Эпитаксия твердых растворов AIIIBV с микро- и наноструктурой в поле температурного градиента

• Автор: Сысоев, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 262 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Исследование состояния проблемы и постановка задачи

исследования.

1.1. Свойства и применение гетероструктур твердых растворов

на основе соединений АШВУ,

1.2. Методы и способы получения гетероструюур твердых

растворов на основе соединений АШВУ.

1.3. Механизмы формирования многокомпонентных

полупроводниковых ефуктур А1 В1 в поле температурного 1радиента и особенности фазовых равновесий

1.4. Формирование заданного профиля компонентов в твердых

растворах соединений А,пВ1 при ЗГ1ГТ

1.5. Обоснование и постановка задачи исследования
Выводы
Глава 2. Теоретические основы градиентной эпитаксии многокомпонентных твердых растворов ЛИ,В в жидкой и газовой фазе.
2.1. Факторы, влияющие на процесс эпитаксиального роста в
поле температурного градиента полупроводниковых твердых растворов А,иВу из жидкой фазы
2.2. Особенности термодинамического анализа при массоперсносе в газовой фазе твердых растворов АШВ в поле температурного градиента
2.3. Влияние состава и структуры источника при перекристаллизации на распределение компонент и их свойств в твердых растворах АП1ВУ
Выводы.
Глава 3. Технические аспекты получения многокомпонентных соединений А1ИВУ методом градиентной эпитаксии через тонкую жидкую и газовую зоны
3.1. Технологическая оснастка и оборудование градиентной
жидкофазной и газофазной эпитаксией
Глава 4.
Глава 5.
3.2. Система управления технологическим процессом градиентной жидкофазной и газофазной эпитаксией
3.3. Особенности программного обеспечения системы управления процессом градиентной жидкофазной и газофазной эпитаксией
Выводы.
Перекристаллизация тонкопленочных многокомпонентных структур соединений ЛшВуъ ноле температурного градиента через тонкую жидкую зону.
4.1. Исследование возможности получения непоглощающих окон при перекристаллизации двойных гетероструктур ДГС
4.2. Формирование жидких сверхтонких зон для перекристаллизации полупроводниковых пленок соединений АШВУ
4.3. Получение каскадных гетероструктур с помощью перекристаллизации предварительно подготовленных многокомпонентных пленок соединений лв
Выводы.
Получение многокомпонентных твердых растворов соединений АП1ВУ градиентной эпитаксией через тонкую газовую зону.
5.1 Градиентная эпитаксия через тонкую газовую зону применительно к соединениям Аи,Ву.
5.2. Особенности получения многокомпонентных твердых растворов соединений АШВУ из порошкообразного источника градиентной эпитаксией через тонкую газовую зону
5.3. Получение наноструктур многокомпонентных твердых растворов соединений А1 В1 градиентной эпитаксией через тонкую газовую зону
Выводы
Глава 6. Применение микро и наногетсроструктур, полученные градиентной эпитаксией в фотоэлектрических преобразователях солнечной энергии
6.1. Использование варизонных гегероструктур соединений А1ПВУ, полученных градиентной эпитаксией для солнечных эл ем си гов.
6.2. Применение каскадных гегероструктур соединений А В , полученных 1радиентной эпитаксией для солнечных элементов
6.3. Получение солнечных элементов градиентной эпитаксией соединений , , , на подложке
Заключение
Используемая литература Перечень сокращений.
Введение


Асм7, действующие при комнатной температуре. Эффективность лазера определяется величиной квантового выхода, который зависит от качества используемого материала. Одной из причин снижения эффективности являются дислокации, приводящие к увеличению порогового тока и уменьшению срока службы лазера. Эти дефекты, которые связаны с несоответствием параметров решеток в гетероструктурах, можно устранить при выращивании четырехкомпонентных твердых растворов, таких как, например . Особый интерес представляют четырехкомпонентные твердые растворы . Использованию этих растворов в качестве гетеролазеров было посвящено достаточно много работ , , 9, 1, 7. Четырехкомпонентные твердые растворы работают в инфракрасной области спектра. На основе гетерострукгур и были созданы гетеролазеры оранжевого, желтого и желтозеленого диапазонов. Первые полупроводниковые лазеры на основе трех компонентных гетероструктур работали на длинах волн порядка 0, мкм. К. Более сложные гетероструктуры , которые работали при комнатной температуре, излучали кванты света с длиной волны около 0, мкм. Однако эти структуры не позволили продвинуться в коротковолновую часть электромагнитного спектра. Оказалось необходимым использовать в качестве подложки слон , в качестве широкозонных слоев или , изопериодные с . СапРАя, что позволило получить генерацию при К. Лсм2 . Изза высокой плотности оптического излучения, выходящею из окна резонатора ФабриПсро, возникает оптический пробой в области активного слоя на его границе с воздушной средой. Для увеличения порога оптического пробоя применяют различные материалы, которые наносят на поверхность скола резонатора ФабриПеро. В некоторых случаях в качестве окна используется твердый раствор АЮаЛз, который выращивают жидкофазной эпитаксией. Использование таких твердых растворов не позволяет значительно улучшить параметры прибора так, как на границе активного слоя и широкозонного окна АЮоАб имеется скачок ширины запрещенной зоны. При этом оптический волновод, который изначально находится в лазерной гегероструктуре, нарушается. Поэтому часть оптического излучения рассеивается и увеличивается угол расходимости пучка света. В м году, группой Ж. И. Алфрова в ФТИ им. Иоффе был продемонстрирован режим непрерывной лазерной генерации при комнатной температуре и ещ большее снижение пороговой плотности тока до 1Ю3 Асм2. Но дальше прогресс в снижении порогового тока в лазере на двойной гетероструктурс фактически остановился. В году Ж. И. Алфров синтезирует первые гетероструктуры со сверхтонкими слоями, где наблюдается уже квантовый эффект. Однако, в дальнейшем не получили широкого развития технологии, позволяющие, осуществлять рост сверхтонких слоев со сверхвысокой точностью. Гетероструктуры в ФТИ выращивались жидкостной или хлоридной газовой эпитаксией, тогда как для сверхтонких слов требовались или молекулярнопучковая эпитаксия или газофазная эпитаксия из металлоорганических соединений. На фирме Белл активно начинают использовать сверхтонкие слои с квантоворазмерными эффектами в лазерах, получая эти слои с высокой степенью воспроизводимости. Появляется первый лазер па сверхтонких квантоворазмерных слоях. Постепенно, пороговые плотности в квантоворазмерных лазерах снижаются. В м году на Бэлл демонстрируется первый лазер, который обладает кардинально лучшими характеристиками, чем лазер на ДГС, и за несколько лет промышленность переключается на гетеролазерь с квантоворазмерной активной областью. В ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН удатся поставить рекорд пороговой плотности тока гетеролазера, и получить результаты на уровне около Асм2, т. ДГС в раз II. Дальше начинаются работы по наногетероструктурам, впервые в мире, с использованием эффектов самоорганизации. В м году в ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАИ удатся получить лазеры на квантовых точках с умеренной плотностью порогового тока Асм . Асм, в раза ниже, чем лучшие значения для лазера па квантовых ямах. Применение гетероструктур на основе соединений АП,В1 позволяет расширить функциональные возможности и спектральный диапазон фотоприемников 6.