технологию производства. Основным достоинством полимеров является простота изготовления и возможность работы с гибкими подложками. Полимерные покрытия могут быть сформированы с использованием различных методов осаждения из раствора, например метода полиионной сборки и центрифугирования . Устойчивость к воздействию излучения высокой мощности в большинстве практически важных случаев сводится к обеспечению высокой термической устойчивости полимера. К полимерам, обладающими максимальной термостабильностью до 0С и высокой механической прочностью, относится класс полиимидов. Эти свойства позволяют использовать их в качестве герметизирующих и пассивирующих покрытий. Создание защитных покрытий на основе полимеров и неорганических материалов, позволяющих увеличить предельную мощность и наджность светоизлучающих полупроводниковых приборов на основе АЮаАБСаАзгетсроструктур. Разработать технологические основы получения полимерного защитного покрытия методом адсорбции из раствора на поверхности полупроводниковой гетероструктуры. Исследовать оптические и структурные характеристики плнок нитрида кремния, селенида цинка и оксида алюминия и проанализировать возможность их использования в полупроводниковых приборах с мощным когерентным излучением. Показана возможность использования полимерных материалов для пассивации выходной светоизлучающей грани полупроводниковых кристаллов на основе АЮаАзОаЛБгетероструктур и на примере полупроводниковых лазерных диодов показано, что наноразмерная плнка полиамидокислоты ПАК позволяет увеличить их предельную мощность в 1. Показана возможность диэлектрической изоляции рпперехода полиамидоимидами, что позволяет увеличить выход годных приборов по короткому замыканию до . Разработаны технологии получения тонких защитных неорганических плнок с высокой лучевой прочностью методом электроннолучевого испарения в вакууме с ионным ассистированием. Создана технология защиты тонкими полимерными покрытиями на основе полиамидокислог светоизлучающих поверхностей полупроводниковых гетероструктур на основе АЮаАьОаАь. Показано, что полиа. Результаты диссертационной работы использованы в ОАО ИПП Иижскт, г. Саратов, что подтверждается актом внедрения 5 от . Достоверность полученных результатов обусловлена использованием в экспериментах стандартной сертифицированной измерительной аппаратуры и подтверждается воспроизводимостью экспериментальных данных, полученных с использованием современных физикохимических методов атомносиловой микроскопии АСМ, спектрофотометрии, инфракрасной И К Фурье спектроскопии и др. Исследуемые полиамидокислоты, осажденные методом адсорбции из раствора на поверхность гетероструктуры АЮаАзСаАв, обеспечивают наджную герметизацию, предохраняя е от воздействия атмосферного кислорода, что обеспечивает повышение рабочей мощности излучения в 1. Выходная оптическая плотность мощности при этом увеличивается до 7 МВтсм2. Полиамидоимидная диэлектрическая плнка, осажднная методом центрифугирования, исключает возможность короткого замыкания рпперехода в линейках полупроводниковых кристаллов, разделнных канавками и может использоваться для их изоляции наравне с традиционными неорганическими покрытиями, такими как оксид алюминия.