Модифікація гальваномагнітних властивостей багатошарових структур на основі GaAs, InP, InAs для елементів пристроїв електронної техніки

Date
2015
Authors
Круковський, Ростислав Семенович
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Національний університет "Львівська політехніка"
Abstract
Дисертація присвячена експериментальному дослідженню спільного впливу ізовалентних і амфотерних домішок та модуляції параметрів технологічного процесу на гальваномагнітні параметри бінарних сполук GaAs, InP, InAs та їх твердих розчинів. Розроблено і реалізовано технологічні основи кристалізації епітаксійних шарів та структур GaAs(AlGaAs) на підкладках GaAs з кристалографічною орієнтацією (111A) методом МОС-гідридної епітаксії при пониженому тиску. Показано, що модуляції газового потоку елемента третьої групи при осадженні шарів GaAs та AlGaAs за низьких температур 580-610°С забезпечує формування високоякісної морфології поверхні без пірамідальних структурних дефектів. Розроблені технологічні аспекти кристалізації контактних багатошарових структур на основі GaAs легованих ізовалентними та донорними домішками з використанням методу низькотемпературної рідиннофазної епітаксії за модуляції швидкості зниження температури. Встановлено, що градієнтний розподіл електронів в контактному шарі із концентрацією електронів до 1•1019 см-3 на поверхні формується завдяки зростанню коефіцієнта сегрегації телуру через різке кероване збільшення швидкості зниження температури охолодження. Досліджено вплив магнію, доданого у мікроконцентраціях (0,07-0,12 ат%) у вісмутові та індієві розплави. Встановлено ефект очистки шарів n-InAs, отримуваних методом РФЕ із вісмутових та індієвих розплавів під впливом мікроконцентрацій акцепторної домішки Mg (0,07-0,12 ат%). Встановлено існування точки інверсії провідності з р- на n- тип поблизу значення температури 800±10°С в епітаксійному шарі InAs, кристалізованому в інтервалі температур 880-630ºС методом РФЕ із індієвого розчину-розплаву, легованого кремнієм Si (0,4–1,8 ат.%) та алюмінієм (0,4–1,8 ат.%). Розроблена технологія формування однорідного профілю розподілу концентрації електронів в активних некомпенсованих епітаксійних шарах InP методом рідиннофазної епітаксії, що поєднує модуляцію швидкості зниження температури із впливом ітербію та алюмінію на неконтрольовані домішки в розплаві індію. Диссертация посвящена экспериментальному исследованию совместного воздействия изовалентных и амфотерных примесей и модуляции параметров технологического процесса на гальваномагнитные свойства бинарных соединений GaAs, InP, InAs и их твердых растворов. Разработаны и реализованы технологические основы кристаллизации эпитаксиальных слоев и структур GaAs (AlGaAs) на подложках GaAs с кристаллографической ориентацией (111A) методом МОС-гидридной эпитаксии при пониженном давлении и температурах 580-610 ° С. Установлено существование точки инверсии проводимости с р на n- вблизи значения температуры 800±10 °С в эпитаксиальных слоях InAs кристаллизованных в интервале температур 880-630ºС методом ЖФЭ из индиевого раствора-расплава, легированного кремнием Si (0,4-1,8 ат.%) и алюминием (0,4-1,8 ат.%). Разработана технология формирования однородного профиля распределения концентрации электронов в активных некомпенсированных эпитаксиальных слоях InP, методом жидкофазной эпитаксии, сочетающая модуляцию скорости снижения температуры с влиянием иттербия и алюминия на неконтролируемые примеси в расплаве индия. Установлено, что градиентное распределение электронов в эпитаксиальных слоях GaAs и структурах GaAs (AlGaAs) полученных методом ЖФЭ из расплавов легированных изовалентными и донорными примесями формируется благодаря росту коэффициента сегрегации теллура из-за резкого управляемого увеличения скорости снижения температуры охлаждения от 0,5 ° С/мин до 2,5-3,3 ° С/мин на конечной стадии кристаллизации. The dissertation is dedicated to the experimental research of the common influence of isovalent and amphoteric impurities as well as modulation of parameters of technological process on galvanomagnetic parameters of GaAs, InP, InAs binary compounds and their solid solutions. Technological bases for crystallization of GaAs(AlGaAs) epitaxial layers and structures on GaAs substrates with crystallographic orientation (111A) using MOCVD method under reduced pressure have been developed and implemented. It is shown that modulation of gas flow of the third group element during deposition of GaAs and AlGaAs layers at low temperatures (580-610°С) provides forming of high-quality surface morphology without pyramidal structural defects. The technological aspects of crystallization of contact multilayer structures based on GaAs, doped by isovalent and donor impurities by liquid phase epitaxy method using low-temperature liquid-phase epitaxy with modulation of temperature reduction speed have been developed. It was found that the gradient distribution of electrons in contact layer with the concentration of electrons up to 1 • 1019 cm-3 on the surface is formed due to increasing of segregation coefficient of tellurium by sharp controlled increase in the speed of reducing of cooling temperature. The influence of magnesium, mixed in micro concentrations (0,07-0,12 at%) into bismuth and indium melts has been investigated. The purification effect of n-InAs layers, obtained by LPE method from bismuth and indium melts under the influence of micro concentrations of Mg acceptor impurity (0,07-0,12 at%) was found. The existence of conductivity inversion point from p- to n- type at 800±10°С temperature rate in InAs epitaxial layer, crystallized in 880-630ºС temperature range by LPE method from indium melt-solution, doped by Si (0,4–1,8 at.%) and Al (0,4–1,8 at.%) was found. The technology of forming homogeneous distribution profile of the electrons concentration in active uncompensated InP epitaxial layers using liquid-phase epitaxy method, combining the modulation of temperature reducing speed with the influence of ytterbium and aluminum on uncontrolled impurities in indium melt has been developed.
Description
Keywords
МОС-гідридна епітаксія , рідиннофазова епітаксія , комплексне легування , модуляція технологічних параметрів , рідкісноземельні елементи , ізовалентні елементи , амфотерні домішки , епітаксійні структури , інверсія провідності , МОС-гидридная эпитаксия , жидкофазная эпитаксия , модуляция технологических параметров , редкоземельные элементы , изовалентные элементы , амфотерные примеси , эпитаксиальные структуры , инверсия проводимости , MOCVD epitaxy , liquid-phase epitaxy , complex doping , modulation of technological parameters , rare-earth elements , isovalent elements , amphoteric impurities , epitaxial structures , conductivity inversion
Citation
Круковський Р. С. Модифікація гальваномагнітних властивостей багатошарових структур на основі GaAs, InP, InAs для елементів пристроїв електронної техніки : автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук : 05.27.06 – технологія, обладнання та виробництво електронної техніки / Ростислав Семенович Круковський ; Міністерство освіти і науки України, Національний університет «Львівська політехніка». – Львів, 2015. – 23 с. – Бібліографія: с. 19–21 (21 назва).