Создание и исследование фотодиодных гетероструктур на основе узкозонных твердых растворов CaInAsSb

• Автор: Куницына, Екатерина Вадимовна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 172 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Г ЛАВА I Основные свойства, получение и применение твердых растворов
ОаюЛпхАвуЗЬ 1.у (обзор литературы)
1.1 Основные свойства четырехкомпонентных твердых растворов
ОаихЪЪсАвуЗЬиу
1.1.1 Физико-химические свойства бинарных соединений Оа8Ь, СаАэ,
1п8Ь и 1пА8, образующих твердые растворы ОакхВъсАвуЗЬ 1 .у
1.1.2 Термодинамический расчет диаграмм фазовых равновесий
системы Оа-1п-А8-8Ь
1.1.3 Область существования твердых растворов Са)-х1пхА8У8Ь|.у. Изопериодные твердые растворы
1.1.4 Зонная структура и электрофизические свойства твердых растворов Оа1-х1пхА5у8Ььу
1.2 Фотоэлектрические приборы на основе твердых растворов
Оа1-Х1пхА8у8Ъ1-у
1.2.1 Предварительные замечания
1.2.2 Р-п и Рч-п-фотодиоды
1.2.3 Лавинные фотодиоды
Выводы
Постановка задачи
ГЛАВА II Получение твердых растворов ОаюДпхАвуБЬьу из обогащенных
индием растворов-расплавов и из свинцовых растворов-расплавов методом жидкофазной эпитаксии
2.1 Предварительные замечания
2.2 Экспериментальная установка
2.3 Исходные материалы и их обработка
2.4 Получение изопериодных с подложкой ваБЬ твердых растворов ОаьхГпхАвуЗЬьуиз обогащенных индием растворов-расплавов
2.4.1 Жидкофазная эпитаксия и контроль параметров
эпитаксиальных слоев

2.4.2 Снижение концентрации носителей в эпитаксиальных
слоях
2.4.3 Особенности жидкофазной эпитаксии вблизи границ области несмешиваемости
2.4.4 Влияние кристаллографической ориентации подложки Са8Ь
на состав получаемых твердых растворов
2.5 Получение твердых растворов (За1-х1пхА8у8Ь].у с использованием
свинца в качестве нейтрального растворителя
2.5.1 Предварительные замечания
2.5.2 Термодинамический расчет диаграмм фазовых равновесий расплав-твердое тело (диаграмм плавкости) в системе 1п-Оа-А8-8Ь-РЬ
2.5.3 Методика получения твердых растворов ОаюДпхАвуЗЬьу с использованием свинца в качестве нейтрального растворителя
2.5.4 Основные параметры твердых растворов, полученных из свинцовых растворов-расплавов при температурах 560°С и 600°С
Выводы
ГЛАВА Ш Пассивация полупроводниковых соединений Са8Ь, Оа1пАз8Ь,
СаА1А58Ь и структур на их основе в водных сульфидных растворах
3.1 Предварительные замечания
3.2 Динамика травления Оа8Ь и материалов на его основе в водных
растворах сульфида натрия (ИагБ) и сульфида аммония ((N114)28)
3.3 Модель процесса формирования пассивирующего покрытия на
поверхности антимонида галлия
3.4 Выращивание эпитаксиальных слоев на поверхности
подложки Оа8Ь(ЮО), пассивированной в водных растворах №г8х
3.4.1 Предварительные замечания
3.4.2 Методика эксперимента
3.4.3 Структурное совершенство и резкость гетерограницы
Оа8Ь/ ва! -х1пхА8у8Ь1.у структур

3.4.4 Химическая модель процесса
3.4.5 Влияние сульфидной обработки подложки на фотоэлектрические
и электрические свойства n-GaSb/p- Gai-xInxAsySbi-y структур
Выводы
ГЛАВА IV Фотодиоды на основе твердых растворов Gai-xInxAsySbi-Y
4.1 Предварительные замечания
4.2 Фотодиоды с граничной длиной волны 2,4 мкм
4.2.1 Конструкция фотодиода
4.2.2 Процесс формирования меза-геометрии фотодиодной
структуры
4.1.3 Фотоэлектрические свойства фотодиода
4.1.4 Вольт-фарадные и вольт-амперные характеристики
фотодиода
4.1.5 Поверхностные токи утечки
4.1.6 Быстродействующие фотодиоды на основе
гетероструктуры GaSb/Gao.78lno.22Aso.isSbo.82/Gao.66Alo.34Aso.025Sbo.975
4.2 Фотодиоды на основе n-GaSb/n-GalnAsSb/p-GaAlAsSb с боковой поверхностью мезы, пассивированной в водных сульфидных
растворах
4.2.1 Предварительные замечания
4.2.2 Пассивация боковой поверхности фотодиодных меза-структур n-GaSb/n-GalnAsSb/p-GaAlAsSb в водных растворах (NETS
4.3 Фотодиоды с граничной длиной волны 2,55 мкм
4.3.1 Предварительные замечания
4.3.2 Конструкция фотодиода на основе
n-GaSb/n'-GalnAsSb/p’-GaAlAsSb структур
4.3.3 Фотоэлектрические свойства фотодиода
4.3.4 Вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики
фотодиода
Выводы
Заключение ( общие выводы )
Литература

р-ьп-ФД с набором квантовых ям в области поглощения. Область поглощения такого ФД состоит из 20 пар Оао.751по.25А8у8Ь1-уЧ}ао.75А1о.25А8х8Ь1-х.
Все описанные в данном разделе ФД создавались в виде меза-структур с различным диаметром фоточувствительных площадок. Травители, которые
применялись для формирования мез, приведены в Таблице 2.
На основе анализа литературы очевидно, что в р-п и р-ьп фотодиодах на основе ОамДпхАвуЗЬьу с граничной длиной волны =2.3-24 мкм [90-97] не достигнуты предельно возможные для этих материалов величины обратных
темновых токов (]~10'4-ь10'3 А/см2). Для успешного решения этой задачи необходимо понимание природы и механизмов протекания таких токов.
Обратный темновой ток фотодиода может быть представлен в виде суммы нескольких составляющих:
1=1д+1г-Р+1т+1иЗБ , (1.25)
где 1д, 1г-р, 1т - диффузионная, генерационно-рекомбинационная и туннельная объемные составляющие тока, 1изб - избыточные токи утечки.
Диффузионная составляющая 1д обусловлена процессами генерации и
рекомбинации неосновных носителей в нейтральных частях полупроводника и с некоторыми допущениями может быть описана формулой Шокли [102]:
1д=1д°[ехр(~||)-1] , (1.26)
еОпр„ еО„п„
1.= + “ 0.27)
Здесь и - напряжение смещения; Ор, Бп и Гр, Ьп - коэффициенты диффузии и диффузионные длины дырок и электронов, соответственно; рп и пр - концентрации неосновных носителей (дырок в п-области и электронов в р-области, соответственно).
Генерационно-рекомбинационный ток 1г-р определяется генерацией и рекомбинацией электронно-дырочных пар в области пространственного заряда (ОПЗ) через энергетические уровни, расположенные вблизи середины запрещенной