Субнаносекундные коммутаторы на основе гетеропереходов в системе GaAs(InGaAs)-AlGaAs : Разработка технологии и исследование свойств

• Автор: Солдатенков, Федор Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 217 с. : ил

Оглавление

Введение
Глава 1. Анализ литературных данных и постановка задачи
1.1. Субнано- и пикосекундная коммутация полупроводниковыми приборами больших мощностей
1.2. Особенности использования прямозонных полупроводников (баАв) в импульсной силовой технике
1.3. Особенности получения нелегированных слоев ОаАэ и высоковольтных р-п переходов методом жидкофазной эпитаксии
1.3.1. Зависимость параметров слоев нелегированного ОаАэ от условий проведения технологического процесса
1.3.2. Получение слоев ваАв, легированных фоновыми примесями, применительно к их использованию в силовой электронике
1.4. Поведение фоновых примесей в нелегированных слоях ОаАэ
1.5. Основные глубокоуровневые центры в нелегированном ваАв
1.6. Влияние добавок изовалентных примесей (1п, БЬ, Р, В1) на свойства слоев ваАв
1.7. Постановка задачи
Глава 2. Методика получения и исследования нелегированных слоёв СаАэ (1пхСа,_хАз) и коммутаторов на их основе
2.1. Получение эпитаксиальных структур и приборов на их основе
2.1.1. Описание технологической установки
2.1.2. Технологическая оснастка и материалы
2.1.3. Подготовительные операции
2.1.4. Выбор температурно-временных режимов эпитаксиальных процессов
2.1.5. Схема изготовления фотонно-инжекционных импульсных коммутаторов (ФИИК)

2.2. Методики исследования параметров нелегированного ОаАэ (1пхОа1.хА8), р°-71-п° переходов и коммутаторов на их основе
2.2.1. Экспресс-контроль эпитаксиальных слоев
2.2.2. Определение параметров глубокоуровневых центров методом емкостной спектроскопии (ВЬТ8)
2.2.3. Метод определения времени жизни ННЗ
2.2.4. Определение состава твердой фазы в образцах 1пхОа].хА8 с помощью рентгеноспектрального микроанализатора “СотеЬах”
2.2.5. Методика исследования переходных процессов на этапе включения ФИИК
2.2.6. Методика определения времени выключения (восстановления) ФИИК
Глава 3: Получение методом жидкофазной эпитаксии и изучение свойств нелегированных слоёв СаАэ
3.1. Влияние газовой среды выращивания на параметры эпитаксиальных слоёв ОаАБ
3.2. Глубокоуровневые центры в слоях ОаАэ р°- типа, полученных в результате фонового легирования в различных газовых средах (водород или аргон)
3.3. Эффективные времена жизни ННЗ, измеренные методом переключения диодной структуры из пропускного направления в блокирующее (метод Лэкса)
Глава 4. Исследование “галлиевого угла” системы 1п-Са-А$. Влияние
добавок 1п на свойства высоковольтных р°-л-п° переходов
4.1. Определение фазовых равновесий в системе 1п-Оа-Аз (“галлиевый угол” диаграммы состояний)
4.1.1. Построение фрагментов изотерм ликвидуса системы [п-Са-Аз и определение состава твердой фазы в образцах 1пхСа1_хА8
4.1.2. Расчёт коэффициента распределения 1п

4.1.3. Расчёт состава твердой фазы InxGa].xAs и обсуждение результатов
4.2. Параметры высоковольтных р°-л-п° переходов на основе InxGa].xAs в сравнении с их GaAs аналогами
4.3. Заключение Главы
Глава 5. Исследование высоковольтных импульсных субнаносекундных коммутаторов с фотонно-инжекционным механизмом управления
5.1. Устройство и принцип работы фотонно-инжекционных импульсных коммутаторов (ФИИК). Основные параметры ФИИК в стационарных режимах включения
5.2. Переходные характеристики фотонно-инжекционных импульсных коммутаторов
5.2.1. Связь характеристик включения ФИИК с условиями выращивания центрального высоковольтного р°-л>п° перехода
5.2.2. Токовая и временная зависимости остаточного напряжения во включённом состоянии ФИИК
5.2.3. Температурная стабильность характеристик включения ФИИК
5.2.4. Влияние цепи управления на характеристики включения и на реализацию субнаносекундного включения ФИИК.
5.2.5. Времена выключения (восстановления) ФИИК
5.3. Параметры импульсных генераторов тока и напряжения на базе ФИИК в сравнении с их зарубежными аналогами
Заключение
Литература

1. очистка расплава Оа от летучих примесей (прежде всего, элементы VI группы - Б, Бе, Те, частично 02, а также II группы - Ъп, Сс1). Устанавливается равновесное состояние (содержание каждой примеси в расплаве при данной температуре).
2. растворимость элементов и соединений в растворе-расплаве при данной температуре. Необходимо учитывать то, что в присутствии донорных примесей увеличивается растворимость акцепторных, и наоборот.
3. восстановление окисной плёнки Оа2Оз на поверхности ва:
0а20з(тв.) + 40а(ж.) = 30а20(газ) (1)
0а20з(тв.) + ЗН2(газ) = 20а(ж.)+ЗН20(газ) (2)
0а203(тв.) + 2Н2(газ) = 20а20(газ)+2Н20(газ) (3)
4. взаимодействие ва с материалом кассеты (с кварцем):
8Ю2(тв.) + 20а(ж.) = 8Ю(жв 0а) + Са20(газ) (4)
8Ю2(тв.) + 4ва(ж.) = 81(ж„ 0а) + 20а20(газ) (5)
5. восстановление кварца реактора водородом:
8Ю2(тв.) + Н2(газ) = 8Ю(газ) + Н20(газ) (6)
6. другие химические процессы в системе:
2Са(ж.) + Н20(газ) = Н2(газ) + Са20(газ) (7)
8Ю(жв 0а)= 8Ю(газ) (8)
Оа20(ж„ оа) = Са20(газ) (9)
Таким образом, в системе ва - Н2 - 81 - 02 происходит деоксигениза-ция (реакции /1-3, 9/) - удаление кислородсодержащих компонентов и, соответственно, снижение концентрации кислорода в эпитаксиальном слое. Результат реакций /4-6/ - "загрязнение" раствора-расплава кремнием. Как показано в работах [28, 31], этот процесс прямо зависит от температуры и длительности термообработки раствора-расплава и расхода водорода. В случае применения кварцевого контейнера процесс накопления кремния в растворе-расплаве более интенсивен за счёт реакций /4,5/. Совершенно очевидно, что количество входящего таким образом кремния зависит от температуры и