Исследование поперечного транспорта электронов в многобарьерных структурах с резонансным туннелированием носителей, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии

• Автор: Евстигнеев, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СТРУКТУРЫ С РЕЗОНАНСНЫМ ТУННЕЛИРОВАНИЕМ
1.1. Принцип действия. Экспериментальные результаты
1.2. Обоснование выбора конструкции РТС
1.3. Исследования резонансного туннелирования в многобарьерных РТС
1.4. Выводы
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ СОЕДИНЕНИЙ А3В5 И МЕТОДЫ АНАЛИЗА ВЫРАЩИВАЕМЫХ СТРУКТУР
2.1. Общая характеристика технологии и оборудование МЛЭ
2.2. Параметры и характеристика процессов роста ОаАэ и АЬчСаьхАэ.
Выбор определяющих критериев технологии МЛЭ для создания РТС
2.3. Легирование эпитаксиальных слоев СаАя и АОахАэ в условиях МЛЭ
2.4. Методики анализа и контроля
2.4.1. Дифракция быстрых электронов
2.4.2. Измерение холловской подвижности и концентрации носителей
2.4.3. Фотолюминесценция
2.4.4. Просвечивающая электронная микроскопия
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ МЛЭ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ
СТРУКТУР С РЕЗОНАНСНЫМ ТУННЕЛИРОВАНИЕМ НОСИТЕЛЕЙ
3.1. Получение сверхвысокого вакуума
3.2. Подготовка оборудования к технологическим процессам
3.3. Полупроводниковые пластины СаАв и их подготовка к росту
3.4. Выращивание эпитаксиальных слоев ОаАя
3.4.1. Оптимизация толщины буферного слоя
3.4.2. Оптимизагщя скорости роста
3.4.3. Определение оптимальной температуры роста и
отношения Рлаа
3.4.4. Определение режимов легирования
3.5. Оптимизация режимов МЛЭ при росте уМ Аз и АваАв
3.6. Оптимизация режимов формирования границ раздела
3.6.1. Единичный гетеропереход
3.6.2. НЕМТ- структур а с квантовой ямой прямоугольной формы
3.6.3. Выращивание структур с квантовыми ямами
3.7. Структура резонансно-туннельных диодов
3.7.1. Приконтактные области
3.7.2. "Квантовая" область
3.7.3. ТБРТС
3.7. Технологический маршрут изготовления РТД
3.8. Результаты и выводы
ГЛАВА 4. РЕЗОНАНСНОЕ ТУННЕЛИРОВАНИЕ В
ДВУХБАРЬЕРНЫХ РТД
4.1. Методика измерения статических и динамических характеристик
4.2. Статические характеристики
4.3. Динамические характеристики
4.4. Результаты и выводы
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ТРАНСПОРТА НОСИТЕЛЕЙ
ЗАРЯДА В РЕЗОНАНСНО-ТУННЕЛЬНЫХ СТРУКТУРАХ С ТРЕМЯ БАРЬЕРАМИ
5.1. Характеристики ТБРТД с барьерами из / IЛ я
5.1.1. Низкочастотный режим
5.1.2. Высокочастотный режим
5.2. Статические характеристики ТБРТД с барьерами из АЬсОаьхАэ
5.3. Результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Используемые сокращения (Рус.)
ВАХ - вольт-амперная характеристика
ДБРТД - двухбарьерный резонансно-туннельный диод
ДБРТС - двухбарьерная резонансно-туннельная структура
ДБЭ - дифракция быстрых электронов на отражение
ИС - интегральная схема
КЯ - квантовая яма
МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия
ОДС - отрицательное дифференциальное сопротивление
ПСС - поверхностная сверхструктура
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия
РТД - резонансно-туннельный диод
РТС - резонансно-туннельная структура
СВВ - сверхвысокий вакуум
СВЧ - сверхвысокая частота
ТБРТС - трехбарьерная резонансно-туннельная структура
ТБРТД - трехбарьерный резонансно-туннельный диод
ФЛ - фотолюминесценция
(Англ.)
HF.MT - high electron mobility transistor
Основные обозначения
% - коэффициент прилипания
у - отношение пикового тока к току в долине И-образной ВАХ
Столь высокий вакуум в камере роста установки МЛЭ достигается непрерывным использованием геттерных магниторазрядных насосов. В процессе роста, когда температура в эффузионных ячейках достигает 1000 °С, а температура нагревательного элемента подложки 600-700 °С, используются дополнительные средства поддержания СВВ, такие как геттерные титановые насосы (сублиматоры) и азотные вымораживающие ловушки. С целью уменьшения теплового взаимовлияния и предотвращения взаимозагрязнения источников испарительные ячейки разделяют экранами, охлаждаемыми жидким азотом. Такой же экран помещают позади держателя образца для уменьшения загрязнения остаточной атмосферы в камере.
Выращивание полупроводниковых монокристаллов производилось на отечественной установке МЛЭ "Цна-18". Сверхвысокий вакуум в рабочем объеме данной установке достигается кольцевым магниторазрядным насосом НВГМ-5-1. Для поддержания СВВ при перезагрузках подложек предусмотрен вакуумный шлюз, откачиваемый магниторазрядными диодными насосами НМДИ-0.25. Непосредственная загрузка и выгрузка подложек осуществляется с помощью загрузочной камеры, оснащенной десятью позициями с подложкодержателями. Максимально возможный диаметр полупроводниковой пластины составляет 75 мм.
Передача подложки, помещенной в подложкодержатель из загрузочной камеры в шлюз и из шлюза в ростовую камеру, осуществляется с помощью двух манипуляторов. Предварительная откачка с атмосферного давления до 10'7 торр производится откачным постом, состоящим из турбомолекулярного насоса 01АБ-450-003 и форвакуумного насоса. Герметизация различных объемов установки осуществляется вакуумными затворами - шиберами.
Вакуум в камере роста и шлюзе измеряется цифровыми магнитными вакууметрами ВМБ-1/8-001 и ионными манометрами МИ-27, обеспечивающими измерение давления до 10 торр.