Молекулярно-лучевая эпитаксия гетероструктур CdxHg1-xTe на подложках GaAs для инфракрасных фотоприёмников тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Михайлов Николай Николаевич

Молекулярно-лучевая эпитаксия гетероструктур С(1х1^1..хТе на подложках ваАв для инфракрасных фотоприёмников

Специальность 01.04.07 (Физика конденсированного состояния)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Новосябирск-2005г.

Работа выполнена в Институте физики полупроводников СО РАН

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, с.п с

Сидоров Юрий Георг иевич

Официальные оппоненты: доктор физико-технических наук, профессор

Величко Александр Андреевич

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

Торопов Александр Иванович

Ведущая организация:

Федеральное государственное научное учреждение Сибирский физико-технический институт им. академика В.Д. Кузнецова

Защита состоится « 27 » декабря 2005 г. в 15- _час. на заседании диссертационного совета К003.037.01 при Институте физики полупроводников СО РАН по адресу: 630090, г. Новосибирск, проспект академика Лаврентьева, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики полупроводников СО РАН

Автореферат разослан «/% » HOüfp9 2005г.

Учёный секретарь диссертационного совета кандидат физ.-мат. наук

С.И Чикичев

тт-

114$т

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность 1емы. Для создания систем инфракрасного наблюдения используются полупроводниковые материалы с малой шириной запрещённой зоны. Используемые элементарные и бинарные полупроводниковые материалы характеризуются, как правило, фиксированной величиной запрещённой зоны или энергией ионизации примесного уровня, определяющими максимум спектральной чувствительности приборов на их основе. Твёрдые растворы на основе теллурида кадмия и ргути Cd„Hgi «Те (КРТ) имеют широкий спектральный диапазоном фоточувствительности (1-25 мкм) в зависимости от состава и интервал рабочих температур (от 77К до 300К) Высокие значения подвижности и низкая собственная концентрация носителей заряда выдвигает его в лидирующее положение при создании фотонриёмных (ФГ1) устройств инфракрасного (ИК) диапазона 1 енденция развишя тепловизионных систем нанравлена на разработку линеек и магриц фотоприёмников большой размерности (с числом элементов 1024x1024 и более), связанных с коммутаторами для обработки сигнала В соответствии с этим направлением технология получения материала для ИК фотоприёмников должна обеспечивать приготовление пластин большой площади с однородным распределением cociaea и с заданными фотоэлектрическими свойствами. Развитие Ф11 иде1 по пути создания 2-х и многоцветных систем, для чего необходимы структуры КРТ с заданным распределением состава по толщине. Для создания нового класса приборов с квантовыми ямами и барьерами толщиной в несколько нанометров, а так же излучательных (лазерных) струк-iyp, необходимо контролируемое выращивание структур КРТ с резким профилем распределения состава по юлщине При этом необходим прецизионный контроль, как состава, так и толщины на-нослоев.

Наиболее подходящими методами получения такою материала являются эпитаксиальные методы выращивания. Широко используемая технология жидкофазной эпитаксии позволяет в настоящее время получать материал КРТ с требуемыми электрофизическими характеристиками пригодными для создания высокосовершенных ФП устройств. Однако из-за сравнительно высокой температуры роста (выше 400°С) имеются ограничения в выборе подложечного материала, существует взаимодиффузия компонентов и, как следствие, наличие плавного варизонного слоя в эни-таксиальной сфуктуре, диффузия паразитных примесей из подложечного материала. Кроме того, существуют затруднения при получении поверхности с хорошей морфологией, особенно для подложек большого размера, необходимых для создания болыиеформатных ФП. Получение структур с контролируемым резким профилем состава по юлщине так же затруднительно Преимущества мешда молекулярпо лучевой эпитаксии (МЛЭ) заключаются в возможности выращивания энитак-сиальных слоев на хорошо разработанных более дешевых (чем CdTc или CdZnTe с 4% содержанием Zn) подложках (GaAs, Sj, Ge и т.и) большой площади (до 100 мм в диаметре), мониторинга

процесса роста. Метод МЛЭ позволяет выращивать буферные слои, различною рода защитные слои, а так же целевые слои КРТ различно! о состава в едином 1ехноло1 йческом процессе

В литерагуре имеется большое количество данных по изучению процессов МЛЭ CdTe и КРТ на подложках с ориентациями поверхности (100), (112)В и (111). Однако ни экспериментальных результатов, ни модельных представлений по эпитаксиальному росту CdTe, ZnTe и КРТ на вицинальных поверхностях (013) практически не приводится При исследовании эпигаксиалъпого роста CdTe методом дифракции быстрых электронов на отражение было показано, что па ростовой поверхности существует адсорбционный слой молекул теллура, связанный с затрудненностью диссоциации молекул теллура из-за низкой ростовой температуры. Однако, не приводятся зависимости толщины адсорбционного слоя о г величины потока теллура, температуры подложки Энергетические характеристики молекул теллура на ростовой поверхности так же не приводятся

Влияние на процесс роста адсорбционного слоя молекул теллура на поверхности и получаемые электрофизические характеристики материала КРТ гак же в литературе не обсуждается.

Из-за отсутствия в России на момент начала работы установок МЛЭ, предназначенных для выращивания ртутьсодержащих соединений, при разработке технологии МЛЭ КРТ пришлось решать следующие вопросы

Конструкторско-техпологические

- разработка источников молекулярных потоков, обеспечивающих получение эпитаксиаль-ных плёнок КРТ с высокой однородностью по площади пластины;

- разработка метода и конструкции прибора для бесконтактного измерения температуры подложки во время эпитаксиапьного роста слоев,

- стабильного поддержания и управления потоками во время роста,

- контроля морфологии и состава растущей плёнки КРТ

Физико-химические

- определения энергетических характеристик молекул теллура па ростовой поверхности,

- влияния адсорбционного слоя молекул теллура на процессы, происходящие на поверхности при эпитаксиальном росте CdTe и КРТ;

- установления связи электрофизических параметров с ростовыми условиями,

- определения диапазона ростовых условий для воспроизводимого выращивания i етероэпи-таксиальных структур КРТ с заданными электрофизическими параметрами,

- построения модели, количественно описывающей процессы, происходящие на поверхности при росте CdTe, ZnTe и КРТ.

Целыо работы является исследование процессов происходящих на поверхности при эпитаксиальном росте CdTe и CdxHgi хТе и разработка технологии молекулярпо-лучевой эпитаксии

для воспроизводимого выращивания эцитаксиальных eipyKiyp KPT, пригодных для создания высококачественных многоэлеметных матричных фотоприемных устройств, работающих в ИК области.

Объекты и методы исследования.

Исследование процессов роста проводилось на ус1ановке "Обь" и "Обь-М" Для контроля за процессом эпитаксиального роста использовались методы дифракции быстрых электронов на огражение и метод эллипсометрии Причем, последний, использовался как на стадии предэпитак-сиальной подготовки подложки (десорбция оксидов с поверхности GaAs), так и при эпитаксиаль-ном росте ZnTe и CdTe При росте КРТ эллипсометрия использовалась как основной метод для контроля скорости роста, толщины эпи гаксиальных структур, морфологии растущей плёнки, так и определения состава КРТ Исследования сопровождались разработкой методики эллипсометриче-ского контроля параметров технологического процесса Экспериментальные исследования адсорбционного слоя молекул теллура на поверхности (001) и (013) CdTe осуществлялись с помощью метода эллипсометрии При разработке конструкции установки "Обь-М" проведен расчет потоков Те, Cd и Zii, предложена конструкция исючников молекулярных потоков, произведен их монтаж и юсгировка. Для контроля геМперагуры подложки во время роста КРТ предложен и Испытан оригинальный способ измерения температуры подложки, основанный на измерении разности ортогонально поляризованных компонент излучения подложки.

Тип проводимости, концентрации носителей заряда и их подвижности в выращенных слоях КРТ измерялись методом Холла Время жизни неосновных носителей заряда измерялось СВЧ методом по спаду неравновесной фотопроводимости. Состав выращенных слоев КРТ контролировался по спектрам пропускания.

При определении технологических условий эпитаксиальногсо роста использовались модельные представления, полученные из анализа существования адсорбционного слоя молекул теллура на ростовой поверхности.

Окончательная оптимизация технологических процессов производилась с использованием метода Бокса-Уилсона (метод крутого восхождения) с учетом линейной комбинации факторов

Научная новизна работы состоит в следующем

- установлено, что на росювой поверхности при росге теллуридов происходит недиссоциативная адсорбция теллура, измерены изотермы адсорбции и найдены степени заполнения поверхности теллуром в зависимости от величины поступающего потока теллура;

- из экспериментальных данных произведены оценки энергетических характеристик процессов десорбции и диссоциации теллура на поверхности CdTe. Показано, что энтальпия десорбции двухатомного теллура на (013)CdTe (41,1 ккал/моль) близка к энтальпии сублимации теллура,

а энергия активации диссоциации двухатомного теллура определена из экспериментальных данных и для ориентации поверхности CdTe (100) составляв! 22 ккал/моль;

-для количественного описания процессов происходящих на поверхносж теллурида кадмия предложена модель, основанная на сущес гвовании на поверхности адсорбционного слоя, содержащего молекулы двухатомного теллура, атомы кадмия и теллура Модель позволяет описать такие экспериментальные эффекты, как изменение скорости осаждения в широком интервале температур (более 100 градусов) при неизменной интенсивности поступающих на поверхность потоков компонентов; высокую скорость десорбции, слабо зависящую от температуры подложки Модель предсказывает высокие степени заполнения поверхности двухатомным теллуром Степень заполнения приближается к единице при снижении температуры подложки до 200 - 220°С даже при стехиометрических потоках кадмия и теллура поступающих на подложку Из модели следует также, что равновесие между двух- и одноатомным состояниями теллура на поверхности не устанавливается и активность теллура в двух- и одноатомном состояниях различна.

- установлено, что плёнки CdxIIg|.xTe составов х = 0,20-0,30, выращенные методом МЛЭ на подложках GaAs (013) и CdTe (013), имеют n-тип проводимости, а величина концентрации электронов проводимости определяется температурой выращивания и составом илёнки;

- предложена модель неравновесного встраивания одноатомного теллура в подрешётку металла твёрдого раствора КРТ (антис груктурпый 1сллур) в процессе МЛЭ и произведена экспериментальная проверка модели путем изменения активности одноатомного 1еллура при прочих неизменных условиях выращивания Показано хорошее соответствие экспериментальных результатов с 1еоретической моделью, эксперимешально наблюдалось повышение концентрации электронов в плёнках при повышении температуры диссоциации двухатомного теллура (температуры крекинга);

- отработана методика применения метода эллипсометрии для мониторинга технологического процесса от предэпитакиальной подготовки подложки, роста буферных слоёв вплоть до роста КРТ различного состава Применение эллипсометрии in situ поиолило контролировать десорбцию оксидов с поверхности подложки при её термическом прогреве в сверхвысоком вакууме, отработать режим роста буферных слоёв, контролируемо выращивать i етероэпитаксиапьные плёнки КРТ с различными варизонными слоями на границах эпитаксиалыюй плёнки, вплоть до выращивания различных потенциальных барьеров и ям

- выращивание широкозонных слоёв на гетерогранице плёнка-подложка и у поверхности плёнки КРТ, что позволило уменьшить рекомбинацию носителей заряда на границах и получить эпигаксиальные структуры с временами жизни неосновных носителей заряда не уступающими

лучшим опубликованным данным для плёнок выращенных методом ЖФО И МЛЭ на согласованных подложках CdZnTe

На защиту выносятся следующие основные научные положения и результаты:

1 Хемосорбция молекул двухатомного теллура на поверхности CdTe происходи г без диссоциации молекул теллура. 'Геплога адсорбции двухатомного теллура (41 ккал/моль) близка к энтальпии сублимации теллура

2 С использованием разрабо1анной модели адсорбционного слоя и экспериментальных данных но скорости сублимации CdTe оценена энергия активации диссоциации двухатомного челлура, составляющая величину около 22 ккал/моль Из-за высокой энергии активации диссоциации равновесие между двух- и одноатомным состояниями теллура при температурах МЛЭ на поверхности не устанавливается.

3 Донорными центрами в слоях CdxHgi „Тс, выращиваемых методом МЛЭ, являются атомы -

т

теллура в металлической подрешётке твердого раствора (антиструктурный теллур). Проведено рассмотрение механизмов встраивания и установлено, чю ответственным за механизм является одноатомный теллур, существующий на поверхности при эпитаксиальном росте.

4 Установлено, что путем изменения концентрации одноатомного теллура в потоке за счет-изменения температуры крекинга можно контролируемо управлять концентрацией донорных центров в CdxHgi „Те в широком интервале концентраций - от 2* 1014 см"3 до 5* 1017 см3.

5. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии Cd,Hgi.«Te с in situ эллипсометрическим контролем позволяет управлять предэпитаксиапьной подготовкой подложек (013)GaAs при их термической очистке, определять скорости pocia и развитие морфологи при росте как буферных слоев Znl е, CdTe, так и Cd„Hgi хТе, а в последнем случае проводить и контроль состава растущего слоя. Метод также позволяет воспроизводимо получать высококачественные гетероструктуры КРТ с заданным профилем распределения состава по толщине без существенного изменения ростовых условий, вплоть до выращивания потенциальных барьеров и ям толщиной до нескольких нанометров с размытием 1егеро1раниц не более одного монослоя.

Научная и практическая значимость работы.

Научная ценность полученных результатов заключается в том, что разработана модель, позволяющая численно описать процессы, происходящие на поверхности при МЛЭ теллуридов кадмия, ртути и цинка. Модель основывается на термодинамических представлениях и учитывает кинетические процессы, связанные с существованием на поверхности хемосорбированного слоя молекул теллура. Наличие хемосорбированного слоя показано из in situ эллипсометрических измерений изотермы адсорбции теллура на поверхности CdTe. На основании полученных представлений и сравнении с экспериментальными результатами определены технологические условия получе-

ния гетероэпитаксиальных плёнок КРТ с высоким структурным совершенством и электрофизическими характеристиками, необходимыми для создания приборных структур.

Разработана методика in situ эллипсометрического контроля процесса предэпитаксиальной подготовки подложек, роста буферных слоёв, выращивания слоёв КРТ различного состава как с плавно изменяющимся распределением состава по толщине плёнки, так и для выращивания различных потенциальных барьеров и ям.

Разработаны основные узлы технологической оснастки установок МЛЭ, позволяющие получать ГЭС КРТ с высокой однородностью по площади пластины. Впервые предложен способ и разработан прибор для бесконтактного измерения температуры подложки во время эпитаксиаль-ного роста КРТ, позволяющий контролировать температуру роста с точностью ±2С

Выращивание варизонных слоёв на границах рабочего слоя в структурах КРТ МЛЭ дало возможность изготовить ИК фотоприёмники с высокой чувствительностью и обнаружителыюй способностью. В результате работы выращены ГЭС КРТ МЛЭ, использованные для создания линеек ИК фоторезисторов, матриц ИК диодов в рамках тем ИФП СО РАН "Фотоника-3", "Матри-ца-Х", "Даль-ИК" и ОКР "Продукт". На полученных структурах изготовлены ФП с различной размерностью на диапазоны длин волн 3-5 и 8-Н4 мкм, работающие при 77К, и на диапазон 3+5 мкм, работающие при 210К

Технические решения, разработанные в процессе выполнения работы, позволили создать ГЭС КРТ МЛЭ по всем параметрам (однородность состава, фотоэлектрические параметры), пригодные для изготовления ИК-приёмников с предельными характериоиками Выпущены ТУ на ГЭС КРТ МЛЭ, позволяющие использовать их для производства серийных фотоприёмных устройств.

ГЭС КРТ МЛЭ включены в перечень материалов, разрешенных для использования в военной технике. Ведется поставка ГЭС КРТ МЛЭ на заводы и в организации России, производящие и разрабатывающие ИК ФПУ.

Достоверность полученных результатов и выдвигаемых на защиту научных положений определяется тем, что все экспериментальные результаты получены с использованием современной экспериментальной техники и апробированных методик измерений на большом числе образцов. Полученные в работе данные по температурным зависимостям показателя преломления и поглощения для GaAs, CdTe, и КРТ согласуются с известными экспериментальными и расчетными результатами других авторов. Полученные данные по энтальпии десорбции двухатомного теллура так же согласуются с литературными данными. Предложенная модель не противоречит современным представлениям о физических процессах, происходящих на поверхности, при эпитаксиальном

росте и предсказанные изменения скорости роста в широком интервале температур согласуется с экспериментальными результатами.

Личный вклад автора в диссертационную работу заключается в определении способов решения и обосновании задач исследований, проведении измерений и методических разработок, необходимых для их реализации Он также заключается в выращивании эпитаксиальных структур, анализе и интерпретации полученных результатов, в организации и выполнении экспериментальных исследований

Часть результатов но модельному представлению процессов происходящих на поверхности при эпигаксиальном росте выполнены совместно с д ф.-м.н. Сидоровым Ю.Г; по измерениям изотерм адсорбции теллура с к.ф -м н Дворецким С.А ; измерения электрофизических характеристик выполнены с н с Варавиным В С . Методическое сопровождение эллипсометрических измерений осуществлялось к ф.-м.н. Швец В.А., а эксперименты и численные расчеты по распределению потоков молекулярных пучков совместно с инж.-технологом Смирновым Р.Н. Измерения спектров пропускания и отражения эпитаксиальных плёнок CdTe и CdxíIgi.xTe различного состава выполнены к ф -м.и Ремесником В.Г . На разных этапах работы участие в исследованиях принимали научные сотрудники различных подразделений ИФП СО РАН и ТГУ (г.Томск).

Все рабогы проводились в тесном взаимодействии с соавторами, которые не возражают против использования в диссертации совместно полученных результатов.

Ацробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на VII международной конференции по соединениям АгВ6(г. Эдинбург, Аиглия, 1995г); на II международном совещании по МЛЭ (г Варшава, Польша, 1996г.); на конференции общества SPIE (г. Орландо, США, 1996г.), на XI международной конференции по тройным соединениям (г Сэлфорд, Англия, 1997г.); на VIII международной конференции по узкозонным полупроводникам (г. Шанхай, КНР, 1997г.), на IV Российской конференции по физике полупроводников (г.Новосибирск, 1999г.), на Международном семинаре по Росту и исследованиям II-VI полупроводниковых соединений (г Вюрцбург, Германия, 1999), на 5 Международном семинаре (г.Крит, Греция 2000г), на конференции общества SP1E (г Закопане, Польша, 2002г), на X Национальной конференции по росту кристаллов (г.Москва, 2002г), на Всероссийском совещании по актуальным проблемам полупроводниковой фогоэлекгроники (г Новосибирск 2003г), на XVIII международной конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (Москва 2004 г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 40 печатных работ. Список основных работ приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы В конце каждой главы приводя1ся выводы по главе Диссертация содержит 192 страницы, 65 рисунков и 3 таблицы, список литературы из 158 наименований

Краткое содержание работы Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и шдачи работы, изложены основные положения, выносимые на защюу, научная новизна и пракшческая ценность работы, дана краткая аннотация диссертации

В цервой главе рассмотрены современные тенденции развития ФП устройся, способы получения материала КРТ с параметрами пригодными для их создания. Рассматриваются возможности различных методов выращивания КРТ Приводятся данные по влиянию примесей на электрофизические характеристики Рассмотрены особенности метода МЛЭ для роста КРТ Из лтератур-ных данных следует, что для роста КРТ интервал технологических условий очень узкий (например, температура подложки ±5°С). Для создания многоэлемен гных матричных фогоприёмников -вариация состава по площади пластины не должна превышать 0,005 на сантиметр Отсюда следуют требования на технологическую оснастку, на стабильность поддержания техноло[ических режимов и, соответственно, на возможности контроля и управления источниками молекулярных потоков, возможности использования аналитическою оборудования для контроля за составом растущей эпитаксиальной плёнки. Кратко рассматриваются аналитические средства, используемые в установках МЛЭ для решения этих задач

На момент начала работы процесс роста КРТ методом МЛЭ находился на начальной cia-дии исследования и характеризовался как "State of art", т е не существовало модели, количественно описьшающей процессы, происходящие при росте КРТ. Это связано с рядом причин: возможностью с требуемой точностью контролировать технологические параметры роста (потоки и темцера1уры подложки), трудностью воспроизводимого получения качественного буферного слоя или подложечного материала, отсутствием (или слабой методологической разработкой) аналитических средств Kohi роля за процессом роста Традиционно используемый метод контроля растущего слоя дифракция быстрых электронов на отражение (ДБЭО) для роста КРТ не применим из-за воздействия на процесс роста Из-за низкой воспроизводимости ростовых условий и многофакторности задачи не были установлены однозначные связи между технологическими ростовыми условиями и электрофизическими свойствами растущею слоя

В выводах к главе приводится постановка задачи и пели исспедоиания Во второй главе дано описание промышленно-ориентированной установки МЛЭ "Обь-М", аналитического оборудования, принципа построения и возможностей АСУ ТП, элементов конструкции технологического оборудования Рассмотрена работа поляризационного пирометра и воз-

можность использования метода эллипсометрии для контроля всех стадий технологического процесса.

Установка молекулярно лучевой эпитаксии "Обь-М" предназначена для роста гетероэпи-таксиальных структур CdxHgi-xTe на подложках GaAs. Представляет собой многомодульную систему состоящую: из модуля загрузки и выгрузки образцов, последовательно расположенных модулей подготовки подложек, выращивания буферных слоёв, хранения образцов и выращивания КРТ Модули отсекаются шиберными затворами и позволяют независимо производить технологические операции без взаимного влияния. Все модули обеспечены независимыми средствами откачки на основе магниторазрядных насосов, и при необходимости титаново-сублимяционных насосов.

I Технологические модули оснащены эллипсометрами и дифрактометрами (кроме модуля

выращивания КРТ) для контроля за структурным совершенством растущего слоя, скорости его роста и морфологии поверхности Для контроля за параметрами технологического процесса (температурами источников молекулярных потоков и мощностей нагревателей) использована автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП). Дано описание к принцип построения АСУ ТП. Показано, что можно контролировать и управлять температурами источников молекулярных потоков (МП) с требуемой точностью, документировать параметры технологического процесса на всей стадии его проведения.

Рассмотрены возможности метода эллипсометрии для его использования на всех стадиях технологического процесса от предэпитаксиальной подготовки, выращивания буферных слоёв до роста КРТ. Определено влияние морфологии поверхности и температуры подложки на измеряемые эллипсометрические параметры.

Для независимого бесконтактного измерения температуры подложки предложен .оригинальный способ и конструкция прибора Принцип работы пирометра основан на измерении разности ортогонально поляризованных компонент излучения от поверхности подложки. Показано, что точность контроля температуры подложки во время роста КРТ составляет ±2°С.

Для достижения высокой однородности потоков, необходимых ,цля получения однородного состава КРТ по площади пластины предложен оригинальный блок источников МП. Оригинальность блока источников МП заключается в соосиой конструкции расположения источников с использованием испарителей кольцевого типа. Был произведен расчет потоков из источников МП теллура, кадмия и цинка, проведено сравнение с экспериментально полученными результатами. Такая конструкция позволила получить однородность распределения состава по площади пластины без вращения подложки диаметром 75 мм не хуже, чем AXcdTc=0 005. Результаты не уступактт

лучшим на сегодняшний день опубликованным данным, полученным с использованием вращения подложки.

В третьей главе приводятся результаты экспериментальных исследований по процессам адсорбции - десорбции молекул теллура на поверхностях СсГГе различной ориентации - (001) и (013) Ориентация (100)С<1Те была выбрана для получения экспериментальных данных по процессам адсорбции-десорбции и сравнения их с

известными литературными данными. Эксперименты по адсорбции - десорбции Те заключались в циклической экспозиции поверхности образца С<1Те (Т|км=соп81) потоком теллура известной плотности. Исходное состояние поверхности (ЮЗ) С<П'е

* характеризуется эялипсометрическими углами пси (Ч*) и дельта (Д). При открытии заслонки

У

/ / О

- -£-у о/ --------

Рис.1 Экспериментально измеренные (маркеры) и рассчитанные степени заполнения поверхности (013)Сс1Те теллуром. Крестики - Т1Ю„=266°С, К=2,58х108атм'\ кружочки - Тпщи=2830С, К=1,27х10*атм"1

Те происходит скачкообразное их изменение. Величина изменения Ч* и А зависит от величины поступающего потока теллура. После закрытия заслонки Те поверхность Сс1Те возвращается в исходное состояние, Ч' и Д принимают начальные значения. Измеряли изменение эллипсометрических параметров от величины поступающего на поверхность потока теллура при Т„од=соп81. Степень покрытия поверхности Те определяли из номограммы, рассчитанной с использованием оптических постоянных аморфного теллура. Зависимости степени заполнения поверхности двухатомным теллуром от величины падающего потока (изотермы адсорбции) для двух температур подложки (013) С<1 Те показаны на рис.1. Крестиками представлены результаты для Т|1ОДЛ=2660С и кружочками Т|юдл= 283°С Линейная зависимость изменения степени покрытия поверхности теллуром от величины поступающего потока говорит о том, что выполняется закон Генри (К = 6/Ртй), что свидетельствует о недиссоциативной хемосорбции молекул теллура на поверхносга СсПе. При существовании диссоциации молекул теллура должна выполняться зависимость К = 02/Ртс2- Определена энтальпия десорбции двухатомного теллура с поверхности (013)С(ГГе - 41, 1 ккал/моль, что близко к энтальпии сублимации теллура (41 ккал/моль) с чистой поверхности теллура, т.е десорбция теллура малочувствительна к природе адсорбирующей поверхности, поскольку молекулы теллура сохраняют свою индивидуальность в адсорбированном состоянии.

Кркплп

Адмрбшмпый слой

1/МВл

Далее рассмотрены процессы, происходящие на поверхности СсП'е с учетом существования на ней молекул теллура и поступающих потоков атомов кадмия и теллура. Энергетическая диаграмма процессов представлена на рис 2. Предложена модель процессов происходящих на поверхности С<1Те с учетом существования на ней адсорбционного слоя недиссоциированных молекул теллура и кинетических ограничений, связанных с их диссоциацией. Двухатомные молекулы

теллура, попадая на поверхность, адсорбируются; могут десорбиро ваться и диссоциировать с соответствующими скоростями. Для атомов теллура возможны процессы ассоциации, десорбции и встраивания в кристалл, а также выхода из кристалла со своими скоростями. Для двухатомных молекул и одноатомного теллура записываем уравнения баланса. Считаем, что устанавливается равновесная реакция образования С<1Те из атомов кадмия и теллура: Сс1<г) + Те(г> = Сс1Те(Т1) с константой равновесия Кц = (Рс<1 *Рте)"' При этом количество атомов теллура, участвующих в реакции определяется адсорбционным слоем. С учетом стехиометричности расходования компонентов рассчитали состав паровой фазы на поверхности, парциальные давления паров компонентов в зависимости от отношения потоков, поступающих на поверхность. Получили, что учет адсорбционного слоя при переходе через стехиометрическое соотношение поступающих потоков дает изменение давления Тег всего 2 порядка, а не 12 порядков как для термодинамических расчетов Те кинетические ограничения поверхностных процессов сглаживают влияние нестехиометричности молекулярных потоков. Из равновесных давлений паров компонентов, определены степени заполнения поверхности различными компонентами в адсорбированном состоянии для различной величины поступающих потоков. Показано, что степень заполнения Тег при нулевых потоках на поверхность слабо меняется в интервале температур 4001000 К. При наличии даже малых падающих но гоков, соответствующих скорости роста 0,5 мкм/час, при низких температурах происходит резкое повышение степени заполнения поверхности теллуром. Повышение степени заполнения связано с затрудненностью диссоциации двухатом-

Рис.2 Энергетическая диаграмма процессов, происходящих на поверхности СсГГе при росте и сублимации

ного теллура и соответствует накоплению его на поверхности Сравнение с экспериментальными результатами рассчитанной скорости десорбции теллура позволило определить энергию активации диссоциации двухатомного теллура. Полученное значение составило 22 ккал/моль

Для стехиометрических потоков поступающих на поверхность определены зависимости скорости роста и десорбции CdTe от температуры подложки Показано хорошее соответствие экспериментальных результатов и расчетных кривых Модель позволяет объяснить отсутствие зависимости скорости термической сублимации CdTe от ориентации подложки Это связано с тем, что сублимация лимитируется десорбцией двухатомного теллура, а энергия активации десорбции Тег слабо зависит от ориентации подложки, так как молекулы теллура сохраняют свою индивидуальность в адсорбированном состоянии. Из модели следует также, что равновесие между двух- и одно - атомным состояниями теллура на поверхности не устанавливается и активность теллура в двух-и одноатомном состояниях различна.

Скорость диссоциации теллура достаточна (Т|ЮЛ~180°С), чтобы обеспечить необходимые скорости роста КРТ. Конкурирующий росту КРТ процесс образования фазы элементарного теллура может таким образом развиваться только в том случае, если имеются затруднения в стоке атомов теллура к точкам роста. Поэтому использование вицинальных поверхностей, таких как (013), составленных из ступеней и имеющих минимальное расстояние между ступенями, создает наиболее благоприятные условия для подавления процесса кристаллизации элементарного теллура.

Модельные представления, учитывающие существование на поверхности адсорбционного слоя молекул теллура были использованы для оптимизации технологических условий на каждой стадии роста. Результаты представлены в следующей главе.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных измерений изменения эл-липсометрических параметров GaAs при десорбции оксидов и сравнение с изменением ин генсив-ности рефлексов дифракционной картины ДБЭО Показано, что наблюдается полное соответствие между изменением эллипсометрических параметров и изменением дифракционной картины при термическом прогреве подложек в сверхвысоком вакууме. Следовательно, измерения изменения эллипсометрического параметра Д от температуры подложки могут быть использованы для контроля термической очистки подложек GaAs Необходимо отметить, что эллипсометрический контроль не зависит от ориентации поверхности подложек, т.к характеризует температурные изменения оптических постоянных пик подложки и окисного слоя.

Дополнительно были измерены температурные зависимости изменения оптических постоянных пик для GaAs, CdTe и CdxHgi.«Te различного состава. Результаты измерений были использованы для расчета динамики изменения эллипсометрических параметров при росте буферных сло€в и слоев КРТ различного состава.

В соответствии с вышеразвитыми модельными представлениями следует, что при росте как ZnTe, так и CdTe при избыточном потоке теллура по отношению к потоку элементов второй группы из-за затруднений с диссоциацией молекул теллура на поверхности растущего слоя будет происходить рост теллуридов с затруднениями, приводящими к ухудшению структурного совершенства В результате при росте буферных слоев происходит развитие рельефа поверхности В экспериментах наблюдается отклонение эллисометрических параметров от расчетных теоретических зависимостей для случая роста безрельефной эпитаксиальной плёнки. Поэтому при определении технологических условий (соотношения потоков Cd/Te, Zn/Te) мы добиваемся совпадения расчетной кривой с экспериментально наблюдаемыми изменениями эллипсометрических параметров путем изменения соотношения потоков Для роста ZnTe таким способом была определена граница перехода от роста плёнки с гладкой морфологией поверхности, к плёнке с развитым рельефом в зависимости от соотношения потоков и температуры подложки. По изменению эллипсометриче-ского параметра дельта в процессе роста определено оптимальное соотношение потоков кадмия и теллура дня роста плёнки с гладким рельефом Сравнение расчетного изменения эллипсометрических параметров от толщины буферного слоя с экспериментально наблюдаемой зависимостью от времени позволяет контролировать скорость роста эпитаксиального слоя.

Измеренная полуширина рентгеновских кривых качания для плёнки CdTe толщиной 6 мкм, выращенной в оптимальных условиях показало величину 90 угл.сек, что не уступает лучшим опубликованным литературным данным. Выращенные в оптимальных условиях буферные слои в дальнейшем использовались для роста КРТ.

В отличие от роста буферных слоёв, где метод эллипсометрии используется для кон гроля скорости роста на начальной стадии роста и морфологии поверхности растущего слоя (с развитием рельефа наблюдается быстрое уменьшение эллипсометрического параметра Д и слабое увеличение >(/), при росте КРТ существует зависимость эллипсометрических параметров и от состава. Были проведены калибровочные измерения и найдены полуэмпирические зависимости Д(Хоггс) и >f(XcdTe) для гладких плёнок На начальной стадии развития рельефа наблюдается существенная зависимость параметра Д от величины рельефа, а зависимость у слабо выражена. Поэтому мы использовали последнюю в качестве калибровочной кривой для определения состава растущего слоя При наличии резких границ между подложкой и растущим слоем RPT заданного состава, либо при наличии гетерограяицы при росте плёнок КРТ различного состава на начальной стадии роста изменения эллипсометрических параметров происходит в Д-vjr плоскости в виде скручивающейся спирали Сравнивая расчетную кривую с экспериментально измеренными эллипсометриче-скими параметрами всегда можно определить толщину и состав растущей эпитаксиальной плёнки В результате экспериментально показано, что с использованием одноволнового эллипсометра

можно контролируемо выращивать, как варизонные слои с любым требуемым изменением распределения состава по толщине подложки, так и резкие потенциальные барьеры и ямы с размытием "гетерограницы" не более монослоя. Точность с которой можно контролировать рост плёнки постоянного состава достигает АХол е-^0,0005

Как следует из выводов предыдущей главы, скорости диссоциации теллура достаточно, чтобы обеспечить необходимые скорости роста КРТ даже при температуре роста 180°С. Использование вицинальных поверхностей (013), составленных из ступеней#и имеющих минимальное расстояние между ступенями, создает наиболее благоприятные условия для подавления процесса кристаллизации элементарного теллура Конкурирующий росту КРТ процесс образования фазы элементарного теллура практически не развивается при значительных изменениях потока теллура Поэтому возможно изменение состав растущего слоя в широком интервале без существенных изменений ростовых условий и возможно управление составом растущего слоя путем изменения только потока теллура.

Пятая глава посвящена установлению связи ростовых условий с получаемыми электрофизическими параметрами КРТ и реализации ФП.

Как было показано в третьей главе при росте эпитакисльною слоя, активность теллура в одноатомном и двухатомном состоянии различна В методе МЛЭ имеется уникальная возможность менять соотношение одпоатомного и двухатомного теллура в потоке практически без изменения ростовых условий путем изменения температуры верхней зоны теллурового источника (степени диссоциации двухатомного теллура) и появляется возможность установления однозначной связи между активностью теллура и плотностью доноров, если она существует Теллур, находящийся в подрешётке металла твёрдого раствора C(lxHgi.,Te является донорным центром (антиструктурный теллур) Концентрацию антиструктурного теллура в эпитаксиалъном слое определяем как растворение одноатомного теллура, находящегося на ростовой поверхности, в подрешётку металла. Экспериментально наблюдалось повышение концентрации электронов в плёнках КРТ при повышении температуры диссоциации двухаюмного теллура и понижение концентрации с повышением давления паров ртути, что качественно согласуется с моделью антиструктурного теллура как остаточного донора Количественное расхождение между равновесной моделью и экспериментом при низкой температуре верхней зоны теллурового источника указывает на влияние кинетики поверхностных процессов - кристаллизации КРТ с участием одноатомного 1еллура и ассоциации с образованием двухатомных молекул теллура.

Для реализации приборных структур с предельными характеристиками эпитаксиальные слои на основе CdxHgi_xTe (Холе= 0.22) должны удовлетворять совокупности электрофизических параметров- концентрация носителей заряда для плёнок n-типа проводимости (при температуре

измерения 77 К) 2-5*10|4см'3, подвижность >8*104см2В/с, а время жизни неосновных носителей заряда > 1 мкс.

Требуемый диапазон концентраций электронов лежит в области, где очень существенно влияние кинетических процессов, происходящих на поверхности роста КРТ. При этом наблюдается большой разброс экспериментально получаемых концентраций и подвижностей электронов. Прогнозировать и управлять ситуацией в этом случае крайне сложно без достаточно полного знания кинетических процессов происходящих на поверхности. Для воспроизводимого и управляемого получения таких параметров необходима прецизионная оптимизация ростовых условий.

Потоки тепла, поступающие на подложку во время роста, от формирователя потока ртути, верхней зоны источника молекул теллура, источника атомарного потока кадмия, нагретой арматуры, сравнимы с потоком тепла от нагревателя подложки Небольшие изменения в этих потоках могут приводить к неконтролируемому изменению температуры подложки (единицы градусов) К тому же, при росте узкозонного материала (КРТ) на широкозонной подложке (CdTe/GaAs), изменяется излучательная способность такой структуры Ситуация обостряется еще и с ростом вари-зонных слоёв В зависимости от различных ростовых условий возможно как увеличение, так и уменьшение температуры подложки во время роста эпитаксиального слоя после открытия заслонок. Далее, в самом процессе роста наблюдается взаимное влияние потока ртути на потоки кадмия и теллура. Например, всегда отчетливо наблюдается изменение потока ртути перед подложкой при изменении потока теллура во время роста варизонных структур. Таким образом, задача оптимизации ростовых условий и установлении их связи с получаемыми электрофизическими параметрами становится многофакторной Был предложен и реализован способ решения этой задачи с помощью математического метода многофакторного анализа Бокса-Уилсона. Для этого была составлена база данных условий ростовых процессов полученная с использованием АСУ ТП. Выбраны основные параметры, оказывающие существенное влияние на электрофизические параметры получаемых эпигаксиальных плёнок, рассчитана матрица корреляционных коэффициентов. Путем последовательных итераций найдены условия воспроизводимого получения ГЭС КРТ МЛЭ с совокупностью вышеперечисленных параметров.

В тонких эпитаксиальных слоях {меньше 10 мкм) на время жизни неосновных носителей заряда существенно влияет рекомбинация как на гетерогранице с буферным слоем, так и на поверхности плёнки. Для того чтобы уменьшить влияние границ, особенно при создании узкозонных (с шириной зоны вблизи 0,1 эВ или составом Хагге=0,22-0,23) слоёв, МДП структур, были произведены теоретические оценки и показано, что наличие на границах варизонных структур с плавно увеличивающейся шириной запрещенной зоны (увеличивающимся содержанием теллурида кадмия в эпитаксиальной плёнке) приводит к уменьшению влияния поверхностной рекомбинации но-

си гелей заряда. Градиент ширины запрещенной зоны приводит к существованию встроенных электрических полей, которые существенным образом влияют на дрейф носителей к границе раздела Были выращены эпитаксиальные слои с большим содержанием теллурида кадмия вблизи границ В таких эпитаксиальных структурах время жизни неосновных носителей больше 10 мкс при 77К и XcdTt=0 22 На сегодняшний день это лучшие результаты для i етероэпитаксиальных структур КРТ выращенных на подложках GaAs. Удаление поверхностного варизонного слоя (химическое травление) приводит к уменьшению времени жизни неосновных носителей заряда в 3+5 раз, что подтверждает проведенные оценочные расчеты.

На таких структурах КРТ МЛЭ с варизонными слоями были изготовлены по заводской технологии (ГУП «Альфа», г Москва) 128-элементные линейки фоторезисторов для спектрального диапазона 8+14 мкм (рабочая температура 77К) Элементы линейки имели обнаружительную способность Одтах - (4-6)х 1010 см2Гц"2Вт~' и вольтватгную чувствительность S„ = (6-9)-104 В/Вт,

что близко к предельно возможным значениям, ограниченным флуктуациями фоново1 о излучения

Были изготовлены одноэлементные высокочувствительные фоторезисгоры с длинноволновой границей 16+18 мкм при 77К. Эти структуры так же были выращены с варизонными слоями, что позволило получить высокое время жизни неравновесных носителей заряда

На основе фоторезисторов, имеющих длинноволновую границу чувствительности 5-7 мкм и работающих при температурах 200+210К, был разработан фотоприёмный модуль с термоэлектрическим охлаждением для тепловизоров (пороговая мощность Рщ<ах = (1+3)10 10 Вт в полосе частот 0 1 Гц - 60 кГц) Наличие варизонных слоёв позволило также снизить токи утечки фотоприёмников на основе р-n переходов. На полученных структурах р-типа проводимости были изготовлены матрицы фотодиодов размерностью до 256*256 элементов на диапазоны длин волн 3+5 и 8-12 мкм с высокими фотоэлектрическими параметрами. В ИФП СО РАН были изготовлены многоэлементные ФПУ формата 4x288. Фотонриёмная линейка изготавливалась по технологии, использующей ионную имплантацию бора для формирования n-р переходов. Сборка матрицы с процессором осуществлялась через индиевые микроконтакты. При этом достигается удельная обна-ружительная способность D* = 1*10" смГц"2/Вт (апертура 45°, ТфШМ=:295 К). Аналогичные результаты получены и в НПО "Орион". Там же были изготовлены и фото диодные структуры формата 384*288 с граничной длиной волны по уровню Хс=10,3-П,7 мкм. Среднее значение удельной об-наружительной способности D* при 80 К превышает ЗхЮ10 смГц1Я/Вт.

Возможность контролируемо управлять составом плёнки в процессе роста без существенного изменения ростовых условий позволила вырастить эпитаксиальные слои с тонким (« 0.2 мкм) подслоем с составом близким к бесщелевому (х «0,15) на границе раздела подложка-плёнка, ко-

торые имели высокую проводимость n-типа. Отжиг такой структуры позволяет получить проводимость р-типа в рабочем слое, в то же время проводимость подслоя остается высокой. Это позволило снизить до необходимой величины (< 10 Ом) последовательное сопротивление базы матрицы фотодиодов и тем самым улучшить электрическую развязку между элементами Плёнки с таким подслоем так же были использованы для создания высокочастотных фотоприёмпиков

Основные результаты и выводы

1 При участии автора создана промышленно-ориентированная установка МЛЭ по выращиванию гетероэнитаксиальных структур CdxHg|.,Te на подложках GaAs с высокой однородностью состава по площади пластины без её вращения во время роста, прецизионным контролем технологических параметров на всех стадиях роста с помощью эллипсометрии in situ, и бесконтактным контролем температуры подложки во время роста Предложена оригинальная конструкция источников молекулярных пучков Cd, Zn и Те и их расположения. Произведен расчет распределения потоков, изготовлены и настроены технологические блоки источников Экспериментально подтверждена высокая однородность распределения состава по площади подложки - отклонение сосгава по площади структуры диаметром 75 мм не превышает ДХигс = 0,005

2 Предложено и реализовано выращивание широкозонных варизонных слоёв на границе однородного слоя для уменьшения влияния поверхностной рекомбинации носителей заряда В полученных ГЭС КРТ с широкозонными варизонными слоями время жизни неосновных носителей заряда для состава однородного слоя Хсатс = 0,20-0,23 составляет более 10 мкс при 77К, которое значительно понижается при удалении широкозонного варизонного слоя с поверхности.

3 Разработана модель процессов, происходящих при МЛЭ на поверхности CdTe, основанная на рассмотрении процессов адсорбции, диссоциации и десорбции двухатомного теллура С помощью метода эллипсометрии in situ проведено исследование адсорбции теллура на поверхности в широком интервале температур и потоков Определено значение энтальпии десорбции двухатомного теллура на (103)CdTe, составляющее 41 ккал/моль, а энергия диссоциации молекул теллура на (100)CdTe составляет величину 22 ккал/моль Доказано, что адсорбированный на поверхности теллур существует в виде двухатомных молекул Разработанная модель с высокой точностью описывает экспериментальные зависимости скорости осаждения и травления теллурида кадмия от температуры (для интервала температур 450-600 К). Показано, что равновесие между двух-и одноат омным состояниями теллура на поверхности не устанавливается.

4 Произведем расчет концентрации антиструктурного теллура в ГЭС КРТ МЛЭ, при растворении одноатомного теллура в антиструктурные положения в твёрдом растворе Экспериментальные результаты находятся в предсказанном интервале значений. Количественные расхождения объясняются влиянием кинетики поверхностных процессов. Управляемое введение анти-

структурного теллура может быть использовано как метод легирования донорными центрами с концентрациями от 2*10исм'3 до 1017см'5 без использования легирующей примеси

5 С помощью математического метода многофакторного анализа определены технологические условия воспроизводимого выращивания слоёв КРТ электронного типа для составов Хщтг ^ 0,2 - 0,23 с параметрами (77К): п=2-6*1014 см 3, ц >105см2В"'с'' и т >1, пригодных для изготовления высококачественных фотоприёмников.

6. Проведено изучение динамики изменения эллипсометрических параметров дельта и пси in situ при выращивании ГЭС КРТ на подложках из GaAs Определены температурные зависимости оптических постоянных чистых поверхностей GaAs, CdTe и Cd„Hgi хТе разного состава На основе полученных результатов разработана методика эллипсометрического контроля предэпи-таксиальной очистки подложек, скорости роста и развития морфологии поверхности, а также прецизионного контроля состава при росте буферных слоёв ZnTe и CdTe и CdxHgi хТе Определены оптимальные технологические условия выращивания ГЭС КРТ с предельными характеристиками Основные результаты диссертация опубликованы в работах:

1. Сидоров ЮГ, Варавин ВС, Дворецкий С А , Либерман В И, Михайлов Н Н, Якушев MB, Сабинина И.В - " Рост плёнок и дефектообразование в HgCdTe при молекулярно лучевой эпитак-сии"- Рост кристаллов т.20,1995, стр.45-56.

2 Sidorov Yu G., Varavin VS., Dvoretsky S.A., Liberman VI, Mikhailov NN., Sabinma I V, Yaku-shev M.V - "Growth and defect formation in CdxHgj.xTe film during molecular -beam epitaxy"- Growth of Crystal, 1996, v.20, p.35-45.

3. Varavin VS. Dvoretsky SA, Liberman VI, Mikhailov NN, Sidorov Yu G- "The molecular beam epitaxy of high quality Hgi ,CdxTe films with control the composition distribution" - J. Crystal. Growth, 1996, v.159, p. 1I61-U66.

4. Varavin VS., Dvoretsky S.A, Liberman VI, Mikhailov NN., Sidorov Yu.G - 'The controlled growth of high-quality mercury cadmium telluride"- Thin Solid Films, 1995, v. 267, p. 121-125

5 Sidorov Yu.G., Dvoretsky S.A., Mikhailov NN., Yakushev M V., Varavin VS., Liberman VI —" Peculiarities of the MBE growth physics and technology of narrow-gap II-VI-vi compounds" - Thin Solid Films, 1997, №2, p.253-266

6 Shvets V A , Rykhlitski S V, Spesivtsev E V, Aulchenko N A , Mikhailov N N Dvoretsky S Л . Sidorov Yu G, Smirnov RN - " In situ ellipsometry for control of Hgi xCdxTe nanolayer structures and ingomogeneous during MBE growth"-Thin Solid Films, 2004, №455-456, p 688-694

7 Ovsyuk V.N., Studenikin S.A., Vasiliev VV, Zaharyash TI, Talipov NKh, Suslyakov A.O, RemesnikVG, Sidorov YuG, Dvoretsky S A., Liberman V.I., Mikhailov N.N., Varavin V S - "Planar photodiodes based on p-Cd„Hgi xTe (x=0.22) epilayers grown by MBE" - Infrared Pliysics, 1996, v.37, p. 321-323.

8 Svilashev К К, ShvetsVA, Mardezhov A S, Sidorov Yu. G, Dvoretsky S A , Mikhailov N N, Spe-sivtsev E V, RychlUsky S V. - "The ellipsometry as a powerful tool for control of epitaxial semiconductor structures m-situ and ex-situ" - Material Science & Engineering, 1997, v. B44, p. 164-167

9 Mikhailov N.N., Rychlitsky SV, Spesivtsev E.V, Dulin SA, Nazarov N.I., Sidorov Yu.G, Dvoretsky SA. - "Integrated analytical equipment for film growth in MBE technology" - Material Science & Engineering, 2001, v. B80, p. 41-45.

10. Овсюк B.H, Васильев В В, Захарьяш Т.И, Ремесник В.Г, Студеникин С.А , Сусляное А О., Талипов НХ, Сидоров Ю Г, Дворецкий С А , Либерман В И., Михайлов Я Я, Варавин ВС - "Пленарные диоды на основе эпитаксиальных слоёв CdxHg[ „Те, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии"- 1996, ФТП, т. 30, № 2, стр 193-198.

11. Войцеховский А В, Денисов 10 А., Коханенко А П, Варавин В С, Дворецкий С А, Михайлов Н Н, Либерман В.И, Сидоров ЮГ - "Время жизни носителей заряда в структурах на основе HgCdTe (Х=0 22) выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии" - ФТП, 1997, т. 31, вып.7, с. 1771-1776.

12 Бахтин ПА , Дворецкий С А , Варавин ВС, Коробкин А Я, Михайлов Я Я, Сабинина ИВ, Сидоров ЮГ - "Влияние низкотемпературного отжига на электрофизические параметры плёнок n-CdHgTe" - ФТП, 2004, т. 38, вып.Ю,с. 1207-1206.

13 Сидоров Ю Г, Дворецкий С А, Варавин В.С, Михайлов Н. Я, ЯкушевМВ, СабининаИВ -"Молекулярно-лучевая эпитаксия твёрдых растворов кадмий-ртуть-теллур на "альтернативных" подложках" - ФТП, 2001, т. 35, вып.9, с. 1092-1101.

14 Мардежоа А С, Михайлов IIH, Швец В А -"Эллип'сометрический контроль ггредэпич аксиальной подготовки подложек GaAs и роста эпитаксиальных плёнок CdTe" - Поверхность, 1990, №12, с.92-96.

15. Михайлов Н Н, Швец В А, Дворецкий С.А , Спесивцев Е В., Сидоров ЮГ, РыхлщикийСВ -"Выращивание наноструктур на основе CdxHg|.xTe с эллипсометрическим контролем" - Поверхность, 2003, №10, с.77-82.

16. Voitsekhovsku A.V, Denisov Y.A., KokhanenkoА.Р., Varavin V.S., Dvoretsky SA., Liberman VI, Mikhailov N N„ Sidorov YG - "Charge-carrier lifetime in Hgi.xCd,Te (x=0.22) structures grown by molecular-beam epitaxy" - Semiconductors, 1997, v 31, №7, p. 655-657

17. Varavin V.S, Vasiliev V V, Dvoretsky S.A , Mikhailov NN, Ovsyuk V.N., Sidorov Yu.G, Suslya-kov AO, Yakushev M.V, Aseev A.L - "HgCdTe epilayers on GaAs: growth and devices"- Optoelectronics review, 2003, v.l 1, №2, p. 99-111.

18. Михайлов H.H, Смирнов P.II, Дворецкий С.А, Сидоров Ю.Г, Швец В.А , Спесивцев Е.В, Рыхлицкий С В, Бахтин ПА., Варавин В С, Кравченко А Ф, Латышев А.В, Сабинина И В, Якушев MB- Выращивание структур CdxHgi.xTe с горизонтальным и вертикальным расположением нанослоёв методом МЛЭ - В кн.: Нанотехнологии в полупроводниковой электронике. Отв ред. А.Л. Асеев, Новосибирск, Изд. СО РАН, 2004, стр 13-33.

' 19 Сидоров ЮГ, Дворецкий С А , Варавин B.C., Михайлов НН Физико-химические и технические основы молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) соединений CdxHgi.xTe (KPT) - В кн.:

Матричные фотоириёмиые устройства инфракрасного диапазона. Отв ред С П Синица, Новосибирск, Изд."Наука" РАН, 2001,стр. 119-178.

20. Sidorov Yu.G., Dvoretsky S.A., Mikhailov NN. Yakushev M V.. Varavin VS, Vasiliev V.V, Sus-lyakov A.O, Ovsyuk V.N. -"MCT heterostructure designing and growing by МВБ for LR devices" - Proceedings SPIE, 2001, v.4355, p.228-237.

21. Vasil'ev V.V., Esaev E.G. Klimenko A.G, Kozlov AI, Krimsky A I., Marchishin IV, Ovsyuk VN, Romashko L N, Suslyakov A O., Talipov NH, Zahar'jash TI, Sidorov Yu G, Dvoretsky SA, Varavin VS, Mikhailov N.N -"Focal plane arrays based on MBE HgCdTe epitaxial layers MBE-grown on GaAs substrates" - Proceedings SPIE, 1997, v.3061, p.956-966.

22 Buldygin SA , Buldygin A F., Varavin VS., Dvoretsky S.A , Mikhailov NN, Yakushev M V, Sidorov Yu G. -'The excess carrier life times in MCT heterostructures grown by MBE" - Proceedings of the Eighth International Conference on Narrow Gap Semiconductors. - Shanghai, China, 21-24 April, 1997, p. 12-15.

23 Klimenko A G, Kltmov A E, Soldalenkova V V, Torlin MA , Fedosenko E V, Shumsky V N, Varavin VS, Dvoretsky SA , Mikhailov NN, Yakushev M V, Sidorov Yu G - "The linear photoconductor arrays based on HgCdTe heterostructures grown by MBE" - Proceedings of the Eighth International Conference on Narrow Gap Semiconductors. - Shanghai, China, 21-24 April, 1997, p.156-159.

24. Esaev E.G., Klimenko A.G., Kozlov A.I., Krimsky A /., Marchishin IV, Ovsyuk VN, Romashko L N.. Suslyakov AO., Talipov N.H, Vasil'ev V.V., Zahar'jash Т.1., Sidorov Yu.G. Dvoretsky S A., Mikhailov N.N, Varavin V S - "LWIR focal plane array based on MBE HgCdl'e films" - Proceedings of the Eighth International Conference on Narrow Gap Semiconductors. - Shanghai, China, 21-24 April, 1997, p 160-163.

25 Сусов E В. Сидоров ЮГ, Северцев В И., /Сомов А А , Чеканова Г В, Дворецкий С А , Михайлов Н Н., Варавин B.C., Дьяконов Л.И. - "Многоэлементный охлаждаемый фоторезистор на основе гетероэпитаксиальных структур HgCdTe" - Автометрия, 1996, №4, стр 40-44.

26. Овсюк В.Н, Сусляков А О, Захарьяш Т И, Васильев В.В, Студеникии С А , Сидоров Ю.Г, Дворецкий С А., Михайлов Н.Н, Варавин В С. "Фотосопротивления на основе плёнок CdHgTe, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии" - Автометрия, 1996, №4, сгр 45-50

27 Сусов ЕВ, Северцев В Н, Чеканова Г В, Дворецкий С А, Михаилов ИИ, Варавин ВС -"128-элементный охлаждаемый фотоприёмник на основе гетероэпитаксиальных структур CdHgTe" - Автометрия, 1998, №4, стр. 21-26.

28 Войцеховский А В, Денисов Ю А., Коханенко А.П., Варавин В С., Дворецкий С А , Михайлов НН, Сидоров ЮГ, Якушев MB -"Особенности спектральных и рекомбинациониых характеристик МЛЭ структур на основе CdHgTe" - Автометрия, 1998, №4, стр. 47-58.

29. Дворецкий С А , Михайлов НН, Ремесник В Г., Тапипов ИХ. - "Применение метода отражательной спектроскопии для оценки структурного совершенства плёнок CdTe/GaAs и кристаллов Cd„Hgi.,,Te" - Автометрия, 1998, №5, стр. 73-77.

30 Михайлов Н И, Сидоров Ю Г, Дворецкий С А , Якушев М В, Швец В А -"Изучение процессов адсорбции и десорбции теллура на поверхности CdTe методом эллипсометрии" - Автометрия, 2001, №3, стр. 9-19.

31 Варавин В С, Дворецкий С А., Михайлов Н.Н., Сидоров Ю.Г. -"Донорные дефекты в эиитак-сиальных слоях Сс1Н$Те, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии" - Автометрия, 2000, N64, стр. 124-130.

32. Бахтин ПА, Варавин В.С., Дворецкий С А, Кравченко А.Ф, Латышев А В, Михайлов Н Я, Сабинина И В., Сидоров ЮГ, Якушев М.В. -"Анизотропия проводимости СсЦ^.Де с периодическим микрорельефом поверхности, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии" - Автометрия, 2002, №2, стр. 83-91.

33. Михайлов Н.Н, Швец В.А , Дворецкий С.А , Спесивцев ЕВ, Сидоров ЮГ, Рыхлицкий С В, Смирнов Р Н -"Эллипсометрический контроль роста наноструктур на основе Сс1хНй1-хТе" - Автометрия, 2003, №2, стр. 71-80.

34 Варавин В.С.. Васильев В В, Захарьяш Т И., Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н., Овсюк В.Н., Осадчий В.М, Сидоров Ю Г, Сусляков А О "Фотодиоды с низким последовательным сопротивлением на основе варизонных эпитаксиальных слоёв С(1,Н$1.хТе" - Оптический журнал, 1999, тбб, №12, с.69-72.

35. Сидоров Ю.Г, Дворецкий С А, Михайлов НН., Якушев М.В., Варавин В С., Анциферов А,П. - "Молекулярно-лучевая эпитаксия соединений С<1хЩ1 „Те". Оборудование и технология - Оптический журнал, 2000, т.67, №1, с.39-45.

36. Блинов В В, Горяев ЕЛ., Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н, Мясников ВН., Сидоров ЮГ, Стенин С.Я-"Устройство для молекулярно-лучевой эпитаксии" - ГК по делам изобретений и открытий Патент № 2111291 приоритет от 1.03.95, публ. 20.05.98, БИ №14, с.ЗЗО

37 .Дворецкий С.А., Дупин С А, Михайлов НН, Рыхлицкий СВ, Сидоров ЮГ-"Способ бесконтактного измерения температуры"- ГК по делам изобретений и открытий. Патент № 2149366 приоритет от 14.04.98, публ. 20.05.2000, БИ № 14 с. 389

38. Анциферов А П., Михайлов НН., Сидоров ЮГ Якушев МВ. -"Испарительный тигель" - ГК но делам изобретений и открытий. Патент № 2133308, приоритет от 14.04.98, публ. 20.07.99, БИ. №20, с. 414

39. Михайлов Н.Н, Мищенко А.М -"Двухцветный прибор с зарядовой связью" - ГК по делам изобретений и открытий. Авторское свидетельство № 1630576, приоритет от 14.04.98, БИ. №31 от 10.11.99,БИ№31,с. 157

40. Михайлов Н.Н, Мищенко А.М., Ремесник В.Г. -"Способ создания варизонных структур на основе твёрдых растворов С<1хЩ|-хТе" - ГК по делам изобретений и открытий. Патент № 2022402, приоритет от 14.04.98, публ. 30.10.94, БИ. №20 с. 310

Пцщшкпо в печать 15.11.2MS Формат 60x84 1/16 Печл. 1

Заказ №205 Бумага офсета*, ЗДгр/к2 Тираж 1М

Отпечатано па полиграфическом участке издательского отдела Ивстштута катала» им. Г. К. Борескова СО РАН СЗМ94, Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 5

У

1*23 9 4 t

РНБ Русский фонд

2006-4 27317

1 Твердые растворы CdxHgixTe и методы их получения. Литературный обзор I, 1.1 Свойства материала КРТ и возможности его использования для I создания фотоприемных приборов ИК диапазона.

1.2 Современные тенденции развития фотоприемных устройств. г', 1.3 Методы получения материала, возможности и ограничения. ^ 1.4 Возможности метода МЛЭ, его особенности и современное I состояние. I 1.5 Выводы к главе и постановка задачи. ^ Технологическое оборудование и используемые методы ( контроля за параметрами технологического процесса j 2.1 Промышленно ориентированная установка "Обь-М". i j 2.1.1 Принцип построения и оснащение ростовых камер.

2.1.2 Конструкция технологического блока. t,' | 2.2 Автоматизированная система управления технологическим /!' процессом.

2.3 Методика и возможности эллипсометрического контроля за \ параметрами технологического процесса. ^ 2.3.1 Основные положения метода эллипсометрии. ^ 2.3.2 Влияние температуры и подложки и рельефа поверхности на !; изменение эллипсометрических параметров. .1 2.3.3 Возможности метода эллипсометрии для контроля состава || эпитаксиальных пленок КРТ в процессе роста.

2.4 Поляризационный пирометр и возможность бесконтактного ' контроля температуры подложки в процессе роста. (. ■ V [. 2.5 Выводы к главе.

3 Поверхностные процессы при молекулярно-лучевой эпитаксии CdTe

3.1 Термодинамический анализ МЛЭ CdTe.

3.2 Процессы в адсорбционном слое при МЛЭ CdTe.

3.2.1 Энергетика поверхностных процессов.

3.2.2 Экспериментальное исследование процессов в адсорбционном слое на поверхности CdTe.

3.3 Состав паровой фазы на поверхности подложки.

3.3.1 Равновесный случай.

3.3.2 Неравновесный случай. ф 3.3.3 Случай термического травления.

3.3.4 Расчет состава паровой фазы на поверхности.

3.4 Скорости сублимации и роста CdTe. ф 3.5 Выводы к главе. Экспериментальное исследование процессов роста буферных

4 слоев и КРТ на подложках GaAs с использованием эллипсометрии in situ ф 4.1 Предэпитаксиальная подготовка подложек.

4.1.1 Химическое травление подложек.

4.1.2 Исследование термической очистки подложек.

4.2 Рост буферных слоев теллурида цинка и теллурида кадмия

4.2.1 Эпитаксиальный рост теллурида цинка на подложках GaAs.

4.2.2 Эпитаксиальный рост теллурида кадмия. ф 4.3 Рост КРТ

4.3.1 Рост КРТ постоянного состава и с плавно изменяющимся градиентом состава. ф 4.3.2 Возможность выращивания КРТ в виде потенциальных барьеров и ям с прецизионным контролем, как толщины, так и состава растущего слоя.

4.3.3 Возможность самопроизвольного формирования вертикальной периодической наноструктуры с модулированным составом в пленках CdxHgi-xTe.

4.4 Выводы к главе.

5 Связь ростовых условий с электрофизическими параметрами ^ КРТ и реализация приборных структур

5.1 Влияние варизонных структур на время жизни неосновных носителей заряда.

5.2 Оптимизация условий роста КРТ с использованием метода многофакторного анализа.

5.3 Влияние антиструктурного теллура на концентрацию электронов в ГЭС КРТ МЛЭ.

5.4 Реализация линеек фотосопротивлений и матричных Ф фотоприемных структур.

5.5 Выводы к главе. Основные положения и результаты (выводы). ф Литература. Список условных сокращений и обозначений КРТ твердые растворы теллуридов кадмия и ртути ИК инфракрасный ГЭС гетероэпитаксиальная структура ЖФЭ жидкофазная эпитаксия ДБЭО дифракция быстрых электронов на отражение ПФЭ эпитаксия из паровой фазы МЛЭ молекулярно лучевая эпитаксия ВЖНН время жизни неравновесных носителей ШРХ Шокли-Рида-Холла (центры, рекомбинация) ИК инфракрасный ННЗ неравновесные носители заряда ФП фотоприемник ФР фоторезистор ФПУ фотоприемное устройство CP сверхрешетка ПП модуль подготовки поверхности подложек ВБС модель выращивания буферных слоев МП молекулярные потоки NETD разность температур, эквивалентная шуму

Актуальность темы. Для создания систем инфракрасного наблюдения используются полупроводниковые материалы с малой шириной запрещенной зоны. Используемые элементарные и бинарные полупроводниковые материалы характеризуется, как правило, фиксированной величиной запрещенной зоны или энергией ионизации примесного уровня, определяющими максимум спектральной чувствительности прибора на их основе. Твердые растворы на основе теллурида кадмия и ртути CdxHgi.xTe (KPT) характеризуется широким спектральным диапазоном фоточувствительности (1-25 мкм) в зависимости от состава и широким интервалом рабочих температур (от 77К до 300К). Материал так же характеризуется высокими значениями подвижности и низкой собственной концентрацией носителей заряда, что выдвигает его в лидирующее положение при создании фотоприемных (ФП) устройств инфракрасного (ИК) диапазона. Тенденция развития тепловизионных систем направлена на разработку линеек и матриц фотоприемников большой размерности (с числом элементов 1024x1024 и более) в фокальной плоскости, связанных с коммутаторами для обработки сигнала. В соответствии с этим направлением технология материала для ИК фотоприемников должна обеспечивать приготовление пластин большой площади с однородным распределением состава по площади и с заданными фотоэлектрическими свойствами. Развитие ФП систем идет по пути создания 2-х и многоцветных систем, для чего необходимы структуры КРТ с заданным распределением состава по толщине. Для создания нового класса приборов с квантовыми ямами и барьерами толщиной в несколько нанометров, а так же излучательных (лазерных) структур, необходимо контролируемое выращивание структур КРТ с резким профилем распределения состава по толщине. При этом необходим прецизионный контроль, как состава, так и толщины нанослоев.

Исследования процесса роста МЛЭ CdTe и КРТ проводились для подложек с ориентациями (100), (111)А и (И1)В и (112)В. Однако для ориентации (013) таких результатов практически не приводится. Методами дифракции быстрых электронов на отражение при исследование МЛЭ CdTe было показано, что на ростовой поверхности возможно существование адсорбционного слоя молекул теллура. Энергий диссоциации молекул теллура на поверхности при этом не приводится. Влияние адсорбционного слоя молекул теллура на поверхности на процесс роста и получаемые электрофизические характеристики материала КРТ так же в литературе не обсуждается.

Из-за отсутствия в России на момент начала работы установок МЛЭ, предназначенных для выращивания ртутьсодержащих соединений, при разработке технологии МЛЭ КРТ пришлось решать следующие вопросы:Конструкторско-технологические- разработка источников молекулярных потоков, обеспечивающих получение эпитаксиальных пленок КРТ с высокой однородностью по площади пластины;- разработка метода и конструкции бесконтактного измерения температуры подложки во время эпитаксиального роста слоев;- стабильного поддержания и управления потоками во время роста;- контроля морфологии и состава растущей пленки КРТ.

Целью работы является исследование процессов происходящих на поверхности при эпитаксиальном росте CdTe и CdxHgixTe и разработка технологии молекулярно-лучевой эпитаксии для воспроизводимого выращивания эпитаксиальных структур КРТ, пригодных для создания высококачественных многоэлементных матричных фотоприемных устройств, работающих в ИК области.

Объекты и методы исследования.

Исследование процессов роста проводилось на установке "Обь" и "Обь-М". Для контроля за процессом эпитаксиального роста использовались методы дифракции быстрых электронов на отражение и метод эллипсометрии. Причем, последний, использовался как на стадии предэпитаксиальной подготовки подложки (десорбция оксидов с поверхности GaAs), так и при эпитаксиальном росте ZnTe и CdTe. При росте КРТ эллипсометрия использовалась как основной метод для контроля скорости роста, толщины эпитаксиальных структур, морфологии растущей пленки, так и определения состава КРТ. Исследования сопровождались разработкой методики эллипсометрического контроля параметров технологического процесса. Экспериментальные исследования адсорбционного слоя молекул теллура на поверхности (001) и (013) CdTe осуществлялись с помощью метода эллипсометрии. При разработке конструкции установки "Обь-М" проведен расчет потоков Те, Cd и Zn, предложена конструкция источников молекулярных потоков, произведен их монтаж и юстировка. Для контроля температуры подложки во время роста КРТ предложен ииспытан оригинальный способ измерения температуры подложки, основанный на измерении разности ортогонально поляризованных компонент излучения подложки.

Измерение электрофизических параметров выращенных слоев проводилось методом Ван Дер Пау (тип проводимости, концентрация носителей заряда и их подвижность), время жизни неосновных носителей заряда измерялось СВЧ методом по спаду неравновесной фотопроводимости. Состав выращенных слоев КРТ контролировался по спектрам пропускания.

При определении технологических условий эпитаксиальногсо роста использовались модельные представления, полученные из анализа существования адсорбционного слоя молекул теллура на ростовой поверхности.

Окончательная оптимизация технологических процессов производилась с использованием метода Бокса-Уилсона (метод крутого восхождения) с учетом линейной комбинации факторов.

На защиту выносятся следующие основные научные положения и результаты:1. Для количественного описания процессов, происходящих при МЛЭ теллур содержащих соединений, разработана модель поверхностных процессов, учитывающая наличие адсорбционного слоя двухатомных молекул теллура на ростовой поверхности и энергетических барьеров для диссоциации и десорбции двухатомных молекул.

2. Данная модель применена для количественного описания давления паров компонентов над поверхностью растущего слоя, определения скоростей роста и сублимации CdTe.- Доказано существование на поверхности адсорбционного слоя недиссоциированных молекул теллура. Степень заполнения поверхности двухатомным теллуром линейно увеличивается с увеличением потока теллура и уменьшается с увеличением температуры подложки. Теплота адсорбции двухатомного теллура (41 ккал/моль) близка к энтальпии сублимации теллура.- Энергия активации диссоциации двухатомного теллура на поверхности (OOl)CdTe составляет около 22 ккал/моль. Из-за высокой энергии активации диссоциации равновесие между двух- и одноатомным состояниями теллура при температурах МЛЭ на поверхности не устанавливается.

3. Донорными центрами в слоях CdxHgixTe, выращиваемых методом МЛЭ, являются атомы теллура в металлической подрешетке твердого раствора (антиструктурный теллур). Проведено рассмотрение механизмов встраивания и установлено, что ответственным за механизм является одноатомный теллур, существующий на поверхности при эпитаксиальном росте.

4. Установлено, что путем изменения концентрации одноатомного теллура на поверхности можно контролируемо управлять концентрацией донорных центров в CdxHgi хТе в широком интервале концентраций - от 2*1014 см"3 до 5*1017 см"3.

5. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии CdxHgi.xTe с in situ эллипсометрическим контролем позволяет управлять предэпитаксиальной подготовкой подложек (013)GaAs при их термической очистке, определять скорости роста и развитие морфологи при росте какбуферных слоев ZnTe, CdTe, так и CdxHgixTe, а в последнем случае проводить контроль и состава растущего слоя. Метод также позволяет воспроизводимо получать высококачественные гетероструктуры КРТ с заданным профилем распределения состава по толщине без существенного изменения ростовых условий, вплоть до выращивания потенциальных барьеров и ям толщиной до нескольких нанометров с размытием гетерограниц не более одного монослоя.

Научная и практическая значимость работы.

Научная ценность полученных результатов заключается в том, что разработана модель, позволяющая численно описать процессы, происходящие на поверхности при МЛЭ теллуридов кадмия, ртути и цинка. Модель основывается на термодинамических представлениях и учитывает кинетические процессы, связанные с существованием на поверхности хемосорбированного слоя молекул теллура. Наличие хемосорбированного слоя показано из in situ эллипсометрических измерений изотермы адсорбции теллура на поверхности CdTe. На основании полученных представлений и сравнении с экспериментальными результатами определены технологические условия получения гетероэпитаксиальных пленок КРТ с высоким структурным совершенством и электрофизическими характеристиками, необходимыми для создания приборных структур.

Разработаны основные узлы технологической оснастки установок МЛЭ, позволяющие получать ГЭС КРТ с высокой однородностью по площади пластины. Впервые предложен способ и разработан прибор для бесконтактного измерения температуры подложки во время эпитаксиального роста КРТ, позволяющий контролировать температуру роста с точностью ±2С.

Разработана методика in situ эллипсометрического контроля процесса предэпитаксиальной подготовки подложек, роста буферных слоев, выращивания слоев КРТ различного состава как с плавно изменяющимся распределением состава по толщине пленки, так и для выращивания различных потенциальных барьеров и ям с размытием гетерограниц не больше одного монослоя.

Выращивание варизонных слоев на границах рабочего слоя в структурах КРТ МЛЭ дало возможность изготовить ИК фотоприемники с высокой чувствительностью и обнаружительной способностью. В результате работы выращены ГЭС КРТ МЛЭ,использованные для создания линеек ИК фоторезисторов, матриц ИК диодов в рамках тем ИФП СО РАН «Вега», «Основа», «Фотоника-3», «Матрица-Х», «Веко», «Лото», «Даль-ИК», ОКР «Продукт». На полученных структурах изготовлены фотоприемники (размерностью до 256x256 элементов) на диапазоны длин волн 3+5 и 8+14 мкм, работающие при 77К, и на диапазон 3+5 мкм, работающие при 21 ОК.

Технические решения, разработанные в процессе выполнения работы, позволили создать ГЭС КРТ МЛЭ по всем параметрам (однородность состава, фотоэлектрические параметры), пригодные для изготовления ИК ФП с предельными характеристиками. Выпущены ТУ на ГЭС КРТ МЛЭ, позволяющие их использовать для производства серийных фотоприемных устройств.

ГЭС КРТ МЛЭ включены в перечень материалов, разрешенных для использования в военной технике. Ведется поставка ГЭС КРТ МЛЭ на заводы и в организации России, производящие и разрабатывающие ИК ФПУ.

Достоверность полученных результатов и выдвигаемых на защиту научных положений определяется тем, что все экспериментальные результаты получены с использованием современной экспериментальной техники и апробированных методик измерений на большом числе образцов. Полученные в работе данные по температурным зависимостям показателя преломления и поглощения для GaAs, CdTe, и КРТ согласуются с известными экспериментальными и расчетными результатами других авторов. Полученные данные по энтальпии десорбции двухатомного теллура так же согласуются с литературными данными. Предложенная модель не противоречит современным представлениям о физических процессах, происходящих на поверхности, при эпитаксиальном росте и предсказанные изменения скорости роста в широком интервале температур согласуется с экспериментальными результатами.

Личный вклад автора в диссертационную работу заключается в определении способов решения и обосновании задач исследований, проведении измерений, проведении методических разработок, необходимых для их реализации. Он также заключается в активном участии в организации и выполнении экспериментальных исследований, в анализе и интерпретации полученных результатов, выращивании эпитаксиальных структур.

Часть результатов по модельному представлению процессов происходящих на поверхности при эпитаксиальном росте выполнены совместно с д.ф.-м.н. Сидоровым; по измерениям изотерм адсорбции теллура с к.ф.-м.н. Дворецким С.А., научным сотрудником Якушевым М.В.; измерения электрофизических характеристик (времени жизни неосновных носителей заряда, типа проводимости, концентрации носителей заряда и их подвижностей) выполнены Варавиным B.C. - старшим научным сотрудником. Методическое сопровождение всех эллипсометрических измерений осуществлялось к.ф.-м.н. Швец В.А. - старшим научным сотрудником. Эксперименты и численные расчеты по распределению потоков молекулярных пучков проводились совместно с Смирновым Р.Н. - инженером технологом. Работы по разработке поляризационного пирометра для бесконтактного измерения температуры подложки во время роста проводились совместно с ведущим инженером Дулиным С.А., а по разработке автоматизированной системы управления технологическим процессом совместно с сектором Титова В.П. Измерения спектров пропускания и отражения эпитаксиальных пленок CdTe и CdxHgi.xTe различного состава проводились к.ф.-м.н. Ремесником В.Г. Часть результатов по фотоэлектрическим и рекомбинационным характеристикам получена совместно с д.ф.-м.н. Войцеховским А.В. и д.ф.-м.н. Коханенко А.П. (СФТИ при ТГУ, г.Томск). На разных этапах работы участие в исследованиях принимали научные сотрудники различных подразделений ИФП СО РАН.

Все работы проводились в тесном взаимодействии с соавторами, которые не возражают против использования в диссертации совместно полученных результатов.

Общая постановка и обоснование задач исследования, а так же все научные положения, выносимые на защиту, сформулированы автором настоящей диссертации.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на9 ftVII международной конференции по соединениям А В (г.Эдинбург, Англия, 1995г.); на II международном совещании по МЛЭ (г.Варшава, Польша, 1996г.); на конференции общества SPIE (г.Орландо, США, 1996г.); на XI международной конференции по тройным соединениям (г.Сэлфорд, Англия, 1997г.); на VIII международной конференции по узкозонным полупроводникам (г. Шанхай, КНР, 1997г.), на IV Российской конференции по физике полупроводников (г.Новосибирск, 1999г.), на Международном семинаре по Росту и исследованиям И-VI полупроводниковых соединений (г. Вюрцбург, Германия, 1999), на 5Международном семинаре (г.Крит, Греция 2000г), на конференции общества SPIE (г. Закопане, Польша, 2002г.) на X Национальной конференции по росту кристаллов (г.Москва, 2002г), на Всероссийском совещании по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники (г. Новосибирск 2003г), на XVIII международной конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (Москва 2004 г).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 52 печатных работы. Список основных работ приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. В конце каждой главы приводятся выводы по главе. Диссертация содержит 192 страницы, включая 65 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 158 наименований.

Основные результаты работы

1. При участии автора создана промышленно-ориентированная установка МЛЭ по выращиванию гетероэпитаксиальных структур CdxHgi.xTe на подложках GaAs с высокой однородностью состава по площади пластины без ее вращения во время роста, прецизионным контролем технологических параметров на всех стадиях роста с помощью эллипсометрии in situ, и бесконтактным контролем температуры подложки во время роста. Предложена оригинальная конструкция источников молекулярных пучков Cd, Zn и Те и их расположения. Произведен расчет распределения потоков, изготовлены и настроены технологические блоки источников. Экспериментально подтверждена высокая однородность распределения состава по площади подложки - отклонение состава по площади структуры диаметром 75 мм не превышает ДХсате = 0,005.

2. Предложено и реализовано выращивание широкозонных варизонных слоев на границе однородного слоя для уменьшения влияния поверхностной рекомбинации носителей заряда. В полученных ГЭС КРТ с широкозонными варизонными слоями время жизни неосновных носителей заряда для состава однородного слоя XcdTe = 0,20^-0,23 составляет более 10 мкс при 77К, которое значительно понижается при удалении широкозонного варизонного слоя с поверхности.

3. Разработана модель процессов на поверхности при МЛЭ CdTe, основанная на рассмотрении термодинамических процессов с учетом адсорбционного слоя. С помощью метода эллипсометрии in situ проведено исследование адсорбции теллура на поверхности в широком интервале температур и потоков. Определено значение энтальпии десорбции двухатомного теллура на (103)CdTe, составляющее 41 ккал/моль, а энергия диссоциации молекул теллура на (100)CdTe составляет величину 22 ккал/моль. Доказано, что адсорбированный на поверхности теллур существует в виде двухатомных молекул. Разработанная модель с высокой точностью описывает экспериментальные зависимости скорости осаждения и травления теллурида кадмия от температуры (для интервала температур 450-600 К). Показано, что равновесие между двух- и одноатомным состояниями теллура на поверхности не устанавливается.

4. Произведен расчет концентрации антиструктурного теллура в ГЭС КРТ МЛЭ, при растворении одноатомного теллура в антиструктурные положения в твердом растворе. Экспериментальные результаты находятся в предсказанном интервале значений. Количественные расхождения объясняются влиянием кинетики поверхностных процессов. Управляемое введение антиструктурного теллура может быть использовано как метод легирования донорными центрами с концентрациями от 2*Ю14см"3 до 1017см"3 без использования легирующей примеси.

5. С помощью математического метода многофакторного анализа определены технологические условия воспроизводимого выращивания слоев КРТ электронного типа для составов Хсате = 0,2 0,23 с параметрами (77К): п=2-б*1014 см"3, ц >105см2В"1с"1 и т >1, пригодных для изготовления высококачественных фотоприемников.

6. Проведено изучение динамики изменения эллипсометрических параметров дельта и пси in situ при выращивании ГЭС КРТ на подложках из GaAs. Определены температурные зависимости оптических постоянных чистых поверхностей GaAs, CdTe и CdxHgi-xTe разного состава. На основе полученных результатов разработана методика эллипсометрического контроля предэпитаксиальной очистки подложек, скорости роста и развития морфологии поверхности, а также прецизионного контроля состава при росте буферных слоев ZnTe и CdTe и CdxHgi.xTe. Определены оптимальные технологические условия выращивания ГЭС КРТ с предельными характеристиками.

1. Capper P. "Properties of Narrow Gap Cadmium-based Compounds" // EMIS Datareviews Series No. 10, ГЕЕ, London, 1994, 314-318 S

2. Берченко H.H., Кребс B.E., Средин В.Г. "Полупроводниковые твердые растворы и их применения" // Военное издательство, Москва, 1982, с.208

3. Berding М. A., Nix W.D., Rhiger D.R., Sen S., Sher A. "Critical Thickness in the HgCdTe/CdZnTe System" // J. of Electronic materials, V. 29, № 6, 2000, p.676-679

4. Hansen G. L., Schmit J.L., Casselman T.N. "Energy gap versus alloy composition and temperature in Hg,.xCdxTe" // J. Appl. Phys. V.53, 1982, p.7099-7101

5. Price S. L., Boyd P.R. "Overview of compositional measurement techniques for HgCdTe with emphasis on IR transmission, energy dispersive X-ray analysis and optical reflectance" // Semicon. Sci. Technol. V.8, 1993, p.842-859

6. Phillips J. D., Edwall D.D., Lee D.L. "Control of very-long-wavelength infrared HgCdTe detector-cutoff wavelength" // J. of electronic materials, V. 31, №7, 2002, p. 664-668

7. Anderson W.W., "Absorption constant of PbixSnxTe and HgixCdxTe alloys" // Infrared Phys. V.20,1980, p.363-372

8. Hansen G. L., Schmit J.L. "Calculation of intrinsic carrier concentration in HgixCdxTe'7/ J. Appl. Phys. V.54, 1983, p. 1639-1640

9. Weiler M. H. "Magnetooptical properties of HgixCdxTe allows" // Semiconductors and Semimetals, V.16, 1981, p. 119-191

10. Nguyen D.T. and Lorand D. "Highlights of recent results on HgCdTe thin film photoconductors" // Simicon. Sci. Technol., 1991, v.6, №12, p. C93-C95

11. Sher A., Berding M.A., Schilfgaarde M., Chen A.B. "HgCdTe status review with emphasis on correlation, native defects and diffusion" // Semicon. Sci. Technol. 1991, V.6, p.C59-C70

12. Capper P., "A review of impurity behavior in bulk a nd epitaxial HgixCdxTe" J. Vac. Sci. Tech. В V.9, №3, 1991, p. 1667-1681

13. Sang Dong Yoo, Kae Dal Kwack "Theoretical calculation of electron mobility in HgCdTe" // J. Appl. Phys., 1997,v.81, № 2, p. 719-725

14. Miles R.W. "Properties of Narrow Gap Cadmium-Based Compounds" // London.- INSPEC.-1994, p. 221-227

15. Meyer J.R., Bartoli F.J., Hoffman C.A. "Majority-carrier mobility in p-type Hgi„xCdxTe" // J. Vac. Sci. Technol. A, 1987, v.5, №5, p. 3035-3039

16. Astles G., Shaw N and Blackmore G. "Techniques for improving the control of properties pf liquid Phase epitaxial (CdHg)Te"//Simicon. Sci. Technol., 1993, v.8, №1S, p. S211-S215

17. Piotrowski J., Niedziela Т., Galus W. "High- temperature long-wavelength photoconductors" // Semicond. Sci. technol., 1990, v. 5, N 3S, p. S53-S56

18. Destefanis G.L. "Electrical Doping of HgCdTe by ion implantation and heat treatment" // J. Cryst. Growth, 1988, v.86, p.700-721.

19. Pitcher P.G., Hemment P.L.F., Davis Q.V. "Formation of shallow photodiodes by implantation of boron into mercury cadmium telluride" // Electronics Letters, 1982, v.18, №25, p.1090-1092.

20. Anderson W.W. "Tunnel contribution to Hgi.xCdxTe and Pbi.xSnxTe p-n junction diode characteristics" // Infrared Phys., 1980, v.20, p.353-361.

21. Balcerak R, Brown L. "Mercury cadmium telluride material requirements for infrared systems" // J. Vac. Sci. Technol. (B), 1992, v.10, p.1353-1359.

22. P. Norton "HgCdTe Infrared Detectors" // Opto-Electronics Review, V. 10, № 3; 2002, p. 159164

23. Tribolet P., Chatard J.-P., Costa P., and Paltrier S. "MCT Technology Challenges for Mass Production." // J. Electron. Mater., V. 30, 2001, № 6, p.574-579.

24. Ferret P., Zanatta J.P., Hamelin R., Cremer S., Million A., Wolny M., and Destefanis G. "Status of the MBE Technology at Leti LIR for the Manufacturing of HgCdTe Focal Plane Arrays" // J. Electron. Mater., V. 29, 2000, № 6, p. 641-647

25. Colombo L., Chang R.B., Chang C.J., Baird B.A. "Growth of Hg-based alloys by the traveling heater method" // J. Vac. Sci. Technol., V.A6,1988, p.2795-2799

26. Herman M.A., Pessa M. "Hgi-xCdxTe-Hgi.yCdyTe (0<x, y<l) hetrostructures: Properties, epitaxy, and applications" // J/Appl. Phys., 1985, v.75(8), p. 2671-2694

27. Li В., Chu J., Tang D. "Segregation coefficients in Те- rich Hg-Cd-Te systems" // J. of crystal Growth 1997, V. 171, p. 311-313

28. Radhakrishnan J.K., Sitharaman S., Cupta S.,C. "Surface morphology of Hgo.8Cdo.2Te epilayers grown by LPE using horizontal slider" // Appl. Surface Science 1997, V. 207, p. 33-39

29. Daudin В., Cunff D.B., Tatarenko S. "Stoichiometry determination of the Te-rich (100) CdTe and (100)ZnTe surfaces" // Surface sciense , 1996, v. 352-354, p. 99-104

30. Neureiter H., Schneider M., Tatarenko S., Sokolowsky M., Umbach E. "New information on the sublimation CdTe (100) surface from high resolution LEED" // Appl. Surface Sciense 1998, V. 123-124,p 71-75.

31. Carbonell L., Mula G, Tatarenko S. "Influence of a compressive strain on the stoichiometryof the (0 0 l)CdTe surface during molecular beam epitaxy"// J. of Crystal Growth 1999, V.203, p. 61-66

32. Peyla P., Pimpinelli A., Cibert J., Tatarenko S. "Deposition and growth with desorption for CdTe molecular beam epitaxy" // J. of Crystal growth, 1998,V. 184/185, p. 75-79.

33. Carbonell L., Tatarenko S., Cibert J., Hartman J.M., Mula G, Etgens V.H., Arnoult A. "The role of 2D islands in the epitaxial growth of (001) CdTe" // Appl. Surface Sciense 1998, V. 123124, p 283-288

34. Tatarenko S, Daudin В., Brun D., Etgens V.H., Veron M.B. "Cd and Те desorption from (001), (111)B и (110) CdTe surfaces" // Phys. Rev.B, 1990, v. 50, N 24, pp. 18479-18488

35. Behr Т., Litz Т., Waag A., Landwehr G. "Growth model for the molecular beam epitaxial growth of CdTe using reflection high energy electron diffraction oscillation measurements" // J. of Crystal Growth, 1995, V. 156, p. 206-211

36. Lyon T.J., Jensen J.E., Gorwitz M.D., Cockrum C.A., Jonson S.M., Venzor G.M. "MBE Growth of HgCdTe on Silicon Substrates for Large-Area Infrared Focal Plane Arrays: A Review of Recent Progress"// J. of Electron. Mater., 1999, Vol. 28, No. 6, p. 705-711

37. Edwall D.D., Zandian M., Chen A.C., Arias J.M. "Improving Material Characteristics and Reproducibulity of MBE HgCdTe"// J. of Electron. Mater., 1997, Vol. 26, No. 6, p. 493-497

38. Sidorov Yu.G., Dvoretsky S.A., Mikhailov N.N., Yakushev M.V., Varavin V.S., Liberman V.I. -" Peculiarities of the MBE growth physics and technology of narrow-gap II-VI-vi compounds" -Thin Solid Films, 1997, V. 306, №2, p.253-266

39. Summers C.J., Meeks E.L., Cox N.W. " Molecular beam epitaxial growth of CdTe, HgTe, and HgixCdxTe alloys" // J. Vac. Sci. Technol. B, 1984, V.2 №.2, p. 224-228

40. Faurie J.-P., Sivananthan S. and Wijewarnasurija P.S. "MBE MCT State of Art"// Proceedings SPIE, 1992, v.1735, p.141-150

41. Sivananthan S., Lange M.D., Monfroy G., Faurie J.P. "New achievements in HgixCdxTe grown by molecular-beam epitaxy" // J. Vac. Sci. Technol.B 1988,v.6 n.2, p. 788-793

42. Arias J.M., Shin S.H., Cheung J.T., Chen J.S., Sivananthan S., Reno J., Faure J.P. "(100) versus (lll)B crystallographic orientation of Hgi-xCdxTe grown by molecular-beam epitaxy" // J.Vac.Sci.Technol.A 1987, V. 5, №.5, p. 3133-3138

43. Million A., Di Cioccio L., Galliard J.P., Paguet J. "Molecular-beam epitaxy of Hgi-xCdxTe at D.LETI/LIR" // J.Vac.Sci.Technol.A 1988, V. 6, № 4, p. 2813-2820

44. Arias J.M. //Properties of Narrow Gap Cadmium-Based Compounds.-London.- INSPEC.-1994, 30-35

45. Harris K.A., Myerrs Т.Н., Yanka R.W., Mohkern L.M., Green R.W., Otsuka N. "Microstructural defect reduction in HgCdTe grown by photoassisted molecular-beam epitaxy"// J. Vac. Sci. Technol. 1990, V. A8(2) p. 1013-1019

46. Colin Т., Skauli Т. "Applications of thermodynamical Modeling in Molecular Beam Epitaxy of CdxHgixTe"// J. Vac. Sci. Technol. B, 1997, V.26 №.6, p. 688-696

47. Сидоров Ю.Г., Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н., Якушев М.В., Варавин B.C., Анциферов А.П. "Молекулярно-лучевая эпитаксия соединений CdxHgi-xTe. Оборудование и технология " // Оптический журнал, 2000, т.67, №1, с.39-45

48. Спесивцев Е.В., Рыхлицкий С.В. "Эллипсометр", Свидетельство на полезную модель от1311.98. № 16 314, БИ. №35 от 20.12.00 с. 358

49. Herman М.А., Sitter Н. "Molecular beam epitaxy. Fundamental and Current Status" //- 2nd Eddition, Springer, 1996, p. 453

50. Horicke M., Kalben J., Spricke "A detail study of the molecular beam flux distribution of MBE effusion sources" // Vacuum, 1991, V. 42, p. 1209-1212

51. Krasuski P.T. "Gas flux distribution from cylindrical tubes in molecular flow" // Vacuum, 1990, V. 41, p. 2129-2131

52. Анциферов А.П, Михайлов H.H., Сидоров Ю.Г. Якушев М.В. Испарительный тигель. -ГК по делам изобретений и открытий. Патент № 2133308, приоритет от 14.04.98, публ.2007.99. БИ. № 20, с. 414

53. Блинов В.В., Горяев Е.П., Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н., Мясников В.Н., Сидоров Ю.Г., Стенин С.И., Устройство для молекулярно-лучевой эпитаксии. ГК по делам изобретений и открытий. Патент № 2111291 приоритет от 1.03.95, публ. 20.05.98, БИ. №14 с. 330

54. Varavin V.S., Vasiliev V.V., Dvoretsky S.A., Mikhailov N.N. Ovsyuk V.N., Sidorov Yu.G., Suslyakov A.O., Yakushev M.V., Aseev A.L. "HgCdTe epilayers on GaAs: growth and devices"-Proceedings SPIE, 2003, v.5136, p.381-395.

55. Михайлов Н.Н., Швец В.А., Дворецкий С.А., Спесивцев Е.В., Сидоров Ю.Г., Рыхлицикий С.В. "Выращивание наноструктур на основе CdxHgi.xTe с эллипсометрическим контролем" - Поверхность, 2003, №10, с.77-82.

56. Михайлов Н.Н., Титов В.П., Кербс В.Ф., Аульченко Н.А., Назаров Н.И., Сидоров Ю.Г., Дворецкий С.А. "Автоматизированная система управления технологическим процессом" // Новосибирск, Фотоника 2003, с.57

57. Mikhailov N.N., Rychlitsky S.V., Spesivtsev E.V., Dulin S.A., Nazarov N.I., Sidorov Yu.G., Dvoretsky S.A. "Integrated analytical equipment for film growth in MBE technology" // Material Science & Engeneering, 2001, B80, p. 41-45

58. Кулешов В.Ф., Кухаренко Ю.А., Фридрихов С.А. и др. Спектроскопия и дифракция электронов при исследовании поверхности твердых тел. М.: Наука, 1985, - 290 с

59. Азам Р., Башара Н. "Эллипсометрия и поляризованный свет" // Москва, "Мир", 1981 с.596

60. Demay Y., Araoult D., Galliard J.P., Medina P. "In situ spectroscopic ellipsometry during molecular-beam epitaxy of cadmium mercury telluride" // J. Vac. Technol, 1987, V. A5(5), p. 31393142

61. Bevan M.J., Almeida L.A., Duncan W.M., Shin H.D. "Spectroscopic Ellipsometry for Monitoring and Control of Molecular Beam Epitaxial grown HgCdTe Heterostructures" // J. of Electron. Mater., 1997, Vol. 26, No. 6, p. 502-506

62. Мардежов A.C., Михайлов H.H., Швец B.A. -"Эллипсометрический контроль предэпитаксиальной подготовки подложек GaAs и роста эпитаксиальных пленок CdTe" -Поверхность, 1990, №12, с.92-96.

63. Aspnes D.E., Studna A.A. "Dielectric functions and optical parameters of Si, Ge, GaP, GaAs GaSb, InP, InAs, and InSb from 1,5 to 6.0 eV'7/ Phys. Rev. B.1983. V. 27. №2. P.985-1009

64. Страковская C.E., Кораблев В.В., Станчиц С.А. "Температурные зависимости оптических постоянных GaAs(l 11)В" // Оптика и спектроскопия, 1983, Т.55, Вып.1, с.90 -93.

65. Биленко Д.И., Белобровая О.Я., Дворкин Б.А., Ципоруха В.Д. "Оптические свойства GaAs, GaP, InP и Si в диапазоне температур 300-^-1000 К в ближней инфракрасной области спектра" // Оптика и спектроскопия, 1982, Т.53, Вып.З, с. 469-471

66. Vasques R.P., Lewis B.F., Grunthaner F J. "Cleaning chemistry of GaAs(100) and InSb(100) substrates for molecular beam epitaxy" // J. Vac. Sci. Technol., 1983, V. Bl, p. 791-794

67. Massies J., Contour J.P. "Substrate chemical etching prior to molecular-beam epitaxy: An x-ray photoelectron spectroscopy study of GaAs {001} surfaces etched by the H2SO4-H2O2-H2O solution" // J. Appl. Phys., 1985, V. 58(2), p. 806-810

68. Kawai H., Imanaga S., Kaneko K., Watanabe N. "Complex refractive indices of AlGaAs at high temperatures measured by in situ reflectometry during growth by metalorganic chemical vapor deposition" // J. Appl. Phys. 1987. V.61., №1, p. 328-332.

69. Shvets V.A., Mikhailov N.N., Yakushev M.V., Spesivtsev E.V. "Ellipsometric measurements of the optical constants of solids under impulse heating"- Proceedings SPIE, 2002, v.4900, p.46-52.

70. Varavin V.S., Dvoretsky S.A., Liberman V.I., Mikhailov N.N., Sidorov Yu.G.- "The molecular beam epitaxy of high quality HgixCdxTe films with control the composition distribution" J. Cryst. Growth, 1996, v.l59,p. 1161-1166.

71. Varavin V.S., Dvoretsky S.A., Liberman V.I, Mikhailov N.N., Sidorov Yu.G. "The controlled growth of high-quality mercury cadmium telluride"- Thin Solid Films, 1995, v. 267, p. 121-125.

72. Seig R.M., Sacks R.N., ringel S.A. "application of pyrometric interferometry to the in situ monitoring of Ino.52Alo.48As, Ino.53gao.47As, and quaternary alloy growth on InP substrates" // J.Cryst. Growth, 1997, v.175/176, p. 256-261

73. Eyink K.G., Patterson J.K., Adams S.J., haas T.W., Lampert W.V. "use of optical fiber pyrometry in molecular beam epitaxy" // J.Cryst. Growth, 1997, v.175/176, p. 262-266

74. Takahira Y., Okamoto H. "Measurement of MBE substrate temperature by photoluminescence" // J.Cryst. Growth, 1997, v.175/176, p. 267-272

75. Jons.on S.R., Tiedje T. "Effect of substrate thickness, back surface texture, reflectivity, and thin film interference on optical band-gap thermometry" // J.Cryst. Growth, 1997, v.175/176, p. 273280.

76. Badano G., Daraselia M., Sivananthan S. "In situ monitoring of molecular-beam-epitaxy grown HgixCdxTe by fourier transform infrared spectroscopy" // J. Vac. Sci. Technol, 2001, В 19(4), p. 1576-1579

77. Maracas G.N., Edvard J.L., Shiralagi K., Choi K.Y., Dropad R., Johs В., woollam J.A. "In situ spectroscopic ellipsometry in molecular beam epitaxy" // J. Vac. Sci. Technol, 1992, A10, p. 1832

78. Дворецкий С .А., Дулин С.А., Михайлов Н.Н., Рыхлицкий С.В., Сидоров Ю.Г., Способ бесконтактного измерения температуры. ГК по делам изобретений и открытий. Патент № 2149366 приоритет от 14.04.98, публ. 20.05.2000, БИ. № 14 с. 389

79. Sabinina I.A., Gutakovsky А.К., Sidorov Yu.G., Dvoretsky S.A., Kuzmin V.D. "Defect formation during growth of CdTe (111) and HgCdTe films by molecular beam epitaxy"// J. Cryst. Growth 1992. Vol. 117, N1-4, p. 238-243.

80. Varavin V.S., Dvoretsky S.A., Liberman V.I., Mikhailov N.N., Sidorov Yu.G. "The controlled growth of high-quality mercury cadmium telluride" // Thin Solid Films, 1995, Vol. 267, p. 121125.

81. Seki H., Koukitu A. "Thermodynamic analysis of molecular beam epitaxy of III-V semiconductors." // J. Crystal Growth. 1986, v.78, p.342-352.

82. Brebrick R.F., Strauss A.J. "Partial pressures and Gibbs free energy of formation for congruently subliming CdTe(c)" // J. Phys. Chem. Solids, 1964, v.25, p.1441-1445.'

83. Справочник химика. 2-е издание, ГНТИХЛ, Ленинград-Москва, 1962, т.1,1070 с.

84. Arias J.M. and Sullivan G. "The first observation of reflection high- electron diffraction intensity oscillation during the growth and sublimation of CdTe" // Vac. Sci. Technol., 1987, A 5 (5), Sep/Oct, pp.3143- 3146.

85. Takeda S., Tamaki S., Waseda Y. "Structural study of liquid Se-Te alloys by neitron diffraction" // J. Phys. Soc. Japan, 1986, v.55, p.4283-4295.

86. Михайлов H.H., Сидоров Ю.Г., Дворецкий C.A., Якушев М.В., Швец В.А. "Изучение процессов адсорбции и десорбции теллура на поверхности CdTeMeTOflOM эллипсометрии" // Автометрия, 2001, №3, стр. 9-19.

87. Wu Y.S., Becker R.C., Waag A. "surface sublimation of zinc blende CdTe" // Appl. Phys. Lett, 1993, v.62, p.1510-1515

88. Витлина P.3., Чаплик A.B. "Эллипсометрия субмонослойных покрытий" // В сб. "Эллипсометрия: теория, методы, приложения", Новосибирск, "Наука", 1987, с. 92

89. Shvets V.A., Chikichev S.I., Pridachin D.N., Yakushev M.V., Sidorov Yu.G., Mardezhov A.S. "Ellipsometric study of tellurium molecular beam interaction with dehydrogenated vicinal silicon surfaces." // Thin Solid Films, 1998, v.313-314, p.561-564.

90. Бенсон С. Термохимическая кинетика. // Пер. с англ. Под ред. Ениколопяна Н.С. Москва, Мир, 1971, 306 с.

91. Benson D., Summers C.J. "Surface nuvleation kinetics of molecular beam epitaxial doped (001) and (111) CdTe" // J. Cryst. Growth. 1988,Vol. 86.,P. 354-361

92. Калинин В.В., Кузьмин В.Д., Сидоров Ю.Г. "Слоевой рост и состав адсорбционного слоя при молекулярно-лучевой эпитаксии теллурида кадмия" // Конференция по электронным материалам. Тезисы докладов. Новосибирск, 1992, с.143-144.

93. Крёгер Ф. Химия несовершенных кристаллов.//Пер с англ. Мир, Москва, 1969, стр.333.

94. Chang С., Helblum М., Ludeke R., Natan M.I. "Effect of substrate surface treatment in molecular beam epitaxy on the vertical electronic transport through the film-substrate interface" //Appl. Phys. Lett., 1981, V. 39, p. 229-231

95. Vasques R.P., Lewis В .F., Grunthaner F J. "X-ray photoelectron spectroscopic study of the oxide removal mechanism of GaAs(lOO) molecular beam epitaxial substrates in in situ heating" // Appl. Phys. Lett., 1983, V.42(3), p. 293-295

96. Cho A.I., "Growth of III-V semiconductors by molecular beam epitaxy and their properties"// Thin Solid Film, 1983, V. 100, p. 291-296

97. Laurens J., Simondet F., Saget P. // Appl. Phys. 1979. V. 19. P.63.

98. Lischa K., Fanter E.J., ryan T.W. sitter H. "X-ray rocking curves from (100) and (111) CdTe grown on (100) GaAs by hot wall epitaxy"// Appl. Phys. Letters, 1989, V. 55 p. 1309-1311

99. Придании Д.Н., Якушев М.В.и Сидоров Ю.Г. "Исследование начальных стадий зарождения при эпитаксиальном росте теллурида цинка на поверхности кремния различной ориентации" // Поверхность, 2002, №2, с. 25-29.

100. Otsuka N., Kolodziejski L.A., Gunshor R.L., Datta S. "High resolution electron microscope study of epitaxial CdTe-GaAs interfaces" // Appl. Phys. Lett. 1985. V. 46. №9, p. 860-862

101. Pesec A., Ryan T.W., Sasshofet R., Fanther E.J., Lischka K. "Investigation of the CdTe/GaAs interface the X-ray rocking curve method" // J. Cryst. Growth. 1990,V. 101.,p. 589-593

102. Гутаковский А.К., Елисеев B.M., Люблинская Р.И., Лях Н.В., Мардежов А.С., Петренко И.П., Покровский Л.Д., Сабинина И.В., Сидоров Ю.Г., Швец В.А. // Поверхность, 1988, № 9, с. 80-89

103. Sidorov Yu.G., Varavin V.S., Dvoretsky S.A., Liberman V.I., Mikhailov N.N., Sabinina I.V., Yakushev M.V. "Growth and defect formation in CdxHgixTe film during molecular -beam epitaxy" // Growth of Crystal, 1995, v.20, p.35-45.

104. Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н., Ремесиик В.Г., Талипов Н.Х. "Применение метода отражательной спектроскопии для оценки структурного совершенства пленок CdTe/GaAs и кристаллов CdxHgixTe" - Автометрия, 1998, №5, стр. 73-77

105. Сидоров Ю.Г., Варавин B.C., Дворецкий С.А., Либерман В.И., Михайлов Н.Н, Якушев М.В., Сабинина И.В. " Рост пленок и дефектообразование в HgCdTe при молекулярно лучевой эпитаксии" // Рост кристаллов 1995, т.20, стр.45-56

106. Сидоров Ю.Г., Дворецкий С.А., Варавин B.C., Михайлов Н.Н., Якушев М.В., Сабинина И.В. "Молекулярно-лучевая эпитаксия твердых растворов кадмий-ртуть-теллур на "альтернативных" подложках" ФТП, 2001, т. 35, вып.9, с. 1092-1101.

107. Войцеховский А.В., Денисов Ю.А., Коханенко А.П., Варавин B.C., Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н., Сидоров Ю.Г., Якушев М.В. -"Особенности спектральных и рекомбинационных характеристик МЛЭ структур на основе CdHgTe" // Автометрия, 1998, №4, с. 47-58

108. Михайлов Н.Н., Швец В.А., Дворецкий С.А., Спесивцев Е.В., Сидоров Ю.Г., Рыхлицкий С.В., Смирнов Р.Н. -"Эллипсометрический контроль роста наноструктур на основе CdxHgi хТе" // Автометрия, 2003, №2, стр. 71 -80

109. Ржанов А.В., Свиташев К.К., Мардежев А.С., Швец В.А. "Контроль параметров сверхрешеток в процессе их получения методом эллипсометрии" // ДАН СССР, 1987, Т.297, №3, с. 604-609

110. Берт Н.А., Вавилова Л.С., Ипатова И.П, Капитонов В.А., Мурашова А.В., Пихтин Н.А., Ситникова А.А., Тарасов И.С., Щукин В.А. "Спонтанно формирующиеся периодические InGaAsP-структуры с модулированным составом "// ФТП, 1999, т.ЗЗ, №5, с. 544-548

111. Won S., Seong T.Y., Lee J.N. "Naturally formed InxAlixAs/InyAliyAs vertical superlattices" // Appl. Phys. Lett., 1996, v.68, №24, p. 3443-3445

112. Guyer J. E., В arnett S .A., Voorhees P .W. "Morphological evolution о f Ino.26Gao.74As grown under compression on GaAs(0 0 1) and under tension on InP(0 0 1)"// J. Cryst. Growth. 2000, v. 217, p. 1-12

113. Voitsekhovskii A.V., Kokhanenko А.Р., Nesterovich А.Р., Varavin V.S., Dvoretsky S.A., Sidorov Y.G., Mikhailov N.N. "Conductivity anisotropy of HgCdTe layers on with a periodic surface mikroreliefProceedings SPIE, 2002, v.5136, p.405-410.

114. Voitsekhovskii A.V., Kokhanenko A.P., Nesterovich A.P., Varavin V.S., Dvoretsky S.A., Sidorov Y.G., Mikhailov N.N. "Conductivity anisotropy of HgCdTe layers on with a periodic surface mikrorelief'- Opto-electronics review, 2003, v.l 1, №2, p. 151-154.

115. Wei S.H., Ferreira L.G., Zunger A. "First-principles calculation of temperature-composition phase diagrams of semiconductor alloys"// Phys. Rev. 1990, V. B41, №12, p. 8240-8268

116. Михайлов H.H., Мищенко A.M. Двухцветный прибор с зарядовой связью ГК по делам изобретений и открытий. Авторское свидетельство № 1630576, приоритет от 14.04.98, публ. 22.10.94. БИ. №31 с. 157

117. Михайлов Н.Н., Мищенко A.M., Ремесник В.Г. Способ создания варизонных структур на основе твердых растворов CdxHgi.xTe. ГК по делам изобретений и открытий. Патент № 2022402, приоритет от 14.04.98, публ. 30.10.94. БИ. №20 с. 310

118. Zhang L.H., Summers C.J. "A Study of Void Defects in Metalorganic Molecular-Beam Epitaxy Grown HgCdTe" // J. Electron. Mater. 1998. Vol. 27. No. 6. p.634-639

119. Briot O., Alexis J.P., Tchounkeu M., Aulombard R.L. "Optimization of the MOVPE Growth of GaN on Sapphire" // Materials Science & Engineering, 1997, V. 43, № 1-3, p. 147-153

120. Адлер Ю.П., Маркова E.B., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. // Москва "Наука", 1976, с. 385

121. Варавин B.C., Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н., Сидоров Ю.Г. -"Донорные дефекты в эпитаксиальных слоях CdHgTe, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии" -Автометрия, 2000, №4, с. 124-130.

122. Berding М.А., Schilfgaarde М., Sher A. "First-principles calculation of native defect densities in Hgo.gCdo^Te" // Phys. Rev. 1994, V. B50, p. 1519-1534

123. Сусов E.B., Северцев B.H., Чеканова Г.В., Дворецкий C.A., Михайлов Н.Н., Варавин B.C. "128-элементный охлаждаемый фотоприемник на основе гетероэпитаксиальных структур CdHgTe" // Автометрия, 1998, №4, с. 21-26.

124. Сусов Е.В., Сидоров Ю.Г., Северцев В.Н., Комов А.А., Чеканова Г.В., Дворецкий С.А., Михайлов Н.Н., Варавин B.C., Дьяконов Л.И. "Многоэлементный охлаждаемый фоторезистор на основе гетероэпитаксиальных структур HgCdTe" - Автометрия, 1996, №4, стр. 40-44

125. Васильев В.В., Варавин B.C., Дворецкий С.А., Захарьяш Т.И., Клименко А.Г., Марчишин И.В., Овсюк В.Н., Сидоров Ю.Г., Сусляков А.О. "Фотоприемный модуль для тепловизора" // Автометрия, 1998, №4, с.43-46

126. Varavin V.S., Vasiliev V.V., Dvoretsky S.A., Mikhailov N.N., Ovsyuk V.N., Sidorov Yu.G., Suslyakov A.O., Yakushev M.V., Aseev A.L. "HgCdTe epilayers on GaAs: growth and devices" // Opto-electronics review, 2003, v.l 1, №2, p. 99-111

127. Sidorov Yu.G., Dvoretsky S.A., Mikhailov N.N., Yakushev M.V., Varavin V.S., Vasiliev V.V., Suslyakov A.O., Ovsyuk V.N. "MCT heterostructure designing and growing by MBE for DR. devices" // Proceedings SPffi, 2001, v.4355, p.228-237