Физико-технологические особенности многокомпонентных полупроводниковых арсенидов тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.07 ВАК РФ

РЕСПУБЛІКА ГРУЗИЯ •ТБИЛИССКИЙ ПтАРСТЕШМ»''УНЙВЙРЙЙЙЙГ -йі. 'її.ДЯАВАШШІЛИ

’ііа правах рукописи

СНлАРУДЙЗЕ Гурал АфрайіІІШШч

і{ГЗ!ІКС-ТЕлНПЛОГЯСЕХ1Е ОСОБЕННОСТИ ЙЙГОШШЕНТНК . ПОШ^ЗОДНІЖОЙЙ АРСЕНИДСЗ. ''

Специальность 01.02.07. - гапнка твердсс* гэлз и : квантовых жидкостей.

АВТОРЕФЕРАТ

яюсертацни ча с .искание ученой степени доктора ігаїтко-натенатіпеогам йгуй;

ТЙіуііЬІ}

Работа вшолыена в Институте юЛерн?.; - I Академии Наук ’ Ргопу&шки Грузия ".

Офщиашвга олпснпигк: ’

Доктор фивикэ-иатэиатнчоскш наук, профессор Герасимов А.Б. Доктор фгшасо-идтгиат1Г-;ес:иа наук, про{поеор Кекедцдй» Н.П. Доктор й121ко-натйИа,пяьск;гх наук, профессор Куголия Э.Р.

Защгт? состо!»,«5я “ЛЗ" —^И—___________1994 г ь / Уча&ОЕ

на .заседании научно -аттестационного сонета 01.02.

II 1-6 Тблетсзкоы гхуларг-твеннои университете/ т< адресу (380028) Тбилиси, пр. Чаача^агое 3. • . .

С дассортацн&й иодио ознакомься а библиотеке ТГУ

• . • /* '

, - /«аторб^&ратразослан М • X /___________________1994 г. •

Учший с&крстзрь каучно-агтвс'гац.юиюго сове а. ’ докток фна.-иаг. наук,

• . » »

• ч

Технический прогресс стимулирует раввитие тех обаветей науки, доспгт'онзя кг/торія имеет иирохпэ перспективы практического прізю-нэния. К чисту такій областей относятся Сікти* и тегюхюпя по луп-*

рлводникоя. уоп«п? “отого:* т,г> ііногок ог^дєляет розвиті» эдаитро-кпіи, виг,!с:гг<?пьноЛ тетитаї. сресств автоиапиацти п сьятш. Ранения опитам* пректччестач тппач треЗуяг от яссязловзтотаї, изряду о глубоким изучвніївн КЛ0ССИЧ6СШІХ полупроводников. расиї.пеніїя круга вецеств в поискал благоприятного сочетаии Снзнческих своїЬтв.

■Тулдаи^нтагэкшн ь опросами фишти н ниіпот п&лугооводапша яв.'кстсл определит пут’лі поиска перспективны» иэтдриалоа. рая-работка технологии ічрацгшанш конскріюталлоз. еоаокупно о иесло-довалзиі"! ~іт установлвкгя зкер’'^ігч.ч:;»го спэгтрэ н '.’сааягкюа переноса чол!гг9Лоі'» сої-зді.' На основе анояіза /ієср€-т:ічзскщ п эяс-трт»Антяпьдах рзпот доуадиіа ік-клвчитєлььїя Перспективность злна-пополоОїшх полупрсво^стоь с тотрзздрітае^юш расположенной атоиов в грі'стлптг-кумтоЛ_~ггл"'П’Г>?. ?то подтвердило ь ^т.плгглт со©іспгені гй Гї>уппм А в"", котооме, бпгтолзря учикгітіноиу сочотагатп фіси -чвсша своПста. іїучзствишо раснирши ({ункипональк» возиохноспі полупроводкиховоп электрошяа!. Д0СТИ5ЄШЯ, СВЯПЗІШЬГ? е появлением этой группы іклупрсаоднігков показали, что расвгти® успехов надо .искать в і її блиБаЯіпк многокомпонентных" злектвоио-хіавіч'зекіаг аналога*. .

В дзігной га9ото саодгны п ойобкэна наші рсгултатн (яізичесмв . і» теяРож. г'иъ'К-и'.а исследования с начала СО-х годов, цадьв потораз являлось устгг/'шчшн* <*-*.: кяостс-А атрооїш с*явргвтичс-сюа о» и

№Г'ЯН,ТГ*Н/Чп ПЄРР!!0/:-? Т'ОСОТеЛ'^ СарПЛ’ в НПО" ".'КОІІНОНОЇГППЛ арсенідах. сог>гян»і;-> кэг-тччч толстая я отпгчіг? їя своЛг-гв' со СРІ'ПСТГаиі вигориш этектроко-хичичк'ких эналого*. Для изуч&ния тала фундаментальній проОл&м, кск энергетическая структура аатеркалз и поведение носігталей заряда в нем. необходано коиплеясю» всоиедбваянв фкппвсюк "їшпвязїі'і, т.к. только таяон подход спосовсгві’бг п<муч&-ілпо ньд&кш» рс-зугьтагоп и создаэт аоитьостъ. гяувокрго аіапгаа сс.по'гаал^:п1&11 итл*уш?н"\7лы»а: дамш.с суцосту*ц»іві Тборегї^ос-«нг.пі иодряяш. ’ 3 рзбсте иглс>же;зі и проангхшчхванм рс-т/ливтц комплекса и^гаг)0а>л;-'гі'і гг,т.вз:кшггшггк»и, отглгкгскя, іипаїго-оп-

'•*' тических, термоэлектрических и, пшиносцентиш явлений, проведеннш наш в ы’югокоипоненттгг арсещдах СЛБпАб^. 2п51Аз^. 1пхСа,_хЛБ,

■ Возиоиюсть проведения раако«лорокюк исследований полулро-Ьоднпка ьо иного.! определяется успехам;: технологий синтеза, очнст-. «и 1 ьц;»гч'1Ьа!пя кгч&ст-нни» мо:юкр;ггалк«а. С зтсй целью нами била согдгла оостктствудз-л технолсг::ч>эекая Сага и проведены пс-сле-дэвзнда в оСплсто р^арайС'ТЛ! г. охтпшолгек условий ьцраци-

вания объекта иочохрнстал.пов и нонокристаллнчееыи пленок многокомпонентных арсенидов. *■

В работе», которая состоит ио ыесги глав <22 параграфа), вве- ■ денш и аанличегага, изложены:, а) условия и критерии образования

иЧОГОКОМШН'гН’1НШ тКУ1ГрО£ОДН«1КйЪШ (^аа; О) ЭКЬПерИМдЧ'ГаЛЬНШ ре-

зу!!ьтати иехсс:лш 1: ыутрпао^к элс-кгронних Периодов в шюго-кошюяьнтк.:' арсукадах г. их ашпш с пзлАльченлон и сопоставлением с суц-эствувдаш тк-реттос/шин прадетаьленняни ; ь) "результаты • 'юследованш' взгшодэйствля агтгрси-гшггнэго л с луч-л п га со свобод- ' ншн ноотгеллии зарядь н с рнсталлпческоГ: реиот-лй материала: г' дата» исследохечия эрфокптг’.пи ‘нас-’- носителей заряда и ветвях основши энергетических зон: л) особзгаоети переноса носителей г саряда; в) особенности технологий вкраи^ан:!!; объемных ыонокрнс-■’ таллов и 1'оно кристаллических пленок. В каждой главе списаны теа-■ ника и ис.одика. пр:ш€-нйзок акс-щдои^ешальш"' исследовамШ. указана

■ погреинос';л экск&рлайпга. йиспорииектальнью результаты предо- * тавлени на 84-х рнсуккаХ и в 20-., таблицах. • •

• Англии полученной сбшц.ной нифориации о гвосгва* • шогокошю-к&чтны:: зреонидов прикол к устан&Ело/пк исыд ^алотнерноотбй, а такте втвшпга гсобекностей, шдтворждаюцзи теоретически* прут'4-'таьления.

Осноануэ реоул!тат1! исследований следуйте: ■

!. Эн.:пер1 гиеьтг;г:м по^гсерадено, что полупроводники исследуемой группы шпгокомлонентнр арсекндоь ^п^Са^Аз. А1лСа, „Аа (х <

' , 0.25). СгЕпАв^. 2л51Айо характеризуется неслокаш строением ос-нов-шх »г»ргвт;кэс-1йк сон о ш гОсохапылл! экстреиуиашь' распслохен-к’.мл &_п;ектре ченл Бршшгсуа. игк^щуиа валютной иода от

‘ точки к=0 слабое.

Иаоэнергетпчэскне поверхности ооіат проводіиссти иногокоігло-ненткш ареекидоь о кристаллической атрухглл'Р тла г-фалерітта (!пл£з,_уАїї, Д1хСа,_/с) гаепт с<5єріічбс-куи сшок-трия, которая, в определенной ОТ^П^РН, КЭруиайТСЯ ПрИ П'-р^ХО.т;Є К Яоле* КИЇЇКОІЇ ЗГрГ:Є-тглліг-жсхпп сіапі*“рш - ео<‘^ібГ.ггч Оі’,'пїе-„;т ?л'ИЗ з*. йпзр-

вік> кявлои? сталая г.тегз'У-'отия эффГ'К’пг^'Л '.тл-г-сіі зя&іГмЧ'нев її длину їм свободного пробег? в (МЗтАг^. Jr.cn^ г-і н -: •*т гг ?Т--установлено, что чона провощтост;' совдике«ня ігч«7 о>(ноэл~,гпеокла;ъ:5уг!

СТРІ'КТУРУ.

?.. впервые ііосчздованпеї! основной голоси пстпоненич чококрчо-„ таллігискгаї образцов а іпірок^н сясктргхмга: д^апаго, > ;’с-тзковг«яіі ИітріГК'- сггті«ц*;;.ьш лон ішигоноі:пон«т'пь;х зрс-ештоь и і;;і'.октер 112 ікне;:.:ізіЯ ог теш^гдтурп. Устатговлсг: :;ар.;кгор .ч/тн ’дгрггны

•з?.пг.ецг-нно^ ост: 57 оос-тртіа Е»'х’ в твердім ргс-тіоріх іч^Сг^Аз и А,< Ся^/ч. 'Эк.*;тр5!)'«:тат.ьте подтьг-р-гдагно ?'?ог*тір?«;^кос ттр-дполо--яенио о ахкнгаї ї?лторг ?ік*рі:сдта:остіі крнсталліттесгсоЛ структуры в тверда рпс^чср^у т‘.ї,е*?ТО (у Т^МСНСН^-М СроДНОКрГОТІІЛТІїЛеОКОГО потониійл'; на характе-р гэвтк-тахти Сд(х'

3. Впезік устшюзллка заїзнпшост;, зпергетгкгкегэ саэора при цежзсннік электронно переход?» в СсісПАб^ <2гі5іА5г) от относительной срі;е!ітлі?ш электрического вектор-, ггйдакцвп всши і: т>>т>-\го-кальнгГ. оси (ось четв'-угого порядка) .кристалла, указкезицая на т:н-іізлн=рп(ігі прав;! та отбора при оптімоскіи' переходах тхду ветвяші зкерге7і:'г.>:!;[>.:г ?ок.

Я|.ыгл«чо вперіїк- іг/цсс .’"-екноч двсйной пучг-ггр-'.пситенйс- в кристаллах СІТлА*-, г.

л. РПЛГМ*4 0$Н*}.„ *«Р> сутветлсззр-» шлроч г гоме прсходіиюс-ти мсотеттутк ушогокгиноч'-нтнуу ‘эреенило* н з’С'^’овл'ГгП.т тче '-нврга-тиче^чо© расположив» отно :тге/.ьно абООЛИТКОГіЗПППГЛіа ПОНЧ.

Иссл-здовача структура яалектьсЛ сота ютгскснпон^’Х'^н грее-лідоь. В СсІЗаАзс і! Іпх'0а,_кАБ зкспе>япннтгг.лько елр'т-делены зели'г їм !'П.Н-орбітального . ЬЗГііШОД&ЙСТВІЯ. ПрШОДЯЦйГО к снятии зірстздетя Е ТО'Жу к-П ,і ощелпе-пм вглубь веленгной <-оші подгкид ТЯ№Л1Е ди-РОК. Зп?рьу? ^кс-л-рик-іїтапіл'о По;гг"ьрлдоно. на ггриа*** С£пА&-.

Т««)«ЭТГГЯ'*'-'*- ПР&ДПОЛС-1СОШК» С Г»ШК»! СНЯТИИ ?Ч»ЖДІ-ЧИЯ в ТО'ПФ к=0 ПОД Ц?Я','ГЬ-,!*М :ф!!ОТ'.ППГО?:г»;. О ГОТГ. В С-ООДИТК;НІШ- 00 ЛГУК?У5ЛЙ

типа лс.чькогорета и отцетжигн* подэого! легши дьрок.

5. Вгврв»» иссле»>»йни зав1>сг»шости эффективнш масс электро-ига от ш концентрация в икогокоитюнвдтяш арсенидах СЛБпЛз^

и 1п.;Сз„Д5 и установлены озконы д*ютерсин Е(к) в вонах проьоди-исч.т<4. , . ' .

а) лйрак'гг-р ивиоиаости оКюктганой иасси элект-, роноь от х!5мЧ«ского состав ч. т'-ГСх) ь тьерд;:г растворах ^Са^Аэ н А^Са^Аэ '.х<С,25>; <;) эОЗектшжгр »лаеса ьлжтроноа в наиболее . 1ПШКО расположенной подзоне- о о пн !цч водинос-ти С«15пАб2:

в) э$$*-лткиие м-.ос-ы дкрок 50 ёс&х тры: подгонах вгж-чтной ооны С<15пАбо л Тг^Оч.^Аз. . ’

С. Вг.ереы* установлены оначе>тя рям фитнйесгаи параметров нсследуеной гр^тш»; кногокоылоьентных ареенлдсв, вна>сю кото<лн не-о5ход’>г*о для анализа найяздаем;-» явлений я проведения'теоретически* Гадеч*гоь: а', П'.'ьл.!\гел* нрз-лоилеыи., -.-а зависимость от' хиии-1 тесного состава ьецьютиа, ксшчьитргшы сьо{5одн*л носителей и тен-.',-:0-7да СинЯЯ -5> ча'.-тог ПрОДОЯЬЗШ Я ПЭПгречиШ гояярнш коле-, бакш 1^:.охг.гиа:чьскоЛ г.гк^ткА и юг е^внокноотй от хкшгазского состав иигсрюпа: ь) г;т«пч>хко;1 и йисокочсстотной диэлектрических прот^ешс'»’»;*; г) '-^у.-ктпикого гюшдяда ;1о>»е и др.

7. В-.-нвлеш! глуСша: запятая:» характерных донорнья и акцеп-торнад: принэдей.в исслед.-^ак а>сеидах, установлена степень ш хоитюнздцш в оброецах.

йу-эделено соотно-ешю подоичсностей электронов и дырок 6 об-ласп: смешанной п^аодимос-ы и Сисч1п$г и характер их изменения о "^ш-.:-ратурои среди.

На основе ана^.’-с- рдеультатде галььаноиагьгпшх и оптических исо:.:/*>ьгнш1 ь ;;я £•«».;?! о ?.*->»»'.ически гасчигапшии вако-

. *млерк>отяци подвнча-..с'1'гй скводгтв нсск/елеп за* яда и юглоиенкя

' »'.К :-г.лучб>:!Яг пгч • учлс'лш рэан15£ ьчдоь крвдталлпч'эскюс несоьерцен- ■

ста, э^е,•>*№: ссйоъыу (яосгяшп -нос^глеЛ наряда. Вели-

■ Ч55Щ г*>раиэтг<а рчсс*<!ния нездгтч-нлй г П~Е ) ггри смьяаннои иеха-

низке уугзюАнен из кшп&эдсжго ёшшзя. дат.ги гальваношгютшк.

• 'сериоглекгрнцееких и мздюи-оогмиесюи нссл&цова’ла!.

' ' ?перв1Ю ьиядоно суц&стаоаал!© отрицательного матггосопропа-' дагая ь' ю^ггаыгш С^ЗпАэ^. .

• 8. Установлены условия сіаггеиа и ьцхиршаия монокристаллов

ісюгскошюнектнш арсокідов. Доказало. что вц-діитьмію cmvvr-s нногокомпочентіок гровгаадоЕ с :фі і от rj -тич --о : t о я структурой г.гга. халькопирита тісобгодтно' проводі л ■> при т.н'п^атупач п:й суц&ству-!ііі ?го іГ'Л^млр()ноГ':- еф\л-?]>іГ: —*гьчь; v !>;г?, ? когїтгюлі-

ру-знос- с::л?.адгтт “гордо-!1 *пцогтаг 'Чсслттьат:. тг;хоэ-;э.кпэ процента итленешп пар?.і!Огра гризла* в о^лготи пл7.ст»чнг"гн' кристал-

ЛЭ • ,

• Установлены опттгальїіш тоанолопг-іоскто рталяї ростл сЧглішда ионокркэталлсв ;< епптзкелальши ш.гьок.

Результати исслвдопааич, китори£ ъоша в дно’.-г-.'їлі'іі* Силі: долонну :га Гордон;гг.-кгД к-.;ф:-гшцііи по /гі::асі it :!•-?■/ . пелупро-псді-піксв (Анд:пер. Сі1‘. г.). на II зс^сса^нгЛ :'0.;£вї,е:гцни по

Оіпівче .печупггеодши-.'іил сс-*;яш*‘МГі А1 В' и і? B*cf (РІгіабАЯ. Ї9?Ї г.), та I'J р.'-спз'біппганс'.ом кс.,тл:-кг;г/т.:э т*> orrrmji ;j сгк-чтрлекоплл полупрсвсячгс'ов (Сугдлі, 10S7 г.) и нл 1 Р«-пу^.птчг:-!С»х.-П конференции 'то rri>v(<tnn^eray квталплвдеотго івиьяки и рагзитеэ .'.‘лектреннга в Грузии аа 'г.пэ ншьякоол^ркадц 11 о л'угг* з о л п тк о sre »атз)'*ча.!03 < ТСилізи. 1992 г.). . - '

■ Тоііє* діісс&ртаціиі тезтдєнз 23 пуЗячкащй. Ccikjshoo оїд-^зя:!-? ' лнос&отацш ігапіхено о работ?*, піяаодойаа в аьод гэторефэуэт?..* Днее&ртащд пзлозоіа на 253-т страница*. спілок шт^її/ри <.с«йгрхіт 137. ігаишкс-пзка'і. .