Получение твердых растворов AllnGaPAs и InGaPSbAs на основе арсенида галлия из жидкой фазы

• Автор: Мышкин, Алексей Леонидович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 167 с. : ил

Содержание.
Введение

1. Обзор литературы и постановка задачи

исследования

1.1. Физикохимические свойства твердых растворов 1л0аРАзЗЬ и АНгЮаРАэ

1.2. Методы выращивания многокомпонентных твердых растворов

1.3. Особенности фазовых равновесий в

многокомпонентных твердых растворах по

направлению трех, четырех, пятикомпонентных

систем на основе арсенида галлия

1.3.1. Особенности фазовых равновесий в системе

1пСаРСаАэ
1. 3 . 2. Особенности фазовых равновесий в системе
1пСаРАз0аАз
1.3.3. Особенности фазовых равновесий в системе
АНпбаРАзСаАз.
1.4. Обоснование постановки задачи исследования
2. Фазозые равновесия в пятикомпонентных твердых
растворах соединений А3ВЬ
2.1. Закономерности изменения основных
электрофизических свойств в зависимости от
состава для пятикомпонентных твердых растворов А3В
2.2. Гетерогенные равновесия в пятикомпонентных
системах
2.3. Когерентная диаграмма состояния
пятикомпонентных систем
2.4. Термодинамическая устойчивость пятикомпонентных тьердых растворов соединений
2.5. Эффект стабилизации периода решетки в пятикомпонентных системах
Выводы
3. Получение эпитаксиальных слоев твердых растворов на основе арсенида галлия в поле температурного градиента и методом ЖФЭ
3.1. Аппаратурное оформление процессов ЗПГТ и ЖФЭ
и подготовка исходных материалов
3.2. Определение поверхности ликвидуса и величины критического переохлаждения в
многокомпонентных системах
3.3. Методика проведения процессов ЗПГТ и ЖФЭ7 Выводы
4. Исследование пятикомпонентных твердых растворов I и I на подложке
4.1. Методика исследования полученных
эпитаксиальных слоев и гетероструктур
4.2. Люминесцентные свойства полученных твердых растворов I и I
4.3. Рентгеноструктурные исследования полученных гетероструктур I и
I
4.4. Анализ структурного совершенства
эпитаксиальных слоев твердых растворов по направлению I I
Выеоды
Основные выводы
Литература


Целью работы являлось получение твердых растворов АНпСаРАБ и 1пСаР8ЬАз на подложках СаАэ и исследование особенностей кристаллизации, а также свойств полученных твердых растворов. АНпСаРАэ и 1пСаРЗЬАз, исследование их кристаллических и люминесцентных свойств. ЖФЭ и ЗПГТ. РЗЬАз в заданной области составов жидкой фазы, соответствующих твердым растворам, изопериодным подложке баАз. РбЬАз и АНпбаРАэ. Впервые получены пятикомпонентные твердые растворы 1пбаРЗЬАз на подложке GaRs с шириной запрещенной зоны в диапазоне от 1,8 до 1, эВ, изучены кристаллические и люминесцентные свойства полученных эпитаксиальных слоев. АИпбаРАз в ранее не исследованном диапазоне изменения ширины запрещенной зоны от 1, до 2 эВ. Предложенное термодинамическое описание фазовых равновесий и методика определения величины контактного пересыщения, возникающего под действием упругих напряжений, позволяют рассчитывать исходные данные для получения твердых растворов требуемого состава. Оптимальная величина переохлаждения жидкой фазы при выращивании твердых растворов 1пСаРЭЬАз не превышает 0,5 К, а при выращивании твердых растзороз АНпСаРАБ она достигает К. Р5ЬАз повышает эффективность излучательной рекомбинации по сравнению с трехкомпонентными твердыми растворами СаАэЭЬ за счет соблюдения условия изопериодичности слоя и подложки. Определены необходимые технологические условия, при которых возможен рост изопериодных слоев AlInGaPAs и InGaPSbAs на подложке GaAs. Получены слои тзердых растворов AlInGaPAs и InGaPSbAs и исследованы их кристаллографические и фотолюминесцентные свойства. Апробация работы. Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии машиностроения и современность» (г. Севастополь, г. Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники» (г. Таганрог, г. Ульяновск, г. Fourth International conference on Single crystal growth and heat & mass transfer (r. Обнинск, г. Публикации и вклад автора. По результатам исследований опубликовано печатных работ, в которых изложены основные положения диссертации. Основные результаты получены автором самостоятельно. Объем и структура работы. Библиография включает 1 название. В первой главе приводится анализ литературы. AlInGaPAs и InGaPSbAs. ЗПГТ. В первой главе дан критический обзор литературы по основным свойствам полупроводниковых твердых растворов соединений А "'В" и их применению з оптоэлектронике. СаАэ твердых растворов А1х1пуСа1-х-уР2Аз1-2 и 1пхСа1-хРу8Ь2Аз1_у_г, согласованных по параметру решетки и коэффициенту термического расширения с подложкой. Была произведена постановка задачи исследования. В работе [1] было отмечено, что введение пятого компонента в соответствующий четверной твердый раствор расширяет также и область термодинамической неустойчивости твердого раствора, однако термические напряжения в гетероструктурах сужают области спинодального распада и при напряжениях >1*7 Па твердые растворы АНпСаРАэ и ГпСаРЭЬАз становятся устойчивыми во всем диапазоне составов. На совершенство эпитаксиального слоя твердого раствора сильно влияет разница параметров решеток слоя и положки, на которой производится наращивание слоя. Для соединений А3В5 критическая величина несоответствия, способная вызвать дислокации несоответствия, составляет величину порядка 2,5* 3 []. Вегарда. Лапласа Уга=0 [] . В случае четырехкомпонентных твердых растворов (ЧТР) наиболее изученным является 1пбаРАз [-,-]. При использовании этих растворов для оптоэлектронных приборов, работающих в видимой и ближней инфракрасной области электромагнитного спектра лучше всего использовать подложку баАБ. РАБ ширину запрещенной зоны можно изменять в пределах от 1, эВ до 1, эВ при соблюдении изопериодичности арсениду галлия. Указанные твердые растворы используются для создания фотокатодов [-,], инжекционных лазеров [-]. Введение пятого компонента (А1) з четырехкомпонентное соединение 1пбаРАз приводит к расширению спектрального диапазона от 1, эВ до 2, эВ [1]. Е, E0i, Ех0, Ец, bx0, bxl, Ь0у, Ь1у приведены в таблице 1. Таблица 1. AlInGaPAs [3]. В работе [1] впервые теоретически рассматриваются твердые растворы 1пСаР5ЬАз, изопериодные подложкам СаАэ, 1пАз, 1пР и баЗЬ.