Модификация эпитаксиальных слоев нитрида галлия в области дефектов роста методом периодического ионно-лучевого осаждения-распыления

• Автор: Беспалов, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1. Влияние дефектов роста на свойства пленок А1ПЫ

1.1. Основные методы роста пленок АП,Н материалов

1.2. Дефекты в пленках АШЫ материалов

1.3. Точечные дефекты и проблемы легирования

1.4. Влияние дефектов на оптические свойства нитрида галлия

1.5. Влияние дефектов на электрические свойства нитрида галлия

1.6. Атомносиловая микроскопия АРМ поверхности на различных стадиях роста пленочных гетероструктур на основе ОаЫ
1.7. Воздействие на морфологию и характеристики структур на основе в процессах травления

1.8. Омические контакты ОК крСаЫ

1.9. Электронные приборы на основе пленок АПЫ материалов
Выводы к главе
ГЛАВА 2. Применение методов ионнолучевого распыления, сканирующей элекгронной и атомносиловой микроскопии для анализа дефектов роста в СаЫ
2.1. Использование осгросфокусированного ионного пучка метод ПВ для анализа АШЫ материалов
2.2. Сравнительный анализ поперечных сечений и дефектов роста в пленках ОаЫ, полученных методами сканирующей электронной микроскопии
2.3. Ионнолучевая установка
2.4. Послойный анализ структурных особенностей плнок ваИ при ионнолучевом стравливании
2.5. Методы контроля свойств пленок
2.6 Моделирование процесса ионного облучения нитрида галлия медленными ионами
Выводы к главе
ГЛАВА 3. Эволюция рельефа поверхности эпитаксиальных слоев нитрида галлия в условиях периодического ионнолучевого осажденияраспыления
3.1. Классификация дефектов роста в Оа1Ч на основе их распределения по глубине и размерам
3.2. Процессы сглаживания поверхности и заращивания мелких дефектов при длительном распылении

3.3. Механизм заполнения областей протяженных дефектов при периодическом ионнолучевом осаждениираспылении
3.4. Роль нелокальных процессов в механизме заращивания
сквозных дефектов
3.5. Выводы к главе
ГЛАВА 4. Применение метода периодического ионнолучевого осажденияраспыления в технологии изготовления омических контактов к рслоям нитрида галлия и формирования подложек для пленочных структур слинтроники
4.1. Минимизация влияния сквозных дефектов на постростовые операции осажденияраспыления
4.2. Способ изготовления прозрачного омического контакта ВеОАиВеОрСаЫ
4.3. Технология изготовления омических контактов к ЗаЫ слоям
4.4. Подложки для структур спинтроники на основе эпитаксиальных пленок нитридных полупроводников
4.5. Получение наноразмерных сиинтронных структур СоТЮх на сглаженной поверхности ОаЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Благодарности
ЬИБИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Список использованных источников


Достигнутый уровень современных экспериментальных исследований позволяет на основе комплексного применения сканирующей электронной и ионной микроскопии высокого разрешения, атомносиловой микроскопии и ионнолучевого распыления поставить задачу проведения детального анализа распределения дефектов в эпитаксиальных слоях СаЫ по толщине, классифицировать дефекты по размерам, определить области их повышенной концентрации и особенности формирования в отдельных зонах роста, а также предложить методы нейтрализации ростовых дефектов при постростовой обработке как в активных областях приборов например, областях типа, так и в слое ртипа проводимости, к которому формируется омический контакт. Указанные проблемы определяют актуальность настоящей диссертационной работы и являются предметом ее исследования. Исследование морфологии эпитаксиальных плнок в области дефектов роста и разработка метода целенаправленного модифицирования поверхности эпитаксиальных пленок нитрида галлия, содержащих различные типы ростовых дефектов, периодическим ионнолучевым осаждениемраспылением для их заращивания. Исследовать особенности распределения ростовых дефектов в эпитаксиальных плнках . Исследовать процесс заращивания дефектных областей эпитаксиальных плнок ионнолучевым осаждениемраспылением. Разработать и реализовать метод модифицирования дефектных эпитаксиальных пленок нитрида галлия периодическим ионнолучевым осаждениемраспылением с использованием металлоксидных слов. Исследования эпитаксиальных плнок проводились методами оптической, растровой электронной и атомносиловой микроскопии в сочетании с фотолюминесценцией. Электропроводность слов контролировалась двух и четырхзондовым методами. Реализация процессов обработки плнок в режиме осажденияраспыления проводилась на установке, оснащенной широкоапертуриыми источниками ионов с холодным полым катодом на основе двухкаскадного самостоятельного разряда низкого давления. Для исследования структуры дефектов и механизмов их заращивания при постростовой обработке дополнительно использовался метод получения вертикальных сечений эпитаксиальной плнки в области дефекта сфокусированным ионным пучком I i с последующим анализом с помощью растровой электронной микроскопии высокого разрешения. Методика реализована на двухлучевом комплексе I , i I . Использованные современные средства и методики обеспечивают высокую достоверность полученных результатов и создают предпосылки к объяснению совокупности экспериментальных данных и формированию обоснованных выводов. Впервые разработан комплексный метод качественного и количественного анализа дефектов роста в эпитаксиальных слоях ваИ, включающий контроль их распределения по поверхности и объему и сочетающий ионнолучевое распыление материала кислородом, наноразмерное локальное препарирование плнки сфокусированным ионным пучком и растровую электронную микроскопию высокого разрешения. Определены основные механизмы протекания процесса комбинированного ионнолучевого бездефектного осажденияраспыления металлоксидных слоев в среде кислорода и показано, что выравнивание микрорельефа поверхности пленки ОаЫ заращивающим слоем достигается за счт практически двукратного превышения скорости осаждения металлоксидов во впадинах по сравнению с нарастанием слоя на плоских участках. Предложен и реализован метод заращивапия ростовых дефектов в пленках Оа1М, распространяющихся до границы раздела плнкаподложка, многократным периодическим осаждениемраспылением толстого, сравнимого с толщиной эпитаксиальной пленки, слоя оксида алюминия А1х с последующим осаждениемраспылением слоя оксида бериллия ВеО толщиной менее 5 нм. Сочетание низкоэнергетичного ионнолучевого распыления эпитаксиальных слоев ва кислородом, их локального препарирования сфокусированным ионным пучком и электронной микроскопии высокого разрешения обеспечивает выявление, локализацию и позволяет осуществлять классификацию комплекса типовых, для различных методик роста ваЫ, дефектов по глубине и поверхности слоя. ОаЫ. ВеОАиВеО к СаИ для оптоэлектронных приборов, работающих вплоть до ультрафиолетовой области спектра патент РФ на изобретение 6, приоритет от . Ы, являющихся подложками большой площади для структур спинтроники на основе наноразмерпых слоевых композиций СоТЮ2.