Роль структуры поверхности в формировании слоев GaAs и AlGaAs методом молекулярно-лучевой эпитаксии

• Автор: Преображенский, Валерий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 229 с. : ил.

Список сокращений.
ВАХ - вольт - амперная характеристика;
ГСП - гетероструктура с селективным легированием;
ГУ - глубокий уровень;
ДБ - двухбарьерный;
ДБЭО-осцилляции - осцилляции интенсивности зеркального рефлекса картины дифракции быстрых электронов на отражение;
ДГ-диод Ганна;
ЗР - зеркальный рефлекс;
ЗШУ - загрузочно - шлюзовое устройство;
КИТ-кварцевый измеритель толщины;
КР - камера роста;
КФМ - квадрупольный фильтр масс;
МИ - молекулярный источник;
МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия;
НП - нагреватель подложки;
ОДП - отрицательная дифференциальная проводимость;
ОМС - отражательная масс-спектрометрия;
ПНБ - пиролитический нитрид бора;
ПС - поверхностная структура;
ПТБШ - полевой транзистор с барьером Шоттки;
РТД - резонансно-туннельный диод;
СВВ - сверхглубокий вакуум;
СВЧ - сверхвысокая частота;
ФД - фазовая диаграмма;
ФЛ - фотолюминесценция;
ЭОС - электронная оже-спектроскопия;
Аэ-ДБЭО-осцилляции - осцилляции интенсивности ЗР картины ДБЭО, определяемые скоростью поступления мышьяка к поверхности роста;

Оа-ДБЭО-осцилляции - осцилляции интенсивности ЗР картины ДБЭО, определяемые скоростью поступления галлия к поверхности роста;
ф - плотность потока молекул вещества х;
Рх - эквивалентное давление в пучке молекул вещества х;
ЭА5 - коэффициент встраивания мышьяка при МЛЭ баАэ;
Блэг - коэффициент встраивания мышьяка при МЛЭ ОаАэ при
использовании потока молекул Аэ2;
Эа54 - коэффициент встраивания мышьяка при МЛЭ СаАэ при
использовании потока молекул Аэ4;
Т3 - температура подложки;
©де - степень покрытия поверхности мышьяком;
Лдэг - коэффициент относительной чувствительности датчика
ионизационного вакуумметра к молекулам Аэ2;
Па54 - коэффициент относительной чувствительности датчика
ионизационного вакуумметра к молекулам Аэ4;
Пса - коэффициент относительной чувствительности датчика
ионизационного вакуумметра к атомам ва;

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Исследование процессов роста при МЛЭ соединений АЗВ5 (Лит. обзор)
1.1. Механизмы роста соединений АЗВ5 при МЛЭ
1.2. Поверхностные структуры и стехиометрия поверхности ОаАэ(001)
1.3. Влияние молекулярной формы мышьяка на рост и свойства эпитаксиальных пленок
1.3.1. Получение потока Аэ2 в установках МЛЭ
1.3.2. Влияние молекулярной формы мышьяка на морфологию эпитаксиальных пленок
1.3.3. Влияние молекулярной формы мышьяка на кинетику процессов роста
1.3.4. Влияние молекулярной формы мышьяка на оптические и электрофизические свойства эпитаксиальных слоев
1.4. Методы контроля параметров роста при МЛЭ
1.4.1. Методы измерения температуры подложки
1.4.2. Методы измерения плотности газовых потоков
1.5. Особенности эпитаксиального роста тройных растворов А1хОа-|_хАэ
1.6. Выводы к главе
ГЛАВА 2. Методики исследования процессов роста и структуры поверхности при МЛЭ
2.1. Установка МЛЭ
2.1.1. Модернизация установки МЛЭ “Штат”
2.1.2. Двухзонный источник мышьяка
2.2. Методика предэпитаксиальной подготовки подложек СаАэ
2.3. Выращивание буферных слоев ваАэ и методики характеризации эпитаксиальных структур

Подчеркивается, что момент перехода одной ПС в другую сопровождается увеличением потока десорбирующегося мышьяка.
В работе [90] приведены обширные экспериментальные данные и подробное описание методики эксперимента. Анализируя этот материал, можно сделать дополнительные выводы по этой работе. Первое: диапазон 0Д5 существования всех ПС не зависит от температуры. 0Аз полностью определяет существование той или иной реконструкции. Смена одной ПС другой происходит при одном и том же значении 0Аз, те. момент перехода между конкретными ПС соответствует определенному значению ©Аз. Второе: десорбция мышьяка с
поверхности ЭаАэ зависит от наличия той или иной ПС. Третье: зависимость ©Аз от температуры при данном потоке мышьяка носит немонотонный характер, имеет излом в области смены ПС.
Появление ПС (4x6), (4x8) или (4x2) зависит от термодинамических и кинетических параметров эксперимента [90]. Разница в 0А5 для ПС (4x6) и (4x2) по данным работы [89] составляет всего 0,05 монослоя, что незначительно превышает точность эксперимента. ПС (4x6) является суперпозицией ПС (4x2) и (2x6) [98]. Подобная интерпретация ПС (4x6) дается и в [85]. Таким образом, можно сделать вывод о том, что появление на картине ДБЭ в азимуте [110] особенностей порядка 1/4 можно считать началом перехода в Са-стабилизированную структуру (4x2).
1.2.1. Фазовые диаграммы поверхности при МЛЭ.
Области существования ПС в зависимости от температуры подложки и падающих потоков носят название фазовой диаграммы (ФД) поверхности при МЛЭ. Первая ФД была построена Чо [91] для поверхности ОаАэ(ш)В. Было получено, что граница между ва-стабилизтрованной ПС ((19)1/2х(19)1/2) и Аэ-стабилизированной (2x2) в аррениусовских координатах - прямая линия с энергией активации 113 кДж/моль. В [42] этим же автором была получена ФД для СаАз(001).