Получение активных слоев InP в составе гетероструктур для диодов Ганна
Рассмотрены особенности получения эпитаксиальных слоев InP с высокой подвижностью электронов из расплавов индия, легированного редкоземельными и изовалентными элементами....
Gespeichert in:
| Datum: | 2010 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2010
|
| Schriftenreihe: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51954 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Получение активных слоев InP в составе гетероструктур для диодов Ганна / Н.М. Вакив, С.И. Круковский, Д.М. Заячук, Ю.С. Михащук, Р.С. Круковский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 3. — С. 50-53. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-51954 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-519542013-12-21T03:15:39Z Получение активных слоев InP в составе гетероструктур для диодов Ганна Вакив, Н.М. Круковский, С.И. Заячук, Д.М. Михащук, Ю.С Круковский, Р.С. Технологические процессы и оборудование Рассмотрены особенности получения эпитаксиальных слоев InP с высокой подвижностью электронов из расплавов индия, легированного редкоземельными и изовалентными элементами. Показано, що комплексне легування розплавів індію рідкісноземельним (Yb) та ізовалентним (Al) елементами підвищує ефективність очистки від фонових домішок епітаксійних шарів InP, отриманих рідиннофазною епітаксією, що приводить до збільшення їх структурної досконалості. При оптимальній кількості Yb та Al в розплав концентрація електронів в шарах зменшується, а їх рух ливість зростає. Розроблена технологія може бути вико ристана для виготовлення структур для діодів Ганна, фотоприймачів та інших оптоелектронних приладів. It is shown that for epitaxial InP layers obtained by liquidphase epitaxy complex dopping of indium melts by optimal concentrations of rare-earth Yb and isovalent element Al promotes useful increase of cleaning effect from background impurities and leads to growth of its structural perfection. The concentration of electrons in InP layers decreases and their mobility increases on optimal amounts of Yb and Al in the melt. This technology may be used in producing structures for Gunn diodes, photoreceivers and other optoelectronic devices. 2010 Article Получение активных слоев InP в составе гетероструктур для диодов Ганна / Н.М. Вакив, С.И. Круковский, Д.М. Заячук, Ю.С. Михащук, Р.С. Круковский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 3. — С. 50-53. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51954 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Технологические процессы и оборудование Технологические процессы и оборудование |
| spellingShingle |
Технологические процессы и оборудование Технологические процессы и оборудование Вакив, Н.М. Круковский, С.И. Заячук, Д.М. Михащук, Ю.С Круковский, Р.С. Получение активных слоев InP в составе гетероструктур для диодов Ганна Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Рассмотрены особенности получения эпитаксиальных слоев InP с высокой подвижностью электронов из расплавов индия, легированного редкоземельными и изовалентными элементами. |
| format |
Article |
| author |
Вакив, Н.М. Круковский, С.И. Заячук, Д.М. Михащук, Ю.С Круковский, Р.С. |
| author_facet |
Вакив, Н.М. Круковский, С.И. Заячук, Д.М. Михащук, Ю.С Круковский, Р.С. |
| author_sort |
Вакив, Н.М. |
| title |
Получение активных слоев InP в составе гетероструктур для диодов Ганна |
| title_short |
Получение активных слоев InP в составе гетероструктур для диодов Ганна |
| title_full |
Получение активных слоев InP в составе гетероструктур для диодов Ганна |
| title_fullStr |
Получение активных слоев InP в составе гетероструктур для диодов Ганна |
| title_full_unstemmed |
Получение активных слоев InP в составе гетероструктур для диодов Ганна |
| title_sort |
получение активных слоев inp в составе гетероструктур для диодов ганна |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Технологические процессы и оборудование |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51954 |
| citation_txt |
Получение активных слоев InP в составе гетероструктур для диодов Ганна / Н.М. Вакив, С.И. Круковский, Д.М. Заячук, Ю.С. Михащук, Р.С. Круковский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2010. — № 3. — С. 50-53. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT vakivnm polučenieaktivnyhsloevinpvsostavegeterostrukturdlâdiodovganna AT krukovskijsi polučenieaktivnyhsloevinpvsostavegeterostrukturdlâdiodovganna AT zaâčukdm polučenieaktivnyhsloevinpvsostavegeterostrukturdlâdiodovganna AT mihaŝukûs polučenieaktivnyhsloevinpvsostavegeterostrukturdlâdiodovganna AT krukovskijrs polučenieaktivnyhsloevinpvsostavegeterostrukturdlâdiodovganna |
| first_indexed |
2025-07-04T14:16:04Z |
| last_indexed |
2025-07-04T14:16:04Z |
| _version_ |
1836726160013131776 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 3
50
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
18.11 2009 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. ß. ß. ÊÓÄÐÈÊ
(ÈÔÏ èì. Â. Å. Ëàøêàð¸âà, ã. Êèåâ)
Ê. ò. í. Í. Ì. ÂÀÊÈÂ, ä. ò. í Ñ. È. ÊÐÓÊÎÂÑÊÈÉ,
ä. ô.-ì. í. Ä. Ì. ÇÀß×ÓÊ, Þ. Ñ. ÌÈÕÀÙÓÊ,
Ð. Ñ. ÊÐÓÊÎÂÑÊÈÉ
Óêðàèíà, ã. Ëüâîâ, ÍÏÏ «Êàðàò»; ÍÓ «Ëüâîâñêàÿ ïîëèòåõíèêà»
E-mail: carat207@i.ua
ÏÎËÓ×ÅÍÈÅ ÀÊÒÈÂÍÛÕ ÑËÎÅ InP
 ÑÎÑÒÀÂÅ ÃÅÒÅÐÎÑÒÐÓÊÒÓÐ ÄËß ÄÈÎÄΠÃÀÍÍÀ
Ðàññìîòðåíû îñîáåííîñòè ïîëó÷åíèÿ
ýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ InP ñ âûñîêîé ïîä-
âèæíîñòüþ ýëåêòðîíîâ èç ðàñïëàâîâ
èíäèÿ, ëåãèðîâàííîãî ðåäêîçåìåëüíûìè
è èçîâàëåíòíûìè ýëåìåíòàìè.
Ãåíåðàòîðû íà îñíîâå äèîäîâ Ãàííà ìîãóò áûòü
èñïîëüçîâàíû äëÿ êîíòðîëÿ ïàðàìåòðîâ òåõíîëîãè-
÷åñêèõ ïðîöåññîâ, èçìåðåíèÿ ïåðåìåùåíèé, ñêîðîñ-
òè, óñêîðåíèÿ, íàïðàâëåíèÿ äâèæåíèÿ ïîäâèæíûõ
îáúåêòîâ, õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà âåùåñòâà, âëàæíî-
ñòè, ïðîâîäèìîñòè, äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè,
òîëùèíû ñëîåâ ìåòàëëîäèýëåêòðè÷åñêèõ ñòðóêòóð, à
òàêæå â ðàçíîîáðàçíîé ÑÂ× íàâèãàöèîííîé àïïàðà-
òóðå è àïïàðàòóðå ñâÿçè. Îáëàñòü èõ ïðàêòè÷åñêîãî
èñïîëüçîâàíèÿ ìîæíî åùå áîëüøå ðàñøèðèòü, åñëè
óäàñòñÿ ñíèçèòü èõ âðåìåííóþ íåñòàáèëüíîñòü, ñâÿ-
çàííóþ ñ íåëèíåéíîñòüþ èõ èìïåäàíñà è äåéñòâèåì
ðàçíûõ âíåøíèõ è âíóòðåííèõ ôàêòîðîâ. Òåïëîâûå
ýôôåêòû ïðè ýòîì èãðàþò îäíó èç îïðåäåëÿþùèõ ðî-
ëåé, óñèëèâàÿ äðóãèå ìåõàíèçìû äåñòàáèëèçàöèè ðà-
áîòû ãåíåðàòîðîâ, ñâÿçàííûå ñ îñîáåííîñòÿìè òåõ-
íîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà èçãîòîâëåíèÿ àêòèâíûõ ïî-
ëóïðîâîäíèêîâûõ ýëåìåíòîâ. Ïîýòîìó ïîèñê òåõíî-
ëîãè÷åñêèõ ñïîñîáîâ óëó÷øåíèÿ ñâîéñòâ ýïèòàêñè-
àëüíûõ ñòðóêòóð, íà îñíîâå êîòîðûõ èçãîòîâëÿþòñÿ
äèîäû Ãàííà, ÿâëÿåòñÿ çàäà÷åé àêòóàëüíîé è ïðàêòè-
÷åñêè âàæíîé.
Íàèáîëåå öåëåñîîáðàçíûì ñ òåõíîëîãè÷åñêîé òî÷-
êè çðåíèÿ, ýêîíîìè÷åñêè îïðàâäàííûì è îáåñïå÷è-
âàþùèì íàèëó÷øèå ýëåêòðîôèçè÷åñêèå ïàðàìåòðû
ñëîåâ À3Â5, ÿâëÿåòñÿ ìåòîä æèäêîôàçíîé ýïèòàêñèè
(ÆÔÝ) ñ ëåãèðîâàíèåì ðàñïëàâîâ ðåäêîçåìåëüíû-
ìè ýëåìåíòàìè [1, 2].
 ðàáîòå ðàññìàòðèâàåòñÿ îäèí èç âàðèàíòîâ ýòî-
ãî ìåòîäà ïîëó÷åíèÿ âûñîêîêà÷åñòâåííûõ ãåòåðî-
ñòðóêòóð n+-InP/n-InP äëÿ äèîäîâ Ãàííà ñ íèçêîé êîí-
öåíòðàöèåé äåôåêòîâ è âûñîêîé ïîäâèæíîñòüþ ýëåê-
òðîíîâ â àêòèâíîì ñëîå, êîòîðûé áàçèðóåòñÿ íà ïðè-
ìåíåíèè êîìïëåêñíîãî ëåãèðîâàíèÿ ñëîåâ InP ðåä-
êîçåìåëüíûìè (Yb) è èçîâàëåíòíûìè (Al) ýëåìåíòà-
ìè â ñïåöèàëüíî ïîäîáðàííûõ ïðîïîðöèÿõ. Ýïèòàê-
ñèàëüíûå ñëîè InP, ïîëó÷åííûå òàêèì ñïîñîáîì, ÿâ-
ëÿþòñÿ íåêîìïåíñèðîâàííûìè è îáëàäàþò íèçêîé êîí-
öåíòðàöèåé ôîíîâûõ ïðèìåñåé è âûñîêîé ïîäâèæíî-
ñòüþ ýëåêòðîíîâ. Ïðè÷åì ýôôåêò «î÷èñòêè» ýïèòàê-
ñèàëüíûõ ñëîåâ ïðîÿâëÿåòñÿ ïðè íåçíà÷èòåëüíûõ êîí-
öåíòðàöèÿõ ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ Yb è Al, óìåíü-
øàÿ âåðîÿòíîñòü çàãðÿçíåíèÿ ýïèòàêñèàëüíîãî ñëîÿ
íåêîíòðîëèðîâàííûìè ïðèìåñÿìè èç ëåãèðóþùåãî
ìàòåðèàëà.
Ýëåìåíòû òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ ñòðóêòóð
Îñîáåííîñòè âëèÿíèÿ êîìïëåêñíîãî ëåãèðîâàíèÿ
â ñèñòåìå n+-InP/n-InP, ïî ñðàâíåíèþ ñ GaAs è åãî
òâåðäûìè ðàñòâîðàìè, îáóñëîâëåíû çíà÷åíèÿìè ïà-
ðàìåòðîâ âçàèìîäåéñòâèÿ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ,
êîýôôèöèåíòîâ ñåãðåãàöèè è äèôôóçèè ýëåìåíòîâ â
ýòîé ñèñòåìå. Âàæíî òàêæå ó÷åñòü âûñîêóþ õèìè-
÷åñêóþ àêòèâíîñòü ðåäêîçåìåëüíûõ ýëåìåíòîâ (ÐÇÝ)
ïî îòíîøåíèþ ê ôîñôîðó, ïîñêîëüêó â ðåçóëüòàòå õè-
ìè÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ýòèõ ýëåìåíòîâ íàðóøà-
åòñÿ ôàçîâîå ðàâíîâåñèå ìåæäó ðàñòâîðîì-ðàñïëà-
âîì è ïîäëîæêîé [3]. Ýòî íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè
íàðàùèâàíèè ýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ äëÿ âîñïðîèç-
âîäèìîãî óïðàâëåíèÿ ñâîéñòâàìè ñòðóêòóð, ïîëó÷åí-
íûõ â ðåçóëüòàòå êîìïëåêñíîãî ëåãèðîâàíèÿ.
Ýïèòàêñèàëüíûå ñëîè InP âûðàùèâàëè ìåòîäîì
ÆÔÝ â ãðàôèòîâîé ñëàéäåðíîé êàññåòå èç ðàñïëàâà
èíäèÿ (99,9999) íà ïîäëîæêàõ ïîëóèçîëèðóþùåãî
InP:Fe, îðèåíòèðîâàííûõ â êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé
ïëîñêîñòè (100). Òåìïåðàòóðà íà÷àëà ýïèòàêñèè ñî-
ñòàâëÿëà 680°Ñ, èíòåðâàë íàðàùèâàíèÿ � 20°Ñ. Êðè-
ñòàëëèçàöèÿ ñëîåâ îñóùåñòâëÿëàñü èç ïåðåîõëàæäåí-
íîãî ðàñòâîðà-ðàñïëàâà ïðè ñêîðîñòè îõëàæäåíèÿ
0,8°Ñ. Àëþìèíèé è èòòåðáèé äîáàâëÿëèñü â øèõòó
íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä çàãðóçêîé â êàññåòó. Äëÿ íà-
ñûùåíèÿ ðàñïëàâîâ ôîñôîðîì èñïîëüçîâàëñÿ ïîëè-
êðèñòàëëè÷åñêèé InP ñ êîíöåíòðàöèåé ñâîáîäíûõ
ýëåêòðîíîâ (5�7)·1015 ñì�3.
Ãîìîãåíèçàöèÿ ðàñòâîðà-ðàñïëàâà ïðîèñõîäèëà â
òå÷åíèå 1,5 ÷ â àòìîñôåðå âîäîðîäà ñ òî÷êîé ðîñû
�70°Ñ. Íåïîñðåäñòâåííî ïåðåä íà÷àëîì íàðàùèâàíèÿ
ñëîÿ ïîâåðõíîñòü ïîäëîæêè InP:Fe ÷àñòè÷íî ðàñòâî-
ðÿëàñü â íåíàñûùåííîì ðàñïëàâå èíäèÿ. Òîëùèíà
ýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ ñîñòàâëÿëà 3�5 ìêì.
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ âëèÿíèÿ êîìïëåêñíîãî ëåãèðî-
âàíèÿ àëþìèíèåì è èòòåðáèåì íà ñâîéñòâà ýïèòàêñè-
àëüíûõ ñëîåâ InP, ïîëó÷åííûõ ìåòîäîì ÆÔÝ èç ðà-
ñòâîðîâ-ðàñïëàâîâ èíäèÿ, áûëî ïðîâåäåíî íåñêîëü-
êî ñåðèé ýêñïåðèìåíòîâ, ïîçâîëÿþùèõ óñòàíîâèòü îï-
òèìàëüíîå ñîîòíîøåíèå Al è Yb, ïðè êîòîðîì êîíöåí-
Ðàáîòà âûïîëíåíà â ðàìêàõ ãîñóäàðñòâåííîé Ïðîãðàììû ðàçâè-
òèÿ íàèáîëåå êîíêóðåíòîñïîñîáíûõ íàïðàâëåíèé ìèêðîýëåêò-
ðîíèêè â Óêðàèíå.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 3
51
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
òðàöèÿ îñíîâíûõ íîñèòåëåé äîñòèãàåò ìèíèìàëüíî-
ãî, à èõ ïîäâèæíîñòü � ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ.
 ïåðâîé ñåðèè ýêñïåðèìåíòîâ ñëîè InP íàðàùè-
âàëèñü èç íåëåãèðîâàííûõ ðàñïëàâîâ èíäèÿ. Ïîëó-
÷åííûå ýïèòàêñèàëüíûå ñëîè èìåëè n-òèï ïðîâîäè-
ìîñòè ñ êîíöåíòðàöèåé ýëåêòðîíîâ (6�7)·1017 ñì�3 è
èõ ïîäâèæíîñòüþ 1500 ñì2/(·ñ) ïðè 300 Ê.
 ñëåäóþùèõ äâóõ ñåðèÿõ ýêñïåðèìåíòîâ èññëå-
äîâàëîñü âëèÿíèå Yb, à òàêæå Al è Yb, íà ýëåêòðîôè-
çè÷åñêèå ñâîéñòâà ñëîåâ InP, ïîëó÷åííûõ èç ðàñïëà-
âîâ èíäèÿ, ëåãèðîâàííîãî ýòèìè õèìè÷åñêèìè ýëå-
ìåíòàìè.
Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ
Êàê âèäíî èç ðèñ. 1, à, ââåäåíèå Yb â ðàñïëàâ
èíäèÿ ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ êîíöåíòðàöèè ýëåêò-
ðîíîâ â ñëîÿõ InP, à ïðè êðèòè÷åñêîé êîíöåíòðàöèè
Nêð
Yb èòòåðáèÿ â ðàñòâîðå-ðàñïëàâå ïðîèñõîäèò èí-
âåðñèÿ òèïà ïðîâîäèìîñòè .
Óìåíüøåíèå êîíöåíòðàöèè ýëåêòðîíîâ â ñëîÿõ InP
ñîïðîâîæäàåòñÿ ðîñòîì èõ ïîäâèæíîñòè (ðèñ. 1, á),
ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå êîòîðîé äîñòèãàåòñÿ ïðè êî-
ëè÷åñòâå èòòåðáèÿ, áëèçêîì ê Nêð
Yb. Ïðè ëåãèðîâà-
íèè ðàñïëàâîâ èíäèÿ îäíîâðåìåííî àëþìèíèåì è èò-
òåðáèåì õàðàêòåð èçìåíåíèÿ êîíöåíòðàöèè è ïîäâèæ-
íîñòè íîñèòåëåé çàðÿäà â ñëîÿõ InP ïîäîáåí òîìó,
÷òî íàáëþäàåòñÿ ïðè ëåãèðîâàíèè òîëüêî ðåäêîçåìåëü-
íûìè ýëåìåíòàìè, íî ñ îïðåäåëåííûìè îòëè÷èÿìè.
Äîáàâëåíèå Al ñïîñîáñòâóåò óìåíüøåíèþ çíà÷åíèÿ
êðèòè÷åñêîé êîíöåíòðàöèè èòòåðáèÿ â ðàñïëàâå, èí-
äèÿ ïðè ýòîì ñòàíîâèòñÿ òåì ìåíüøå, ÷åì áîëüøå äî-
áàâëÿåòñÿ àëþìèíèÿ. Íàèáîëåå ÷óâñòâèòåëüíîé ê îä-
íîâðåìåííîìó (êîìïëåêñíîìó) ëåãèðîâàíèþ îêàçà-
ëàñü ïîäâèæíîñòü îñíîâíûõ íîñèòåëåé çàðÿäà. Êàê
âèäíî èç ðèñ. 1, á, ïîäâèæíîñòü â ñëîÿõ InP, êîìï-
ëåêñíî ëåãèðîâàííûõ Yb è Al (1·10�3 àò. %), äîñòèãà-
åò çíà÷åíèé 50000�60000 ñì2/(·ñ) ïðè 77 Ê, òîãäà
êàê â ñëîÿõ, ëåãèðîâàííûõ òîëüêî èòòåðáèåì, ýòî çíà-
÷åíèå íå ïðåâûøàåò 25000 ñì2/(·ñ) ïðè òîé æå òåì-
ïåðàòóðå.
Ïî ðåçóëüòàòàì ïðîâåäåííûõ íàìè èññëåäîâàíèé
áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ ïî-
äâèæíîñòü ýëåêòðîíîâ äîñòèãàåò ïðè ñîäåðæàíèè àëþ-
ìèíèÿ 1·10�3 àò. %. Óâåëè÷åíèå ýòîãî êîëè÷åñòâà
àëþìèíèÿ â 2�3 ðàçà, õîòÿ è ñîïðîâîæäàåòñÿ åùå
íåêîòîðûì óìåíüøåíèåì êîíöåíòðàöèè íîñèòåëåé
(ðèñ. 1, à, êðèâàÿ 3), ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ èõ ïî-
äâèæíîñòè.
Ôîòîëþìèíåñöåíòíûå èññëåäîâàíèÿ îáðàçöîâ ïðî-
âîäèëèñü ïðè òåìïåðàòóðå 10 Ê. Âîçáóæäåíèå ôîòî-
ëþìèíîôîðà îñóùåñòâëÿëîñü àðãîíîâûì ëàçåðîì ñ
äëèíîé âîëíû 514,5 íì è ìîùíîñòüþ 200 ìÂò/ñì2.
Ýêñïåðèìåíòàëüíî èçó÷àëàñü çàâèñèìîñòü èíòåíñèâ-
à) n, p, ñì�3
1017
1016
1015
1014
1013
0 2 4 6 XL
Yb, 10�3 àò. %
n p
77 Ê
1
2
3
á) µ,
ñì2/(·c)
104
103
102
0 2 4 6 XL
Yb, 10�3 àò. %
n p
77 Ê
1
2
3
Yb
Ðèñ. 1. Çàâèñèìîñòü êîíöåíòðàöèè îñíîâíûõ íîñèòåëåé (à) è èõ ïîäâèæíîñòè (á) â ýïèòàêñèàëüíûõ ñëîÿõ InP îò
ñîäåðæàíèÿ Yb â ðàñòâîðå-ðàñïëàâå èíäèÿ ïðè ðàçíîì ñîäåðæàíèè Al (â àò. %):
1 � 0; 2 � 1·10�3; 3 � 3·10�3
È
íò
åí
ñè
âí
îñ
òü
Ô
Ë
, î
òí
. å
ä.
25
20
15
10
5
0
850 860 870 880 890 900
λ, íì
873,5
W=1,9 ìýÂ
W=3,2 ìýÂ
W=6 ìýÂ
873
873
10 Ê
D-B
3
2
1
Ðèñ. 2. Ñïåêòðû ôîòîëþìèíåñöåíöèè ýïèòàêñèàëüíûõ
ñëîåâ InP, ïîëó÷åííûõ èç ðàñïëàâîâ In:
1 � áåç ëåãèðîâàíèÿ; 2 � ïðè ëåãèðîâàíèè Yb (5,2 àò. %); 3 �
ïðè êîìïëåêñíîì ëåãèðîâàíèè Yb (5,2 àò. %) è Al (1·10�3 àò. %)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 3
52
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
íîñòè ïèêîâ ýêñèòîííîé è ïðèìåñíîé ëþìèíåñöåíöèè
îò êîíöåíòðàöèè Yb è Al â ðàñòâîðå-ðàñïëàâå èíäèÿ.
Íèçêîòåìïåðàòóðíûå ñïåêòðû ôîòîëþìèíåñöåíöèè
îáðàçöîâ InP íåëåãèðîâàííûõ (êðèâàÿ 1), ëåãèðîâàí-
íûõ îïòèìàëüíûì êîëè÷åñòâîì Yb (êðèâàÿ 2) è êîì-
ïëåêñíî ëåãèðîâàííûõ Yb+Al (êðèâàÿ 3), ïîêàçàíû
íà ðèñ. 2. Â ñïåêòðàõ íåëåãèðîâàííûõ îáðàçöîâ InP ñ
êîíöåíòðàöèåé íîñèòåëåé (5�6)·1017 ñì�3 (êðèâàÿ 1,
ðèñ.2) ïðèñóòñòâóåò ïîëîñà (D-B) ïîëóøèðèíîé
W=6 ìýÂ ñ ìàêñèìóìîì ïðè 873 íì, êîòîðàÿ îïðåäå-
ëÿåòñÿ ïåðåõîäàìè ýëåêòðîíîâ èç äîíîðíûõ óðîâíåé
â âàëåíòíóþ çîíó. Â ñïåêòðå ôîòîëþìèíåñöåíöèè ýïè-
òàêñèàëüíîãî ñëîÿ, ëåãèðîâàííîãî îïòèìàëüíûì êî-
ëè÷åñòâîì Yb (ðèñ. 2, êðèâàÿ 2), äîìèíèðóåò ïîëîñà
ñ ìàêñèìóìîì ïðè 873 íì, êîòîðàÿ ñîãëàñíî [4] èí-
òåðïðåòèðóåòñÿ êàê ïîëîñà ðåêîìáèíàöèè ýêñèòîíà.
Ïîëóøèðèíà ýòîé ïîëîñû óìåíüøàåòñÿ ïðè ðîñòå êîí-
öåíòðàöèè Yb â ðàñïëàâå èíäèÿ, è ïðè îïòèìàëüíîé
åãî êîíöåíòðàöèè ïðèíèìàåò çíà÷åíèå � 3,2 ìýÂ. Àíà-
ëîãè÷íûé ýôôåêò îïèñàí â [5, 6] äëÿ ýïèòàêñèàëüíûõ
ñëîåâ InP, ëåãèðîâàííûõ ðåäêîçåìåëüíûìè ýëåìåí-
òàìè Ho è Nd.  ýïèòàêñèàëüíûõ ñëîÿõ InP, ïîëó÷åí-
íûõ èç ðàñòâîðîâ-ðàñïëàâîâ èíäèÿ, ëåãèðîâàííîãî
îïòèìàëüíûì êîëè÷åñòâîì Yb è Al (ðèñ. 2, êðèâàÿ 3),
èíòåíñèâíîñòü ýêñèòîííîé ëþìèíåñöåíöèè ïîëîñû ñ
ìàêñèìóìîì ïðè 873,5 íì åùå áîëüøå, à ïîëóøèðè-
íà åå óìåíüøàåòñÿ ïî÷òè â äâà ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ
åå çíà÷åíèåì â ñëîÿõ, ëåãèðîâàííûõ òîëüêî Yb.
Óìåíüøåíèå êîíöåíòðàöèè ýëåêòðîíîâ è èíâåðñèÿ
òèïà ïðîâîäèìîñòè, íàáëþäàåìàÿ ïðè êðèòè÷åñêèõ
êîíöåíòðàöèÿõ ÐÇÝ â ðàñïëàâå, ìîæåò ñâèäåòåëüñòâî-
âàòü î ñíèæåíèè êîíöåíòðàöèè äîíîðíûõ öåíòðîâ èëè
æå î ââåäåíèè äîïîëíèòåëüíûõ àêöåïòîðíûõ öåíòðîâ
â ñëîè InP ïðè êîìïëåêñíîì ëåãèðîâàíèè ðàñïëàâîâ
èíäèÿ. Èòòåðáèé è àëþìèíèé ÿâëÿþòñÿ ýëåìåíòàìè
òðåòüåé ãðóïïû, è ïîòîìó íå ìîãóò áûòü àêöåïòîðàìè
â InP, êîòîðûå êîìïåíñèðîâàëè áû èìåþùèåñÿ â íåì
äîíîðíûå öåíòðû. Î íèçêîé ñòåïåíè êîìïåíñàöèè ñâè-
äåòåëüñòâóåò âûñîêàÿ ïîäâèæíîñòü ýëåêòðîíîâ
(50000�60000 ñì2/(·ñ) ïðè Ò=77 Ê) â ïëåíêàõ, âû-
ðàùåííûõ èç ðàñïëàâîâ èíäèÿ, ëåãèðîâàííîãî Al è
Yb (ðèñ. 2). Ïîýòîìó àêöåïòîðíîå äåéñòâèå ÐÇÝ ìî-
æåò áûòü âûçâàíî îãðàíè÷åíèåì äîñòóïà íåêîíòðî-
ëèðîâàííûõ ïðèìåñåé â êðèñòàëëèçóþùèéñÿ ýïèòàê-
ñèàëüíûé ñëîé.
Ïðè êîìïëåêñíîì ëåãèðîâàíèè àëþìèíèé, èìåÿ
êîâàëåíòíûé ðàäèóñ, áëèçêèé ê ðàäèóñó èíäèÿ, ìî-
æåò ÷àñòè÷íî çàïîëíÿòü âàêàíòíûå óçëû èíäèÿ, à òàê-
æå âçàèìîäåéñòâîâàòü â ðàñïëàâå ñ íåêîòîðûìè ôî-
íîâûìè ïðèìåñÿìè (êèñëîðîäîì, ñåðîé), íå äîïóñ-
êàÿ èõ ïîïàäàíèÿ â ïðîöåññå êðèñòàëëèçàöèè â êðèñ-
òàëëè÷åñêóþ ðåøåòêó ýïèòàêñèàëüíîãî ñëîÿ. Ñëåä-
ñòâèåì òàêîãî âëèÿíèÿ ÿâëÿåòñÿ ïîâûøåíèå ñòðóê-
òóðíîãî ñîâåðøåíñòâà ïëåíîê è áîëåå ñóùåñòâåííîå
óìåíüøåíèå êîíöåíòðàöèè íåêîíòðîëèðîâàííûõ ïðè-
ìåñåé. Ýòî ïîäòâåðæäàåòñÿ êàê ðîñòîì ïîäâèæíîñòè
îñíîâíûõ íîñèòåëåé çàðÿäà, òàê è óâåëè÷åíèåì èí-
òåíñèâíîñòè ýêñèòîííîé ëþìèíåñöåíöèè ïîëîñû ñ
ìàêñèìóìîì ïðè 873,5 íì.
Ïîäâèæíîñòü ýëåêòðîíîâ äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíî-
ãî çíà÷åíèÿ âáëèçè òî÷êè èíâåðñèè ïðîâîäèìîñòè,
÷òî íàêëàäûâàåò îñîáûå òðåáîâàíèÿ íà òåõíîëîãèþ
âîñïðîèçâîäèìîãî ïîëó÷åíèÿ ñëîåâ n-òèïà ïðîâîäè-
ìîñòè. Âáëèçè òî÷êè èíâåðñèè òèïà ïðîâîäèìîñòè ñëî-
åâ êîëè÷åñòâî èîíèçèðîâàííûõ ôîíîâûõ ïðèìåñåé,
êàê äîíîðíûõ, òàê è àêöåïòîðíûõ, ìîæåò áûòü îäíî-
ãî ïîðÿäêà. Ïîýòîìó êîíöåíòðàöèÿ ýëåêòðîíîâ, îïðå-
äåëÿåìàÿ êàê ðàçíîñòü äîíîðîâ è àêöåïòîðîâ, ñèëüíî
çàâèñèò îò ìíîãèõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ôàêòîðîâ, òàêèõ
êàê ñêîðîñòü ïðîòîêà âîäîðîäà ÷åðåç ðåàêòîð, âðåìÿ
îòæèãà ãðàôèòîâîé îñíàñòêè è ò. ï. Äëÿ âîñïðîèçâî-
äèìîãî ïîëó÷åíèÿ ÷èñòûõ ñëîåâ InP íåîáõîäèìî çà-
ôèêñèðîâàòü êîíöåíòðàöèþ ýëåêòðîíîâ íà íèçêîì
óðîâíå, áëèçêîì ê òî÷êå èíâåðñèè, ïóòåì ââåäåíèÿ â
ðàñïëàâ èíäèÿ íåáîëüøîãî êîëè÷åñòâà äîíîðíîé ïðè-
ìåñè (êàê ïðàâèëî, ýòî îëîâî).
Áûëà ïðîâåäåíà ñåðèÿ ýêñïåðèìåíòîâ ïî îïðåäå-
ëåíèþ îïòèìàëüíîãî êîëè÷åñòâà îëîâà, îáåñïå÷èâà-
þùåãî ñòàáèëüíîå ïîëó÷åíèå ñëîåâ ñ íèçêîé êîíöåí-
òðàöèåé ýëåêòðîíîâ è âûñîêîé ïîäâèæíîñòüþ, ðåçóëü-
òàòû êîòîðûõ îòîáðàæàþò äàííûå, ïðèâåäåííûå íà
ðèñ. 3. Çíà÷åíèÿ êîíöåíòðàöèè ýëåêòðîíîâ 2·1014�
1·1015 ñì�3 è ñîîòâåòñòâóþùèå èì çíà÷åíèÿ ïîäâèæ-
íîñòè 32500�30000 ñì2/(·ñ) (77 Ê) â ñëîÿõ InP äî-
ñòèãàþòñÿ ïðè äîëå îëîâà îò 6·10�3 äî 6·10�2 aò. %
è îïòèìàëüíûõ äîëÿõ èòòåðáèÿ è àëþìèíèÿ NL
Yb=
=5·10�3 àò. %, NL
Al=1·10�3 àò. % â ðàñïëàâå èíäèÿ,
à) n, ñì�3
1016
1015
1014
1013
10�3 10�2 10�1 XL
Sn, àò. %
á) µ,
ñì2/(·c)
30000
20000
10000
10�3 10�2 10�1 XL
Sn, àò. %
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü êîíöåíòðàöèè (à) è ïîäâèæíîñòè (á) ýëåêòðîíîâ â ýïèòàêñèàëüíûõ ñëîÿõ InP îò ñîäåðæàíèÿ
îëîâà â ðàñòâîðå-ðàñïëàâå èíäèÿ ïðè îïòèìàëüíûõ çíà÷åíèÿõ êîíöåíòðàöèè èòòåðáèÿ è àëþìèíèÿ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2010, ¹ 3
53
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
êîòîðûå áûëè îïðåäåëåíû èñõîäÿ èç ìàêñèìàëüíî äî-
ñòèæèìûõ çíà÷åíèé ïîäâèæíîñòè ýëåêòðîíîâ â ñëî-
ÿõ InP (ðèñ. 1, á, êðèâàÿ 2). Òàêèì îáðàçîì, äàííûå,
ïðèâåäåííûå íà ðèñ. 3, èëëþñòðèðóþò âîçìîæíîñòü
âîñïðîèçâîäèìîãî ïîëó÷åíèÿ ñëîåâ InP ñ âûñîêîé
ïîäâèæíîñòüþ ýëåêòðîíîâ ïðè òåìïåðàòóðå 77 Ê ïðè
èõ êîíöåíòðàöèè 1·1015 ñì�3 è íèæå, ÷òî âïîëíå ïðè-
ãîäíî äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñòðóêòóð äëÿ äèîäîâ Ãàííà,
à òàêæå äðóãèõ ñòðóêòóð ñ íèçêîé êîíöåíòðàöèåé íî-
ñèòåëåé â àêòèâíûõ ñëîÿõ. Î÷åíü âàæíî ñ òî÷êè çðå-
íèÿ âîñïðîèçâîäèìîñòè ïðîöåññà òî, ÷òî òðåáóåìûå
çíà÷åíèÿ ïîäâèæíîñòè ýëåêòðîíîâ äîñòèãàþòñÿ â øè-
ðîêîì äèàïàçîíå çíà÷åíèé êîíöåíòðàöèè îëîâà.
Âûâîäû
Ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî êîìï-
ëåêñíîå ëåãèðîâàíèå ðàñïëàâîâ èíäèÿ îïòèìàëüíû-
ìè êîëè÷åñòâàìè ðåäêîçåìåëüíûõ è èçîâàëåíòíûõ
ýëåìåíòîâ ñïîñîáñòâóåò çíà÷èòåëüíîìó ïîâûøåíèþ
ýôôåêòèâíîñòè î÷èñòêè îò ôîíîâûõ ïðèìåñåé ýïè-
òàêñèàëüíûõ ñëîåâ InP, ïîëó÷åííûõ æèäêîôàçíîé
ýïèòàêñèåé, ÷òî ïðèâîäèò ê ðîñòó èõ ñòðóêòóðíîãî
ñîâåðøåíñòâà. Ïðè ýòîì êîíöåíòðàöèÿ ýëåêòðîíîâ â
ýïèòàêñèàëüíûõ ñëîÿõ InP óìåíüøàåòñÿ, à èõ ïîäâèæ-
íîñòü âîçðàñòàåò è äîñòèãàåò çíà÷åíèé 4900 ñì2/(·ñ)
ïðè 300 Ê è 60000 ñì2/(·ñ) ïðè 77 Ê. Ñîâìåñòíîå
ëåãèðîâàíèå ðàñïëàâîâ èíäèÿ îëîâîì è îïòèìàëü-
íûì êîëè÷åñòâîì èòòåðáèÿ è àëþìèíèÿ ïîâûøàþò
âîñïðîèçâîäèìîñòü ýëåêòðîôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ
ñëîåâ InP.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Ìàñòåðîâ Â. Ô., Çàõàðåíêîâ Ë. Ô. Ðåäêîçåìåëüíûå ýëåìåí-
òû â ïîëóïðîâîäíèêàõ À3Â5 // ÔÒÏ.� 1990.� Ò. 21, âûï. 4.�
Ñ. 610�630.
2. Zayachuk D., Strukhlyak N., Krukovsky S. et al. GaAs thin
film grown by LPE under influence of Yb impurity // Proceed. of 12th
Gallium Arsenide and other Compound Semiconductors Application
Symposium.� Netherlands, Amsterdam.� 2004.� P. 295�298.
3. Ðîìàíåíêî Â. Í., Õåéôåö Â. Ñ. Êîýôôèöèåíòû ðàñïðåäåëå-
íèÿ è êðèâûå ðàñòâîðèìîñòè íåêîòîðûõ ðåäêîçåìåëüíûõ ýëåìåí-
òîâ â GaAs // Íåîðãàíè÷åñêèå ìàòåðèàëû.� 1973.� Ò. 9, âûï. 2.�
Ñ. 190�197.
4. Prochazkova O. LPE InP layers grown in the presence of
rare-earth elements // Materials Science and Engeneering.� 2001.�
Vol. 80.� P. 14�17.
5. Wu Ch. M., Chiu Ch. M. Very high purity InP layer grown by
liquid-phase epitaxy using erbium gettering // J. Appl. Phys.� 1993.�
Vol. 73.� P. 468�470.
6. Crym J. Preparation of InP-based semiconductor materials
with low density of defects: effect of Nd, Ho and Tb addition //
Materials Sciånce and Engineering.� 2002.� B91-52.� P. 407�411.
Ýëåêòðè÷åñêèå è òîïîëîãè÷åñêèå ñâîéñòâà ïëåíîê îêèñëîâ, òåðìè÷åñêè âûðàùåííûõ íà
ïîäëîæêàõ InSe (Óêðàèíà, ã. ×åðíîâöû)
Ñòàíîâëåíèå è ðàçâèòèå èíñòèòóòà ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâ èì. Â. Å. Ëàøêàð¸âà ÍÀÍ
Óêðàèíû (ê ïÿòèäåñÿòèëåòèþ ñîçäàíèÿ) (Óêðàèíà, ã. Êèåâ)
Ìîäåëèðîâàíèå ýëåêòðè÷åñêèõ ñõåì çàùèòû ñ èñïîëüçîâàíèåì ñèëîâûõ ëàâèííûõ äèîäîâ
(Óêðàèíà, ã. Çàïîðîæüå)
Òåõíîëîãèÿ ñáîðêè ìèêðîñõåì íà ãèáêîì ïîëèèìèäíîì íîñèòåëå (Ðîññèÿ, ã. Ìîñêâà;
Óêðàèíà, ã. Êèåâ)
Äèîäû Ãàííà èç ôîñôèäà èíäèÿ ñ êàòîäíûì êîíòàêòîì, èíæåêòèðóþùèì ãîðÿ÷èå ýëåêò-
ðîíû. ×. 1. Ìåæôàçíûå âçàèìîäåéñòâèÿ â êàòîäíûõ êîíòàêòàõ (Óêðàèíà, ã. Êèåâ)
Èññëåäîâàíèå ëîêàëüíûõ ñâîéñòâ ýëåêòðè÷åñêè àêòèâíûõ äåôåêòîâ â ñîëíå÷íûõ áàòàðå-
ÿõ íà îñíîâå êðåìíèÿ (Óêðàèíà, ã. Êèåâ)
Ëîãè÷åñêèå ìåòîäû ðàñ÷åòà íàäåæíîñòè (Ðîññèÿ, ã. Ïåíçà)
Ðàäèàöèîííàÿ òåõíîëîãèÿ óëó÷øåíèÿ îìè÷åñêèõ êîíòàêòîâ ê ýëåìåíòàì ýëåêòðîííîé òåõ-
íèêè (Óêðàèíà, ã. Êèåâ)
Îñîáåííîñòè îáðàçîâàíèÿ òâåðäûõ ðàñòâîðîâ ZnS1�xTex è ïåðñïåêòèâû ïîëó÷åíèÿ íà èõ
îñíîâå ýôôåêòèâíûõ ñöèíòèëëÿöèîííûõ ìàòåðèàëîâ (Óêðàèíà, ã. Õàðüêîâ)
Äèàãíîñòèêà ãëóáîêèõ öåíòðîâ íà ãðàíèöå «ïëåíêà�ïîäëîæêà» â òîíêîïëåíî÷íûõ ýïè-
òàêñèàëüíûõ ñòðóêòóðàõ GaAs (Óêðàèíà, ã. Äíåïðîïåòðîâñê)
Ìàëîãàáàðèòíûé öèôðîâîé ÷àñòîòîìåð ñ âûñîêîé ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ (Óêðàèíà,
ã. Êèåâ)
Êîíòàêòíûå ñîåäèíåíèÿ â ýëåêòðîííûõ ïå÷àòíûõ óçëàõ, âûïîëíåííûå ìåòîäîì ïðîêîëà
ôîëüãè (Óêðàèíà, ã. Îäåññà)
Èññëåäîâàíèå ðàäèàöèîííîé ñòîéêîñòè ñëîåâ ïîëèêðåìíèÿ â
ÊÍÈ-ñòðóêòóðàõ ïðè ýëåêòðîííîì îáëó÷åíèè (Óêðàèíà, ã. Ëüâîâ)
Ñâîéñòâà è ïðàêòè÷åñêîå ïðèìåíåíèå íàíîêðèñòàëëè÷åñêèõ ïëå-
íîê îêñèäà öåðèÿ (Óêðàèíà, ã. Êèåâ)
Ðàäèàöèîííàÿ ñòîéêîñòü íèòåâèäíûõ êðèñòàëëîâ SiGe äëÿ ñåí-
ñîðîâ ôèçè÷åñêèõ âåëè÷èí (Óêðàèíà, ã. Ëüâîâ)
Îöåíêà âåðõíåé ãðàíèöû ÷àñòîòíîãî äèàïàçîíà äîïóñòèìîãî èñ-
ïîëüçîâàíèÿ ïðèáëèæåííûõ ìîäåëåé ëèíèé ïåðåäà÷è ïðè àíàëè-
çå öåïåé ïå÷àòíûõ ïëàò (Ðîññèÿ, ã. Ñ.-Ïåòåðáóðã)
â
ï
î
ð
ò
ô
åë
å
ð
åä
à
ê
ö
è
è
â
ï
î
ð
ò
ô
åë
å
ð
åä
à
ê
ö
è
è
â
ï
î
ð
ò
ô
åë
å
ð
åä
à
ê
ö
è
è
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè
â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè
Ø
Ø
Ø
Ø
â
ï
î
ð
ò
ô
åë
å
ð
åä
à
ê
ö
è
è
â
ï
î
ð
ò
ô
åë
å
ð
åä
à
ê
ö
è
è
â
ï
î
ð
ò
ô
åë
å
ð
åä
à
ê
ö
è
è
|