Исследование условий эпитаксиального роста новых варизонных твердых растворов (Ge2)1-x(ZnSc)x и их некоторых электрических, фотоэлектрических свойств тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

НАУЧНО - ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "ФИЗИКА - СОЛНЦЕ" имени С. А. АЗИМОВА

ФИЗИКО - ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени С.В.СТАРОДУБЦЕВА

На правах рукописи УДК 621.315.592

РАЗЗАКОВ Алижон Шанагзрозич

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ЗПИТАКСИАЛЬНОГО РОСТА НОВЫХ ВАРИЗОННЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ (<3е2)1.х(2п5с)х И ИХ НЕКОТОРЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Специальность 01.04.10 -Физика полупроводников И Еяэлеетрпков

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ташкент -1998

Работа выполнена в визико- технической институте НШ "Сизяка-Солнца" АН Республики Увбекистан.

Научкуй руководитель: доктор фтаико - математических наук, профессор Савдов A.C.

Сфвдкада&з оппонента! доктор фивико - математических «аук, профессор Лейдерыан А.Ю. кандидат фиаико - математических наук, доцент Арипов Х.К.

Ведущая сргадвзация! Таакектский Государственный университет,

Зздта состоится " ' "_ 1998 г. в_часов ш

варедата специализированного Совета Д 016.08.01 при Фиаико-Тех-ШЮескам Институте Ш10 "физика-Солнце" АН РУа по адресу :70СЮЗ< Ташкент,уд,Мазяааова 2 б.

С диссертацией мдишо ознакомиться в библиотеке ФТИ НПО "Фиви-на-Солще" АН РУв.

Автореферат р^зс<?лан "_"_ 1Q98

Учеквд секретарь Слэци.али8ировшшого Совэта доктор физико-математических наук / f Аамедоз б.

ВВЕДЕНИЕ

Благодаря своим уникальным физичеосим свойствам полупроводиико-вые твердые растворы в настоящее время находят все более аирогае применение в полупроводниковом приборостроение,Тачими в настоящее время являются твердые растворы,полученные на основе элементарных полупроводников (Si.ee), соединений А^5, АгВб. Отдельные твердые растворы обладают специфическими, присущими только им свойстами. 0дна1 со, пока еще не изучены все возможности подупроводиикових твердых растворов 1сак в технологическом плане, так и в плате изучения их физических свойств. В настоящее время отдельные полупроводниковые твердые растворы,какими являются (Сг4)1-х(ЛэВ5)х. находятся только лишь на начальной стадии изучения, а отдельные классы полупроводниковых твердых растворов (С24)1-х(А2Вб)х > предстсззанные теоретически , экспериментально пока не получены вообще. Поэтому поиск технологических возможностей получения новых полупроводниковых твердых растворов с управляемым составом,с улучшенной кристаллической структурой,с возможностями получения на их основе новых полупроводниковых структур «представляется весьма актуальным направлением.

Отметим,что лидкофазная зпнтаксия сказалась перспективным методом не только для получения традиционных полупроводников 31,8е, а3в5, а2в6 и их твердых растворов,но и для выращивания полупроводниковых твердых растворов новых ¡слассоз.

Очевидно,что экспериментальный поиск получения всевозможных новых твердых растворов с полупроводниковыми свойства?® методом проб к ошибок, практически невозможен и требует больпих ' материальных и энергетических затрат. Поэтоглу, необходимо сузить круг компонентов, между которыми могут образоваться твердые растворы с удовлетворительным структурным совершенством. В этой связи, представляется возможным на основе правил обобщенных моментов, многократно опробировании ранее для многокошонентвьа полупроводниковых систем, выявление наиболее перспвтшт твердых растворов,относящихся к классу (Сг4)1-х(А2Ве5х-» а также подбором соответствующего раствора-расплава, температурного интервала роста и различных внешних факторов,вырастить зпитзксиалышв слои структурно совершенных твердых растворов (С52)1-х(2пЗэ)х п гбте-рос^рукгур на их основе.

Цель и вадачи работы.

1. Оценка потенциальных возможностей образования твердых pai воров меяду А2В6 и Сг4 на основе их обобщенных моментов;

2. Экспериментально© исследование растворимости селенида цш В олове при тшких температурах,а также влияние германия на pai воршость ZnSe.

3. Исследование условий эпитаксианьного роста твердых раство] (0e2)i-x(ZnSo)x и особенностей массопереноса из ограничена двумя гориаонтально расположенными подложками оловянного раст; ра-расплава.

4. Изучение условий выращивания твердых раство] (Geeh-x(ZnSe)x на различных подложках (Ge.GaAs).

Б.. Исследование структурных совершенств зпитаксиальных сл< (6ег)1-х(2л2е)х в вависимости от условий роста методом рент; новской дифракции,

6. исследование некоторых электрических, фотоэлектрически фотодшкиесцентных свойств получе.нных слоев и структур на их < ЧОве,

Научная игазша работы заключается в следующем:

1. На основе анализа Солее ста пар систем типа Cg4 - АгВб, основе правил.обобщенных моментов сделан прогноз о том,что нал лее совершенные по кристаллической структуре твердые растворы гут быть подучены меаду селенидами и германием,а также между т луридами и оловом.

2. Показано, что растворимость селенида цинка в олове, 1=600 °С,увеличивается ь три раза при введении в раствор-расп германия в ютестве третьего компонента,что обусловлено межыо ^ударными взаимодействиями в жидкой фазе. -

3. Впервые жидкофаэной эпитаксией из оловянного раствора-ра лава, ограниченного двумя горизонтально расположенными подлож ми,методом принудительного охлаждения выращены эпитаксиаль слои (Ge2)i-x(ZnSe)x на подложках GaAs с ориентациями (111),(1 (100)-и 8е ориентированных по направлениям (100),(111).

4. Исследованием зависимости кристаллического совершенства а таксиальных слоев; твердых растворов (Ge2)i-x(ZnSe)x от услс роста методом рентгеновской дифракции,морфологическими методе a .также анализом растровых картин показано, что зпитаксиаль слои со сфалеритной кристаллической решеткой с наилучшей мои

- Б -

талличностью растут на подложках (100) GaAs , (111) Ge при дующих условиях: интервал аааора ' между подложками 0.35 < 5 .8 мм; скорость охлаждения 1-1.5 °С/мщ; температурный интерроста 570-720 °С; предварительная гомогенизация раство-расплава 1.5-2 час; интервал начального переохлаждения раство-расплава ЛГ=5-10 °С.

I. Исследованием особенности массапереноса при жидкофазной зпи-осии твердых растворов (Gez)i-x(ZnSe)x из оловянного раство-расплава, ограниченного двумя горизонтально расположенными ¡ложками, методом принудительного охлаждения,показано,что при юрах между подложками 5 > 0.8 мм на процесс перенос массы к энту* кристаллизации начинают заметно влиять также конвегацюнные гоки, возникающие в растворе-расплаве под действием гравиташ-кого поля.

5. Исследованием распределения компонентов по толщине эпитакси-ьных слоев (Ge2)j-x(ZnSi?)x было показано, что, во всех случа-,содержание селенида цинка в слое увеличивается вдоль направле-я роста , достигая 60-90 моль% на поверхности слоя,в зависимос-от условий роста,а быстротз изменения состава по толщине увешивается с ростом температуры начала кристаллизации и с умень-щием объема раствора-расплава. Кроме того обнаружено, что вари-шностьслоев на нижних подложках всегда вше, чем на верхних.

7. Показано,что холловская подвижность дырок в слоях 3e2)i-x(ZnSe)x при низких температурах определяется рассеянием с на ионизованных примесях,а при высоких определяется рассеянием 1 колебаниях решетки, при прочих равных условиях зависит также г состава и структурного совершенства слоев.

8. Установлено, что в структурах nGaAs-n+(Ge2)i-x(ZnSe)x токо-рохождение определяется туннельно-рекомбинационнкм механизмом,

в структурах nGaAs-lGaAs-n+(Ge2)i-x(ZnSe)x протекают токи, ог-аниченные объемным зарядом.

9. На вольт-емкостных характеристиках nSaAs-p+ (бег) 1 -X(ZnSe)у, труктур в зависимости от условий роста обнаруживается "полочка", вторая обусловлена возникновением высокоомной- прослойки.

10. Спектральная зависимость фототока nGaAS-п (Оег)i-х(ZnSo)х -'(G&2)i-x(ZnSe)x структур охватывает вироютй интервал энергии па-1ЕЮЩИХ квантов от 1.07 зВ до 2.51 зВ.

II. Показано, что с увеличением температур» начала кристаллшза-

- е -

ции (Тн.к.), мачсиыуыу спектральной вависимости фотоЗДС струга nGaAs-n(&42h-X (ZnSe)x-p(ße2)i-x(ZnSe)x смещаются в более коре каводнову» область длин воли, а гремя жизни "фотоносителей pací от 10~б о при Тн.К."590 °С до Б 10"3 с при Тн.к. =680 °0.

12. Оценка ширины запрещенной зоны эпитаксиальных сдс (Q32)1-x(ZnSe)K , на основе намерения спектров фотолюшнесценг послойным снятием, показала,что варизонность с увеличением темп ратуры начала кристаллизации растет.

Нзучцгя и практическая ценность работа. Данные, полученные исследованию фазового равновесия в системах Sn-ZriSe-Ge в темпе[ турном интервале 670 - 730 °С, служат физической предпосылкой г выращивания эпитаксиааьных слоев (6e2h-x(ZnSe)x на практю разработанная технология выращивания эпитаксиадьных слс (Qe2)i-x(ZnSe)x с контролируемыми параметрами из ограничение объема оловянного раствора-расплава может быть использована ; получения приборных отруктур с необходимыми электрофизическим! фотоэлектрическими свойствами.

Полученные твердые растворы (6e2)i-x(ZnSe)x представляют пр; тический интерес такие как новый полупроводниковый материал } микроалектроники.

IIa защиту шиозятся следувщо паловвшш:

1. Увеличение- растворимости .селенида цинка в олове введен! германия в раствор-расплав,а также возможность получе] твердых растворов (6ег)а-х(2п5е)х объясняется в рамках ti рии обобщенных моментов. • ■

2. Определены оптимальные условия жидкофазной зпитаксии стр; турно-совершенных варизонных слоев твердых роство] (Ge2)i~x(2nSe)x на подложках (100) 6aAs , (111) бе 8&<;a»4i ¡циеся в следующем:

-рост осуществляется из оловянного раствора-расплава. cipa; ценного между двумя горизонтально расположенными подложка -величина зазора между подложками 0.35 < 5 < 0.8 мм; -скорость принудительного охлаждения 1-1.5 град/мин; -температурный интервал роста 570-720 °с ; -предварительная, гомогенизация раствора-расплава 1.6-2 ча -интервал начального переохлаждения раствора-расплава - ДТ=5-10 °С.

3. Установлено, что при вазарах 0.35 < 5 < 0.8 мм процесс ро

лимитируется молекулярной диффузией компонентов твердого раствора в жидкой фазе, а при зазорах 5 > 0.8 мм на процесс переноса лимитирующих компонентов влияют также конвекционные потоки возни;сающие под действием гравитационного поля.

4. Показано, что степень варизонности эпитаксиальных слоев вдоль направления роста можно регулировать изменением температуры начала кристаллизации и объема раствора-расплава.

5. На основе исследований электрических,фотоэлектрических и фотолюминесцентных свойств 'твердых растворов (БегН-х(2п5е)х' установлено,что:

-в структурах n6aAs-n+(Ge2)i-x(ZnSe)x токопрохождение определяется туннельно-рексмбинациошшм механизмом; -спектральная зависимость фототока охватывает широкий интервал энергии падающих квантов от 1.07 эВ до 2.51 эВ. -максимумы собственной полосы фотолюминесценции смещаются в более коротковолновую область с увеличением температуры начата кристаллизации.

Апробация работы. Результаты работы были апробированы на Респ.конф."Мирзо Улугбек тавяллудининг 600 йиллигига багишланган илмий-змалий конференцияси", Гулистон,1994 г., Междунар.науч-но-техн. конф. "Новые неорганические материалы",Ташкент, сентябрь 1996 г., Муждунар.конф. "Актуальные проблемы физики полупроводниковых приборов",Ташкент, апрель, 1997г., Меддунар.конф."Проблемы теоретической физики и физики твердого тела".Бухара, апрель,1997 г., УЛедцунар. конф. "International workshop on applied solar energy",Ташкент.июль,1997, , 4 ой Меддунар. конф. "International union of materials research societies",Япония,сентябрь,1997 г., б ом Междунар.симпозиуме по перспективным материалам,Исламабад,Пакистан, сентябрь, 1997 г. , 1 ой Националь.конф."Рост кристаллов",Ургенч, октябрь,1997 г. и других Международных и республиканских конференциях, а также на семинарах полупроводникового направления ФТИ НПО "Физика-Солнце" АН РУз.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 27 научных работ.

Структура и объем диссортзпш: Диссертационная работа состой? из введения,четырех глав.ваключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации 153 страниц машинописного текста 35 рисунков, 7 таблиц, список литературы из 128 наименований.

- в -

Во введении обосновывается актуальность ьыбранной теми, ее научное и'Практическое вначение, сформулирована цель'последовали! приведены основные положения, выносимые на защиту и показана н< визна полученных результатов.

Первая глава работы носит обзорный характер и посвящена особе] ноет» получения непрерывных твердых растворов на'основе соедин ний АЧВ5, А2Вб , А3В5 - л2В6 и твердых растворов других кла сов,таких как (С?,4)1~х(А3В5)х. (Сг4)1-х(А2Вб)х , а также некот рьй электрофизических свойств гетеропереходов 2пЗе-(ЗаАз, гпБе-И Сформулирована постановка задачи.

Во второй главе рассматривается: -оценка возможности образования твердых растворов на основе.эле ментов четвертой группы и соединений А2В6 с позиции правил обоб шенных моментов;

-растворимость седенида цинка в олове и влияние на нее германия введенного в раствор-расплав в качестве третьего компонента; -выбор установки для выращивания твердого раство (6е2)а-х(2пЗе)х методом жидксфазной эпитаксии; -влияние гомогенизации раствора-расплава: на структурное сове шенство твердых растворов;

-роль пересыщения раствора-расплава при выращивании эпитаксиал ных слоев из многокомпонентной жидкой фазы;

С позиции правил обобщенных моментов проведен аналиь более ст пар типа Со4 - А2В6 , с целью выяснения возможности образован твердых растворов на их основе. Сделан вывод, что наиболее сове иенные по кристаллической структуре твердые растворы.^ могут бы получены меаду селенидами и германием,а также между телдуридами оловом.

Для обеспечения контролируемости роста одним из основных моме тов в эдкофазной эпитаксии является подбор соответствующего рг творителя, температурного интервала роста и расчет состава раст вора-расплава. Это в первую очередь необходимо для выращивав зпитаксиашшх ' слоев с контролируемыми параметрами. На оснс анализа известных диаграмм состояний в качестве растворителя бь подобрано олово. Исследована растворимость селенада цинка в олс В температурном интервале 600-860 °С,а такие влияние гермаш введенного в раствор-расплав в количестве до 3 ат.% в качеса третьего компонента. Установлено,чтр растворимость соленида щи

> олове увеличивается до трех раз при введении в раствор-расплав 'еомашш.

Сконструирована установка для жидкофазной эпиуаксии из ог'рани-leimoro между двумя горизонтально расположенными подложками раствора-расплава, отличающаяся от известных конструкции тем_,что после окончания процесса кристаллизации, поверхность эпитаксиаль-ннх слоев очищается при высокой температуре от остатков оловянного раствора-расплава центрифугой.

В качестве подложек нами были использованы GaAs,Ge,Si,GaP шайбы с диаметром 20-25 мм. Отметим,что изпользуемая нами кассета . позволяет в одном технологическом цикле вырастить эпитакснальньге слои твердых растворов (6e2)i-x(7_nSe)x одновременно на большом количестве подложек (до 30 шт.)

Исследовано влияние гомогенизации раствора-расплава на кристаллическое совершенство эпитаксиальных слоев (Ge2)i-x(ZnSe)x . Оптимальным условием гомогенизации раствора-расплава оказался тер-мооткиг его в течение двух часов непосредственно перед процессом погружения кассеты в раствор-расплаз при температуре Т = Tt ■

Изучены особенности фазового равновесия подложек (GaAs, Be) с раствором-расплавом . Показано, что для предотвращения подраство-рения подложек и улучшения структурного совершенства слоев, контактирование подложки должно осуществляться с раствором-расплавом предварительно переохлажденным на ДТ-5-10 °С.

В третьей главе исследуются некоторые особенности выращивания структурно-совершенных варизонных гетероэпитачсиашшх слоев твердых растворов (Ge2)i-x(ZnSe)x . Морфологические, рептгеност-рустурныэ и рентгекодифрактометрические исследования показали, что, из наборов подложек (111) Ge, (100) Ge, (111) GaAs,'(100) GaAs, (110) GaAs, (111) GaP, (111) GaP, (111) SI на которых осуществлено вырашизание эпителиальных слоев (Gea)i-x(ZnSe)x, наиболее совершенные по структуре эпитаксиалькш слои были получены иа подложках (111) Ge и (100) Валз .

Исследованы особенности массопереноса при .-вдкофазной эпят&чсии твердых растворов (G32h-x(ZnSe)x из оловянного раствора-расплава, ограниченного двумя горизонтально рпсяолсжнлшп подложашг , припудитошшгм охлаядением. Показано, что при зазорах мезкду подложками б > 0.8 мм на процесс перенос массы к фронту кристаагйвй-ции начинает заметно влиять та-с.е котвекционкне Потоки, зовикка»-

щие в растворе-расплаве под действием гравитационного поля, чтс отражается как на толщине,так и на структурном совершенстве зпи таксиальных слоев. Исследование распределения компонентов в эпи таксиальных слоях (Оо2)1-х(2пЗе)х при помощи рентгеновского мин роанализатора, а также на основе растровых картин,полученных * характеристических рентгеновских излучениях К^СЗе), Кч(гп) , Ь (Бе) показало чтр, содержание селенида цинка вдоль направлен! роста увеличивается в зависимости от технологических условий рос та, достигая 60-90 ыольХ на поверхности слоя. А распределен! компонентов в плоскостях параллельных поверхности эпитаксиально1 слоя оказалось однородным. Установлено,что, степень вариэоиност эпитаксиальных слоев зависит от температуры начала кристаллизг ции, от зазора между подложками, от расположения подложек по о: ношению к раствору-расплава и скорости охлаждения.

В четвертой главе приведены результаты исследований злектриче« ких, фотоэлектрических'и фотолюминесцентных свойств полученш слоев твердых растворов (ОегИ-хС^пБеЭх и структур на их основе.

Исследование температурной зависимости холловской подвижное: дырок показало, что, она имеет типичный для полупроводников! твердых растворов вид.. ■

Исследованы вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики го лученных структур.Показано,что в структурах пВаАз-п+(6е2)1-(гпБе)х токопрохождение определяется туннельно-рекомбинационш механизмом,а в структурах пйаАз-1еаАз-п+(0е2)1-х(2пЗе)х протека) токи ограниченные объемным зарядом. На вольт-фарадных характера тиках пВаАБ-р"1" (602) 1 -х (2пБе) х структур обнаружена "полочка" кот« рая вероятно связана с образованием на гетерогранице слоя с бол. высоким'удельным сопротивлением, с толщинами 0.2-0.5 мкм.

Исследованы фотолюминесценция эпитаксиальных ело (8е2)1-х(2пЗе)х и фотоэлектрические свойства пОаА п(6ег)1-х(2п5е)х - р(6еа)1-х(2пЗе)х гетероструктур.

фотоэлектрические свойства структур измерены как в фотовольти ческом, так и в фотодиодном режимах.

Спектральная зависимость фототока охватывает широкий интерв энергии падающих квантов от 1.0? з£ до 2.51 зВ.•Обнаружена корр ляция значении длин волн соответствующих матшуму спектральн зависимости от' температуры начала кристаллизации (Т н.к.Ь От температуры начала кристаллизации зависело также значен

времени жизни фотоносителей то есть, с увеличением (Т н.к. ) слоев время жизни фотоносителей росло от 1Q"6 с при Тц.к.=500 °С до 5<10~э с при Тн.к. »Ь80 °С.

Из спектров фотолюминесценции поверхности слоев определены зависимости ширины вапрещенвой аоны твердого раствора (Ge2)i-x(ZnSe)x от состава.

Исследуя спектр фотолюминесценции поверхности твердого раствора (6e2)i-x(ZnSe)x .обнаружили,что с удалением поверхностных слоев, максимумы собственной полосы смещаются в длшговолновую область. Это показывает,что в твердом растворе содержание селенида цинка вдоль направления- роста увеличивается и. соответственно, увеличивается ширина запрещенной зоны. Таким образом, полученные твердые растворы являются варизонными.

Проведены масс-спектрометрические исследования продуктов вторичной отрицательно-ионной составляющей распыления твердого раствора (Ge2)i-x(ZnSe)x при взаимодействия с первичными ионами Cs+,

При этом определен элементный состав зпитаксиальных сдоев. Обнаружено наличие атомов-компонентов твердого раствора в слоях .

основные вывода.

1. С позиции правил обобщенных моментов проведен анализ более ста пар типа Сг* - А2В6 , с целые выяснения возможности образовании твердых растворов на их основе. Сделан прогноз о том,что наиболее совершенные по кристаллический структуре твердые растворы могут быть получены между селенидами и германием,а тагасе между теллуридами и оловом.-

2. Изучена растворимость селенида цинка в олове методом потери веса в температурном- интервале 600-860 °С и,впервые,в температурном интервале 600-700 °С. Впервые показано,что растворимость селенида цинка в олове увеличивается-в три раза при введении в раствор-расплав германия в качестве третьего компонента.

3. Впервые жидкофазной эпитаксией из оловянного раствора-расплава, ограниченного двумя горизонтально расположенными подложками, методом принудительного охлаждения выращены зпита1сси8льные слон (Geg)i-x(ZnSe)x на подложках G&As и Ge. Было показано, что зеркальногладкие эпитаксиальные слои с толщиной 5-35 ыкм получаются на подложгсах (100) GaAs и.(111) Ge. Впервые сделана попытка

вырастить эпитаксиальные слои твердых растворов (Ge2h-x(ZnSe)x на подложках Gap и Si. Показано,что в обеих случаях с увеличением температуры начала кристаллизации до 750 °С островки роста сливались между собой.

4. Исследованы особенности массопг,реноса при жидкофазной эпи-таксии твердых растворов (Ge2)i-x(ZnSe)x иа оловянного раствора-расплава, ограниченного двумя горизонтально расположенными подложками, методом принудительного охлаждения.Показано,что при зазорах между подложками б > 0.8 мм на процесс переноса массы к фронту кристаллизации начинают заметно влиять также конвекционные потоки, возникающие в растворе-расплаве под действием гравитационного поля.

5. Исследованием распределения компонентов по толщине эпи-таксиальных слоев (Ge2)i-x(ZnSe)x было показано,что во всех случаях , содержание селенида цинка в слое увеличивается вдоль направления роста достигая на поверхности слоя 60-90 моль£ в зависимости от условий роста, а быстрота изменения состава по толщине зависит от температуры начала кристаллизации,от объема и состава раствора-расплава,а также от расположения подложек по отношению раствора-расплава.

6. Исследовала зависимость кристаллического совершенства эпи-таксиальных слоев твердых растворов (Ge2)i-x(ZnSs)x от условш роста методом рентгеновской дифракции,морфологическими методами <• такие анализом растровых картин. Показано,что эпитаксиальные ело: со сфалеритной кристаллической решеткой с наилучшей монокристал личностью растут иа подлаза:; (100) GaAs , (111) Ge при следую № условиях:

-интервал зазора между подложками O.S5< 8 < 0.8 цм; -старость охлаждении 1-1.5 °С/мин; -температурный интервал роста 670-720 °С; -предварительна1! гомогенизация раствора-расплава 1.5-2 час; -интервал начального переохлаждения раствора-расплава ДТ^б-10 °С

7. Исследовамг некоторые электрофизические свойства опитая!' акьтд слозв твердых растворов (Gs2)i-x№Se)x • Показано,чз жмшжская подвиоюэть дарок в слоях (6e2>j-x(ZnSe)x при яязю температурах определяется рсозояиием их ид кониэованяш; врш сяи.а при зысо.'с;:;; сгфсумтетер раосеяригм на колебаниях peaes 1о;.0б':а«укела ногчиноста дырок,при проздк равных у;

ловиях.от состава и структурного совершенства эпитатеиапышх слоев.

8. Исследованы. В А X гетероструктур nGaAs-n*(Geo h-х(ZnSe)х , nßaAs-ißaAs-n+(Ge2)i~x(ZnSe)x .полученных в различных технолрги-ческих условиях.Показано,что в структурах nßaAs-n^Gegh-xCZnSeJx токопрохсясдение определяется туннелыю-рекомбинацноннш механизмом, а в структурах nßaAs-16aAs-n+(Ge2)i-x(ZnSe)x протекают токи, ограниченные объемным зарядом.

9. Исследованием вольт-фарадаых характеристик nßaAs-p+(Gee)i-x (ZnSe)x структур обнаружено, что на гетерогранице образуются области с более высокими удельными сопротивлениями, толщина которых изменяется'в зависимости от условий роста в интервале 0.2-0.5 шм.

10. Исследованы фотоэлектрические свойства nGaAs-n(Ge£)i-^ (ZnSe)x-p(ße2)a-x(ZnSe)x гетероструктур как в фотодиодном,так и в фотовольтаическом режиме. Выявлено,что спе)стралъиая зависимость фототока охватывает широкий интервал энергии падающих квантов от 1.07 эВ до 2.51 эВ. Показано,что с увеличением температуры начала кристаллизации (Тц.к.) максимумы спектральной зависшости фотоЗДС смещаются в более газротковолновую область длин воля, а время жизни фотоносителей растет от 10~б с при Тн.к.сЕ90 °С до 5>10~3 с при Тн.к.= 680 °С.

11. Исследованием фотолюминесценции поверхности зпитаксиальных слоев (Gö2)i-x(ZnSe)x показано, что максимумы собственной полосы фотолюминесценции смещаются в• более ' коротковолновую область с увеличением температуры начала кристаялиаации.а -такке исследованием собственной области спектра фотолюминесценции образцов по толщине эпитаксиалыюго слоя, подтверждена .варизонность полученных структур.

По материалам диссертации опублдаозаки следуйте работы:

1.Кошчанов Э.А., Юсупов'А., Раззаков А.Ш. "Умумлашган момент-лар назарияси яримутказгичлар материалиунослигида". Мирзо Улугбек таваллудшшнг 600 шшшгига 'багишланган шашн-аманнй конференция-си.Гулистов ш.,1094Й.,6.64.

й.Саидов A.C., Сапаров Д.В., Коагаанов Э.Л., Раззаков А.Ш., Ры-саьва В.Л. "Получения зпитаксиальных слоев твердого раствора нового класса (1V2)i-x(A^6)x ". Тез. докл. мел. научно-технической

конференции "Новые неорганические материалы", г .Ташкент 18-20 сентября 1996 г. .с.98.

3.А.С.Саидов, Д.В.Сапаров, Э.А.Кошчанов, А.Ш.Разэаков, В.А.Рысаева. "Исследование фотоэлектрических свойств нового твердого раствора (Ge?.)i-x(ZnSe)x Tee.докл.мех.научно-технической конференции "Новые неорганические материалы".г. Ташкент 18-20 сентября 1996 г. с.99.

4.Саидов A.C., Сапаров Д.9., Кошчанов З.А., Раззаков A.B., Ры~ саева В. А."Некоторые электрофизические свойства твердого раствора (Be2h-x(ZnSe)x". Увбегокмй физический журнал.1996 г. ,N 5.с.36-39

Б.А.С.Саидов, Д.В.Сапаров, А.Ш.Разэаков, В.А.Рысаева, Э.А.Коа-чанов. "Получений новых варизонных твердых растворов (Ge2)i-x(ZnSe)x". ДАН ру3. 1Ö96 г. N12. с.35-36.

6.Саидов"А.С., Кошчанов Э.А., Раззаков А.Ш., Сапаров Д.В.,Ры~ саева В.А."Перенос массы при жидкостной зпитаксии твердых растворов (ßeg)1-х(ZnSe)х". Узбекский физический журнал.1997 r.Nl.c.16-,17.

7. А.С.Саидов, акад. М.С.Саидов,Э.А.Кошчанов,А.Ш.Раззаков. "(Be£)i-x(ZnSe)x- типичный5представитель нового класса полупг'> водниковых твердых растворов". ДАН РУз. 1997 г. N3. с.27-30.

8. А.С.Саидов , Э.А.Кошчанов , А.Ш.Разз,аков , Д.В.Сапаров , В.А.Рысаева "Электрофизические свойства гетероструктур GaAs-(Qe2)i-x(2nSe)x". Узбекский физический журнал.1997 г.N2.с.41-44.

9. А.С.Саидов, Э.А.Кошчанов, А.Ш.Раззаков. Электрофизически! свойства твердых растворов (Gö2)i~x(ZnSe)x полученных жидкофазно; эшгтссией. Тез.док.Междунар.кон."Проблемы теоретической физики : физики твердого тела", г.Бухара,24-26 апреля,1997 г. с.95-96.

10. А.С.Саидов, Э.А.Кошчанов, .А.Ш.Раззаков, В.А.Рысаева."Полу чение и исследование электрофизических, фотоэлектрических свойст гетеродинов nGaAs-p (Gegh-x(ZnSe)x". Тез.докладов.Мевдунар. кои "Актуальные проблемы физики полупроводниковых приборов". Ташкент 24-26 апреля, 1997г. с.77.

11.Л.С.Саидов, Э.А.Кошчанов, А.Ш.Разэаков. Элитаксиальное вира сивашо слоев твердых растворов (Ge«) i -х ('¿nSe) х• Теа. док. Мездуна; коз. "Проблеш теоретичес5»й физига1 и физики твердого тела".

г.Бухара,24-?.б апреля,1997 г. С.100.

12.Л,С.Саидов, Э.А.Кспчаяов, А.Ш.Раззаков."Фотозлектричесщ свойства гетероструктур nGaAs-pGaAs-p(üea)i.-x(ZnSe)x ". Interrv

tional workshop on applied solar energy.Tashkent,Uzbekistan, June 9-14,1997.p.54.

13. А.С.Саидов, З.А.Кошчанов',А.Ш.Раа8аков, У.Насыров. "Некоторые фотоэлектрические свойства nGaAs-p(Ge2)i-x(ZnSe)x" гетеропереходов. Гелиотехника. 199? г. N4. с.20-23.

14. А.С.Саидов, Э.А.Кошчанов, Р.Джаббарганов, А.Ш.Разваков. Масс - спектрометрическое исследование твердого раствора (Ge2)i-x(ZnSe)x- Междунар.кон."Современные проблемы физики полупроводников". г.Нукус,8-10 сентября,1997г.с.1 •

15.А.Ш.Раззаков."Изучение поверхность твердого раствора (бег)1-х (ZnSe)x".Междунар.кон."Современные проблемы физики полупроводников". Г.Нукус,8-10 сентября,1997г.С.3.

16.A.S.Saldov, E.A.Koschanov, A.Sh, Razzakov, V.A.Risaeva. Crystal perfection of (Ses)i-x(2nSe)x epitaxial layers grown on the GaAs,Ge,Si,GaP substrates.Междунар.кон."Современные проблемы физики полупроводников". г.Нукус,8-10 сентября,1997г.с.39.

17.А.Ш,Раззаков. Некоторые особенности получения nGaAs - pGaAs - p(Ge2)i-x(^nSe)x-CTpyKTyp. Междунар.кон."Современные проблемы физики полупроводников", г.Нукус,8-10 сентября,1697г.с.47

18. А.С.Саидов, Э.А.Кошчанов, А.Ш.Раззаков. Получение структурно совершенных гетеропереходов QaAs - (Ge2)i-x(ZnSe)x , Ge-(ßö2)i-x(ZnSe)x. Междунар.кон."Современные проблемы физики полупроводников". г.Нукус,8-10 сентября,1997г.с,48-49.

19. А.С.Саидов, Э.А.Кошчанов,У.Насыров, К.Исмайлов, А.Ш.Раз&а-ков, К,Гаимназаров. Некоторые фотоэлектрические свойства nGaA& pGaAs-p(6a4s)i-x(ZnSe)x, nGaAs-pGaAs-p (Geg)i-x(ZnSe)x - структур. Междунар.кон. Нукус,8-10 сентября,1997г. с.53-54.

2b.Ä S.Salüov, E.A.Koschanov, A.Sh. Razzakov, V.A.Risaeva. Growth üf new type of {lV2)i-x(ll-Vl)x sblid solution . epitaxial layers". IUMRS International Conference in Asia OVTA.Malcuha-ri.Chlba,Japan. September 16-18,1997. p.795.

21. M.S.Saidov, A.S.Saidov, A.Sh.Razzakov. Liquid phase epitaxy and some properties of (GegH-xdnPJx, (Ge2)i-x(CdTe)x and (Ge2h-x (ZnSe)x solid solutions.Pakistan. September 21-25,1997. p.65-60.

22. А.С.Саидов, Э.А.Коичаноа,У.Насыров, К.Исмайлов, А.Ш.Раззаков. Фотолюминесценция твердых растворов (Gö2)i-x(ZnSe)x. Тез.докладов. 1-Национал.кон. "Рост кристаллов". Ургенч, 2-3 октября,1997г.с, 47.

23. А.С.Савдов, Э.А.Кошчанов, А,Ш.Раззаков.Вольт-емкостные характеристики гетеропереходов (Ge2)i-x(ZnSe)x-GaAs,(Ge2>i-x(ZnSe)x -Ge. Тез.докладов.1-Национал.кон. "Рост кристаллов". Ургенч, 2-3 октября,1997г.с.59.

24. Э.А.Коичанов, У.Ерназаров, Л.Ш.Раззаков. Исследование структурного совершенства зпитаксиальных слоев твердых растворов (Ge2)i-x(ZnSe)x- методом рентгеновский дифракции. Тез.докладов. 1-Национал.кон."Рост кристаллов". Ургенч.2-3 октября,1997г.с.60.

25. M.S.Saidov, A.S.Saldov, A.Sh.Razzakov. Liquid phase epitaxy and some properties of (Ge2)i-xUnP)x • (Ge2)l-x(ZnSe)x- and (Ge2)i-x(CdTe)x solid solutions.Pakistan. Proc.5th International Syroposjm on Advanced Materials (1997),pp.250-253.

26. А.С.Саидов, Э.А.Коичанов, А.Ш.Раззаков."0 возможности улучшении структурного совершенства новых гетеропар GaAs-(G02h-x(ZnS0)x , Ge-(Geg) 1-х(ZnSe)x . GaP-(6e2h.,x(&iSe)x . Si -(Ge2)i-x(ZnSe)x . Письма в ЖТФ, том 24,вып.2, с.12-16, 1998 г.

27. А.С.Саидов .Д.В.Сапаров , В.А.Рысавва , А.Ш.Раззаков. Способ получение варизонных слоев (C2lv)i-x(AnBvl)x. Положительное решение о выдаче патента по заявке 1HDP 97001591 от 12.03.98г.

ШОП ВЛРНЗШ 1$АТЩ АРАЛАШЫА (Сео)^х(2лЗа)х ЗШЛГАКСИАЛ КАТЛАЫЛАР УСТИРШ' ЙАРТ-ИАРОИТЛАРКНМ^ВА БА13М ЭЛЕКТРИК.

ЗОТОЭЛЕКТРИК ХОССАЛАРКНИ УРГАННШ

Раааа>рв Алижон Шоназарович ^

РС^АЧА МАЗМУНИ

Диссертация иши янги вариэон цаттщ аралашмалар (йе2)1-х(2л5е)х устириш ва унинг баъзи электрик,фотоэлектрик ху-сусиятларини урганишга багишланган.

Ксшюненталарнинг узаро )^атти^ аралашма $осил $илиш шартлари за сущ фазадан ^стиришнинг узига хос томонлари зътиборга олинган холда Бег - ^гпБе жуфтлик танданди ва шу компоиентларнинг 1;злайда эрувчанлиги ургаиилди. (бегН-х(2п5е)х 1$аттт$ аралашма эпитаксиад ^атламлари горизонтал жойлашган Бе, баАз тагликлар оралигига олинган ¡рлайли сущ зритмадак системани маъаум бир программа асосида мажбурий совутиш услуби билан биринчи бор ^стириб олинди.

Олингаи (6ег)1-х(2пЗе)х эпитаксиал 1?атлгмдаряииг структу^авий мукаммал б^лиши учун зарур бУлган бир 1$анча шарт-пароитлар $рга-нилди ва оптимад режим топилди: устириш темпоратураси оралиги 570-720 °С; дастлабки гомогенизация вшуги 1.5-2 соат; суш? фазами бовлантч $та совутиш ми^ори ДТ=5-10 °С; ю^ори ва паст-даги тагликлар орадга; миедори 0.35< 5 < 0.8 мм; совутиз тезлиги 1-1.5 °С/мин.

Олинган эпитаксиал 1$атла\июрнинг кристалл структураси ва тар-киби характеристик рентген нурлари К« (бе), Кй (2п), Ка (Эе)- ва рентген дифрактометрияси ердамида ургаиилди. Эпитаксиал ){атдамлар монокристалл б^либ, унда гпЭе мш^дори ^сиш й^налиши б^йлаб ортади ва юзада 60-90 шл.% га етади. Шунингдек эпитаксиал ¡^атламлар бир .тапели б^либ, ^сиш текислиги буйича текис та^и-щанган зканлиги ашя$ланган.

Олинган янги варизон (бегЬ -х(2п5е)х ЩЧ1Щ аралашманинг электрик, фотоэлектрик ва фотолюминесце.чт хусусиятлари ^рганидди. Тешиклар холл ^арасатчанлигининг температурага бордюриги бошка яримутказгич, материаллар каби типик характерга эга. пВаАз-гЛ(6е2)1-х(7'ПЗе)х структурасида туннель - ретомбинацион.пбаАз-16аАз-п (Ве2)1-х(2п5е)х структурада ^а«мий заряд Оман чегаралан -ган ток Утиш механизми шал килади.

5отото1шинг ёругликга сезгирлиги спектра кенг энергетик интер-вални 1;амраган (1.07 - 2.51 зВ. ).

Юза цатлам фотсиюминесценцияси хусусий спекгр.чга асосданиб, ман фишнгаи зона ва кристаллнинг бошланрич #сша температурной орасидаги борланит, шунингдек эпитаксиал ^атдачларни кетма-кет олиб ташлаш йуди билан >$ат'гш5 аралашмани варивон эканлиги исбот-ланган.

T1IE C0HD1TI0NS OF EPITAXIAL GROWTH OF HEW VARYBAND SAP SOLID SOUrriO)lS (Ga?)i-x(ZnSe)x A№> THEIR SOME ELECTRICAL, PHOTO-ELECTRIC PROPERTIES

Razzakov Alijon Shonazarovich

ABSTRACT

The dissertation work is devoted to growing of (Gegh-xCZnSe) new vary band gap solid solutions and to some of their electri cal, photo-electric properties studing.

The conditions of solid solutions formation and features c growing them from'liquid phase wore studied. Components of soli solutions and pair Geg-ZnSe were chosen-and their solubility i tin was determined. For the first time epitaxial layer (Ges)i-x(2nSe)x have been grown on GaAs and Ge substrates by 11 quid-phase epitaxy from a stannum solution - melt limited by tn horizontally located substrates, by method of compulsory coohnp On the base of above-stated conditions the optimum mode fc growing of crystal perfect epitaxial layers of solid solutior (Ge2)i-x(ZnSe)x is determined: a temperature interval of growing (570-720 °C); preliminary homogenization of a solution -melt (1.5-2 hour); interval of initial super cooling of a solution me]I-(AT=5-10 °G); size of a backlash between substrate; (0.35< A <0.8 mm); speed of compulsory cooling (1-1.5 °C/minute, Crystal structure and composition of received epitaxial layei (6e2)i-x(ZnSe)x by metod of characteristic X-ray radiatioi Ka (Ge), Ka (Zn), Ka (Se) and X-ray diffraction were Investigat Epitaxial layers were monocrystal; the contents of ZnSe along t1 direction of growth was increased to 60-90 mol% at of the epit, xlal layers surface . And the distribution of components in pi nes parallel to surfaces of epitaxial layer proved to be slmlla The electrical, photo-electrical and photoluminescence prope ties of obtained layers of solid solutions CGe2)i~x(ZnSe)x we investigated. The temperature dependences of the Hall mobili has shown, that, it has a typical character as other semicondu tor materials. It is shown, that in structures of nGaA n+ (Ges) l (ZnSe)x the current transport is def-lned by tunne recombination mechanism and in nGaAs- iGaAs-n1"(Ge2) i-x(ZnSc structures currents are limited by volume charge.

The spectral dependence of a photocurrent covers a wide into val of energy of dropping quantums from 1.07 o3 to 2.51 sB.

From the investigation of a photoluminescence spectrum of surface of a solid solution (Ge£)i-x(ZnSe)x , the dependence width of a forbidden sons on the temperature of crystalisaticn-beginning, is determined es well as with consecutive removal surface layers th" varyzone of a solid solution is defined.