Получение твердых растворов GalnAsP на подложках пористого фосфида индия

• Автор: Шишков, Максим Викторович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Пористая подложка как метод снижения напряжений в гетероструктуре.

1.2. Пористые подложки полупроводниковых материалов.

1.3. Методы получения эпитаксиальных слоев соединений АЗВ5

1.4. Моделирование процессов получения слоев

1.4.1. Расчет основных параметров твердых растворов.

1.4.2. Ограничения на получение твердых растворов.

1.4.3. Фазовые равновесия в многокомпонентных системах

1.4.4. Влияние кристаллографической ориентации подложки на состав эпитаксиальных слоев.
1.5. Постановка задачи исследования.
1.6. Выводы.
ГЛАВ А 2. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ДИАГРАММ
СОСТОЯНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ГЕТЕРОСИСТЕМ АЗВ5
2.1. Определение основных электрофизических параметров многокомпонентных твердых растворов i в зависимости от состава
2.2. Расчет когерентной фазовой диаграммы для псевдоморфного четверного твердого раствора с учетом ориентационного влияния подложки.
2.2.1. Равновесная фазовая диаграмма
2.2.2. Когерентная фазовая диаграмма
2.2.3. Фазовая диаграмма с учетом ориентационного влияния подложки
2.3. Выводы.
ГЛАВА 3. ПОЛУЧЕНИЕ МЕТОДОМ ЖФЭ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ.
3.1. Аппаратурное оформление процессов ЖФЭ.
3.2. Подготовка исходных материалов
3.3. Методические особенности процессов ЖФЭ
3.4. Выращивание эпитаксиальных слоев фосфида индия и твердых растворов
3.5. Особенности кристаллизации эпитаксиальных слоев на подложках пористого фосфида индия
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ И
ПРИБОРНЫХ СТРУКТУР НА ИХ ОСНОВЕ
4.1. Методики исследования полученных эпитаксиальных слоев и гстероструктур.
4.2. Свойства пористого фосфида индия
4.3. Свойства эпитаксиального слоя фосфида индия
4.4. Свойства гетероструктур I
4.5. Свойства диодов Шоттки на основе фосфида индия.
4.6. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Идея податливой подложки основана на создании мембраны — подложки малой толщины, которая принимает на себя деформации растущего слоя. При этом упругие константы пленки и подложки принимаются равными. В общем случае тонкая подложка может к тому же иметь другие величины упругих констант. Пренебрегая разницей коэффициентов Пуассона и учитывая, что бг— ? Видно, что уменьшение величины модуля сдвига во в тонкой подложке оказывает тот же эффект, что и уменьшение ее толщины. И/с1о,. Уменьшение в раз модуля сдвига, характеризующего мембрану, существенно снижает величину упругих деформаций в напряженной пленке. Рис. Уменьшение упругих деформаций в псевдоморфной пленке (а) и изменение ее энергии (б) в зависимости от величины отношения толщин пленки и мембраны для нескольких отношений модулей сдвига. Е> = Щ 7/Ч> (Ц-С. Рис. Ь/с. Для трех отношений ОЛЗо, равных 1, 3 и . Уменьшение модуля сдвига мембраны приводит к заметному падению максимально возможной величины энергии напряжений, запасаемых в пленке, а максимумы зависимостей смещаются влево — в сторону относительно больших толщин мембраны. В обычно используемых полупроводниковых материалах отношение упругих констант колеблется в пределах 2, тогда как толщину мембраны можно менять в широких пределах. Соответственно, основное внимание при разработке концепции податливой подложки было уделено созданию тонких мембран. Однако в последние годы появился новый материал — пористые подложки, упругие константы которых могут существенно отличаться от объемных. Так, модуль Юнга уменьшается в несколько десятков раз при пористости, доходящей до %. Поэтому необходимо обратить внимание на модуль сдвига во, малая величина которого приводит к модели мягкой подложки (т. Рис. Пористые подложки полупроводниковых материалов. Более сорока лет назад при изучении анодного травления монокристаллического кремния во фторидных электролитах было обнаружено необычное явление, заключающееся в образовании массива протяженных каналов субмикронного сечения (пор), прорастающих в объем полупроводника [6]. Значительно позже было обращено внимание на аналогичное электрохимическое поведение кристаллов А3В5[7], наблюдающееся не только во фторидных, но и в других галогенидных электролитах [8,9] и электролитах с некоторыми оксианпонами []. Феноменологически, порообразование, развивающейся на изначально однородной поверхности полупроводникового кристалла, обусловлено спонтанным распадом сплошного фронта электрохимической реакции с выделением системы дискретных микроскопических областей, устойчиво воспроизводящиеся при удалении от внешней границы раздела фаз. Наблюдения, полученные при изучении пористых слоев А'В5 с помощью оптической и электронной микроскопии, данные микрорентгеноспектрального анализа, а также результаты сопоставления убыли веса кристаллов непосредственно после электрохимической обработки и после прогрева в водороде при 0 - 0°С привели к неожиданному выводу - ни в одном из исследованных случаев формирования пористых структур, растворы, использовавшиеся для анодирования не проникали непосредственно в образующиеся поры. Ни в самих порах, ни в макроскопических по размерам (десятки мкм) полостях, часто возникающих в объеме пористых слоев при излишне высоких плотностях тока и продолжительных временах обработки, не обнаружено присутствия жидкой фазы. На изображениях, полученных в просвечивающем электронном микроскопе видно, что поры заполнены твердыми аморфными продуктами. Химический микрорентгеноспектральный анализ пористых слоев не показал наличия в их составе катионных компонентов, присутствовавших в электролитах, не обнаруживались также элементы, атомы которых входили в состав сложных оксианионов. Рис. Состав компонентов заполняющих поры в пористом 1пР. Химический анализ единственного конденсирующегося проду'кта испарения из пористых слоев ТпР, полученных анодированием в водном растворе КВг, показал наличие в нем индия, брома и фосфора. Интересно, что анализируемый бесцветный конденсат тоже не растворялся в воде и не имел запаха, но при растворении в азотной кислоте обнаружилось выделение фосфина.