Диагностика асимметричных двухсторонних гетероструктур системы GaAs-AlAs с помощью локальной катодолюминесценции и методов светорассеяния тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

од

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. Ломоносова

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

ЕГОРЕНКОВ ОЛЕГ АЛЕКСАНДРОВИЧ

УДК 621.385.833

ДИАГНОСТИКА АСИММЕТРИЧНЫХ ДВУХСТОРОННИХ ГЕТЕРОСТРУКТУР СИСТЕМЫ баАБ - А1АБ С ПОМОЩЬЮ ЛОКАЛЬНОЙ КАТОДОЛШИНЕСЦЕНЦИИ И МЕТОДОВ СВЕТОРАССЕЯНИЯ

Специальность: 01.04.04 - Физическая электроника

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата фиэико - математических наук

МОСКВА 1995 Г

Работа выполнена на кафедре общей химии химического факультета Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова и в Научно - учебном центре субмикронной технологии и диагностики материалов электронной техники РАН и Государственного комитета РФ по высшему образованию (. кафедра физической электроники физического факультета МГУ).

Научные руководители: доктор химических наук, профессор

С.Ф.Дунаев,

доктор физико - математических наук, с.н.с.

М.Н.Филиппов

Официальные оппоненты:

доктор физико - математических наук,

профессор

А.Э.Юнович,

кандидат физико - математических наук, доцент

М.А.Степович

Ведущая организация: Институт общей физики РАН

Защита состоится т. ъ-Ю часов на заседании

Специализированного совета К.053.05.22 на физическом факультете МГУ по адресу: 117899,Москва,Воробьевы Горы,МГУ,физический факультет, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке физического факультета МГУ.

Автореферат разослан "/3 1995 г.

Ученый секретарь Специализированного совета К.053.05.22

кандидат физико - математических наук

В.А.Кубарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.Полупроводниковые твердые растворы на основе системы БаАБ - А1Аб в настоящее время являются одним из основных материалов оптозлектроники. Прогресс в области гетероэпи-таксии,включая газофазную зпитаксию с применением металлооргани-ческих соединений , молекулярно - лучевую и низкотемпературную жидкофазную эпичаксии, привел к создан™ многослойных высокосовершенных полупроводниковых гетероструктур (ГС) на основе ОаАз /Баг-х А^Аб. Такие ГС, представляющие собой чередование зпитак-сиальных слоев с различным составом ,толщина которых изменяется от единиц до сотых долей микрометра .являются основными элементами многих современных оптоэлектронных устройств и приборов -полупроводниковых инжекционных лазеров , светодиодов, фотоприемников .солнечных элементов и т.д. В основу функционирования таких приборов положены физические явления,связанные с генерацией и рекомбинацией неравновесных носителей заряда,их диффузией и дрейфом.Определяющими факторами такого рода процессов являются распределение основных и легирующих компонентов з гетерострукту-рах,заданное изменение состава на границах слоев и степень их внутреннего совершенства.

Полупроводниковые инфекционные лазеры на основе двухсторонней гетероструктуры с раздельным ограничением в системе БаАэ / □а1-х А1х Аб могут состоять из 5 - 9 слоев различного состава, при этом характерный размер активной области у промышленно -выпускаемых образцов составляет обычно 0.05 т 0.5 мкм , а волно-водных слоев - 0.1 г1 мкм. В таких структурах используется эффект раздельного ограничения инжектированных в активную область носителей Гза счет одного или двух дополнительных волноводных слоев с меньшей шириной запрещенной зоны ,чем у широкозонных эмиттеров) и генерированного лазерного излучения Сза счет полного внутреннего отражения на границах широкозонных эмиттеров).При этом активный и волноводный слои вместе образуют расширенный волновод. Распределение энергетического барьера относительно активной области может быть симметричным или асимметричным,во втором случае полное название таких структур .принятое в литературе - асимметричные двухсторонние гетероструктуры с раздельным огра-

ничением.Дпя получения оптимальных, эксплуатационных параметров в ГС требуется строго определенное соотношение величины барьеров Гсоотношение составов ),изменение в распределении которых может приводить к ухудшению характеристик инжекционного лазера.Необходимость посгадийного контроля технологии выращивания подобных ГС,задачи.возникающие при выяснении причин брака,требуют развития адекватных данному объекту способов физической диагностики.

Сложность использования традиционных инструментальных методов исследований обусловлена тем, что обычный рентгеноспектраль-ный микроанализ ГРСМА) не позволяет надежно контролировать столь тонкие слои из - ва недостаточной локальности. Методики косых шлифов »применяемые в РСМД,методы масс - спектрометрии вторичных ионов (МСВЮ.оже - электронной спектроскопии не обдадают достаточной зкспресснсстью, отдельную проблему составляет построение градуировочной характеристики,МСВИ к тому же является разрушающим методом.Идеи повышения локальности .основанные на точном учете аппаратной функции и решении соответствующей обратной задачи, а также подходы,использующие дисплейные методы хемометрики, либо дисперсионный анализ,не всегда обеспечивают требуемых характеристик анализа.

Цель настоящей работы заключалась в исследовании катодолю-минесцентных свойств асимметричных двухсторонних гетероструктур с раздельным ограничением системы (ЗаАэ / (За1-Х А1х Аэ и разработке способов неразрушающей локальной диагностики таких ГС,в том числе и глубокозалегающих в структуре субмикронных слоев. Для решения этой задачи было необходимо:

а) создать адекватную задачам катодолюминесцентного микроанализа многослойных ГС систему регистрации излучения и обработки экспериментальных данных;

б) разработать способ количественного определения содержания основных компонентов в слоях .включая субмикронные .непосредственно по сколу структуры.

в) разработать способы контроля дефектности слоев гетероструктур. основанные на иных физических принципах,чем катодо-люминесценвдя (КЛ), для корректной интерпретации люминесцентных измерений.

Научная новизна настоящей работы состоит в том,что:

1) ИсследоЕаны температурные зависимости интенснвности и ширины спектральных линий краевой полосы КЛ асимметричных двухсторонних гетероструктур с раздельным ограничением системы ваАэ / 6а1-х А1х Аз в диапазоне 120 - 300 К,

2) Установлены диагностические возможности способа количественного определения по положению максимума краевой полосы КЛ состава субмикронных волноводных слоев ГС ОаАэ / Оах-х А1Х Аз в условиях перекрытия спектральных линий различной интенсивности непосредственно по сколу структуры.

3) Впервые непосредственно на сколе лазерных ГС БаАз / Ба1-х А1х Аэ с помощью низкотемпературного катодолюминесцентного микроанализа измерен градиент концентраций Дх * 0,06 на границе активного (х * 0,14 1 и взлноводного (х « 0,20 ) слоев .толщина которых составила соответственно 0,2 и 0,4 мкм.

4) Установлено,что локальность низкотемпературного катодолюминесцентного микроанализа по положению максимума краевой полосы в условиях наложения спектральных линий от отдельных слоев может достигать в асимметричных ГС с раздельным ограничением

■ч. 0.1 мкм и определяется характером переноса неравновесных носителей в подобных гетероструктурах.

5) Разработан способ "дифференциального" малоуглового рассеяния света.Показано,что при угловом разрешении - 2° данный способ позволяет контролировать структурные дефекты различной природы размером 2 * 10 мкм.

Основные положения .выносимые на защиту.

1.Возможность использования температурной зависимости интенсивности и ширины краевой полосы КЛ тройных соединений 0а1_х А1х Аэ ,где хе [0,1 - 0.21] в диапазоне 300 - 120 К для определения непосредственно по сколу составов субмикронных слоев (толщиной до 0,1 мкм) с градиентом концентрации основных компонентов Дх ъ 0,05 с относительным стандартным отклонением бг=0,03.

2.Диагностические возможности способа катодолюминесцентного микроанализа субмикронных слоев гетероструктур 0а1-х А1х Аэ / БаАБ по положению максимума краевой полосы в условиях пе-

рекрытия спектральных линий различной интенсивности.полученные на основе моделирования экспериментально наблюдаемой формы спектра КЛ и подтвержденные результатами экспериментов.

3.Результаты спектральных исследований катодолюминесцентных свойств промышленных асимметричных двухсторонних гетерост-руктур с раздельным ограничением системы баАз / йа1-х А1хАз и определения состава слоев.этих структур.

4.Способ микротомографии полупроводниковых материалов.основанный на регистрации интенсивности рассеянного на малые углы зондирующего лазерного излучения с угловым разрешением - 2° для контроля структурных дефектов и неоднородностей различной природы с пространственным разрешением 2 мкм ("дифференциальное" малоугловое рассеяние).

Научная и практическая ценность работы заключается в развитии метода локальной катодолюминесценции в растровом электронном микроскопе применительно к диагностике сложных лазерных гете-роструктур ; реализации эффективного способа неразрушающего контроля глубокозалегающлх субмикронных волноводных слоев.Создан аппаратный комплекс для проведения количественной диагностики полупроводниковых материалов оптоэлектроники.Разработаны физико - технические основы конструкции лазерного микротомографа., использующего сигналы малоуглового и 90 - градусного рассеяния для определения степени дефектности полупроводниковых материалов.

Апробация работы : Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной конференции "Низкотемпературные технологические процессы в электронике " (Ижевск,1992 ), Российской конференции по локальным методам исследования вещества (Суздаль,1993).Всероссийской конференции по электронной микроскопии (Черноголовка,1994) Международной конфе-ренциии " ЕХМАТЕС' - 94 " (Парма,Италия,1994 ).

Публикации: по материалам диссертации опубликовано 5 научных работ,список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации:диссертация состоит из введения , пяти глав, списка литературы,ьключающего 135 наименований, и содержит 140 страниц машинописного текста,в том числе 33 рисунка и 2 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы и обзор содержания по главам.

-Первая глава посвящена обзору работ применения метода локальной катодолюминесценции в растровом электронном микроскопе к исследованию полупроводниковых материалов А3 В5 и гетероструктур на их основе.

Обсуждаются проблемы инструментальных методов анализа ..основанных на возбуждении аналитического сигнала электронными или ионными пучками - РСМД , МСБИ , оже - электронной спектроскопии при диагностике многослойных гетероструктур с субмикронными слоями. Анализ литературных данных показал,что в настоящее время практически нет методов (или их возможности недостаточно изучены), удовлетворяющих двум критериям при диагностике реальных лазерных ГС:

метод анализа должен быть неразрушащим,что особенно важно при исследовании глубокозалегающих субмикронных слоев в готовых структурах;

метод должен обеспечивать количественное (с низким стандартным отклонением) определение основных компонентов субмикронных слоев с относительно небольшим градиентом состава на границах в структурах,которые реализованы современными технологиями и обеспечивают требуемые характеристики.

Одновременное влияние на интенсивность сигнала и характер спектров катодолюминесценции локальных несовершенств структуры и вариаций химического состава требуют альтернативных методов контроля плотности дефектов в слоях.Для этих целей могут эффективно использоваться методы,связанные с упругим рассеянием света полупроводниковыми кристаллами.

В заключении первой главы на основе анализа литературных данных сформулированы основные задачи диссертации.

Вторая глава посвящена разработке измерительного комплекса для локальной диагностики гетероструктур.

В первой части рассмотрены особенности экспериментальной установки .реализованной нами в рентгеновском микроанализаторе

"СашеЬах" для количественного анализа многослойных ГС методом локальной катодолюминесценции по положению максимума излучения краевой полосы . Установка обладает высокой универсальностью, полностью автоматизирована .предусмотрена возможность регистрации сигнала КЛ в двух независимых режимах - токовом, с последующим преобразованием амплитуда - частота и режиме счета единичных фотонов.

Отличительной чертой разработанного математического обеспечения катодолюминесцентного эксперимента является его полная совместимость с программами управления РСМД , что позволило в одном эксперименте осуществить комплексное исследование гете-роструктур.

Широкий выбор дифракционных решеток и различных фогоприем-ников позволяют перекрыть спектральный интервал от 200 нм до 10000 нм. Разрешающая способность монохроматора (решетка 300 штрихов/мм,второй и третий порядки отражения) составила - 1 нм.

Во второй части главы описана схема многофункционального сканирующего микротомографа с Не - Ые лазером в качестве источника излучения для проведения неразрушающей "глубинной " дефектоскопии полупроводниковых материалов. Предложены схемы регистрации сигнала в методах светорассеяния - малоуглового и 90 -градусного.

Дальнейшее развитие метода малоуглового рассеяния заключалось не только в локализации объемов кристалла , но и в отборе аналитической информации с определенным угловым'разрешением.

Реализована возможность регистрации рассеянного излучения в узком диапазоне углов (1° -3° ) и исследования таким образом всего полезного углового интервала рассеяния,составляющего обычно ~ 20° (этот вариант следует назвать малоугловым " дифференциальным рассеянием")-Установлена эффективность реализованных режимов для контроля неоднородностей различной природы с характерным размером 2-10 мкм в полупроводниковых соединениях А3В5 -йаАэ, 6аР: микропреципитатов, скоплений комплексов примесных и собственных дефектов вокруг дислокаций .

Достигнутые в этом способе диагностические возможности принципиально позволяют проводить предварительный контроль образцов по степени внутреннего совершенства.Наличие высокой концентрации дефектов в гетероструктурах само по себе является при-

чиной низкой эффективности лазеров и не требует дальнейшего анализа распределения основных компонентов в слоях.Таким образом .предложенный способ может быть использован для постадийной диагностики полупроводниковых ГС.

В третьей главе представлены экспериментальные результаты исследований методом локальной катодолюминесценции лазерных асимметричных двухсторонних гетероструктур с раздельным ограничением системы БаАБ / Са1-Х А1Х Аэ.

В первой части рассмотрены особенности таких структур, приведены их основные характеристики - геометрия , составы и толщина слоев ,тип проводимости и легирующие элементы. Для детального изучения были выбраны четыре ГС , незначительно отличающиеся составом широкозонных эмиттеров ( х =¿0,3 г 0,35), активного слоя (х О,13),состав волноводного слоя х 0,20, а также толщиной слоев.- Структуры не содержали комплексов дефектов,выявляемых методами светорассеяния.

Все исследованные нами структуры были выращены методом жид-кофазной эпитаксии из раствора - расплава галлия в интервале температур 500 - 800 С в реакторе проточного типа на подложках ОаАэ п - типа проводимости, легированного оловом.

Главным фактором,который мешает проведению корректного ка-тодолюминесцентного микроанализа, является процесс образование нагара на сколах структур под воздействием электронного облучения. Кинетика спада интенсивности сигнала КЛ вследствие нагарооб-разования была изучена экспериментально.

Установлено,что уменьшение сигнала на ~ 3% от начала счета фотонов начиналось после ~ 40 с при генерации излучения неподвижным зондом (режим измерений в"точке") и после - 100 с движущимся по растру 15*15 мкм ( скорость движения 7,5-103мкм /с ) при токе зонда 1Э=20 нА, ускоряющем напряжении Ео= 20 кэВ. Указанные значения ускоряющего напряжения и тока зонда оказались оптимальными для получения требуемых значений интенсивности ка-тодолюминесцентного излучения и времени проведения микроанализа с учетом статистики измерений.

Во второй части приведены спектры КЛ исследуемых образцов, полученные в растровом режиме генерации излучения и при позиционировании зонда на отдельных участках слоев гетероструктур.

Установлено, что характер спектров и формы спектральных ли-

ний краевой КЛ не позволяют определить состав волноводного слоя при комнатной температуре ни в одном из режимов генерации излучения вследствие наложения пиков различной интенсивности данного и активного слоев, что значительно ухудшает селективность като-долюминесцентного микроанализа . Применение в этой ситуации широко распространенных математических методов деконволюции спектров для определения положения пика КЛ .принадлежащего волновод-ному слою, затруднено, так как в данном случае необходима априорная информация - задание положений линий,соотношения их интен-сивностей и т.п.,что в условиях системы баАБ - А1Аэ,образующих непрерывный ряд твердых растворов сделать практически невозможно. Возможна корреляция параметров КЛ от различных слоев, что приводит к неоднозначности решения.Значения полной ширины спектральных линий краевой КЛ активной области на половине высоты составляют 42 f 50 нм (0,086 1 0,098 эВ),что практически перекрывает соответствующий этим величинам градиент состава Дх волноводного слоя.

Определение составов остальных дюминесцирующих слоев ,в том числе и субмикронного активного слоя .несмотря на то ,что область генерации катодолюминесцентного излучения значительно превосходит его размеры, возможно при 300 К,так как регистрируемым параметром в данном способе микроанализа выступает длина волны краевой КЛ. Экспериментально обнаружено,что в условиях прямой генерации излучения только в широкозонных эмиттерах при симметричном переносе точки возбуждения КЛ относительно области расширенного волновода сп- эмиттера в р - эмиттер и при одинаковой толщине эмиттеров 2 мкм ) в спектре исчезает пик,принадлежащий активному слою структуры п - типа проводимости.Интенсивность краевой полосы КЛ активного слоя в растровом режиме в 1,5 г 2 раза превышает суммарную интенсивность излучения широкозонных эмиттеров,что позволяет говорить о высоком качестве структур.

Для определения состава субмикронных волноводных слоев использована сильная зависимость параметров пика краевой КЛ от температуры. Подробно этот вопрос рассмотрен в главе 4 диссертации.

Четвертая глава посвящена низкотемпературному катодолюми-несцетному микроанализу исследуемых гетероструктур , основанному на предварительных результатах математического моделирования

Форш спектра КЛ в условиях наложения пиков различной интенсивности.

В первой части рассмотрены вопросы,касающиеся подходов к разрешению перекрывающихся спектральных линий. Количественный подход к данной проблеме предполагает,что для установления спектрального состава исследуемого излучения производится интегральная оценка свойств экспериментального и модельного спектров и по некоторому критерию устанавливается наличие или отсутствие значимого расхождения кривых. Статистический подход применен и для точного (в статистическом смысле) установления формы единичной спектральной линии краевого излучения активного слоя .которую можно рассматривать в данном случае как аппаратную функцию образца (при средней ширине линии активного слоя на половине высоты ~ 45 нм и лгарине аппаратной функции монохроматора ~ 1 нм).

На основе экспериментальных данных,полученных в режиме счета единичных фотонов, в качестве контура , описывающего форму краевой полосы КЛ активного слоя, выбрана функция,представляющая собой сумму функций Лоренца и Гаусса. В качестве статистического критерия использовался х2 - критерий с ш - п степенями свободы:

где У (эО - экспериментальное значение интенсивности исследуемого спектрального излучения в спектральном положении Э!;

у (б^ ) - модельная функция;

ш - число измерений в фиксированном спектральном положении; п - число независимых параметров в модельной функции; б (бО - стандартное отклонение.

Условия проведения измерений выбирались таким образом,чтобы исключить влияние излучения волноводного слоя.

Используя аналитическое выражение найденной функции , проведено математическое моделирование формы суммарного спектра,определяющего краевую КЛ от активного и волноводного слоев струк-

* т-п

2

6 (51)

туры .

Моделирование осуществлялось на основе оригинальной программы, разработанной для персонального компьютера. Вычислялся суммарный спектр,его производная и ее изменение по всему спектру .сдвиг положения максимумов каждого из пиков после их сложения. Алгоритм вычислений позволял оценивать величину отношения интенсивностей в точке провала суммарного распределения ( если такая имелась) и находить точное положение минимума. Параметрами моделирования спектров катодолюминесценциии служили следующие: соотношение интенсивностей компонент и ширина линий , которая в данном случае для упрощения вычислений принималась одинаковой для обеих линий. На основе рассчетной модели имеется возможность априорно выбирать температурный интервал катодолюминесцентного микроанализа сложных гетероструктур.Для исследуемых образцов он составил 100 - 150 К.

На одной из структур при 120 К в растровом режиме нами было экспериментально определено соотношение интенсивностей излучения краевой полосы КЛ активного и волноводного слоев,которое составило ~ 10 : 1. Предполагалось , что данное соотношение не изменяется с температурой исследования.Такое предположение основано на допущении о незначительном различии температурных зависимостей генерационно - рекомбинационных характеристик в слоях и растровом режиме генерации излучения в гетероструктуре , что практически исключает влияние неоднородностей возбуждения KJI и влияние смещения зонда при изменении температуры.В пользу такого допущения говорит тот факт,что соотношение интенсивностей катодолюминесцентного излучения активного слоя и широкозонных эмиттеров в растровом режиме при 300 К и 120 К меняется незначительно. Рассчитана номограмма минимально определяемого градиента состава волноводного слоя Дх m¡n в асимметричных двухсторонних гетероструктурах с раздельным ограничением системы GaAs / Gai-xAlxAs в зависимости от соотношения интенсивностей излучения слоев .образующих расширенный волновод, и температуры образца.

Во второй части представлены результаты катодолюминесцентного микроанализа исследуемых гетероструктур в интервале температур 120 f 140 К. На спектрах КЛ всех образцов , полученных в растровом режиме, появляется дополнительный пик .соответствующий излучению от волноводного слоя. Вследствие значительного увели-

чения Интенсивности пиков краевой КЛ ( в 10 г 30 раз ),уменьшения ширины спектральных линий (на 25 - 35 7. ) в растровом режиме возбуждения КЛ возможно определение состава волноводного слоя по положению максимума краевой полосы.Соотношение интенсивностей спектральных линии активного и волноводного слоев лежит для разных структур в диапазоне [10 : 1 , 15: 13.На основе полученных данных определены реальные профили распределения основных компонентов в исследуемых ГС.Сопоставление с результатами метода РСМД по косому шлифу показало совпадение концентрационных профилей.

В пятой главе обсуждаются проблемы локальности катодолюми-несцентного микроанализа асимметричных ГС с раздельным ограничением при исследовании по сколу.

Показана необходимость учета дрейфовых составляющих уравнения непрерывности при рассмотрении процессов генерации и рекомбинации неравновесных носителей в слоях структур, что обычно не учитывалось в предшествующих работах по катодолюминесцентному микроанализу сложных многослойных ГС.Изучение механизма формирования сигнала локальной катодолюминесценции с учетом дрейфового тока неравновесных носителей показало,что наблюдаемая асимметрия спектра связана с явлением разделения п - р и п - п гетеропереходами генерированных электронно - дырочных пар.

Энергетическое строение изотипных п - п гетеропереходов на границах с активной областью .представляющую в подобных ГС потенциальную яму, будет способствовать переносу в нее неосновных носителей - дырок,возбужденных электронным зондом в п - волно-водном слое и п - шрокозонном эмиттере.Последующая рекомбинация дырок в активном слое с основными электронами , даже в отсутствие прямой генерации электронно - дырочных пар в нем,приводит к появлению соответствующего пика краевой КЛ.

Генерированные неосновные электроны в р - эмиттере будут также переноситься за счет диффузионно - дрейфового механизма в активный слой.Однако,вследствие низкой исходной концентрации дырок в нем вероятность межзонной излучательной рекомбинации будет мала,с чем и связано исчезновение в спектре КЛ краевой полосы активного слоя при переносе точки возбуждения с п - эмиттера в р - эмиттер.При' этом строение п - р гетероперехода на границе волноводного слоя и р - эмиттера будет препятствовать проникновению из эмиттера генерированных неравновесных дырок.Таким обра-

бом,имеется прямая связь локальности катодолюминесцентного микроанализа с зонным строением гетероперехода.

Рассчитаны эффективные длины диффузионного смещения неравновесных носителей с учетом влияния электрических полей гетеропереходов, которые в зависимости от типа перехода для данных структур имеют величину (2-8) 104 В /см.

Вероятность рекомбинации неосновных дырок в волноводном слое при его малой толщине (по сравнению с диффузионной длиной) также невысока, что обуславливает значительное различие в величине сигнала краевой КЛ данного и активного слоев в исследуемых ГС.Эффект разделения п - п гетеропереходом электронно - дырочных пар использован при определении формы спектральной линии краевой КЛ активного слоя для устранения возмущающего влияния излучения волноводного слоя. Экспериментально установлено,что эффект поглощения и переизлучения в активной области рекомбинационного излучения эмиттеров (прямой фотонный перенос излучения) в таких ГС практически не наблюдается.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

í. В интервале температур 120 - SCO К получены экспериментальные зависимости интенсивности и ширины спектральных линий краевой полосы КЛ асимметричных двухсторонних гетероструктур с раздельным ограничением системы GaAs / Sai_x А1Х Аз с субмикронными волноеодным и активным слоями.вырашенных методом жидкофаз-нсй эпитаксии.

Установлены диагностические возможности способа количественного определения по положению максимума краевой полосы КЛ состава субмикронных воляоводных слоев ГС с раздельным ограничением системы GaAs / Ga-i-x Alx As в условиях перекрытия спектральных линий различной интенсивности непосредственно по cko.iv структуры.

3.Впервые непосредственно на сколе лазерных ГС GaAs / Gai-x AlxAs с помошью низкотемпературного катодолюминесцентного микроанализа измерен градиент концентраций йх v 0,06 на границе активного íx % 0,14 ) и волноводного (х -- 0.20) слоев,толщина которых соответственно составила 0.2 и 0,4 мкм.

4.Установлено,что механизм формирования сигнала КЛ в асимметричных двухсторонних ГС с раздельным ограничением при анализе по сколу не позволяет определить состав субмикронных полноводных слоев при 300 К ни в растровом режиме генерации излучения.ни при позиционировании электронного зонда на отдельных участках скола. Экспериментально показано,что эффект поглощения и переизлучения в активной области рекомбинационного излучения эмиттеров (прямой фотонный перенос излучения) в таких ГС практически не наблюдается.

5.Разработан способ микротомографии полупроводниковых материалов , основанный на регистрации интенсивности рассеянного на малые углы зондирующего лазерного излучения с угловым разрешением -v. 2° для контроля дефектов различной природы с пространственным разрешением 2 мкм.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Дунаев С.Ф., Егоренков O.A., Филиппов М.Н. Сканирующая аналитическая микроскопия многослойных полупроводниковых гетероструктур. Известия АН. Сер.физ.1995. Т.59. N 2,с.З - 10

2. Егоренков O.A., Филиппов М.Н., Дунаев С.Ф.

Катодолюминесцентный локальный анализ полупроводниковых гетероструктур на основе системы GaAs-AlAs. Вестник МГУ. Сер. хим. 1395. N З.с.46 - 52

3. Егоренков O.A.,Филиппов М.Н.,Харкевич С.И. Катодолю-минесцентный микроанализ твердых растворов на основе соединений А3 В5 при низких температурах. Тез.докл. Всесоюзной конференции " Низкотемпературные технологические процессы в электронике ".Ижевск. 1992. с.44

4. Егоренков 0.А.,Филиппов М.Н.,Харкевич С.И. Локальность катодолюминесцентного микроанализа слоистых материалов. Расширенные тез. докл. Российского Совещания "Локальные методы исследования вещества".Суздаль.1993. с. 10

5. Rau E.l.,Filippov M.N.,Egorenkov O.A. " Scanning1 optical microscopy and microtomography for nondestructive examination of semiconductor materials and semiconductor devices '". 2nd International Workshop on EXPERT EVALUATION AND CONTROL OF COMPOUND SEMICONDUCTOR MATERIALS AND TECHNOLOGIES (EXMATEC -94). PARMA.1994.p.115

ЖГУ ЛЖ 356-60