Peculiarities of Low-Temperature Gallium Arsenide Crystallization under Varying Cooling Rates

Abstract

Виконано розрахунок параметрів епітаксійних шарів GaAs, отриманих методом низькотемпературної РФЕ у температурному діапазоні 600–500 °С за змінних швидкостей охолодження і різних значень переохолодження (5 °С, 10 °С і 15 °С) розчину-розплаву галію. Для забезпечення максимальних швидкостей охолодження використано методику введення холодного тіла над графітовою касетою для охолодження границі розділу підкладка – розплав, яка забезпечила зміну швидкості охолодження від 5 °С/хв до 14 °С/хв за 230 с. Встановлено, що за таких умов можуть кристалізуватись шари з максимальними товщинами 7,5 мкм, 10 мкм і 12 мкм відповідно. Розрахункові результати добре узгоджуються з експериментальними даними. Отримані шари GaAs можна використовувати для виготовлення різноманітних приладів терагерцового діапазону.The parameters of GaAs epitaxial layers grown by the low-temperature LPE method in the temperature range of 600–500 °C under varying cooling rates and different degrees of supercooling (5 °C, 10 °C, and 15 °C) of the gallium solution-melt were calculated. To achieve maximum cooling rates, a method involving the introduction of a cold body above the graphite cassette was used to cool the substrate–melt interface, enabling a change in the cooling rate from 5 °C/min to 14 °C/min within 230 seconds. It was found that under these conditions, it is possible to crystallize layers with maximum thicknesses of 7.5 μm, 10 μm, and 12 μm, respectively. The obtained theoretical results show good agreement with experimental data. The crystallized GaAs epitaxial layers can be used in the fabrication of various terahertz-range devices.