Эпитаксиальные структуры на основе твердого раствора Al x Ga1-xSb тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

• 7 На правах рукописи

ГПРМОГЕНОН ВАЛЕРИЙ ПЕТРОВИЧ

ЭПИТАКСИАЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОГО РАСТНОРЛ А1,(За1_18Ь (физические основы технологии, свойства, применение)

( 01.04.10 - физика полупроводников н диэлектриков )

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических.наук

ТОМСК - 1997

Работа выполнена й Сибирском физико-техническом институте им. В.Д.Кузнецова при Томском государственном университете

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Божков В.Г., доктор физико-ЫатематИческих наук, Болхопнтянов Ю.Б., . доктор физико-математических наук, профессор Караваев Г.Ф.

Ведущая организация - Институт неорганической химии СО РАН

(т. Новосибирск).

Защита состоится " и-. мая 1997 г в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 063.80.07 при Томском Политехническом университете по адресу;

634034, г.Томск, пр. Ленина, 30,

С диссертацией Можно ознакомиться в библиотеке Томского политехнического университета.

Автореферат разослан " апреля 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Доктор физико-математических наук '

А.П.Суржиков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ['АГОТЫ

Актуальности темы. Прогресс в области полупроводниковой электроники неразрывно связан с поиском, исследованием и применением новых полупроводниковых материалов. На протяжении четверти века основные успехи в области полупроводниковой оптоэлектроники связаны с использованием особого класса материалов - полупроводниковых твердых растворов.

Применение твердых растворов позволило резко улучшить параметры и характеристики известных полупроводниковых приборов и открыло перспективы разработки принципиально новых приборов - на основе объединения в одном монокристалле областей с различным химическим составом, т.е. - за счет создания гетероструктур и варизошшл структур. В последние годы огромный интерес вызывают физические свойства и приборные применения гетероструктур с характерными размерами областей, сравнимыми с длиной волны де Бройля электрона (т.е. квантово-размериых структур) и гетероструктур с искусственно созданным периодическим потенциалом для электронов (сверхрешеток).

Преимущества структур с гетеропереходами из основе твердых растворов были впервые широко продемонстрированы с использованием тройного твердого раствора А^Оа^Ая /\/. Благодаря слабой зависимости периода решетки от состава, на основе этого твердого раствора удалось получить гетеррпереходы с характеристиками, близкими к идеальны*!, и к настоящему времени А1хОа,.1А5 стал классическим, модельным материалом при получении и изучении свойств гетероструктур различного типа.

Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию свойств и возможностей применения твердого раствора А1,Оа1.,8Ь, представляющего смесь двух полупроводниковых соединений типа - антимоннда галлия и антимонида алюминия. Интерес к этому материалу вызывается Целым рядом обстоятельств.

Ширина запрещенной зоны Твердого раствора А1,Оа|.х8Ь изменяется от 0,72 до 1,62 эВ при изменении содержания МЭЬ х от 0 до 1. Вследствие этого оптоэлектронные приборы Из А1хОаЬх5Ь способны работать в практически важном оптическом диапазоне X ~ 0,8+1,7 мкм.

Несоответствие периодов решетки антимонидов галлия и алюминия составляет всего 0,66%, поэтому период решетки твердого

/

раствора слабо зависит от состава, il На основе AI,Ga[„xSb удается ползать достаточно совершенные слои и гетеросгруктуры. Используя небольшие добавки четвертого компонента - мышьяка, т.е. переходя от Тройного твердого раствора AljGa^Sb к четверному - AljGa^Sb^ASy (где 0 < у « 0,09х < 0,084), можно выращивать слои, период решетки которых В точности равен Периоду подложки из OaSb /2,3/.

В твердом растворе AlxGabjSb при изменении X от 0 до 1 наблюдается смена типа абсолютных минимумов зоны Проводимости в последовательности Г", L, X /4/, которая приводит к соответствующему изменению электрических и оптических свойств материала вблизи "пограничных* составов. Это обстоятельство представляет интерес в физическом плане и может быть Использовано для создания приборных структур.

На основе A]xGa|_.,Sb И A!xGaMSbj_yAsy изготавливаются лазерные диоды й фотоприемиики диапазона 1,0+1,6 мкм. Слои из этих материалов Используются также в качестве эмиттерНых, умножающих или световыводящих слоев в гетероструктурах для оптоэлектронных приборов более длинноволновой области спектра.

Особый интерес в Практической отношении представляет твердый раствор AI,Oa,.,Sb с х = 0,04-0,06, В котором наблюдается резкое различие коэффициентов ударной ионизации дырок и электронов. На основе твердого раствора данного состава созданы лавинные фотодиоды с очень низким коэффициентом избыточного шума.

Начало Исследований твердого раствора Al,Oat.,Sb было положено работами, проводившимися Горюновой H.A. и Бурдияном И.И. с соавторами в Ленинградском физико-техническом институте /5/. В этих работах, было доказано существование непрерывного ряда твердых растворов во всем диапазоне составов и Исследованы физические свойства крупнокристаллических материалов, полученных Путем сплавления Исходных простых веществ И гомогенизацией слитков Многократной зонной плавкой. В последующей работе Калюжной Г.А., Третьякова Д.Н. il др. /6/ была показано возможность получения кристаллов твердого раствора AlxOa,_xSb Из раствора в расплаве галлия. Наконец, в докладе Алферова Ж.И. с соавторами в 1970 году /7/ было сообщено о получении методом жиДкофазной эпитаксии слоя Al0 IOa0 9Sb на подложке из GaSb. '

В последующие годы свойства твердых растворов AlxGaj.xSb, AIIGal.xSbI.yAsy и характеристики структур на их основе Исследовались

целым рядом научных коллективов. Наиболее интенсивно исследования проводились в Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН, ГИРЕДМЕТе, Физическом институте им. П.Н.Лебедева РАН, в Институте физики Академии наук и Тартуском госуннверситете (Эстония), в Центре электроники и Университете науки и техники (Монпелье, Франция), в Исследовательском центре Рокуэлл интериэйшнэл (Калифорния, США), в нескольких лабораториях и университетах Японии.

В Сибирском физико-техническом институте им. В.Д.Кузнецова при Томском госуниверситете исследования твердого раствора А1хОа,_х8Ь и структур на его основе были начаты в 1972 году.

Данная диссертационная работа является научным обобщением результатов этик исследований, проводившихся как непосредственно автором, так и под его руководством.

Цель работы и задачи исследования. К моменту начала работы в литературе практически отсутствовали сведения о получении данного твердого раствора эшпаксиалънымн методами (исключение составляла работа /7/), о фотоэлектрических и люминесцентных свойствах материала, о возможности создания р-н-переходов и других барьерных структур. По этой причине целью настоящей работы ставилась разработка физических основ технологии получения слоев и приборных структур из данного полупроводникового материала.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- разработать методики выращивания слоев и многослойных структур на основе твердого раствора А^Оа^йЬ,

- исследовать закономерности легирования А1хОа,.х8Ь примесями различных элементов;

- исследовать энергетический электронный спектр и основные электрофизические характеристики твердого раствора;

- с использованием установленных закономерностей создать барьерные структуры на основе А1хОа|_х8Ь;

- изучить свойства барьерных областей и механизмы протекания тока в структурах различного типа;

- исследовать фотоэлектрические и люминесцентные свойства структур из А|хОа,.х8Ь.

Научная новизна работы состоит, прежде всего, в выборе объекта для комплексных исследований - малоизученного полупроводникового материала - твердого раствора А1хОа|.х8Ь. К наиболее существенным

новым научным результатам, представленным в работе, относятся следующие.

1; Выявлена специфичность объемных и поверхностных структурных дефектов, образующихся в слоях твердого раствора А1хОа|.х5Ь при вырашивании Их методом жпдкофазной эпитаксии. Предложены модели, объясняющие возникновение этих дефектов в процессе роста.

Выяснены условия формирования стабильной межфазной границы подложка/расплав Оа+АНБЬ в процессе эпитаксни. Получены зависимости критической величины начального переохлаждения жидкой фазы от ее состава и температуры контакта.

2. Впервые изучены электрофизические и люминесцентные свойства слоев антимонида галлия, легированных изовалентными примесями 1п и Вт Построены экспериментальные изотермы ликвидуса и солидуса фазовой диаграммы тройной системы Оа-8Ь-В1 (для Т=;450оС). Определена зависимость ширины запрещенной зоны твердого раствора Оа5ЬЬхВ1х от состава.

3. Проведен анализ зависимости коэффициентов распределения легирующих примесей элементов II, IV и VI трупп периодической системы в идеальном тройном твердом растворе типа АХИВ|'ХСЧ - от его состава. Впервые экспериментально определены тип электрической активности и коэффициенты распределения ряда примесей в слоях твердого раствора А!хОз(_х5Ь различного состава.

4. Изучено Влияние легирующих Примесей на спектр и эффективность люминесценции при 300 К антимонида галлия и твердого раствора А1хОа1.х5Ь различного состава.

5. Впервые получены структуры с р-п-переходами в А1хОаЬх5Ь И исследованы механизмы Прямого и обратного токов в них. Проанализировано влияние состава области пространственного заряда и других областей структур на вид вольт-амперных характеристик.

6. Впервые созданы поверхностно-барьерные структуры Р<3/и-А1хОа[.х5Ь и изучены их электрические и фотоэлектрические характеристики.

7. Оценены параметры инверсного р-слоя у свободной поверхности п-А1хОа(.х5Ь н исследовано его влияние на характеристики барьерных структур.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Образование основных видов объемных дефектов (включений второй фазы, микронеоднородпостей состава, пирамид роста) при

жндкофазной эпитаксии твердого раствора Л^Оа^ЬЬ обусловлено возникновением локальных неоднородностей рельефа и состава жидкой фазы в результате подтравлнвання подложки ОаЭЬ тройным расплавом Оа+АНБЬ.

2. Для уменьшения плотности дефектов в слоях А1хОа1.х8Ь необходимо получение плоского фронта кристаллизации, что достигается заданием переохлаждения в жидкой фазе выше критической величины Л'Г1;р, которая зависит от состава выращиваемого слоя и температуры роста.

3. Легирование антлмошша галлия изовалентными примесями индия или висмута приводит к уменьшению концентрации собственных точечных дефектов, являющихся "природными"' акцепторами, и таким образом значительно расширяет диапазон легировании слоев ОаЭЬ в сторону меньших концентраций носителей заряда.

4. Эффективность легирования твердого раствора Л1кОа,_(8Ь акцепторными Б!, Ое, 8и) и донорной (Те) примесями зависит от состава твердого раствора (уменьшаясь с увеличением к ) и температуры эпитаксии. Для примесей IV группы эффективность легировании А К уменьшается с увеличением атомного номера элемента:

> лк0с > дк5п > лКрь.

5. Перераспределение электронов между Г-, Ь- и Х-подзонами зоны проводимости является основной причиной зависимости величины удельного электрического сопротивления п-Л^Оа^БЬ, ее тензочувствительности, а .также эффективности люминесценции Л1 хОа1_(ЙЬ - от состава твердого раствора.

6. Вольт-амперные характеристики барьерных структур из А1хОа,.х8Ь ( р-п-гомо- и -гетеропереходов, варизониых р-п-структур, поверхностно-барьерных структур) в значительной степени определяются составом твердого раствора в области пространственного заряда и наличием в ней генерационно-рскомбинационных центров.

7. Целый ряд особенностей электрических и фотоэлектрических характеристик барьерных структур обусловлен наличием на свободной поверхности п-А1хОа(.х8Ь инверсного р-слоя, проводимость которого зависит от состава и уровня легировании п-области структуры.

что их результаты дают возможность разрабатывать и создавать приборные структуры различного типа на основе твердого раствора А1хОа[.х8Ь. В частности, к таким практическим результатам работы относятся следующие.

J. Разработаны фнзнко-технологические основы получения слоев и гетероструктур из Al„Ga,.xSb с плоскими гетерограницами и пониженным содержанием объемных, поверхностных и линейных дефектов.

2. Предложены способы снижения концентрации собственных точечных акцепторных дефектов в активных областях из GaSb.

3. Предложен способ получения слоев GaSb и A^Ga^Sb, обладающих высокими кзлучательными свойствами при 300 К.

4. Созданы р-п-структуры с различным составом твердого раствора в области пространственного заряда. Изготовлены р-и-фотодноды на длину волны 1,3 мкм.

5. На основе поверхностно-барьерных структур Pd/n-AixGa|.xSb изготовлены фотодиоды для диапазона 1,0+1,3 мкм.

6. Предложены способы снижения темпового обратного тока в фотоднодных структурах из AlxGaj.xSb.

7. Предложены конструкции тензорезистора н датчика гидростатического давления с повышенной температурной стабильностью На основе n-AlxGa|_xSb.

• Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и совещаниях: 6-ая Международная конференция по росту кристаллов (г.Москва, 1980 г); VI Симпозиум по процессам роста и синтеза полупроводниковых кристаллов и пленок (г.Новосибирск, 1975 г); Третья всесоюзная • конференция по физико-химическим основам легирования полупроводниковых материалов (г.Москва, 1975 г); V Симпозиум по процессам роста и синтеза полупроводниковых кристаллов и пленок (г.Новосибирск, 1978 г); Конференция "Полупроводниковые приборы с барьером Шотгки" (г.Одесса, 1978 г); II Всесоюзная конференция по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах (г.Ашхабад, 1978 г); III Всесоюзное совещание "Дефекты структуры в полупроводниках" (г.Новосибирск, 1978 г); Всесоюзная конференция по физике соединений А3В5 (г.Новосибирск, 1981 г); Ш Всесоюзная конференция по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах (г.Одесса, 1982 г); VI Конференция по процессам роста и синтеза полупроводниковых кристаллов и пленок (г.Новоснбирск, 1982 г); Всесоюзная конференция "Физика и применение контакта м сталл -полупроводник" (г.Киев, 1987 г); Всесоюзная научная конференция "Фотоэлектрические явления в полупроводниках" (г.Ташкент, 1989 г); XII Всесоюзная конференция по

физике полупроводников (г.Киев, 1990 г); VI Межотраслевая научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов (г.Москва, 1976 г); научно-практические конференции региона, области, Томского госуниверситета (г.Томск, 1973-1977 гг).

По материалам диссертации опубликовано 49 работ, в том числе -4 авторских свидетельства на изобретения.

Личной вклад автора. Результаты, изложенные в диссертации, получены автором и группой сотрудников, руководимых автором, а также - в сотрудничестве с научными работниками Сибирского физико-технического института им.В.Д.Кузнецова и Физико-технического института им.А.Ф.Иоффе РАН. Личный вклад автора включает формулировку цели и задач исследовании, разработку установок и методик для выращивания, получение слоев и структур, выбор методик исследований, проведение части измерений, разработку физических моделей, проведение основной части теоретических расчетов, обработки и анализа результатов, обобщение представленного в диссертации материала.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Объем работы составляет 442 страницы текста, включая 162 рисунка, 21 таблицу и список использованных источников из 444 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Во введении к диссертационной работе обосновывается актуальность темы диссертации, кратко . излагается история исследований твердого раствора А1кОа,_х8Ь. Формулируются цель работы и задачи исследований. Представлены научная новизна, положения, выносимые на защиту, и практическое значение работы. Рассматривается общая структура диссертации.

1. Взаимодействие жидкой и твердой фаз в процессе эпитаксин А1хОа1.1(5Ь

Во введении к главе (п. 1.1.) отмечается, что гетероструктура, использующаяся при изготовлении современного полупроводникового прибора, представляет собой ряд слоев твердого раствора, выращенных на общем основании подложке. Каждый из слоев имеет свои

химический состав, толщину, тип и концентрацию легирующей - Примеси и отделен от соседних слоев гетерограницамн, характеризующимися определенным структурным совершенством. Уирлвленис всеми этими параметрами тетероструктуры и представляет основную задачу эпитаксиальной технологии.

Условно в процессе взаимодействия жидкой и Твердой фаз с полупроводником при эпитаксиальном наращивании можно выделить следующие стадии:

1) смачивание подложки расплавом - процесс образования межфазной границы, возникновение химических связей между Поверхностными атомами подложки и расплава;

2) релаксация межфазной границы' В сторону выравнивания химических потенциалов компонентов в жидкой и твердой фазах за счет перехода атомов через межфазную границу; в результате чего она сметцается или искажается;

3) рост эпитаксиалыюго слоя на подложке за . счет контролируемого пересыщения жидкой фазы.

В настоящей главе все эти стадии исследуются В применений к жидкофазной эпитаксии твердого раствора А^Оа^БЬ.

Общее описание устройств и методик выращивания слоев и многослойных структур, а также методов изучения характеристик Гетероструктур дано в подразделе 1.2.

Для выращивания слоев ОаЭЬ и А)1Оа,.18Ь использовалась горизонтальная установка жидкофазной эпитаксии. 0 качестве подложек служили пластины антимонида галлия р- или п-типа с ориентацией поверхности (111)А, (111)0 или (100). В работе приводятся следующие варианты использовавшихся контейнеров: а) для изучения смачивания и растворения, б) для выращивания слоев й многослойных структур (поршневой), в) для выращивания варизонных слоев. Обсуждаются основные этапы процесса выращивания слоя и обобщенный график изменения температуры контейнера.

СлоИ антимонида галлия интересны тем, что, с одной стороны, они Представляют собой предельный состав твердого раствора ( при х = 0), а с другой стороны, могут использоваться в качестве вспомогательных (буферных) слоев при выращивании структур на основе А1хОп,_д5Ь и А1,Оа,_х5Ь(А5). Поэтому в подразделе 1.3. исследуется влияние условий выращивания на морфологию и совершенство слоев ОаХЬ.

Показано, что макрорельеф поверхности слоев существенно зависит от кристаллографической ориентации подложки. Из-за влияния

концентрационного переохлаждения па подложках с ориентациями (111)А и (100) наблюдаются резко выраженные стадии остроикового и полицентрического роста ОаЙЬ. При росте на (111)В-подложках эти стадии отсутствуют. Повышенная устойчивость к воздействию концентрационного переохлаждения слоев антнмонида галлия на подложках с ориентацией (111)В объясняется в работе более высокой скоростью тангенциального роста из-за обогащения жидкой фазы галлием.

Учет этих особенностей позволяет получать слои ОаБЬ, приюдные для использования в качестве буферных при выращивании слоев твердого раствора А^Оа^БЬ.

Поведение неравновесной межфазной границы подложка/расплав Оа+А1+5Ь в процессе эпитаксии исследуется в подразделе 1.4.

В пп. 1.4.1. приводятся результаты изучения смачивания Оа8Ь расплавами Оа+А1 и Оа+А1+8Ь в контейнере (а) пеиального типа. Показано, что коэффициент растекания Кр расплава, содержащего алюминий, т.е. отношение площади смоченного участка подложки к площади сечения расплава, уменьшается при понижении температуры смачивания и при повышении содержания алюминия в расплаве (до значений Кр< 1 при Т < 550°С). Совокупность полученных результатов, в том числе и существенное отличие значений Кр от известных для случаев смачивания ОаЗЬ расплавами олова и индия, удалось объяснить с использованием следующих предположений: 1) удельная межфазная энергия границы йаЗЬ/расплав Оа+А1+8Ь превышает поверхностную энергию а0аЗЬ, 2) в непосредственном контакте с жидкой фазой находится не .антимония Галлия, а образовавшийся после смачивания слой твердого- раствора.

Подтравливанне подложки ОаХЬ недосьцценным или "насыщенным" тронными расплавами Оа+-А1+ЬЬ приводит к резкому искривлению межфазной границы, появлению на ней микроизломов и к формированию включений растворителя вблизи гетерограницы-при последующем росте эпитаксиального слоя А1,.Оаь>$Ь . Показано, что такое поведение межфазной границы обусловлено особенностями установления термодинамического квазиравновесия между бинарной подложкой и тройным расплавом. Предложена схема образования микровыступов на межфазной границе в результате одновременного протекания процессов растворения и роста твердой фазы.

Показано, что для предотвращения нодтравливания подложки переохлаждение расплава ва+АИ-БЬ в ' момент контакта должно

превышать определенную критическую величину ДТ . В связи с этим

возникают два вопроса: 1) какова величина критического начального переохлаждения ДТ1ф(х) для получения слоя заданного состава и 2)

соответствует ли реальное' переохлаждение на границе подложка/расплав Оа+А1+8Ь задаваемому температурным режимом выращивания, АТзад?

В пл. 1.4.2. приведены результаты экспериментов по определению эффективного начального переохлаждения на границе с подложкой, ДТ.ф, и величины ЛТкр при гетероэпитаксии слоя Л102Оа0ц5Ь. Установлено, что ДТ^ отличается от переохлаждения ДТзал, задаваемого перепадом температур. Эффективное переохлаждение расплава обычно не превышает 2 + 3°С, изменяется вдоль Поверхности подложки и уменьшается с увеличением времени выдержки переохлажденного расплава - за счет объемной кристаллизации.

В.пп. 1.4.3. проводится термодинамический расчет критического переохлаждения расплава Оа+А1+8Ь при жидкофазной эпитаксии слоев А1хОа|_,8Ь различного состава на подложке из антимонида галлия. Результаты расчета показывают, что АТ^ возрастает при увеличении содержания А1ХЬ в выращиваемом слое твердого раствора А^Оа^^Ь и уменьшается с понижением температуры ликвидуса расплава. Согласия расчетных и экспериментальных значений критического переохлаждения можно добиться, принимая во внимание при расчете ДТкр большую величину удельной свободной межфазной энергии

границы подложка Оа8Ь/расгшав и предполагая, что она возрастает при увеличении содержания алюминия в расплаве.

Вопросам управления составом твердого раствора при выращивании структур из А^Оа^БЬ посвящен подраздел 1.5. Для воспроизводимого получения гетероструктур на основе твердого раствора требуется точное знание нужной области фазовой диаграммы соответствующей системы. К моменту начала настоящей работы в литературе отсутствовали сведения о равновесных составах фаз в тройной системе Оа-А1-5Ь при температурах ниже температуры плавления антимонида галлия. Поэтому в работе исследовалась фазовая диаграмма системы Оа-АЬБЬ вблизи ее галлиевого угла (пп.1.5.1.).

Экспериментально определялись составы расплавов Оа+АИБЬ, находящиеся в равновесии с твердой фазой при температурах 450,500,550 и 600°С Они затем использовались для расчета зависимостей между равновесными составами жидкой и твердой фаз.

При расчете предполагалось, чго твердая фаза AlJ1Oa,_xSb представляет собой идеальный раствор, а для жидкой фазы использовалась модель квазирегулярного раствора. Параметр взаимодействия атомов алюминия н сурьмы в жилкой фазе определялся путем подгона расчетных изотерм ликвидуса к экспериментальным и составлял = -(4700 ±500)

кал/моль. Сопоставление рассчитанных таким образом изотерм солидуса с результатами экспериментального определения составов выращенных слоев, а также с данными последующих работ других авторов показало удовлетворительное согласие для температур 500-!-600"С. Отклонение расчетных изотерм солидуса для Т = 45-0"С от экспериментальных кривых было обусловлено тем, что в наших экспериментах при этой температуре за время растворения (12Q минут) не достигалось полного равновесия между жидкой и твердой фазами.

В пп. 1.5.2. обсуждается изменение состава твердого раствора по толщине выращиваемых эпитаксиальных слоев. Исследования показали, что при выращиваний в процессе охлаждения с постоянной скоростью раствора-расплава, в котором содержание алюминия специально не изменяется, состав слоя слабо зависит от координаты. Этим слои AljOa^jSb существенно отличаются от слоев твердого раствора AixGa,_xAs, в которых, как известно, содержание алюминия резко уменьшается к поверхности.

С целью выращивания согласующих (буферных) слоев AlxGa,_xSb переменного состава, а также для создания варизонных р-п-структур нами был предложен способ управления составом растущего слоя за счет диффузионного изменения состава жидкой фазы вблизи фронта кристаллизации. В предложенном в работе контейнере для выращивания верхняя часть расплава I, находящегося в контакте с подложкой (за исключением слоя толщиной т, непосредственно прилегающего к подложке), заменяется в момент времени t=0 расплавом 2 другого состава. Тогда концентрация атомов алюминия c'A1(0,t) в точке z=0 у подложки будет изменяться со временем по следующему закону:

Сд| (0,t) - с до г 2 £ 1 . 2 ¿D^t, . пяг ...

—i—Ш- =_ + _ y_eXp(-nV—94 sin —-. (1)

CA1|-CA!2 I 1 »

Скорость этого изменения определяется первоначальными концентрациями алюминия сАП и cAU в расплавах 1 и 2, отношением толщины оставшегося слоя первого расплава к полной толщине расплава г/1 и полной толщиной 1. Зная законы изменения во времени концентрации алюминия у фронта кристаллизации и толщины

растущего слоя Н = H(t), можно рассчитать изменение концентрации алюминия по толщине слоя. Проведенные эксперименты подтвердили возможность управления ipaniteirroM состава в слоях AlxGaj_xSb. Из сопоставления расчетных И экспериментальных кривых распределения определен коэффициент диффузии алюминия в расплаве: D^(530°C) = 2,5 х Ю"5см2 / с.

Выяснению причин образования дефектов кристаллической структуры в слоях и многослойных гетерокомпозициях из A!xGa,_xSb посвящен Подраздел (.6. ;

Морфология поверхности и объемные дефекты слоев AlxGa,_xSb рассматриваются В nit. 1.6.1. Показано, что введение А1 в расплав Ga+Sb увеличивает тангенциальную скорость роста слоя и улучшает сплошность и гладкость слоев. Поэтому при выращивании структур из AlxGa|_xSb предпочтительнее.в качестве буферных слоев, вместо GaSb, использовать слои твердого раствора с Малым содержанием AlSb (х =0,03 + 0,05).

Установлено, что основными объемными и поверхностными дефектами в слоях A!xGa1_xSb являются включения растворителя, области неоднородности состава, микродвойниковые ламели, углубления И пирамиды роста. Показано, что появление этих дефектов связано с возникновением локальных неоднорсдностей степени пересыщения на фронте Кристаллизации. Предложены модели, поясняющие возникновение включения растворителя и области неоднородности состава вблизи макрокеровности на поверхности подложки или буферного слоя.

При получении слоев Al„Ga^xSb с х>0,2 из-за существенного возрастания требуемой величины критического переохлаждения (ДТкр > ДТэф) для "обеспечения Гладкости поверхности и уменьшения плотности объемных дефектов целесообразно использование промежуточных (буферных) слоев с плавным или скачкообразным изменением состава до требуемого.

С помощью расчетов и экспериментов показано, что для выращивания слоя AlxGa|_xSb переменного состава с качественной поверхностью скорость охлаждения расплава должна превышать некоторую критическую величину рмН1{.

Известно, что наличие дислокаций в полупроводниковом материале приводит к пространственной неоднородности его электрических,, оптических и других свойств, существенно влияет на

вольт-амперные- характеристики р-п-переходов в нем. По этим причинам в работе исследовалось влияние условий выращивания на дислокационную структуру слоев твердого раствора AlxGa,_xSb (пп.1.6.2.). Установлено, что критические толщины, при превышении которых в слоях AlxGaKxSb (х<0,25) возникают дислокации несоответствия и возрастает плотность наклонных дислокаций, превышают значения Нкр, рассчитанные по теории Пан-дер-Мерве. Использование многоступенчатого режима охлаждения (предложенного в работе Saul R.H) позволило уменьшить плотность наклонных дислокаций на поверхности слоев с толщиной Н > Икр до значений плотности дислокаций в подложке.

Введение в тройной твердый раствор AlxGa|_xSb четвертого компонента - мышьяка - позволяет в принципе получать слои твердого раствора AlxGa,.xSb|..yAsy, период решетки которых в точности равен периоду подложки из антимонида галлия /2,3/. Условие изопериодности имеет вид:

у = 0,0903х/(1+0,0727х) » 0,087х. (2)

Однако известно, что на практике контролируемое введение даже таких небольших количеств мышьяка в твердую фазу и получение шопериодных слоев твердого раствора представляет определенные трудности.

В настоящей работе изучалось совершенство ' слоев AljGaj.jSb^yASj, (Q,12< х ¿0,26), выращенных на подложках GaSb при различных условиях согласования решеток. Показано, что концентрация атомов мышьяка в слое после начального участка в несколько мкм быстро спадает по мере удаления от подложки. Такой концентрационный профиль не позволяет получить изопернодность кристаллической решетки на всем протяжении гетероструктуры, однако увеличивает критическую толщину гетероэпитаксиального слоя A!xGai-xSb(As). Следствием упомянутого концентрационного профиля мышьяка является и смещение сетки дислокаций несоответствия, образующейся при существенном превышении Нкр, от гетерограницы вглубь слоя.

Установлено, что для воспроизводимого получения слоев AlxGalxSb(As) необходим тщательный контроль условий введения мышьяка в расплав (температуры и времени растворения GaAs), а также режима выращивания (температуры и скорости охлаждения расплава). Необходим также учет повышения температуры ликвидуса расплава при

добавлении к нему мышьяка. В противном случае, преждевременная кристаллизация твердого раствора в объеме жидкой фазы будет неконтролируемо обеднять состав эпитаксиальПото слоя по алюминию (уменьшая и мышьяку (увеличивая Да).

В целом, на основе изложенных в главе 1. результатов определены условия и разработаны методики получения слоев AlxGa|_xSb в Широком диапазоне составов (0<х<0,8) с высоким качеством поверхности, ровными гетерограницами и низкой плотностью объемных структурных дефектов и дислокаций.

2. Легирование твердого раствора AIxGaj_xSb

Во введении к главе (п.2.1.) отмечается, что взаимодействие атомов примеси с атомами других элементов в многокомпонентной жидкой фазе, а также внутри кристаллической решетки твердого раствора будет изменяться при изменении концентраций основных компонентов. Это должно приводить к зависимости коэффициента распределения легирующей примеси от состава твердого раствора и может осложнить получение сильнолегированных либо, наоборот, достаточно чистых слоев. Экспериментальные исследования поведения примесей при жидкофазНой эпитаксии AlxGa,_xAs и 1пгОа,хЛя (Rado W.G., Болхогштянов Ю.Б. и др.) показали, что состав твердого раствора влияет на коэффициент распределения примеси, на перераспределение ее атомов между различными подрешетками и степень компенсации - в случае амфоТерного поведения примеси. -

В связи со сказанным, изучение легирования твердого раствора AlxGa,_xSb имеет самостоятельное значение - для понимания закономерностей Вхождения примесей в материал, а также необходимо для управления свойствами областей полупроводниковых структур конкретного назначения. В настоящей главе приводятся результаты теоретического и экспериментального исследований процесса легирования слоев AlxGa,_xSb примесями II, IV и VI групп периодической системы.

Методика легирования слоев AlxGa^xSb и особенности измерения концентрации носителей заряда в них описаны в п.2.2. Обращается внимание на необходимость учета влияния на результаты измерений - шунтирующего влияния подложки и многодолинности зоны проводимости (в случае п-материала).

Известно, что кристаллы И эпитаксиальные слои антимонида галлия, выращиваемые из нелегированных расплавов, обладают проводимостью р-типа и довольно высокой концентрацией дырок (как правило, р > (1 ч-2) х Ю17 см"3). Причиной этого является образование в процессе выращивания собственных точечных дефектов (по мнению большинства исследователей - комплексов (^0аСа&ь)), являющихся в Оа5Ь акцепторами. Для расширения диапазона легирования ЖФЭ-слоев антимонида галлия в сторону меньших концентраций и улучшения электрических характеристик приборов необходимо контролируемое уменьшение концентрации "природных" акцепторов в них. Нами исследовалась возможность снижения концентрации дырок в слоях . Оа5>Ь путем легирования изовалентными примесями, существенно влияющими на тип и концентрацию точечных дефектов в полупроводниках /8/. Результаты этих исследований, проводившихся совместно с сотрудниками Физико-технического института им. А.Ф.Иоффе РАН, представлены в подразделе 2.3.

Было установлено, что при введении в ОаБЬ индия (х|„ <0,001) концентрация природных акцепторов Ыа в материале уменьшается, что сопровождается снижением концентрации дырок с « 7 х 1016 до 4 х 10'6см~3..

Легирование антимонида галлия висмутом приводило к образованию твердого раствора замещения Оц8Ь|ХШх. Для температуры 450°С были построены экспериментальные изотермы ликвидуса и солидуса фазовой диаграммы тройной системы Оа-5Ь-В1. Максимальная концентрация висмута в твердом растворе наблюдается при концентрации его в жидкой фазе х{ц ~ 0,5 ат.доли и составляет х 2 0,003, что превышает растворимость Ш в арсениде галлия. Введение висмута в ОаБЬ также уменьшает концентрацию природных акцепторных дефектов. При изовалентном легировании висмутом были получены слои антимонида галлия с концентрацией дырок р а 1 х 1016см"3. Механизмы снижения ГЧп при изовалентном легировании ОаЗЬ индием и висмутом вероятно подобны наблюдавшимся ранее в арсениде галлия: связывание вакансий сурьмы на центрах сжатия в кристаллической решетке /8/ и - при большой концентрации висмута в растворе-расплаве - уменьшение активности атомов галлня в жидкой фазе.

В Подразделе 2.4. проводится теоретический анализ зависимости коэффициента распределения легирующей примеси от состава твердого раствора. С этой целью, модель 81п^Ге11о\у О.В., с использованием

которой рассчитывались коэффициенты распределения доноров в двойных соединениях типа АШВУ /9/, распространяется на случай ■легирования идеального тройного твердого раствора АХВ, С.

Для коэффициента распределения атомов акцепторной примеси Э, размещающихся в подрешетке (АВ) (например, атомов элементов II группы в А1хОа,_х8Ь), в диссертационной работе получено выражение

Ка = [2ехр(-й^) + ^-ехр(-^£)]г1,т{;х{; *

*ехр{^{Л5£с(Г£с - Т) - П^с.ос -0,5П|,_С ]). (3)

Отсюда видно, что изменение Ка в зависимости от состава твердого раствора может быть вызвано изменениями ширины запрещенной зоны материала (разностей Г( - Еа и ^ - Р), коэффициентов активности у о, у с и концентрации х'с элемента С (элемента V группы) в растворе-расплаве. Таким образом, при увеличении в твердом растворе доли тугоплавкого компонента коэффициент распределения акцептора должен падать.

Выражение для коэффициента распределения акцепторной примеси, занимающей Места в подрешетке элемента С, имеет более сложный вид, поскольку в данном случае при изменении состава твердого раствора изменяется и ближайшее окружение атома легирующей примеси: '

где КАС = у^хк схр^^аЙ, -Т) -Пд0_АС ^0,5Пд_о]}, (5)

Квс = ГъГвХвехр{|^{А5^(Твь1Э -Т)-П^п_вс-0,50^11- (6)

В подразделе 2.5. анализируется поведение в А1хОа,_х5Ь примесей элементов II и IV групп периодической системы: гп, в!, Це, Бп, РЬ.

Вначале отмечается, что нелегированные слои твердого раствора А11Оа1_х5Ь, так же как и слои Оа8Ь, обладают дырочной проводимостью. При увеличении содержания А1БЬ от 0 до 0,5 концентрация дырок в твердом растворе уменьшается от (0,8 +1) х 10,7см"3 до (0,5 + 8) х 1015 см"3. Можно предполагать, что уменьшение концентрации дырок при 'увеличении х связано с возрастанием энтальпии образования собственного акцепторного дефекта.

Экспериментально установлено, что Ъп, Б), Ое и Бп в слоях А1хОа,.х8Ь являются акцепторами, а РЬ проявляет слабую

электрическую активность вследствие низкой растворимости. Отношение концентрации дырок к концентрации примеси в жидкой фазе (называемое иногда технологическим коэффициентом распределения) уменьшается при увеличении х. При одинаковом содержании А1БЬ в слоях, легированных элементами IV группы, это отношение уменьшается в следующем ряду:

Р/4 > Р/ хОе > Р/ > Р/ (7)

Такое поведение качественно согласуется с результатами расчета. Что касается количественного согласия, то отношение рассчитанных значений коэффициентов распределения к экспериментальным для 7л\, и Ое находилось в пределах 0,3+5,5.

Легирование ваБЬ и А1хОа|. Х5Ь теллуром рассматривается в подразделе 2.6. При расчете коэффициента распределения Те в твердом растворе использовалось выражение:

К — ХТе - ^Те /КАБЬч» (КЦа5ь у-х ^

Т' "Те ^Те' * 1-Х '

где степень ионизации атомов теллура МТе / N1,. рассчитывалась по уравнению электронейтральности, учитывающему наличие различных типов минимумов энергии в зоне проводимости и энергетических уровней атома теллура, связанных с этими минимумами. Получены расчетные зависимости коэффициента распределения Те и концентрации электронов от состава твердого раствора и температуры.

Установлено, что реальное поведение теллура в ваБЬ и А^Оа^БЬ сложнее, чем предсказывается расчетом.

Во-первых, оказалось, что теллур может входить в твердую фазу не только в виде одиночных донорных атомов, но и в более сложных формах. Это обусловлено существованием в расплаве атомных группировок Те различного типа. По этой причине эффективность легирования антимонида галлия и твердого раствора А1хОаЬх5Ь существенно зависит от способа и режима введения теллура в расплав.

Во-вторых, легирование осложнялось присутствием, в полупроводнике компенсирующих акцепторных дефектов, как природных, о которых речь шла выше, так и связанных с присутствием теллура. Как следствие, при выращивании слабо легированных теллуром слоев А^Оа^^ЭЬ (0,15 5 х ^ 0,22) по мере снижения температуры роста наблюдается уменьшение концентрации электронов и смена типа проводимости слоя с электронного на дырочный. Показано, что причинами этого являются изменение состава твердого раствора по толщине, слоя и соответствующее возрастание

концентрации компенсирующих акцепторных дефектов. Выявлены факторы, с помощью которых можно управлять температурой инверсии типа проводимости и получать слои твердого раствора с концентрацией электронов п < 1016см'3 и слаболегированиые р-П-переходы.

В целом, использование соответствующей легирующей примеси, ориентации подложки, температурного интервала и других условий выращивания позволило в широких пределах варьировать концентрацию носителей заряда в выращиваемых дырочных (р = (1016 + 1020)ш"3) и электронных (п = (5 х 1015 + 3 х 10|8)см"3) слоях А1хОа,_х5Ь. Предложенный вместе с соавторами способ получения слоев С!а5Ь с пониженной концентрацией собственных акцепторных дефектов - за счет изовалентного легирования индием - был защищен авторским свидетельством. .

3. Энергетический спектр и люминесценция А^Оа^БЬ

Во введении к главе (п.3.1.) отмечено, что исследование люминесценции позволяет получить важную информацию об изменениях энергетического спектра носителей заряда и совершенства структуры кристаллов твердого раствора при изменении их состава. Кроме того, представляет интерес изучение люминесцентных свойств А1хОаЬхЯЬ как материала для создания источников излучения в ближней ИК-области спектра (X ~ 1,4 +1,8 мкм). Основной целью наших исследований являлось Изучение влияния состава твердого раствора, типа и концентрации легирующей примеси На энергетический спектр материала, характер излучательных переходов и эффективность люминесценции.

В подразделе 3.2. кратко описаны методики измерения спектров фото- и катодолюминесценции слоев.

Подраздел 3.3. посвящается рассмотрению влияния прцмесей на энергетический спектр и люминесцентные свойства антимонида галлия. (Исследования фотолюминесценции (ФЛ) слоев ОаБЬ при 77 и 4,2 К были выполнены в Физико-техническом институте им.А.Ф.Иоффе РАН Бирюлиным Ю.Ф. и Чалдышевым В.В.). Показано, что нелегированные эпитакснальные слои антимонида галлия, выращенные из галлиевого раствора-расплава, содержат меньшую концентрацию мелких акцепторных примесей с энергией ионизации ЛЕа, «13 мэВ, чем нелегированные кристаллы р-СаБЬ, полученные из стехиометрического расплава. Концентрация мелких акцепторов уменьшается с понижением температуры выращивания эпитаксиального слоя.

Установлено, что в спектрах ФЛ слоев Оа8Ь, легированных изовалентиымн примесями индия (х*„ < 0,002) и висмута (х^ 2 0,003), не наблюдается новых полос, связанных с рекомбинацией через уровни собственных или примесных точечных дефектов. В то же время наблюдается ослабление полосы рекомбинации через уровень двухзарядного природного акцептора (вероятно, комплекса (\'СаОаа)). По спектрам ФЛ была получена зависимость ширины запрещенной зоны твердого раствора ОаЗЬ, _„Ш, при 77 К от состава, которая в диапазоне 0 < х < 0,006 оказалась близкой к линейной:

Е,(х) = 0,80-3,2х эВ. (9)

Эффективность катодолюминесценций (КЛ) слоев р-СгбЬ, легированных акцепторными примесями Хп, или Яп, проходит через максимум при увеличении концентрации акцепторов как при 300, так и при 77 К. При оптимальной концентрации дырок в слоях р(300 К) = 5* 1018 4-2х Ю"см"3 интенсивность люминесценции слоев при 300 К приближается к интенсивности их излучения при 77 К. Это говорит о том, что темп рекомбинации определяется, в основном, излучательными процессами.

При изучении КЛ слоев п-Оа5Ь показано, что ее эффективность резко зависит от способа введения атомов легирующей примеси (теллура) в расилаа и от ориентации подложки. Использование дополнительного отжига расплава Оа+Те увеличивает эффективность люминесценции. Такая зависимость эффективности от условий выращивания обусловлена Изменением в слоях концентрации безызлучательных центров, по предположению - комплексов (\,0аОа2Тез). При 300 К в спектрах катодолюмииесцеНции сильнолегированных слоев п-Оа5Ь:Те проявляется полоса излучательной рекомбинации с участием электронов из Ь-мннИмумов зоны про йод и мости. Это излучение характеризуется достаточно высокой эффективностью и наименьшей для антимонида галлия длиной волны: Хт(300 К) = 1,53 мкм (1ту„, а 0,81 эВ).

Зависимость спектров люминесценции и ширины запрещенной зоны от состава твердого раствора Л^Оа^^Ь анализируется в подразделе 3.4. Отмечается, что зависимость ширины запрещенной зоны А1хОа,_х5Ь от состава изучалась многими исследователями. По мнению большинства из них при возрастании х от 0 до 1 происходит изменение типа абсолютных минимумов энергии электронов в зоне проводимости в следующей последовательности: Г, Ь, X. В полрамеле

приводятся известные зависимости Е^ = Еи(х), полученные разными авторами для температур 300, 77 и 4,2 К. Не претендуя на уточнение этих зависимостей, автор диссертационной работы использует их для установления характера рекомбинационных переходов^ проявляющихся при люминесценции легированных слоев твердого раствора AlxGa,_xSb.

В результате показано, что в слоях p-AlxGabxSb (х < 0,24), легированных Zn и Si, люминесценция при 300 К возникает в результате прямых межзонных переходов - как и в антимониде галлия. При 77 К излучение возникает в результате переходов Г-электронов на мелкие акцепторные уровни. Энергии ионизации этих уровней составляют ДЕа — 0,02 + 0,03 эВ. При 0,24 <х <0,5 полуширина спектров KJ1 возрастает, что говорит о слиянии нескольких полос рекомбинации. Тем не менее, при 300 К можно выделить полосу, связанную с непрямыми межзонными переходами с участием L-электроиов. При 77 К излучательные переходы происходят с участием мелких акцепторов. Наконец, в спектрах катодолюминесценции при 300 и 77 К легированных образцов p-AixGa,_xSb с 0,5 <х< 0,81, по-видимому, проявляются переходы с участием одновременно электронов как L-, так и Х-минимумов зоны проводимости.

По результатам сопоставительного анализа композиционных зависимостей величин энергетических зазоров Ещ = Ец(х) в AlxGa|_xSb, полученных разными авторами, и наших спектров KJI - для последующих, расчетов параметров слоев и гетероструктур были выбраны в качестве основных выражения для межзонных промежутков, предложенные в работах Clieng K.Y. и Anderson S.J. с соавторами (см. для справки работу/4/):

EgI(x) = 0,722 + 1,129x40,368х2-3,5х 10"4 х(Т-300) эВ, * E|L(x) = 0,799+ 0,746х + 0,334х2-3,5 х Ю~4 х(Т-300) эВ, (10) Е»х(х) = 1,03 + 0,53х + 0,06х2 -3,1 х 10"4 х (Т-300) эВ.

' В соответствии с выражениями (10) смена типа абсолютных минимумов зоны проводимости при 300 К происходит при следующих составах и значениях ширины запрещенной зоны: (хп. =0,20; E^L = 0,962 эВ) и (х^ = 0,61; Е^ = 1,377 эВ|.

В спектрах люминесценции при 77 К легированных слоев р-Al,GabxSb (х 2:0,45 + 0,5) проявляется длинноволновая, полоса, удаление которой от краевой полосы возрастает с увеличением х. Обосновывается предположение, что полоса возникает в результате

рекомбинации с участием верхнего уровня двухзарядного природного акцептора, аналогичного наблюдающемуся в аНтимониде галлия.

В подразделе 3.5. рассматривается влияние состава на эффективность люминесценции р-А1„Оа,_х8Ь. Установлено, что эффективность люминесценции существенно зависит от состава твердого раствора. При увеличении х в диапазоне 0 + 0,1 возрастает из-за уменьшения концентрации центров безызлучательной рекомбинации. В диапазоне составов 0,1 <х £0,8 изменение эффективности люминесценции определяется перераспределением электронов между разноименными минимумами зоны проводимости. При этом излучательная рекомбинация с участием электронов центрального Г-минимума характеризуется наибольшей эффективностью. Из сопоставления расчетных и экспериментальных зависимостей эффективности люминесценции от состава определено отношение времен жизни электронов в Ь- и Г-минимумах гь / тг: * 10 - при 300 К и 102 +104 - при 77 К.

Катодолюминесцеиция слоев п-А^Оа^БЬ'.Те (0 < х ^ 0,12) обусловлена непрямыми переходами с участием Ь-электронов - при 300 К и прямыми переходами - при 77 К (подраздел З.6.). Эффективность ее существенно зависит от ориентации подложки и в случае (Ш)А-слоев возрастает на 1+2 порядка величины при увеличении х от 0 до 0,06. При х>0Д2 интенсивность КЛ слоев п-А11Оа|_15Ь начинает падать.

В целом, показано, что несмотря на относительно малую концентрацию электронов в Г-минимуме, эпитаксиальные слои р- и п-А1,<За|_,8Ь с оптимальным уровнем легирования обладают высокими люминесцентными характеристиками в области прямозоннш составов (0 < х < 0,15) и пригодны для создания активных областей излучающих приборов диапазона >. = 1,4 + 1,7 мкм. Предложенный в работе способ жидкофазной эпитаксии легированных теллуром слоев ОаБЬ и твердых растворов на его основе с повышенным внутренним квантовым выходом люминесценции защищен авторским свидетельством.

4. Электрические характеристики слоев и р-п-структур из А1,Оа1_,5Ь

Во введении к главе (п.4.1.) отмечается, что р-п-гомо- или -гетеропереходы входят в состав активных областей многих типов полупроводниковых приборов. Управление электрическими и другими характеристиками р-п-структуры в процессе ее изготовления требует

знания механизмов протекания тока в ней, отчетливого представления о связи процессов переноса, генерации или рекомбинации носителей заряда с параметрами барьерной области. В данной главе обобщаются результаты исследований электрических свойств слоев п-А)1Оа1_х5Ь. а также электрических и электролюминесцентиых характеристик р-п-структур на основе этого твердого раствора. Целью исследований являлось установление влияния типа структуры, состава и условий формирования ее активной области на основной механизм протекания и величину тока.

В подразделе 4 2. описаны методики изготовления резисторных структур на основе сдоев п-А^Оа^ ^ХЬ и р-п-структур различного типа: гомопереходов, гетеропереходов, варизонных структур (т е. структур С плавным изменением состава). Целый ряд из этих структур был впервые получен в данной работе. Приведены параметры областей структур, показано распределение состава по толщине.

Электрические свойства сдоев ц-А^Оа^БЬ рассматриваются в подразделе 4.3. Рассчитаны зависимости концентрации электронов в различных минимумах зоны проводимости от состава твердого раствора. Показано, что при 300 К в области составов 0 < х < 0,56 наибольшее число электронов находится в Ь-мцнцмумах зоны проводимости. Даже в ОаБЬ в Г-минимуме при этой температуре находится только « 0,22 от общего количества электронов, несмотря на то, что он чвляется наинизшим минимумом. Проведены расчеты величины удельного электрического сопротивления р, а также его относительной

чувствительности к температуре, а, = р"1 и всестороннему

давлению, ар=р~"~. Установлено, что зависимость аР = аР(х) должна иметь два максимума при хт, * 0 и хш2 = 0,4 + 0,6, которые соответствуют максимальным скоростям переброса электронов с увеличением давления цз минимумов с большей подвижностью в минимумы'с меньшей подвижностью, в данном случае из Г- в Ь- и из Ь- в Х-минимумы.

Экспериментальные исследования показали, что на величину электрического сопротивления и тензочувствителыюсть реальных резисторных структур на основе сдоев п-А]хОа,_)15Ь могут существенно влиять проводимость приповерхностного инверсного слоя р-типа, а также проводимость подложки (вследствие недостаточной электрической .изоляции'от нее резнстивного слоя). Тем не менее, согласно нашим измерениям, а также имеющимся литературным

данным, тензочувствительность аР в диапазоне составов 0<х<0,4 проходит через минимум.

Расчеты влияния состава твердого раствора на характеристики' идеального р-и-перехода в Л1хОа,_ xSb проводятся в подразделе 4.4. Для концентрации легирующей примеси в базе диода N — 5 х 10|6см"3 рассчитываются контактная разность потенциалов UK, ширина области пространственного заряда W, плотности различных составляющих прямого и обратного токов через р-п-переход. Увеличение содержания AlSb в ОПЗ приводит к уменьшению прямого тока, а также диффузионной, генерационной и туннельной составляющих обратного тока (при неизменном смещении на диоде). Причинами этого уменьшения являются возрастание ширины запрещенной зоны, эффективной массы электронов и уменьшение собственной концентрации носителей заряда В Твердом растворе. При изменении х изменяются также доли инжекциоиных составляющих прямого тока, связанных с тем или иным типом носителей заряда.

Механизмы протекания прямого тока в реальных р-п-структурах на основе твердого раствора A]xGa,_xSb при плотностях тока jnp<IA/cM2 анализируются в подразделе 4.5. Отсутствие существенной температурной зависимости наклона ВАХ (в полулогарифмических координатах) от температуры для структур всех типов свидетельствует о Преобладающей роли туннелировпния с участием центров внутри области пространственного " заряда. Проведенный полуэмпирический расчет зависимостей плотности прямого туннельного тока от температуры, величины всестороннего давления и состава твердого раствора в ОПЗ дает хорошее согласие с экспериментом. Однако наклон экспериментальных DAX отличается от рассчитываемого на основе модели чисТо туннельной рекомбинации (Morgan T.N.). Поэтому предполагается, что имеет место комбинированный процесс захвата рекомбиннруюшнх носителей на центры в ОПЗ: туннелирование легких дырок и термический заброс электронов, обладающих большей эффективной массой.

При плотностях прямого тока выше 10А/смг в р-п-структурах на основе AlxGa]_xSb наблюдалась электролюминесценция (ЭЛ). , Инжекционные свойства и электролюминесценция р-п-структур рассмотрены в полразделе 4.6. Анализ спектров ЭЛ показал, что в исследованных типах структур излучение возникает в результате рекомбинации Г-электронов, инжектированных в р-область. Причинами этого являются большая ширина запрещенной зоны или

более высокая концентрация носителей заряда в п-области. Эффективность электролюминесценции структур зависит от состава х и возрастает при увеличении уровня легирование активной р-области.

Установлено, что в структурах с градиентом состава (варизонных .структурах) можно осуществлять эффективную инжекцию дырок или электронов' в узкозонные области, характеризующуюся длинами затягивания, превышающим!! 20 мкм (как с использованием р-п-переходов, так и при возбуждении электронным пучком).

При исследовании вольт-амперных характеристик реальных р-п-структур выявилась сильная зависимость характеристик от химического состояния боковой поверхности диода. Обратный ток диода изменяется со временем и возрастает при увеличении влажности окружающей атмосферы. Влияние поверхности на обратный ток р-п-структур анализируется в подразделе 4.7. Специально поставленными экспериментами установлено, что к воздействию внешней среды, в частности - влажности ее, наиболее "чувствительной" оказывается поверхность n-области структур. Величина тока существенно превышает значения, ожидаемые для данного уровня легирования базы. Зависимость тока от напряжения близка К степенной: ~ U'", (где 0,5 < ш < 1). Для объяснения установленных закономерностей использовалась модель цилиндрической р-п-структуры, предполагающая существование инверсного р-слоя у свободной поверхности п- Al„CiabxSb (см. далее главу 5.). В згой модели "избыточный" приповерхностный ток Is возникает вследствие увеличения эффективной площади р-п-перехода из-за наличия инверсного слоя (работы Cutler М, Bath ИМ и Inkson J.C.):

и . W' 1

!S(U) = 7ср[2ецр5 j j(lJ')dU' J p(z,U')dzJ2. (11)

о о

В выражении (И) U' и W - соответственно, напряжение на приповерхностной ОПЗ и ее толщина.

Оценки с испол)>зованнем параметров инверсных слоев, полученных в главе 5., показывают, что ток приповерхностной утечки может преобладать в обратном joxe р-п-структуры.

Более точный численный расчет величины обратного тока в р-п-структуре из AljGa^jSb с учетом реальных размеров областей диода и вклада различных механизмов протекания как в величину объемной составляющей тока 1v, так и в плотность тока "подпитки" инверсного, слоя j(U') проведен в подразделе 4.8. Из расчета следует, что доля приповерхностной составляющей Is в обратном токе зависит не только

от параметров л-области р-п-структуры, но также от температуры и напряжения на структуре. С повышением Т вследствие увеличения проводимости инверсного слоя доля I, растет. При увеличении обратного смещения - вследствие влияния напряженности электрического поля.на процесс генерации электронно-дырочных пар в ОПЗ возрастает доля объемной составляющей обратного тока 1у.

В целом, изученные в данной главе зависимости электрических и электролюминесцентных свойств р-п-структур из А1хОа,_х5Ь от типа структуры, параметров области пространственного заряда и других областей позволили разработать принципы создания на основе данного раствора приборных структур с требуемыми характеристиками.

5. Электрофизические свойства поверхности твердого раствора п - А1хОа)_х5Ь И характеристики поверхностно-барьерных структур на его основе

Во введении к главе (п.5.1.) отмечено, что путем изменения состава можно управлять положением уровня Ферми на поверхности твердого раствора и тем самым влиять на характеристики поверхностно-барьерных структур (работы по А]хОа(_хА$ и ОаА51хРх Гольдберга Ю.А., Беркелиева А. И др.). Изучение поверхностных свойств А1хОаь,5Ь представляет интерес еще и из-за сильного влияния свободной поверхности данного твердого раствора на электрические характеристики р-п-структур (сМ.главу 4.).

В связи со сказанным, в настоящей главе исследуются электрофизические свойства поверхности твердого раствора А1хОа,_х5Ь, а также электрические и фотоэлектрические характеристики поверхностно-барьерных структур (ПБС) на основе данного материала. Основными задачами исследований являлись установление зависимости высоты барьера ФВп, других параметров приповерхностного барьерного слоя от состава твердого раствора и анализ влияния этого слоя на свойства приборных структур.

Методики Получения и исследования ПБС изложены в подразделе 5.2, Поверхностно-барьерные структуры Рс1/н-А1хОа,..х5Ь были впервые получены электрохимическим методом в СФТИ при непосредственном участий автора. Кроме структур этого типа, исслелопалнсь структуры металл/п-А1 хОас прижимными зондовым» контактами.

Поверхностные свойства n-A)xGa¡ xSb рассмотрены в подразделе

5.3.

В пп. 5.3.1. нссдедуется зависимость высоты барьера Шопки для электронов ФВп в контакте Pd/ц-AlxGabllSb от состава твердого раствора. Измеренные фотоэлектрическим методом значения ФВа возрастают с увеличением х и неплохо согласуются с известными данными для ПБС Ag/AlxGa(_xSb (Bedair S.M.), однако несколько превышают значения полученные в работе Chin R. И др. для структур Au/AlxGa!_xSb с ориентацией поверхности (100). В наших экспериментах не обнаружилось влияния кристаллографической ориентации поверхности раствора на высоту барьеров.

Линейная аппроксимация полученной зависимости высоты барьера от ширины запрещенной зоны приводит к выражению

Фа„ =0,60-Eg+0,22 эВ. (12)

Ход этой зависимости не соответствует известному правилу "двух третей Ee" (Mead С.А. и др.) или правилу "общего аниона" (McCaldin

J O. и др.). В то же время положение уровня Ферми на поверхности твердого раствора, определяемое выражением (¡2), неплохо согласуется с имеющимися в литературе данными о положении "уровней локальной электронеитральности" в антимонидах галлия и алюминия (TersofF J., Степанов В.Е.). ■ ' ' '

В пп.5.3.2. исследуются характеристики инверсного слоя у свободной поверхности n-AlxGa,_l>Sb. При измерениях высоты барьера было установлено, что фотоответ ПБС может наблюдаться при значительном удалении освещаемой области (до нескольких мм) от барьерного контакта. Отсюда ясно, - что энергетический барьер, разделяющий фотоцосигели, существует вне металла - вдоль самой свободной поверхности n-AlxGabxSb. Совпадение длинноволновых границ спектров фототока прижимных контактов и ПБС с осажденными полупрозрачными слоями Pd указывает на то, что закрепление уровня Ферми происходит уже на свободной поверхности твердого раствора, и при осаждении слоя палладия положение уровня практически не изменяется.

В соответствии с выражением (12) уровень Ферми на поверхности n-Al,Ga,_xSb закреплен вблизи потолка валентной зоны и, следовательно, должен приводить к образованию инверсного р-слоя. В подразделе приведены - результаты измерения электрических характеристик ПБС, в том числе - данные ■ по эффекту поля,

непосредственно доказывающие существование инверсного слоя у поверхности n-AlxGa|_,Sb.' С использованием экспериментальных значений ФВп оценены параметры инверсного слоя. В частности, при концентрации доноров Nd = 1 х 10|6см 3 эффективная толщина слоя составляет Wjnv = (4 + 5) х 10"6сМ, а концентрация дырок на поверхности равна 8 х 10|7см~3 - при х = 0 и 6х1013см"3- при х = 0,5.

Прямые ветви вольт-амперных характеристик (ВАХ) поверхностно-барьерных структур Pd/и-Л!^Ga^^Sb рассматриваются в подразделе 5.4. Показано, что на вид ВАХ (а также и на ВФХ) оказывают влияние состав твердого раствора и характер обработки его поверхности перед осаждением металла. В ПБС на основе слоев с Наибольшим содержанием AlSb х =0,60 + 0,65 и п = (I + 6) х 10,6см~3 реализуется термоэмиссионный механизм протекания прямого тока. При соответствующе!! обработке поверхности были получены структуры с малой толщиной промежуточного оксидного слоя и коэффициентом неидеальности ВАХ р = 1,08 + 1,2.

В ПБС на основе слоев с малым содержанием AlSb (х = 0,1 +0,3) из-за возрастания концентрации электронов (п = 10'7 + 10,8см~3, см. главу 2.), снижения высоты барьера и появления Г-электроноп с малой эффективной массой увеличивается вероятность туннелирования и основными механизмами прямого тока становятся термоэлектронно-Полевая эмиссия, либо туннелирование через промежуточные уровни в ОПЗ.

Подраздел 5.5. посвящен рассмотрению обратного тока в поверхностно-барьерных структурах металл/п-А1хОа,.15Ь. Показано, что начальные участки обратных ветвей ВАХ структур не описываются известными моделями, величина превосходит ожидаемую для данного уровня легирования полупроводника. При этом обратные ветви подобны наблюдавшимся для р-п-структур: в области небольших смещений проявляется участок степенной зависимости тока от напряжения. Показатель степени m для диодов различных серий находится примерно в тех же пределах, что и для р-п-структур: 0,7 s m < I.

Для описания обратных ветвей ВАХ в данном подразделе были предложены модели, основанные на существовании инверсного р-слоя по всей свободной поверхности твердого раствора. "Дисковая " молель представляет металлический контакт радиуса гк, расположенный на неограниченной плоской поверхности инверсного р-слоя. Для тока приповерхностной утечки в такой модели получено выражение:

и !

{ди) = 242|}(и'К(1Лг3(и')1Ш'12, (13)

о

где а8- поверхностная проводимость инверсного слоя, К1П - плотность тока подпитки слоя. Приведен метод решения самосогласованной задачи: нахождения закона распределения потенциала и'=1)'(г) вдоль поверхности слоя и величины тока Г5. Из проведенных расчетов следует, что эффективный радиус области, в пределах которой собирается 90% от полного тока, протекающего через ПБС, г^, может быть намного больше радиуса барьерного контакта гх и составлять несколько мм.

Поскольку такие значения г^, превышают реальные размеры структуры, эффективный вклад в величину приповерхностного тока должна вносить и боковая поверхность ПБС. Это обстоятельство было учтено в двухслойной цилиндрической модели поверхностно-барьерной структуры, п-область которой состоит из слоя твердого раствора толщиной 1с и слоя антимонида галлия толщиной 1,,. С использованием предложенных дисковой и цилиндрической моделей удалось количественно удовлетворительно описать вольт-амперные характеристики реальных ПЕС в широких диапазонах смещений и температур.

В подразделе 5.6. обсуждаются фотоэлектрические характеристики поверхностно-барьерных структур металл/п-А^Оа^^Ь, главным образом, с точки зрения влияния на них инверсного р-слоя. С использованием дисковой модели ПБС проведены расчеты зависимости эффективного радиуса собирания фототока г^, от коэффициента

поглощения света и плотности потока фотонов. Как следует из расчетов, г^ может во много раз превышать радиус барьерного

контакта гк, а также диффузионные длины электронов и дырок в твердом растворе. Этот результат объясняет наблюдавшиеся экспериментально фотоэлектрические характеристики структур.

Учет влияния освещения на величину поверхностной проводимости' инверсного сдоя оч в двухслойной цилиндрической модели позволил объяснить бодее сильную зависимость фототока от обратного смещения в ПБС металл/п-А1хОаи15Ь по сравнению с обычными фотодиодами на основе барьеров Шоттки. Показана принципиальная возможность усиления фототока в структуре на основе исследуемого .твердого раствора по механизму, аналогичному наблюдаемому в фоторезнсторах.

В целом, разработанная методика, проведенные теоретические и экспериментальные исследования характеристик позволяют создавать поверхностно-барьерные структуры с требуемой Высотой барьера, малой толщиной промежуточного диэлектрического слоя и пониженной величиной обратного тока.

6. Использование твердого раствора А1хОа,_„5Ь для создания Приборных структур

Во введении к главе (п.б.1.) отмечается, что изложенный в предыдущих главах комплекс научных л Технологических результатов позволил приступить к разработке конкретных приборных структур на основе твердых растворов А1хСа,_х5Ь или А11Оа1.х5Ь(Ах).

В подразделе 6.2. рассматриваются р-п-фотодиоды на длину волны А, =1,3 мкм из А1хОа,_х5Ь(Ав). На основе проведенного расчета сформулированы требования к параметрам слоев фотодиодной гетероструктуры для обеспечения нужных величин квантовой эффективности и быстродействия фотодиода (пп.6.2.1.). По результатам исследований, представленным в главйх 4. И 5., предложены конструкции, позволяющие снизить темповой обратный ток фотодиодов (пп.6.2.2.). В качестве активного слоя в них использовался слой Л1„ |7Оа0 835Ь(А5). Для снижения величины !8 в состав гетероструктур были введены более широкозонные "охранные" слон твердого раствора, обладающие низкой поверхностной проводимостью. В пп.6.2.3. рассмотрено влияние плотности дислокаций в гетероструктуре На величину обратного тока. Спектральные зависимости квантовой эффективности фотодиодов различных конструкций обсуждаются в пп.б.2.4.

В Подразделе 6.3. приводятся конструкции и характеристики фотодиодов с барьером Шоттки на основе А1,Оа1_х5Ь(Ая). Фотодиоды с активной областью из п-А10 |7Оа01,,5Ь(А5) чувствительны к излучению с X < 1,3 мкм и в качестве охранных слоев содержат широкозонные слон твердого раствора.

Теизочувствительные элементы на основе твердого раствора А1,Оа,_х5Ь(А^) представлены в подразделе 6.4. В пп.6.4,1. рассмотрены тензорезистивные структуры. Структуры с резистивным слоем из п-А1„.4Оа065Ь(А5) показали хорошую чувствительность к давлению аР = 1 х КГ'Па'1 при меньшей, чем у п-ваБЬ, чувствительности к

температуре ат. Датчик давления на основе тензорезисторнон структуры из n-AlxGa^xSb(As):Te был защищен авторским свидетельством.

В пп.6.4.2. описан датчик, давления с пониженной чувствительностью к температуре. Работа датчика основана на зависимости тензочувствительности поверхностно-барьерной структуры err состава твердого раствора. Датчик представляет собой две ПБС на основе слоев n-AlxGabxSb(As):Te различного состава. Одна из структур, обладающая слабой чувствительностью к давлению, играет роль термокомпенсационного элемента датчика. Датчик защищен авторским свидетельством.

Дальнейшие перспективы и проблемы использования твердого раствора AlxGaKxSb обсуждаются в заключительном подразделе главы 6.5.

В Заключении к диссертационной работе сформулированы основные результаты и выводы. В Приложении к диссертации помещена таблица основных параметров антимонидов галлия и алюминия.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе обобщены результаты комплексных исследований • особенностей выращивания, электрофизических и оптических свойств слоев твердого раствора А1хОа,_х8Ь(А5) и характеристик барьерных структур на их основе. В сжатом виде эти результаты можно сформулировать следующим образом.

1. Определены условия формирования устойчивой межфазной границы подложка ОаЗЬ/расплав Оа+А1+8Ь при жидкофазной эпнтаксни слоев твердого раствора А1хОаЬх5Ь. Показано, что для образования ровной и стабильной грашшы переохлаждение расплава в момент контакта с подложкой должно превышать определенную критическую величину, зависящую от состава расплава и температуры.

2. Изучен галлневый угол фазовой диаграммы тройной системы Оа-А1-БЬ для температур 450 + бОСРС. Найдены соотношения между равновесными составами жидкой . и твердой фаз. Исследовано

распределение состава твердого раствора А^Оа^БЬ по толшине слоев, предложен способ управления им.

3. Выяснены причины образования основных типов объемных дефектов (включений растворителя, неоднородностей состава) и поверхностных несовершенств (углублений И пирамид роста) в слоях А1хОа,.х5Ь.

Разработаны методики получения слоев и многослойных структур из А1,Оа|.х5Ь в широком диапазоне составов (0 5 х <0,8) с хорошим качеством поверхности, ровными гетерограницами, низкой плотностью объемных дефектов и дислокаций.

4. Определены тип электрической активности и коэффициенты распределения легирующих примесей Zl^, Б'и Ое, Яп, РЬ, Те в слоях А1хОа|_х5Ь различного состава. Показано, что в соответствии с результатами расчета коэффициенты распределения всех этих примесей уменьшаются с увеличением х.

Получены легированные слои твердого раствора А1хОа,.х5Ь р- и п-типа проводимости в широком диапазоне концентраций дырок и электронов.

5. Исследована люминесценция легированных слоев А1хОа,_х$Ь р-и .п-типа. Показано, что изменение люминесцентных свойств твердого раствора при увеличении х определяется сменой типа абсолютных минимумов зоны проводимости, а также изменением концентрации легирующих примесей и центров без'ызлучательной рекомбинации. Оценено отношение времен жизни избыточных электронов в Ь- и Г-минимумах зоны проводимости А1хОП|.х5Ь.

Определены условия получения слоев с высокими излучательными свойствами.

6. Изучено влияние состава твердого раствора А^Са^БЬ н, соответственно, . характера его энергетического спектра - на электрическое сопротивление слоев п-типа и чувствительность его к гидростатическому давлению И температуре. Показано, что вызванная увеличением концентрации А/З'Ь смена типа абсолютных минимумов зоны проводимости в последовательности Г Ь -> X приводит к появлению двух максимумов на зависимости тензочувствительности сопротивления п-А1хОа1_х5Ь от состава.

7. На основе А^Оа^ЭЬ созданы р-п-структуры нескольких типов: гомопереходы, варнзонные структуры, гетеропереходы. Изучены механизмы протекания прямого и обратного токов, а также

электролюминесценции в р-и-структурах. Прослежено влияние состава различных областей, структурных дефектов и примесей на электрические и электролюминесцентные характеристики структур.

8. Изготовлены поверхностно-барьерные структуры Рй/и-А^Оа^^Ь. Определена зависимость высоты барьера в поверхностно-барьерных структурах от состава твердого раствора. Установлены основные механизмы протекания прямого и обратного токов, а также особенности фоточувстаительности таких структур.

9. Экспериментально доказано существование инверсного р-слоя у поверхности п-А11ОаЬх8Ь и оценены его параметры. Показано, что присутствие этого слоя во многом определяет электрические и фотоэлектрические характеристики как поверхностно-барьерных структур, так и р-п-структур из твердого раствора А18Оа|.$5Ь.

10. Комплексное решение проблем по теме диссертации позволило (по заданиям отраслевых организаций) разработать ряд образцов конкретных приборов:

- фотодиода с барьером Шоттки Рс1/А1хОаЬ;(&Ь(Ах) иа диапазон" длин волн 1,0+1,3 мкм;

- р-п-фотодиода на длину волны 1,3 мкм;

- тензорсзисторд из п-А1хОа1.х8Ь;

- датчика гидростатического давления на основе поверхностно- ' -барьерных структур Р(1/А1хОа)_х5Ь.

Получение перечисленных выше научных и технологических результатов, можно суммировать как разработку физических и физико-химических основ "создания приборных структур из нового полупроводникового материала - твердого раствора А1хОаЬх5Ь (антимоннда галлия и алюминия).

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I. Гермогеноа В.П. Изучение диаграммы состояний системы ра-А1-5Ь// Докл.Юбилейи.науч.-техн.конфрадиофиз.факультета.- Томск: Изд-во Томск.ун-та, 1973.- Ч.1.- С.73-77.

. 2. Гермогенов В.П-, Вилисов А.А, Вяткин А.П Получение н исследование структур с р-п-переходами на основе твердых растворов АЛхСаь,5Ь// Изв.вузов. Физика.- 1975.- N 9.- С.63-69.

3. Гермогенов В.П. Исследование эпитакснальных слоев твердых растворов антимоннда галлия-алюминия и структур с р-п-перехолами на их основе// Матер.Научн.-практич.конф." Молодые ученые и специалисты Томской обл.в девятой пятилетке" (секция фнз.твер.тела).-Томск: Изд-во Томск.уН-тЗ, 1975,-С. 193-196.

4. Вилисов А.А, Гермогенов В.П., Ким Ф.С., Эпиктетова Л.Е. Возникновение несовершенств в слоях твердых растворов AlxGa,.xSb при выращивании методом жндкофазовой эПитаксни// Изв.вузов. Физика,- 1976,-N 6,-С.75-80.

5. Вилисов А.А, Вяткин А.П., Гермогенов В.П. Выращивание из жилкой фазы эпитакснальных слоев твердых растворов AlxGa(.xSb// ИзВ.АН СССР. Неорган.материалы.- 1976.- Т.12, N 9.- C.I528-1532.

6. Вилисов A.A., Воеводин В.Г., Гермогенов В.П., Ким Ф.С., Морозов B.C. Исследование катодолюминесценции эпитакснальных слоев p-Al,Ga,.,Sb// Изв.вузов. Физика,- 1976.- N 11.- С.40-46.

7. Вилисов A.A., Гермогенов В.П. Легирование твердых растворов при жндкофазовой эпнтаксии: I. Зависимость коэффициента распределения примеси от состава твердого раствора// Изв.вузов. Физика,- 1977.- N 7,- С.10-14.

8. Вилисов A.A., Гермогенов В.П., Ким Ф.С., Эпиктетова Л.Е. Легирование твердых растворов при жндкофазовой эпитаксии: П. Антимония галлия-алюминия// Изв.вузов, Физика,- 1977,- N 7,- С.15-21. •

9. Вилисов А.А, Вяткин А.П., Гермогенов В.П., Эпиктетова Л.Е. Влияние условий выращивания на свойства эпитакснальных слоев твердых растворов AlxGa|_,Sb// Рост и легирование полупроводн.кристаллов и пленок,- Новосибирск: Наука.- 1977,- Ч.1.-С.128-131.

10. A.c. 700966 СССР, МКИ В 01 J 17/06, Н 01 L 21/208. Способ жидкостной эпИтаксии антимоннда галлия и твердых растворов на его основе/ Вилисов A.A., Гермогенов В.П., Морозов B.C. (СССР).-Заявл.24.01.78.

II Ватутин А.Н., Вилисов A.A., Гермогенов В.П., Морозов B.C. Люминесценция гетероструктур на основе AlxGa|.xSb// 11 Всесоюзн. . конф.по фнзнч.процессам в полупроводн.гетероструктурах: Тезисы докл,- Ашхабад: Ылым, 1978,- Т.1.- С.71-73.

12. Ватутин АН., Вилисов A.A., Гермогенов В.П. Фотоэлектрические характеристики гетероструктур на основе

AlxGabxSb// II Всесоюзп.конфпо физич.процессам в полунроводн. гетероструктурах: Тезисы докл.- Ашхабад: Ылым, 1978,- Т.1.- С. 140-142.

13. Балюба В.И., Видисов A.A., Гермогенов В.П. О диффузии цинка в AIxGa,.„Sb// Изв.вузов. Физика.- 1979,- N 2.- С.106-107.

14. Арбузова Т.К., Вилнсов A.A., Гермогенов В.П., Максимова Н.К., Филонов Н.Г. Поверхностно-барьерные структуры на основе AlxGa[.xSb. I.Методика изготовления. Исследование физической модели контакта// Изв.вузов. Физика.- 1979.- N 6.- С.21-26.

15. Арбузова Г.К., Видисов А-А., Гермогенов В.П., Максимова НК. Поверхностно-барьерные структуры на основе AlxGa,_xSb. II.Зависимость высоты барьера от ширины запрещенной зоны твердого раствора// Изв.вузов. Физика.- 1979,- N 6,- С.26-31.

16. A.c. 835274 СССР, МКИ Н Ol L 29/84, G 01 L 9/06. Полупроводниковый датчик давления/ Арбузова Г.К., Вйлисов A.A., Гермогенов В.П., Максимова Н.К., Сафронов АИ., Филонов Н.Г. (СССР).-Заявл. 19.12.79.

17. Вилисов A.A., Гермогенов В.П., Максимова Н К., Эпиктетова J1.E. Легирование твердых растворов при жидкофазовой эпитаксии: III. Теллур в AlxGaj.xSb// Изв.вузов. Физика.- 1980,- Т.23, N 4,- С. 19-25.

18. Вилисов A.A., Гермогенов В П-, Позолотин H.A., Эпиктетова Л.Е. О стабильности межфазной границу при жидкофазовой эпитаксии AljGa^jSb// 6 Междунарконф.по росту крист.: Расщир.тезисы.- М., 1980,- Т.З.- С.365-366.

19. Вилисов A.A., Гермогенов В Ц , Эпиктетова Л.Е. Влияние рельефа поверхности роста на однородность состава эпитаксиальных слоев GaSb и AlxGa,.xSb// 6 Междунар.конфпо росту крист.: Расшир. тезисы,- М, 1980,- Т.З.- С.367-368.

20. Вилисов A.A., Гермогенов В.П., Эпиктетова Д.Е. Изучение ранних стадий роста шштаксиалщого GaSb// Процессы роста полупроводниковых кристаллов и пленок.- Новосибирск: Наука, 1981.-С.83-87.

21. Гермогенов В.П., Позолотин В.А., Эпиктетова Л.Е. Определение критического начального переохлаждения расплава для гетерозпитаксии AlxGa,.xSb на GaSb// Изв.АН СССР. Неорган, материалы.- 1984.- Т.20, N ?.- C.I584-I585;

22. Арбузова Г.К., Вяткин А.П., Гермогенов В.П., Коротченко З.В., Ol мам Я.И., Позолотин В.А Фотодиоды с барьером Щотки на' длину волны. 1,3 мкм// Электрон.техн.Сер.11. Лазерн.техн.и оптадлектроника,- 1984,-N 3(29).-С. 100-103.

23. Впткнн А.П., Гермогенов В.П., Отман Я.И., Хлудкова Л.С. Образование р-н-переходов й слоях твердого раствора AI,Oa|.,Sb(As) (х 0,15-0,20), легированных Теллуром// Изв.вузов. Физика,- 1984,-Т.27, N II,-С.82-86.

24. Гермогемов В.П., КоротчеНко З.В., Отман Я.И. Изучение химическою Травлений антнмоинда Галлия И твердого раствора AI ,0а,.„Sb (As)// Электрои.техн.Сер.б. Материалы,- 1984,- N 7(192).-С.71-72.

25. Вяткин А.П., Гермогенов В. П., Позолотин НА; Генерационный Ток с учетом туинелирования в р-п-переходе при небольших обратных смешениях.- ФТП- 1985.- Т. 19, N. 12.- C.2I9I-2193.

26. Гермогенов В.П., ПозолоТИн В.А. Влияние состава твердого раствора в области пространственного заряда на электрические характеристики р-п-структу/зы из AI„Ga,.xSb / Ред.Ж}рн."Изв.вузов. Физика",- Томск, 1986.- 19 с,- ДеП.В ВИНЙТИ 25.12.86, N 8894-В86.

27. бирюлйн Ю.Ф., Гермогенов В.П., Отман Я.И., ЧалдЬниев В.В., Шмарцев Ю.В. Влияние изовагЫтного легирования индием на "природные" акцепторы в антимонИДе галлия// ФТП.- 1987,- Т.21, N 6.-С. 1118-1124.

28. A.c. 1454156 СССР. Способ получения автоэпитаксиальных слоев антимоИИда галлия/ Вирюлин Ю.Ф., Чалдышев В.В., Шмарцев Ю.Й., Гермогенов В.П., ОтМан Я.И., ЭиИктеТова Л.Е. (СССР).- ЗаяВл. 16.04.87.

29. Гермогенов В.Й., Ивлева О.М., Отман Я.И., Эпнктетова Л.Б. Исследование совершенства слоев твердого раствора AlOaSb(As)// Изв.вузов. Физика.- 1988,- Т.31, N 1,- С.84-89.

30. Гермогенов В.П., Позолотин В.А. Расчет критического переохлаждений расплава для тетероэпитаксйи AljGa^Sb на GaSb// Изв.вузов. ФИзИка,- 1988!-Т.31, N 2,-С.47-52.

31. Гермогенов В.П., Диамант В.М., Коротченко З.В., Криворотое Н.П., Позолотин В.А. Влияние гидростатического давления на удельное сопротивление твердого раствора n-AlxOa,.xSb// ФТП.- 1988.- Т.22, N 4,- С.623-627.

32. Гермогенов В.П., Позолотин ВА, Хлудкова Л.С. Механизм прохождения тока в р-п-структурах из Al,Ga,.xSb(As) при небольших смешениях// ФТП,- 1988,- Т.22, N 5,- С.849-854.

33. Бирюлин Ю.Ф., Гермогенов В.П., Ивлева О.М., Конников С.Г., Отман Я.И., Третьяков В.В., Чалдышев В.В., Шмарцев Ю.В.,

Щульбах В.А., Эниктетова Л.Е. Твердые растворы в системе Ga-Sb-Bi// Письма в ЖТФ,- 1988.- Т.Н. N ¡8,- С, 101-1655.

34. Вяткнн А.П., Гермогенов В.П., Диамант В.М., Коротченко З.В., Криворотое Н.П., Огман Я.И., Позолотин В. А. Влияние всестороннего давления И температуры на сопротивление п-AljQaj.jSb// Полулровод.тензометрия; Межвуз.сб.науч.трудов.-Новосибирск-- 1988,- С.42-48.

35. А'с. 1522056 СССР, МКИ О 01 I 9/04- Датчик давления/ Гермогенов ВП-, Диамант Ц.И-, Криворотое ti ll, Отцац Я.Й., Позолотин В А- (СССР).- Заявл.22.02.88.

36. Вяткнн А.П., Гермогенов В.П., Позолотин В.А., Садыкова С.К. Электрические и фотоэлектрические характеристики поверхностно-барьерной структуры на основе полупроводника с приповерхностным изгибом зон, близким к ширине запрещенной зоны (на примере Pd/n-AlxGaj.jSbfAs))/ ред.журн "Изв.вузов. Физнка".-Томск, ¡988.- 28 е.- Деп.в ВИНИТИ 27.12.88, N 9046-В88.

37. Герцргецов В.П., Отман Я.И., Чалдыщев В В., Щмдрцев JP-B. Ширина запрещенной зоны в твердом растворе QaSb^Bij// ФТП.-1989.-Т.23, N 8.-С. 1517-1518.

38. Гермогенов B IT., Огман ЯИ , Чалдышеи Ji g., Шмарцер Ю-В-, Эпиктетова JI.jE. Подавление "природных" акцепторов в GaSb путем изовалентного легирования вцсмугом// ФТП.- 1990.- Т.24, N 6,- С. 10951100.

39. Гермогенов В-П-, Корогченко З.В., Отман Я.ft, Позолотин В.А., Хлудкова Л.С., Эпиктетова JI.E. Влияние поверхности на темноной ток фотодиодов на основе AlOaSb(As)// Электрон.техн.Сер.2. Полупровод.ирнббры.- 1990,- N 2(205).- С. 13-16.

40. Гермогенов ВЦ., Коротченко З.В., Отман ЯИ-, Позолотин В.А., Хлудкова Л-С. фотоэлектрические характеристик!» контакта Твердый раствор AlxGa|.,Sb(As)-rMeKTpo;i|iT// Электрон.техн-Сер.б. Материалы,-1991,-N 1(255).-С.29-31.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Алферов Ж-И- Гетеропереходы в полупроводниках: 'Докторск.диссерт.- Л.: ЛФТИ, ¿970.

2. Алферов ЖИ-> Гарбузов Д.З., Долги»шв ДМ. и др. Многокомпонентные пазупроводниковые твердые растворы ц И*

применение в оптоэлектронйке// Вестн. АН СССР. - 1978. - N 4. -С.31-36.

3. Аарик Я. й др. Некоторые вопросы жидкостной эпитаксии AiOaSb и AlOaAsSb// Изв.АЙ ЭсГ.ССР. Фйз.,мат.- 1984.-. Т.ЗЗ, N 1,-С.1-13.

4. Alibert С. et af. Modtilation-srectroscopy study of the Oa,.IAixSb band structure// Phys.Rev.frCondens.Matter.- 1983,- V.27. N 8,- P.4946-4954.

5. Горюнова НА, Бурлня» И.И. Твердое растборы в системе AlSb-OaSb.- Докл.АМ СССР,- 1958,- Т.120, N 5,- C.i031-iO34.

6. КгИюжная ГА ii др. К. Вопросу о кристаллизации полупроЬйдннкои из раствора-расплава// Исследования по полупроводникам: Новый полупроводниковые материалы.- Кишинев: Ка}ш Мол^овеййскэ, 1964,-C.12i-i30.

. 7. Alferov Zh.l. et al. Heterojtmctlons on the base of AWBV semiconducting and of Iheif solid solutions// IHt.Coitf.Phys.and Chenl.Seinlcond.Heterojunct.mid Layer Sthict.- Stidapest, 1971,- V.t.- P.93-106.

8. Соловье ьа Ё.Й. ii Др. Изойалентные прнмесн в соединениях Aintiv// Poet полуйровод.крНстйллои й пленок,- Новосибирск, 1984.-Ч.2.- С.101-115.

9, StHngfeliow 6.8. Calculation of distribution coefficients of donors in 11I-V senticortdttctots// J.Phys.Chitn.Sollds.- 1974,- V.35, N t- РЛ5-Ш

1М.П

Заказ т. Тираж 400 экз. УОП ТГУ, Томск, 29, НикитннпЛ