Получение многокомпонентных полупроводниковых материалов на основе соединений А3 В5 с заданными свойствами

• Автор: Столяров, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 148 с.

Введение
1.Обзор литературы и постановка задачи исследования
1.1. Применение соединений А3В5 в оптоэлектронике и их физикохимические свойства
1.2. Трех- и четырехкомпонентные твердые растворы соединений А3В5
1.3. Преимущества пятикомпонентных твердых растворов соединений А3В5
1.4. Методика расчета ширины запрещенной зоны ПТР
1.5. Особенности получения гетероструктур на основе пятикомпонентных систем А3В5 жидкофазными методами
1.6. Обоснование постановки задачи исследования
2. Методика ЗПГТ ПТР
2.1. Аппаратурное оформление процесса ЗПГТ
2.2. Подготовка исходных материалов к процессу ЗПГТ
2.3. Методика проведения процесса ЗПГТ
2.4. Модельные представления при гомогенизации процессов
2.5. Особенности технологии получения многослойных гетероструктур
2.6. Легирование ПТР
2.7. Выводы
3. Моделирование и исследование подвижности носителей
заряда и ширины запрещенной зоны
3.1. Экспериментальные данные подвижности носителей заряда
твердых растворов на основе соединений А3В5

3.2. Методика определения зависимости подвижности носителей
заряда от их концентрации в ПТР
3.3. Применение методики определения "легирующих" коэффициентов для ПТР 1пАIСаРАз((СаАз)
3.4. Анализ функции-составляющей //х в ПТР АЮаЫАяР (1пР) и 1пАЮаА85Ъ(Са8Ъ)
3.5. Методика определения множества возможных составов ПТР на основе соединений А3В5
3.6. Нахождение ряда "легирующих" коэффициентов ПТР 1пАЮаРАз(СаАя) с помощью методики определения множества возможных составов
3.7. Моделирование ширины запрещенной зоны
3.8. Выводы
4. Управление составом ПТР 1пАЮаРАБ(СаАБ) с помощью
изменения коэффициента сегрегации алюминия в
эпитаксиальных слоях
4.1. Определение концентрации основных носителей заряда расчетными и экспериментальными методами
4.2. Температурная и концентрационная зависимость коэффициента сегрегации Л/ в эпитаксиальных слоях ТпАЮаРАхаАх)
4.3. Выводы
Общие выводы работы
Литература
ВВЕДЕНИЕ

Развитие электроники в последнее время в значительной степени определяется достижениями технологии новых полупроводниковых материалов на основе пятикомпонентных твердых растворов А3В5, интерес к которым вызван возможностью на их основе повышать совершенство гетерограницы эпитаксиальных структур за счет одновременного согласования параметров решетки и коэффициентов теплового расширения сопрягающихся материалов и создавать таким образом "идеальные" гетероструктуры для высокоэффективных приборов.
Наиболее технологичным среди жидкофазных методов эпитаксии представляется на данный момент метод зонной перекристаллизации градиентом температуры, который позволяет получать толстые слои с заданным распределением компонентов, обладая высокой равновесностью процесса и возможностью обеспечения подпитки растущего кристалла. Накопленный экспериментальный материал по бинарным, трехкомпонентным и четырехкомпонентным системам позволяет наиболее точно исследовать влияние пятого компонента на электрофизические свойства и качество получаемых гетероструктур.
Сложности, связанные с недостаточным количеством экспериментальных данных для получения высокосовершенных гетероструктур и приборов на их основе делают актуальной данную диссертационную работу, в которой рассматриваются возможности получения гетероструктур такого класса с заданными значениями основных параметров ПТР.
Целью настоящей работы является моделирование и получение пятикомпонентных твердых растворов 1пАЮаРА$(СаАх), АЮа1пА8Р(1пР), In.AlGa.AsSb (ОаБЬ) с заданными
электрофизическими свойствами.
Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:
- анализ возможностей получения "идеальных" гетероструктур на

основе ПТР соединений А В ;

изменяется, в то время как состав кристаллов, растущих из этого же расплава, изменяется в соответствии с диаграммой состояния. Указанный эффект проявляется в отсутствии релаксации или неполной релаксации упругих напряжений в гетерокомпозициях, близких к изопериодическим. "Эффект стабилизации состава" затрудняет получение изопериодических композиций с заданными свойствами из-за расхождения расчетных и экспериментальных данных по составу пятикомпонентных систем.
Второй особенностью пятикомпонентных систем является ориентационная зависимость эффективных коэффициентов распределения компонентов, образующих твердый раствор, которая также затрудняет получение точно изопериодических слоев. Она может быть объяснена [4], если процесс роста твердого раствора из жидкой фазы трактовать как происходящий из метастабильного раствора-расплава на границе раздела с кристаллом. При этом поверхностная активность компонентов, зависящая от ориентации поверхности подложки, будет в определенной мере задавать состав жидкой фазы, из которой идет кристаллизация. Поэтому расчетные данные по фазовым равновесиям в пятикомпонентных системах должны учитывать ориентацию поверхности подложки при эпитаксии.
Характерной особенностью кристаллизации слоев пятикомпонентных растворов на подложках бинарных соединений является отсутствие термодинамического равновесия между раствором-расплавом расчетного состава и подложки, что обычно приводит при их изотермическом контакте к растворению подложки, образованию переходного слоя и несоответствию в периодах решетки на гетерогранице, а также к непланарности подложки. Поэтому процесс эпитаксии пятикомпонентного твердого раствора необходимо проводить из переохлажденного относительно температуры ликвидуса раствора-расплава.
Еще одной особенностью выращивания эпитаксиальных структур пятикомпонентных систем является сильная температурная и концентрационная зависимость коэффициентов распределения компонентов, что существенно затрудняет поддержание постоянного состава в процессе роста.
Наконец, во всех пятикомпонентных системах на основе соединений

А В дополнительные трудности при выборе способа и температурных условий получения изопериодных гетероструктур на основе этих систем создает неизбежное присутствие летучих компонентов. Кроме этого, коэффициенты распределения различных компонентов, входящих в состав пятикомпонентных систем, могут различаться более чем на два порядка, что приводит к большому различию скоростей расходования компонентов