Исследование кристаллогенезиса полупроводников A III B V из висмутсодержащих расплавов : На примере InSbBi, AlInSbBi

• Автор: Баранник, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 140 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

ГЛ А ВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТА ЮВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВА ПАЯ .

1.1. Многокомпонентные твердые растворы АШВУ на основе пБЬ, их свойства и применение

1.2. Кристаллогенезис многокомпонентных гетеросистем АШВЧГ

1.3. Методы получения и исследования кристаллообразования МТР АШВУ

. Кинетика градиентной жидкофазной кристаллизации МТР АШВУ

. Постановка задачи исследования

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ КИНЕТИКИ НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ ОБРАЗОВАНИЯ

ЦЕНТРОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

2 1. Вероятностные закономерности в кинетике зарождения при
постоянном пересыщении и переохлаждении.
2 2. Система дифференциальных уравнений кинетики зародышеобразоваиия и ее общее решение
2.3. Определение скорости зарождения центров кристаллизации по статистическим данным кинетики начальной стадии процесса зарождения
2.4. Влияние граничных условий на вид закономерностей кинетики зарождения кристаллов.
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. ТЕХНИКА ИССЛЕДОВА1ИЙ ЗАКО ЮМЕРЮСТЕЙ РОСТА МТР
ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ВИСМУТСОДЕРЖАЩИХ РАСПЛАВОВ А,ПВЧ
3.1. Аппаратурное оформление выращивания МР в поле температурного градиента
3.2. Подготовка исходных материалов и методика проведения выращивания ЭС в поле температу рного градиента.
3.3. Методика исследования кинетики кристаллообразования МТР и движения жидких зон.
3 4. Технологическое оформление статистического термического анализа .
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ
КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МТР ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ
ВИСМУТСОДЕРЖАЩИХ РАСПЛАВОВ АШВУ.
4.1. Экспериментальное исслелование процессов
зародышеобразования твердых расгворов на основе пБЬ
4 2. Экспериментальное исследование зависимостей, характеризующих движение зон, от различных
факторов
4 3. Исследование морфологии и распределения компонентов в
эпитаксиальных слоях
4 4. Практические рекомендации по оптимизации технологических
режимов.
ВЫВОДЫ
ВЫВОДЫ
ИСПОЛЬ
СОКРАЩЕНИИ
ЛИТЕРАТУРА


Критерием совершенства эл»ггаксиального слоя служит степень несоответствия параметров решетки Да = |а-а,|/а,. Для соединений АП1ВУ её критическая величина, обуславливающая развитие собственных дислокаций, составляет 2. Н/см2. Изопериодичности можно обычно достичь в случае трехкомпонентных систем, где параметры элементарной ячейки изменяются от состава линейно согласно правилу Всгарла, а для ЧТР и т. Лапласа У:а = 0 с соответствующими краевыми условиями] ]. При получении МТР следует учитывать и явления, связанные с термическим расширением на гетерограницс в области рабочих температур, как и изменение ширины запрещенной зоны под действием температуры (см. С одной стороны, в некоторых случаях управление величиной ширины запрещенной зоны Ея обеспечивается не увеличением числа компонентов (и, следовательно, появлением дополнительных степеней свободы), а созданием упругих напряжений в решетках самих ЭС и на гетерограницах. Формирование требуемой величины Е& при этом происходит вследствие искажения зонного спектра при деформации структуры и поля рсшетки[]. Такой эффект наблюдается при использовании в гетеросистемах А,ПВУ примесей, изовалентных компонентов, активно влияющих на зонную структуру ТР (например, Л', Я/). Висмутсодержащие ТР представляют особый интерес в силу многостороннего влияния Я/ как на процесс кристаллизации материалов, содержащих Я/, так и на параметры приборов на их основе] -]. Висмут, являясь полуметаллом, способствует уменьшению энергии запрещенной зоны легируемых им ТР и смещает диапазон их фоточувствительности в инфракрасную (ИК) область спектра[]; повышает морфологическую стабильность фронта кристаллизации и уменьшает отклонение ТР от стехиометрии] ]; подобно кремнию и германию, в состоянии расплава имеет наибольшую плотность. КРЭ)[ ]. С другой стороны, с увеличением числа компонентов изопериодное и изоэкспандное согласование в структуре бинарной подтожки с ЧТР также позволяет согласно[] повысить эффективность излучатсльной рекомбинации, квантовый выход, интенсивность люминесценции без спада интенсивности вблизи гетерограницы, что характерно для слабо изопернодных ТТР структур. Введение в состав МТР пятого компонента позволяет еще более улучшить изопериодичность и изоэкспандность ЭС[2,8], показатели люминесценции, но встречают при всей перспективности ряд трудностей технологического и экономического характера. Это более строгие и трудоемкие подготовка и проведение технологического процесса получения приборных структур из-за сужения областей существования и устойчивости МТР вследствие влияния различных факторов и рост стоимости необходимых рссурсов[2]. Локальные искажения кристаллической решетки ТР, возникающие из-за различия атомных радиусов составляющих компонентов, являются основной причиной эндотермического вклада в энтальпию смешения и положительного отклонения от идеального повеления системы. Деформационное взаимодействие должно приводить к образованию атомных конфигурации, которые обеспечивают минимум упругой энергии. Согласно квазихимическому приближению[,], положительный знак избыточной энергии смешения является следствием тенденции к разделению пар разноименных атомов, т е. ТР. Поэтому в гетеросистемах при температурах ниже некоторого критического значения Тс следует ожидать образования областей несмешиваемости. Любой нсидсальный ТР при понижении температуры становится неустойчивым в определенном диапазоне составов[]. Тем не менее, ряд задач в оптоэлектронике, например, достижение некоторых диапазонов, получение необходимых комбинаций основных параметров, могут быть решены только благодаря созданию оптоэлектронных приборов (ОП) на основе ЧТР и ПТР. К ОП относятся три класса приборов, в которых основные процессы протекают с участием фотонов[]: 1) преобразующие электрическу ю энергию в оптическое излучение (светодиоды, полупроводниковые лазеры), 2) регистрирующие оптические сигналы за счет протекающих под действием света электронных процессов (фотодетекторы (ФД)); 3) осуществляющие преобразование оптического излучения в электрическую энергию (солнечные батареи)[].