Получение твердых растворов AllnGaPAs и InGaPSbAs на основе арсенида галлия из жидкой фазы
Диссертация
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи: расчет фазовых равновесий в системах AlInGaPAs и InGaPSbAsрасчет положения и протяженности областей несмешиваемости в системе InGaPSbAsисследование методом прямого визуально-термического анализа (ВТА) поверхности ликвидуса, а также величины критического переохлажденияопределение влияния величины переохлаждения жидкой фазы при… Читать ещё >
Содержание
- 1. Обзор литературы и постановка задачи исследования
- 1. 1. Физико-химические свойства твердых растворов InGaPAsSb и AlInGaPAs
- 1. 2. Методы выращивания многокомпонентных твердых растворов
- 1. 3. Особенности фазовых равновесий в многокомпонентных твердых растворах по направлению трех-, четырех-, пятикомпонентных систем на основе арсенида галлия
- 1. 3. 1. Особенности фазовых равновесий в системе InGaP/GaAs
- 1. 3. 2. Особенности фазовых равновесий в системе InGaPAs/GaAs
- 1. 3. 3. Особенности фазовых равновесий в системе
- 1. 4. Обоснование постановки задачи исследования
- 2. 1. Закономерности изменения основных электрофизических свойств в зависимости от состава для пятикомпонентных твердых растворов А3В
- 2. 2. Гетерогенные равновесия в пятикомпонентных системах
- 2. 3. Когерентная диаграмма состояния пятикомпонентных систем
- 2. 4. Термодинамическая устойчивость пятикомпонентных твердых растворов соединений
- 2. 5. Эффект стабилизации периода решетки в пятикомпонентных системах
- 3. 1. Аппаратурное оформление процессов ЗПГТ и ЖФЭ и подготовка исходных материалов
- 3. 2. Определение поверхности ликвидуса и величины критического переохлаждения в многокомпонентных системах
- 3. 3. Методика проведения процессов ЗПГТ и ЖФЭ
- 4. 1. Методика исследования полученных эпитаксиальных слоев и гетероструктур
- 4. 2. Люминесцентные свойства полученных твердых растворов InGaPSbAs и AlInGaPAs
- 4. 3. Рентгеноструктурные исследования полученных гетероструктур InGaPSbAs/GaAs и AlInGaPAs/GaAs
- 4. 4. Анализ структурного совершенства
Список литературы
- Лозовский В.Н., Лунин Л. С. Пятикомпонентные твердые растворы соединений AIi:cBv (Новые материалы оптоэлектроники). Ростов н/Д: Издательство Ростовского университета, 1992, 193 е., ил.
- Mukai S., Yajima Н., Mitsuhashi Y., Yanagisawa S. Liquid phase epitaxial growth of AlGalnPAs lattice matched to GaAs. Appl. Phys. Lett., 1984, V.44, № 9, p. 904−906.
- Kawanishi H, Suzki T. Liquid phase epitaxial growth of (AlzGaiz) xln^ASyPi-y pentanary on (100) GaAs substrate using two-phase solution technique. Appl. Phys. Lett., 1984, V.45, № 5, p. 560−562.
- Z.L. Xu, W.J. Xu, L. Li, C.Q. Yang, R. Liu, H.D. Liu. Liquid phase epitaxial growth of AlGalnPAs on GaAs substrates//Thin Solid Films, v. 338, 1999, p. 220−223
- Eden R.C. Heterojunction III-V alloy photodetector for high-sensitivity 1,06 jjm optical receiver. Proc. IEEE, 1975, v. 62, № 1, p. 32−37.
- Патент США 3 995 303, МКИ HOI 27/14, HOI 29/164.
- Лозовский B.H., Лунин Л. С., Аскарян Т. А. Физико-химические равновесия в пятикомпонентных полупроводниковых системах из соединений А3В5. Известия АН СССР. Сер. Неорганические материалы. — 1989, — Т.25, № 11 — с. 1778−1786.
- Лунин Jl. С., Лунина О. Д., Овчинников В. А., Ратушный В. И., Сысоев И. А. Кристаллическое совершенство и оптические свойства многослойных пятикомпонентных гетероструктур соединений А3В5. Тез. докл. I Всес. Конф. Ленинград, 1989, с. -210.
- S. Mulai, Н. Yajima, М. Mitsuhashi, S. Yanagisawa, N. Kutsuwada, Appl. Phys. Lett. 44 (1984) 904.
- Z. Xu, W. Xu, S. Lan, L. Li, C. Yang, H. Liu, Solid State Commun. 103 (7) (1997) 417.
- M. Kazumura, I. Ohta, I. Termoto, Jpn. J. Appl. Phys. 22 (4) (1983) 654.
- Olsen G.H., Nuese C.J., Smith R.T. The effect of elastic strain on energy band gap lattice parameter in III-V compounds.- J.Appl. Phys., 1978, V.49, № 11, p. 5523−5529.
- Под редакцией Калдиса Э. Актуальные проблемы материаловедения. М.: Мир, 1983. -274 с.
- Moon R., Antypas G. Surface irregularities due to spral-growth in LPE layers of InGaAsP //J. Cryst. Growth. 1973. 19. 2. 109.
- Moon R., Antypas G., James L. Growth and characterisation of InP-InGaAsP lattice-matched heterojunction //J. Electron. Mater. 1974. v.3. № 3. p.635 .
- Осинский В.И., Сирота Н. Н. Излучение р-n переходов на кристаллах твердых растворов фосфида индия-арсенида галлия. // Доклады АН СССР. 1966. Т. 171. № 2. С. 217.
- V. Swaminathan and A.T. Machrander, in: Material Aspects of GaAs and InP Based Structures (Prentice Hall, Englewood Cliffs, 1991) p. 325.
- J. Diaz, H.J. Yi, M. Razeghi, G.T. Burnham, Long term reliability of Al-free InGaAsP/GaAs (Л = 808 nm) lasers at high-power hightemperature operation. Appl Phys Lett 71 (21) (1997) 3042(3044.
- Альперович В.Л., Болховитянов Ю. Б., Чикичев С. И., Паулиш А. Г., Терехов А. С., Ярошевич А. С. Эпитаксиальный рост, фотокатодные применения напряженных псевдоморфных эпитаксиальных слоев InGaAsP/GaAs //ФТП. 2001. т.35. № 9. с. 1102−1110.
- К. Nakajima. GalnAsP Alloy Semicond. ed. by T.P. Pearsall (J. Wiley & Sons, Ltd. London, 1982) p. 43 .
- V.L. Alperovitch, Yu.B. Bolkhovityanov, A.G. Paulish and A.S. Terekhov. Nucl. Instrum. Methods A 340 (1994) 429.
- W. Gao, P.R. Berger, J. Appl. Phys. 80 (1996) 7094.
- Bo Baoxue, Gao Xin, Qu Yi, Zhang Xingde, Gao Dingsan InGaAsP/GaAs SCH SQWlaser arrays grown by LPE.
- I. Eliashewich, J. Diaz, H. Yi, L. Wang, M. Razeghi, Reliability of aluminium-free 808 nm high power laser diodes with uncoated mirrors. Appl Phys Lett 66 (23) (1995) 3078−3089.
- J.K. Wade, L.J. Mawst, D. Botez, R.F. Nabiev, M. Jansen, 5 W continuous wave power 0.81- цт-ernitting Al-free active region diode lasers. Appl Phys Lett 71 (2) (1997) 172−174.
- Чарыков H.A., Литвак A.M., Михайлова М. П., Моисеев К. Д., Яковлев Ю. П. Твердый раствор InxGai-xASySbzP^y^: новый материал инфракрасной оптоэлектроники.//ФТП, 1997, т. 31. с. 410−415.
- Panish M.B. and Sumski S. Ga-Al-As: phase, thermodynamic and optical properties. J.Phys. Chem. Solids., Pergamon Press., 1969 V. 30, pp. 129−137.
- Алферов Ж.И., Гарбузов Д. З., Нинуа О. Ф., Трофим В. Г. Фотолюминесценция твердых растворов п-AlxGa!xAs. ФТП, 1971, Том 5, N6, с. 1116−1121.
- Аскаров П.А., Гутов В. В., Дмитриев А. Г., Именков А. Н., Царенков Б. В., Яковлев Ю. П. Координатное изменение люминесценции в варизонной GaixAlxAs: Si р-n структуре. ФТП, 1974, Том 8, N10, с. 1913−1917.
- Горшков JI. И., Коваленко В. Ф., Пека Г. П., Шепель Л. Г. Особенности поведения глубоких примесных центров и примесная фотолюминесценция в варизонных твердых растворах AlxGaixAs, легированных хромом. ФТП, 1981, Том 15, N15, с. 551−556.
- L.M. Dolginov, P.G. Eliseev, A.N. Lapshin, L.V. Druzhinina, M.G. Melvidskii. J. Crystal Tech. (1978) 631.
- Батура В.П., Вигдорович В. Н., Селин А. А. Четырехкомпонентные твердые растворы соединений AIrrBv перспективные материалы оптоэлектроники. Зарубежная электронная техника. М., 1980. С. 3−52.
- Долгинов JI. M, Дружинина JI. B, Ибрагимов И., Рагулин В. Ю. Электролюминисценция гетеропереходов на основе AlyGai-yAsixSbx //ФТП, 1976. Т. 10. № 5. С. 847.
- Долгинов Л.М., Ибрахимов Н., Мильвидский М. Г. и др. Высокоэффективная электролюминисценция в GaxIrh^ASi-yPy. //ЛФТП. 1975. Т. 9. № 7. С. 1319−1321.
- Богатов А.П., Долгинов Л. М., Елисеев П. Г., Мильвидский М. Г., Свердлов Б. Н., Шевченко Е. Г. Излучательные характеристики лазерных гетероструктур на основе InP-GalnAsP. //ФТП. 1975. Т. 9. № 10. С. 1956−1967.
- W.G. Oldham, A.G. Milnes. Interface states in abrupt semiconductor heterojunction. //Sol. St. Electron., 1964, v.4, № 2, p.513−517.
- Tietjen J.J., Ban V.S., Enstom R.E., Richman D. The journal of vacuum science and technology, 1971, V 8, № 5, p. 5−8.
- Груздев Ю.А., Тихоненко О. Я. Металлографические исследования пополупроводниковых слоев InxGai-xASi-yPy, выращенные методом газотранспортных реакций. Тез. докл. V Респ. конф. молодых ученых. Мн., 1978, с. 117.
- Осинский В.И., Привалов В. И., Тихоненко О. Я. Оптоэлектронные структуры на многокомпонентных полупроводниках. Мн.: Наука и техника, 1981 — 207 с.
- Андреев В.М., Долгинов Л. М., Третьяков Д. Н. Жидкостная эпитаксия в технологии полупроводниковых приборов, М.: Сов. радио, 1975, 328 с.
- Nelson Н. Solid State Device Conf. Stanford, 1961.
- Donohue J.A., Minden H.T. Cryst. Growth, 1970, № 7, p. 221.
- Rode D.L., Sobers R.G. J. Cryst. Growth, 1975, № 29, p. 61.
- Cook L. Variation of the thickness and composition of LPE InGaAsP, InGaAs and InP layers growth from affinity melt by the step-cooling technique. Journal of Electronic Material, 1981, V 10, № 1, p. 119−140.
- Daniel J.J., Michel C. Inst. Phys. Conf. Ser. Inst, of Phisics, Bristol., 1975, № 24, p. 155.
- Карпов С.Ю., Никитин С. А., Портной E.JI., Фронц К. Токовое управление составом по толщине плавных гетероструктур AlxGaixAs. Письма в ЖТФ, 1981, Том 7, вып. 12, с. 715−718.
- Woodal J.M. Izothermal Solution Mixing Growth of Thin Gai-xAlxAs Layers. J. Electrochem. Soc. 1971, V 118, № 1, p. 150−152.
- Попов В.П., Марьев В. Б., Сарры П. Л. Жидкофазная изотермическая эпитаксия GaAsxP! x. Межвуз. сборник, — Новочеркасск, 1976, вып. 3, с. 49−55.
- Лунин Л.С. Кандидатская диссертация. Ростов-на-Дону, 1975.
- Лозовский В.Н., Лунин Л. С., Попов В. П. Зонная перекристаллизация градиентом температуры полупроводниковых материалов. М: Металлургия, 1987, 232 с.
- Материалы для оптоэлектроники: Пер. с англ./Под ред. Е. И. Гиваргизова, С. Н. Горина. М.: Мир, 1976, 4 05 с. с ил.
- J. Cryst. Growth, 1974, v. 27, № 1.
- Hsieh J.J., Finn M.C., Rossi J.A. Conditions for lattice matching in the LPE growth of GalnAsP layers on InP substrates. //Proc. 6-th Intern. Symp. Gallium Arsenide and Rel. Сотр. Conf. ser.366. Inst. Phys. Bristol-London. 1976. P. 37.
- Т. Nakanishi, Н. Aoyagi, Н. Horinaka, Y. Kamiya, Т. Kato, S. Nakamura, T. Saka, M. Tsubata. Phys. Lett. A, 158, 345 (1991).
- Yu.A. Mamaev, A.V. Subashiev, Yu.P. Yashin, H.-J. Drouhin, G. Lampel. Sol. St. Commun., 114, 401 (2000).
- Jordan A.S., Ilegems M. J. Phys. Chem. Solids, 1975, v. 36, p. 329−342.
- J. Appl. Phys., 1973, v. 44.
- Ilegems M., Panish M.B. J. Phys. Chem. Solids, 1974, v. 35, p. 409−420.
- Ernesto H., Rerea, Clefton d. Fonstanol. J. Appl. Phys., 1980, v. 51, № 1, p. 331−335.
- Henry G., Moulin M., Laugier A. J. Cryst. Growth., 1981, v. 51, № 3, p. 387−393.
- Васильев М.Г., Вигдорович B.H., Селин А.А., Ханин
- B.А. Оценка положения фазовых границ «расплав-кристалл» в пятикомпонентных системах на примере системы Al-Ga-In-P-As //ЖФХ. 1983. — Т. 57, N10, — с. 2434−2435.
- Лунин Л.С. Докторская диссертация. Кишинев. 198 9 г.
- Nakajima К., Kamiya A., Okita К. е.а. J. Electrochem. Soc., 1980, v. 127 № 7, p. 1569−1572.
- Сорокин B.C., Рубцов Э. Р. Расчет спинодальных изотерм в пятикомпонентных твердых растворах А3В5//Изв. АН СССР. Неорган, материалы. 1993. -Т.29. № 1 — с. 28−32.
- Уфимцев В.В., Акчурин Р. Х. Физико-химические основы жидкофазной эпитаксии. М.: Металлургия, 1983. -222 с.
- Ильин Ю.Л., Пичугин И. Г., Сорокин B.C. Полупроводниковые соединения А3В5 //Справочник по электротехническим материалам под. ред. Корицкого Ю. В., Пасынкова В. В., Тареева Б.М.
- Л.:Энергоатомиздат. 1988. т.З. гл. 20. — с.472−521.
- Stringfellow G.W. //J. of Electronic materials. -1981. v.10. p.919−936.
- Мильвидский М.Г., Освенский В. Б. Структурные дефекты в эпитаксиальных слоях полупроводников. М., 1985. с. 160.
- Рубцов Э.Р., Кузнецов В. В., Лебедев О. А. Фазовые равновесия пятерных систем из А111 и Bv //Изв. АН СССР. Неорган, материалы. 1998. — т. 34. — № 5. -с.525−530.
- Vieland L.J. Phase equilibria of III-V compounds //Acta Met. 1963. — v.11. — p.1377.
- Guggengeim E.A. Mixtures. Oxford University Press. L. — 1952.
- Селин А.А., Ханин В.А. Методы расчета составов равновесных жидких и твердых фаз в многокомпонентных полупроводниковых системах
- Журнал физической химии. 1979. т. 53. № 11. с. 2734−2740 .
- Кузнецов В.В., Москвин П. П., Сорокин B.C. Термодинамическая устойчивость твердых растворов GaxInl-xPyAs1-у //Изв. АН СССР. Неорган, материалы. 1985. т. 12. — с.2006−2010.
- Кузнецов В.В., Москвин П. П., Сорокин B.C. Неравновесные явления при жидкостной гетероэпитаксии полупроводниковых твердых растворов. М.: Металлургия, 1991. 175 с.
- Finch A.J., Quarrell А.С. //Proc. Roy. Soc. L. -1934. v.48. — p. 148.
- Frank F.C., Van Der Merve J.A. //Proc. Roy. Soc. Edinburgh, A. 1949. — v.198. — № 1052. — p. 205 225 .
- Тхорик Ю.А., Хазан JI.С. Пластическая деформация и дислокации несоответствия в гетергенных системах. -Киев: Наукова думка. 1983. 304 с.
- Болховитянов Ю.Б. Контактные явления на границе раздела фаз перед жидкофазной гетероэпитаксией соединений AI:CIBV //Препринт2−82. Новосибирск. 1982. — 51 с.
- Дорфман В.Ф., Петрущина С. А., Шупегин М. Л. //ДАН СССР. 1979. — Т.246. — № 5. — с.1159−1162.
- Воронков В.В., Долгинов Л. М., Лапшин А. Н., Мильвидский М. Г. Эффект стабилизации состава в эпитаксиальном слое твердого раствора //Кристаллография. 1977. — т. 22. — вып. 2. — с. 375−378.
- Ishikawa M., Ito R. Substrate induced stabilization of GalnPAs epitaxial layers on GaAs and InP//Jap. J. Appl. Phys. 1984. 22. 1. L. 21-L. 22.
- Стрельченко С.С., Лебедев В. В. Соединения А3В5. М.: Металлургия. 1984. — 144. с.
- Kuznetsov V.V., Sadowski W., Sorokin V.S. The coherent phase diagram of A3B5 ternary system //Crystal Res. Technol. 1985. — v.20. — № 10. — p. 1373−1380.
- Свелин P.А. Термодинамика твердого состояния. M.: Металлургия, — 1968. — 314 с.
- Пригожин И., Дефэй Р. Химическая термодинамика. -Новосибирск: Наука. 1966. 509 с.
- Казаков А.И., Кишмар И. Н. Критические явления в четырехкомпонентных системах //Изв. АН СССР. Неорган, материалы. 1987. — т.23. — М. — с.12−15.
- Stringfellow G.B. Calculation of ternary and quaternary III-V phase diagrams //J. Cryst. Growth. 1974. — v.27. — p. 21−27.
- Stringfellow G.B. The importance of lattice mismatch in growth of GaxIn! xP epitaxial crystals //J. Appl. Phys. 1972. — v. 4 3. — № 8. — p. 34 563 460.
- Сорокин B.C. Эффект стабилизации периода решетки в четырехкомпонентных твердых растворах //Кристаллография. 198 6. — т.31. — вып.5. — с. 844−850.
- Рубцов Э.Р. Особенности фазовых превращений в системах твердых растворов с низкойтермодинамической устойчивостью: Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. JI. 1994.
- Сысоев И.А. Метод зонной перекристаллизации градиентом температуры в технологии оптоэлектронных приборов на основе многокомпонентных полупроводниковых соединений А3В5 //Кандидатская диссертация. Новочеркасск, 1993. 246 С.
- Алферов Ж.И., Гарбузов Д. З., Клышкин В. И., Нинуа О. А., Трофим В. Г. Рекомбинационное излучение твердых растворов арсенид алюминия арсенид галлия, легированных цинком. ФТП, 1971, Том 5, N7, с. 1405−1408.
- Алферов Ж.И., Гарбузов Д. З., Нинуа О. Ф., Трофим В. Г. Фотолюминесценция твердых растворов арсенид алюминия арсенид галлия, легированных германием. ФТП, 1971, Том 5, N6, с. 1122−1125.
- Feng М., Cook L.W., Tashima М.М., Windhorn Т.Н., Stillman G.E. The influence of LPE growth techniques on the alloy composition of InGaPAs. -Appl. Phys. Lett., 1979, v. 34, p. 292−295.
- Feng M., Cook L.W., Tashima M.M., Stillman G.E. -J. Electron. Matter., 1980, v. 9, № 2, p. 241−280.
- Cook L.W., Tashima M.M., Stillman G.E. Appl. Phys. Lett., 1980, v. 36, № 11, p. 904−907.
- Cook L.W., Tashima M.M., Stillman G.E. J. Electron. Matter., 1981, v. 10, № 1, p. 119−140.