Разработка и исследование технологии формирования наноструктур на основе нитридов элементов III группы

• Автор: Царик, Константин Анатольевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Обзор литературы, посвященной материалам ШЫ.

1.1. Перспективность технологии на нитриде галлия.

1.2. Подложки для эпитаксии ваИ

1.2.1. Кристаллы, которые могут быть использованы в качестве подложек для эпитаксии СаИ.

1.2.2. Сапфир

1.2.3. Карбид кремния

1.2.4. Кремний.

1.3. Шнитридные структуры основные методы и приборы

1.3.1. Основные методы.

1.3.2. Метод МЛЭ.
1.3.3. Структуры и приборы на основе неполярного ОаИ.
1.3.4. Приборы на основе полярных нитридгаллиееых полупроводников .
1.4. Конструкции транзисторов с высокой подвижностью электронов НЕМТ на гетероструктурах
1.4.1. Зонная диаграмма гетеропереходов.
1.4.2. Структуры транзисторов.
1.5. Методы наноразмерной литографии для технологии создания устройств электроники
Глава 2. Разработка приборнометрологического базиса. Оборудование и методики эксперимента.
2.1. НТК Нанофаб0. Назначение и возможности.
2.2. Состав
2.3. Исходные материалы
2.4. Перечень и содержание методик проведения экспериментов
2.4.1. Метод молекулярнолучевой эпитаксии.
2.4.2. Метод лазерной интерферометрии
2.4.3. Метод сканирующей зондовой микроскопии
2.4.4. Метод ФИП.
2.5. Разработка устройства позиционирования с компенсацией термического
дрейфа образца в системе с ионным или электронным источником
Выводы по главе 2Ошибка Закладка не определена.
Глава 3. Разработка методики эпитаксиального выращивания нитридных гетероструктур с образованием двумерного элетронного газа
3.1. Технология эпитаксиального роста гетероструктуры
3.2. Исследование методики формирования буферного слоя 1.
3.3. Особенности канального слоя гетероструктуры беспримесного нитрида галлия.
3.4. Формирование барьерного слоя и его влияние на двумерный электронный газ
3.5. Создание НЕМТ транзистора на базе разработанных гетероструктр
Выводы но главе 3.
Глава 4. Закономерности формирования полупроводниковых наноструктур с помощью фокусированного ионного пучка.
4.1. Разработка методики формирования наноструктур методом ФИП
4.2. Создание наноструктур для электромеханических систем.
4.2.1. Полировки поверхности эпитаксиальной структуры.
4.2.2. Создание металлических наноструктур на поверхности нитридной пленки
4.2.3. Создание штампа для наноимпринтлитографии
Выводы ио главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Вторая — большое несоответствие подложек (~%) приводит к большой концентрации дефектов. Третья — сапфир является диэлектриком, поэтому для изготовления электрических контактов сапфир часто приходится стравливать, что является дополнительной и трудной технологической операцией. Высокая плотность дислокаций если и не сказывается на работе слаботочных светодиодов, то становится весьма существенной при изготовлении более сложных приборов, таких как лазеры, диодные лазеры, сильноточные диоды и транзисторы, приборы с большой рабочей областью и т. Следовательно, хотя сапфир и является весьма универсальной подложкой для нитрид-галлиевой электроники, его свойства устанавливают предел качества получаемого нитрида галлия, причем довольно низкий. Са! М, которые лучше согласовывались бы с ваЫ по своей решетке, тепловым и электрическим свойствам. Физические свойства ваК делают его перспективным полупроводником для многих электронных [9] и оптикоэлектронных приборов []. Его широкая, прямая запрещенная зона является идеальной для коротковолновых эмиттеров (светодиоды и диодные лазеры) и детекторов. Широкая запрещенная зона и хорошая термическая устойчивость ваМ незаменимы при изготовлении высокотемпературных и сильноточных приборов. Нитрид галлия формирует твердые растворы как с нитридом алюминия (АЖ), так и с нитридом индия (1пЫ), делая возможной очень широкую область запрещенной энергетической зоны (1. В). Эта способность формировать твердые растворы играет ключевую роль при конструировании коротковолновых эмитгеров и гетеропереходов с большим потенциальным барьером. Кроме того, нитрид галлия обладает большим пьезоэлектрическим эффектом, что играет ключевую роль при создании нового типа транзисторов на гетероструктурах []. Основные физические свойства нитрида галлия приводятся в Таблице 1. Таблица 1. Физические свойства ОаЫ. Ширина запрещенная зоны при 0 К, эВ 3. Параметры кристаллической решетки при 0 К а, нм с, нм 0. Изменение параметров кристаллической решетки при нагреве от 0 до К Да/ао 0. Дс/с0 0. Удельная теплопроводность при 0 К, Вт/см-К 2. Теплоёмкость при 0 К, Дж/мольК . Твердость (наноиндентация) при 0 К, ГПа . Микротвердость при 0 К, ГПа . В нормальном состоянии нитрид галлия имеет гексагональную структуру вюрцита с пространственной группой Рб3тс. Структура вюрцита состоит из чередующихся биатомных плотноупакованных слоев ва и N (), представляющих собой последовательность АВЛВАВ []. На Рис. И вдоль осей [], [-] и [-]. Рис. Ь) [-]; (с) [-]. Кубическая структура ваИ (пространственная группа Р-ш) может быть стабилизирована в эпитаксиальных пленках. Плотноупакованные плоскости (1) следуют в этой структуре как АВСАВС. На Рис. Ы вдоль осей [0], [0], [1]. Рис. Ь) [0]; (с) [1]. На Рис. Ы от температу ры по данным работы []. I ,—1—. Рис. Температурная зависимость параметров решетки ОаЫ, имеющего вюрцитную структуру, по данным [8]. Поскольку промышленность не производит в настоящее время объёмных кристаллов нитрида галлия, то для роста пленок нитрида галлия необходимо подбирать кристаллы, чьи параметры решетки, химические и физические свойства в наибольшей мере подходили бы для создания приборов на основе ОаТ4. Главным критерием выбора подложки является выбор по параметру несоответствия решеток. Близость параметров решетки и кристаллографической структуры кристалла, который используется в качестве подложки к параметрам и кристаллографической структуре нитрида галлия и определяет, в основном, будущее совершенство пленок. В связи с этим изучался большой ряд материалов, включая металлы, оксиды металлов, нитриды металлов, а также полупроводники. Данные о кристаллической структуре и параметрах решеток некоторых из материалов, которые могут быть использованы в качестве подложек для ваН представлены в таблице 1. Таблица 1. Свойства некоторых материалов, которые могут быть использованы в качестве подложек для СаЫ. Полупроводники v-GaN Вюрцит Рбзгпс 0. Ь-ваИ Сфалерит Б 4 Зт 0. ОаЫ Каменная соль ГтЗт 0. AIN Вюрцит Рбзтс 0. Ь-АПЧ Сфалерит Гт 0. АГЫ Каменная соль БшЗш 0. Вюрцит Рбзтс 0. Б1С ЗС (Сфалерит) Б 4 Зт 0.