Электрофизические свойства и оптимизация параметров эпитаксиальных псевдоморфных НЕМТ структур с односторонним и двухсторонним дельта - легированием

• Автор: Климов, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Глава 1. Типы наногетероструктур с высокой подвижностью
электронного газа и их свойства
1.1. Двумерный электронный газ
1.2. Выбор способа легирования
1.3. Механизмы роста напряженных эпитаксиальных слоев
1.4. Классификация транзисторных структур
1.4.1. Полевые транзисторы с барьером Шоттки
1.4.2. Полевые транзисторы с высокой подвижностью
электронов
1.4.3. Псевдоморфные полевые транзисторы с высокой
подвижностью электронов
1.4.4. Метаморфные СаАь МНЕМТ и наногетероструктуры на 1пР
Глава 2. Методы выращивания наногетероструктур и их
характеризация
2.1. Молекулярно-лучевая эпитаксия: принцип работы и блок-схема
установки
2.2. Установка МЛЭ ЦНА-24, принцип ее работы и блок-схема
2.2.1. Устройство и работа установки
2.2.2. Устройство и работа составных частей установки
2.3. Калибровка установки МЛЭ по скоростям роста слоев
наногетероструктуры и концентрации легирующей примеси
2.3.1. Калибровочные процессы роста
2.3.2. Определение скоростей роста соединений А3В5
2.3.3. Калибровка концентрации легирования донорными
примесями
2.3.4. Определение качества буферного слоя ваАя и
электрофизических параметров эпитаксиальных пленок

2.4. Методы измерений параметров эпитаксиальных структур
2.4.1. Метод эффекта Холла
2.4.2. Метод спектроскопии фотолюминесценции
Глава 3. Моделирование зонной структуры РНЕМТ структур с
помощью численного решения самосогласованной системы уравнений Шредингера и Пуассона
3.1. Расчет зонной структуры
3.2. Анализ особенностей зонной структуры в РНЕМТ
наногетероструктурах с односторонним дельта легированием
3.3. Анализ особенностей зонной структуры в РНЕМТ
наногетероструктурах с двухсторонним дельта легированием
Глава 4. Исследование электрофизических параметров РНЕМТ структур с односторонним легированием кремнием
4.1. Электрофизические свойства модулированно- и дельта-легированных РНЕМТ транзисторных структур на основе А1хСа1_хА8/1пуСа|_уА8/СаА8
4.2. Влияние температуры роста спейсерного АЮаАз слоя на электрофизические параметры и структурные свойства слоев РНЕМТ наногетероструктуры
4.3. Исследование влияния толщины барьерного слоя на
электрофизические свойства односторонне легированных РНЕМТ наногетероструктур АЮаАзЛпОаАз/СаАз
Глава 5. Исследование электрофизических и структурных свойств РНЕМТ наногетероструктур с двусторонним дельта - легированием
кремнием на основе АЮаАвЯнСаАв/АЮаАв
Заключение
Благодарности
Список литературы
Приложение

Актуальность темы исследования
Метод молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) открыл широкие возможности в создании искусственных полупроводниковых структур практически любого типа и с заданными свойствами. Процесс эпитаксиального роста при МЛЭ позволяет реализовывать контролируемый рост слоев толщиной до атомных размеров различных химических элементов и/или соединений. Эпитаксиальные слои при этом обладают очень высоким структурным совершенством [1-3]. В настоящее время без структур, выращенных с помощью МЛЭ, невозможно представить себе ни окружающую нас действительность и реальность, ни фундаментальную физику твердого тела и полупроводников, ни современную электронику с телекоммуникационными системами.
Особенностью современного этапа развития СВЧ электроники является все более широкое внедрение наногетероструктурных соединений для создания качественно новых систем связи с улучшенными характеристиками. А одним из основных элементов или элементной базой почти всех СВЧ устройств, является СВЧ транзистор.
Первые полевые транзисторы с высокой подвижностью двумерного электронного газа были изготовлены на основе гетероструктур AlGaAs/GaAs и нашли широкое применение в СВЧ электронике. В частности они используются для создания СВЧ транзисторов, высокочастотных усилителей, генераторов, высокоскоростных переключателей в различных коммуникационных системах [4]. Однако, наряду с достигнутыми результатами и изготавливаемыми приборами, такие структуры не могут в полной мере удовлетворить современные потребности и прежде всего в мощных цепях. AlGaAs/GaAs НЕМТ (high electron mobility transistor) структуры обладают ограничениями по концентрации двумерного электронного газа, а значит и по мощности, а также по пробивным напряжениям. Для улучшения параметров НЕМТ структур, а

Глава 2. Методы выращивания наногетероструктур и их характеризация
2.1. Молекулярно-лучевая эпитаксия: принцип работы и блок-схема установки
Эпитаксией называют процесс выращивания монокристаллических слоев на полупроводниковой подложке, при котором кристаллографическая ориентация наращиваемого слоя повторяет кристаллографическую ориентацию подложки. Разработка технологии эпитаксиального наращивания была вызвана необходимостью формирования тонких монокристаллических однородно легированных слоев. Получение таких слоев столь высокого качества иными средствами, например диффузией или ионной имплантацией, невозможно. В отличие от диффузии и ионного внедрения, при которых требуемая концентрация примесей образуется за счет перекомпенсации исходной примеси, эпитаксия дает возможность получать слои в широком диапазоне удельных сопротивлений, не зависящих от степени легирования пластины.
Таким образом, молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) - один из самых современных и широко используемых технологических методов выращивания тонких монокристаллических полупроводниковых структур [4]. МЛЭ по существу является развитием до совершенства технологии вакуумного напыления тонких пленок. Ее отличие от классической технологии вакуумного напыления связано с возможностью выращивания монокристаллических пленок с высокими структурными качествами и с более высоким уровнем контроля технологического процесса. В методе МЛЭ тонкие монокристаллические слои формируются на нагретой монокристаллической подложке за счет реакций между молекулярными или атомными пучками и поверхностью подложки. Высокая температура подложки способствует миграции атомов по поверхности, в результате которой атомы занимают строго определенные положения. Этим определяется ориентированный рост кристалла формируемой пленки на монокристаллической подложке. Качество эпитаксиальных пленок зависит от соотношения между параметрами решетки