Получение и исследование многокомпонентных гетероструктур на основе твердых растворов AIIIBV тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-Кавказский государственный технический университет»

ПИГУЛЕВ РОМАН ВИТАЛЬЕВИЧ

ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ А11^

Специальность 02 00 04 - «Физическая химия»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ставрополь - 2007

□03060256

003060256

Работа выполнена на кафедре физики ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор химических наук, профессор

Валюхов Дмитрий Петрович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Тешев Руслан Шахбанович

кандидат технических наук, доцент Кривошеее Николай Валентинович

Ведущая организация Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет» (Новочеркасский политехнический институт)

Защита состоится 21 июня 2007 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212 245 03 по присуждению ученой степени доктора (кандидата) наук при ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» по адресу 355029, г. Ставрополь, пр Кулакова 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «СевероКавказский государственный технический университет»

Автореферат разослан 19 мая 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета д-р хим наук, ст науч сотр, профессор

Михалев А А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследования

Необходимость получения материалов с заданными свойствами и составом повышает требования как к технологии их изготовления, так и к структурному совершенству К новым перспективным материалам относятся пятикомпонентные твердые растворы (ПТР) на основе соединений А|ПВУ Кристаллизация ПТР из жидкой фазы позволяет управлять составом и толщиной слоев, фотоэлектрическими характеристиками, а также формировать заданную энергетическую структуру кристалла

Отсутствие строгой теории кристаллизации приводит к тому, что описание процессов эпитаксии из жидкой фазы часто носит эмпирический характер, нет четкой концепции прогнозирования как свойств, так и технологических режимов получения твердых растворов, изопериодных подложкам В этом плане создание математической модели и проведение вычислительного эксперимента может помочь произвести расчет фазовых равновесий, дать рекомендации по составу и условию эпитаксии ПТР, определить оптимальные параметры гетероструктур

Экспериментальное изучение твердых растворов ограничивается, как правило, оптическими, рентгеновскими и электроно-микроскопическими исследованиями Методы масс-спектрометрии и электронной спектроскопии не нашли еще широкого применения для изучения ПТР Между тем, именно эти методы позволяют проводить элементный и химический анализ структур, определять наличие и протяженность межфазных границ раздела Поэтому диссертационная работа является актуальной с научно-исследовательской и практической точек зрения

Цель и задачи диссертационного исследования

Целью данной диссертационной работы является разработка и получение пятикомпонентных твердых растворов на основе соединений АШВУ методами градиентной жидкофазной кристаллизации (ГЖК) и жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ), а также комплексное теоретическое и экспериментальное исследование полученных гетероструктур Для достижения поставленной цели решались следующие задачи

- расчет фазовых равновесий на основе термодинамической модели «Избыточные функции как линейные комбинации химических потенциалов» (ЕРЬСР),

- разработка математической модели расчета энергетических диаграмм и ее программная реализация,

- выбор и разработка технологии создания гетероструктур из пятикомпонентных твердых растворов на подложках антимонида галлия и арсенида индия,

- разработка технологии и получение многослойных гетероструктур,

- исследование составов полученных твердых растворов методами масс-спектрометрии вторичных нейтральных частиц (МСВН), оже-электронной спектроскопии (ЭОС) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС)

Научная новизна диссертационного исследования

1 Разработана термодинамическая модель расчета фазовых равновесий пятикомпонентный твердый раствор - пятикомпонентный жидкий раствор в рамках модели «Избыточные функции — линейные комбинации химических потенциалов» (£7<ХСТ)

2 Разработана и программно реализована модель расчета энергетических диаграмм гетеропереходов П-го рода на основе пятикомпонентных твердых растворов, позволяющая связать параметры структуры (состав слоев, уровень легирования) с электрофизическими характеристиками

3 На основе совместного анализа энергетических диаграмм и условий фазовых равновесий были определены составы, рекомендуемые для получения однослойных и многослойных структур с гетеропереходами И-го типа на основе пятикомпонентных твердых растворов Са1пРАз8Ь, АЮа1пАя8Ь изопериодных СаБЬ и Са\пРЛ8$Ь изопериодных 1пА$

4 Получены эпитаксиальные слои пятикомпонентных твердых растворов Са1пРАз8Ь на подложках антимонида галлия и арсенида индия методами ГЖК и ЖФЭ, а также методом ЖФЭ - широкозонные эпитаксиальные слои пятикомпонентного твердого раствора АЮаЫАяБЬ изопериодного Са8Ь и многослойные структуры Оа$Ь/Оа1пРА$БЬ/СаБЬ, АЮа1пА$8Ь/Са1пРАв8Ь/ ваБЬ

5 Впервые методами масс-спектрометрии вторичных нейтральных частиц, оже- и фотоэлектронной спектроскопии исследован элементный состав синтезированных структур На основе полученных концентрационных профилей элементов по глубине предложен оптимальный состав гетероструктур

Практическая значимость результатов исследования

1 Представленная в диссертационной работе методика расчета гетерогенных равновесий, а также компьютерное моделирование эксперимента позволяют прогнозировать результаты эпитаксии многокомпонентных твердых растворов соединений АШВ\ проводить корректировку и оптимизацию технологического процесса формирования полупроводниковых гетероструктур

2 Разработанная методика выращивания эпитаксиальных слоев пятикомпонентных твердых растворов Са1пРАз8Ь на подложках антимонида галлия и арсенида индия методами ГЖК и ЖФЭ, а также методика выращивания многослойных гетероструктур транзисторного типа СаБЪ/СаЫРЛхЗЬ/СаБЬ, АЮа!пА.чБЬ/Са1пРЛ.<;8Ь/Са8Ь на подложках антимонида галлия методом ЖФЭ могут найти применение в технологии изготовления свето- и фотодиодных структур

3 Разработанная программа для обработки электронных спектров нашла применение на кафедре электроники и микроэлектроники, кафедре химии ГОУ ВПО «СевКавГТУ» (подтверждено актом внедрения) и может применяться для решения любых задач дисперсионного анализа

Достоверность научных положений и результатов исследования

Достоверность результатов обеспечивается использованием хорошо зарекомендовавших себя аналитических и численных методов математики, физической химии, физики твердого тела, строгой обоснованностью приближений в описании моделей твердого раствора и зонных диаграмм, использованием поверхностно-чувствительных методов исследования (масс-спектрометрии вторичных нейтральных частиц, оже- и фотоэлектронной спектроскопии), согласованием экспериментальных результатов с предсказанными теоретически, в том числе и других авторов

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1 Термодинамическое описание фазового равновесия на основе модели «Избыточные функции - линейные комбинации химических потенциалов» (ЕП.СР), позволяющее определить исходные данные для получения твердых растворов требуемых составов методами, использующими жидкую фазу

2 Модель расчета энергетических диаграмм гетеропереходов П-го рода на основе пятикомпонентных твердых растворов, связывающая параметры структуры (состав слоев, уровень легирования) с электрофизическими характеристиками

3 Теоретическое и экспериментальное обоснование положения о том, что метод ГЖК оказывается предпочтительней при получении однослойных структур Са/пРАяБЬ/ОаБЬ и СсипРАзЗЬАпКъ, как обеспечивающий меньший разброс отклонений от заданного состава и более высокое кристаллическое совершенство Для получения более тонких эпитаксиапьных слоев необходимо применять метод ЖФЭ, использующий способ быстрого протаскивания подложки под ростовым расплавом, помещенным в узкую вертикальную щель Метод ЖФЭ является единственным методом, обеспечивающим удовлетворительный результат при получении многослойных структур транзисторного типа б а£М7а/л РА ъБЬ/О аБЬ, АЮа!пА556/Са1пРАСаЯЬ на подложках антимонида галлия

4 Свойства пятикомпонентных гетероструктур, привлекательных с точки зрения их применения, по данным концентрационных профилей определяются топологией структур, формируемых в процессе ГЖК или ЖФЭ состоянием и протяженностью межслойных границ, концентрацией элементов, величиной упругих напряжений на границах

Апробация и внедрение результатов исследования Основные результаты работы докладывались и обсуждались на ежегодных семинарах кафедры физики ГОУ ВПО «СевКавГТУ» и кафедры физики ГОУ ВПО «ВИЮРГТУ», а также ежегодных научно-технических конференциях по результатам работы ППС аспирантов и студентов СевКавГТУ, на десятой научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника» (Судак, 2003 г), на первой международной научно-технической конференции

«Инфотелекоммуникационные технологии в науке, производстве и образовании» (Ставрополь 2004), на V международной научной конференции

«Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск 2005)

Работа проводилась в рамках научного направления, принятого на кафедре «Исследование межфазных границ раздела в системах различной химической природы», номер договора С53/31.

Публикации

По результатам исследований получено одно свидетельство об официальной регистрации программы, опубликовано 15 печатных работ, в которых изложены основные положения диссертации, в том числе 7 статей, из них 2 опубликованы в реферируемых изданиях, а именно 1 статья в Известиях Вузов, Северо-Кавказский регион Технические науки, Новочеркасск, 1 статья в Известиях Вузов «Физика», Томск Основные результаты работы получены автором самостоятельно

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 177 печатных страницах текста, состоит из введения, четырех глав, заключительных выводов, списка используемой литературы из 155 наименований и трех приложений Диссертация содержит 50 рисунков и 6 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цели, отмечены научная новизна и практическая ценность, изложены представляемые к защите научные положения

Первая глава диссертации - обзорная Представлены современные литературные данные по особенностям и свойствам многокомпонентных твердых растворов соединений АШВУ В случае пятикомпонентного твердого раствора можно независимо изменять концентрации трех элементов, и, следовательно, независимо управлять, например, параметрами кристаллической решетки, шириной запрещенной зоны и коэффициентом термического расширения Перечислены области применения гетероструктур на основе АШВУ. Рассмотрены существующие модели фазовых равновесий и их особенности, а также накладываемые ограничения на существование твердых растворов Показаны преимущества и недостатки методов градиентной кристаллизации и жидкофазной эпитаксии ПТР Приведены известные закономерности управления распределением элементов по толщине Рассмотрены экспериментальные методы, используемые для проведения исследования ПТР Отмечено, что методы электронной спектроскопии не нашли применение для определения состава и распределения компонентов по глубине гетероструктуры

На основе рассмотренного материала выявлены основные направления работы и сформулированы задачи исследования

Вторая глава посвящена описанию аппаратурного оформления методов гжк и ЖФЭ, а также поверхностно-чувствительных методов, которые применялись для анализа структур

В виду того, что аппаратурно-методическое оформление ГЖК имеет много общего с обычной ЖФЭ, установка, использованная для выращивания пятикомпонентных эпитаксиапьных гетероструктур на основе соединений A'"BV, была собрана на базе промышленной установки «Радуга» Для выращивания высококачественных однородных гетероструктур методом ГЖК важным аспектом является температурный градиент Поэтому для повышения качества температурного режима выращиваемых гетероструктур, использовали «Автоматизированный комплекс управления температурными режимами с применением ПК» Комплекс состоит из управляющего блока и персонального компьютера Базой управляющего блока является микроконтроллер (МК)АТ89С51 фирмы «Atmel», представляющий собой восьмиразрядную однокристальную ЭВМ с системой команд MCS-51 фирмы Intel Программа для МК написана на ассемблере при использовании компилятора 8051 Cross-Assembler, Version 1 2h by MetaLmk Corporation

Приведены технические характеристики автоматизированного комплекса Для получения тонких многослойных гетероструктур методом ЖФЭ использовали горизонтальную установку квазизамкнутого типа с модифицированной сдвиговой кассетой пенального типа

Приведены методики получения структур на основе пятикомпонентных твердых растворов соединений AnlBv методами ГЖК и ЖФЭ, а также основные этапы подготовки шихты Шихту для растворов-расплавов формировали из чистых материалов Sb марки СУ-000, In марки ИН-000, Ga ГЛ-000, Al AJI-000 и нелегированных бинарных соединений InP, InAs, GaSb

Подробно описаны модернизированные экспериментальные установки поверхностно-чувствительных методов, используемых для анализа состава исследуемых структур масс-спектрометрии, оже- и фотоэлектронной спектроскопии Модернизация методов позволила значительно повысить точность измерений, упростить и облегчить процесс обработки данных

Третья глава посвящена моделированию интерфазных взаимодействий и энергетических диаграмм в пятикомпонентных системах AmBv В работе для определения областей составов доступных при синтезе ПТР на основе AnIBv методами ГЖК и ЖФЭ и температур двухфазного равновесия, применялась термодинамическая модель «Избыточные функции как линейные комбинации химических потенциалов» (EFLCP), в которой коэффициенты активности компонентов расплава вычисляются на основе параметров парного и тройного межатомного взаимодействия

RTiny,=++- +- bißrf+

y« jt: к*, ¿1*1 ^

+t Z ХЛ [(*, - ** ) Aj + {ß,j +ß,k) + {l-2x]) W,jk ],

где R - молярная газовая постоянная, T - температура (К), х, - мольная доля г-го компонента расплава, аи, - параметры модели

Необходимые для определения фазового равновесия химические потенциалы бинарных соединений в жидкой фазе, вычисляются по формуле

где стандартные химические потенциалы компонентов вычислены по стандартным термодинамическим функциям, взятых из статей и справочников последних лет издания

ТНи/ Г

< = К (Т) - ТК = Кт + / +АН„, + / С'рис1Т -

39! Тп.щ

Гп.и,с* АН тг С' л

.л Г 111Г

298

lor

J Т

298 ""'.У Тпм]

В твердой фазе для описания избыточных термодинамических функций компонентов — коэффициентов активности соединений у в зависимости от мольной доли — у", используется модель квазирегулярных твердых растворов

КТ1пу'!лс = у2ва'АВ + у20а'С0 + у2Еа'СЕ + уруЕ{а*со + а'СЕ - а*ОЕ) КТ1пУ'ло = У1алв + Уса'ос + У&ж + УСУЕ(«ЬС + «се " «сс) КТ1пУ"лЕ = У2валв + Ус<с + уУеО + УсУо (аЕС + °ЕО " «СО ) ЯТ1пу"вс = у\а'вл + у20а'ср + у2£а*СЕ + уиуЕ (асо + а'СЕ - а'ОЕ)

КТ1пу"В0 = Улавл + Усак + уУор + УсУе {«'ос + ««/: " аа) КТ1пу';Е = у2лавл + у2саЕС + у20аЕ0 + усуп (аЕС + о?т - а'П}) Для расчета химических потенциалов //* соединений АШВУ в твердом

(4)

растворе используется следующее выражение fi:r^; + RTlnylyj-rRTlny,J+5:;1,

(5)

в котором, учитывается вклад упругих напряжений, связанных со сжатием-растяжением связей Am-Bv в твердом растворе

RTlnVl/ = RTlny; + (б)

Для определения сосуществующих жидкой и твердой фаз находилось решение системы из шести уравнений фазового равновесия Решение находилось двумя способами

1) Задавали Т, у a, yD, и условие изопериодичности какой-либо подложке, находили у в, Ус и состав жидкой фазы хА< хц, хс, xq,

2) Задавали хА, хв, хс, xD, находили температуру ликвидуса Т и состав твердого раствора у л, ув, Уп

Алгоритм расчета фазовых равновесий реализован в среде Mathcad 11 0 и приведен в приложении 1 диссертации Однако из-за громоздкости вычислений проявились присущие универсальным математическим пакетам сложности, связанные с работой встроенных алгоритмов Поэтому программная реализация данного алгоритма проводится в интегрированной среде разработке Borland С++ Builder 6 О

Для выбора наиболее выгодного с практической точки зрения состава необходимо теоретически исследовать его свойства и гетеропереходов на его основе С этой целью была разработана модель расчета энергетических диаграмм гетеропереходов, по результатам которой можно определить какого типа будет получен гетеропереход Обычно, для определения типа гетероперехода пользуются правилом электронного сродства Однако этот подход достаточно грубый, так как не учитывает эффекты, связанные с типом и уровнем легирования Варьируя тип и уровень легирования, можно получить совершенно разное поведение перехода

Рисунок 1- Алгоритм программы расчета энергетических диаграмм

Разработанную и реализованную в данной работе модель расчета энергетических диаграмм, можно условно разделить на три этапа.

Первый этап расчета заключается в нахождении условия электрического равенства для заданного материала Задав состав и уровень легирования материала, находим равновесное положение уровня Ферми и соответствующие ему концентрации свободных электронов и дырок, а так же ионизированных доноров и акцепторов

Второй этап расчета сводится к нахождению распределения потенциала в гетеропереходе, для чего решалось уравнение Пуассона

На третьем этапе осуществлялась стыковка решений для двух материалов, то есть нахождение точки максимальной напряженности встроенного электрического поля при равных потенциалах и напряженностях контактирующих материалов Для данной цели находили точку пересечения зависимостей Е = /(<г>) для первого и второго материалов

Констлнгы) Граршм О^гРА^ЬЛатожка | Г] Грю*и* 6а!лРА*5Ь-6^пРА15Ь Зом** диаграмм* певенвдое ]Профмжкст « I >1

Об 05

03 0.2

-0.2 -О.Э

Переход ОДгРАзвь-подложка

•8-02 ш-0 4 -06

400 еоо 800 1 0ОО 1 200 1 400

Фе1пРА55Ь-Оа1г!РА*5Ь

1 ООО 1 200 1 400

Переход 0а*тРАзЯ) АЮа*чАв2ь

\ - ' -

л

л

100 200 300 400 500 600 700 000 900 1 000

Рисунок 2- Вкладка предварительного просмотра энергетических диаграмм

В представленной компьютерной модели, реализованной в программно-ориентированной среде разработки Бе1рЬу 7 0 (листинг программы приведен в приложении 3, алгоритм на рис 1), входными параметрами являются состав твердого раствора, тип концентрации и положения примесей С учетом этих данных программа вычисляет параметры зонной структуры, используя функции от состава, а также рассчитывает плотности состояний в зоне проводимости и валентной зоне. Подсистема визуализации данных процесса

моделирования позволяет анализировать структурные и физико-химические характеристики в ходе компьютерного эксперимента, а также строить модели гетеропереходов Варьируя состав твердого раствора GalnPAsSb изопериодного GaSb или InAs, можно изменять степень перекрытия зон на гетерогранице и получать как ступенчатые, так и разъединенные гетеропереходы 11-го типа (рис 2)

Особенно интересным для исследований в области создания оптоэлектронных гетероструктур, работающих в ИК-диапазоне, являются ПТР GaJnj.xPyAszSbi.y.-, изопериодные подложкам GaSb и InAs, так как эти ПТР являются прямозонными полупроводниками во всей области составов и позволяют создавать как ступенчатые, так и разъединенные гетеропереходы Н-го типа в зависимости от состава Поэтому для выбора оптимальных гетерокомпозиций были определены решеточно-согласованные с подложками GaSb и InAs составы ПТР GalnPAsSb, а также соответствующие им ширины запрещенной зоны Eg и коэффициенты термического расширения а (Результаты расчета приведены в приложении 2)

Четвертая глава посвящена получению и экспериментальному исследованию ПТР, выращенных методами ГЖК и ЖФЭ

В работе была предпринята попытка разработать технологию получения гетеропереходов И-го типа, которые могут применяться для создания светодиодов и фотоприемников с заданными параметрами В частности для реализации этой задачи были выбраны ПТР следующего состава GalnPAsSb и AIGalnAsSb изопериодные GaSb и InAs Причем слои GalnPAsSb в, основном, использовались как активная область, a AIGalnAsSb в качестве ограничительных слоев

Для получения разъединенных гетеропереходов выращиваемый на подложках GaSb пятикомпонентный твердый раствор GalnPAsSb должен содержать большое количество 1п (80-90 %) В случае же применения в качестве подложки InAs, выращиваемый GalnPAsSb должен содержать большое количество Ga В этом случае потолок валентной зоны широкозонного (GalnPAsSb) полупроводника оказывается выше дна зоны проводимости узкозонного (InAs) Прикладывая к гетерогранице внешнее электрическое поле, можно изменять относительное положение энергетических зон вблизи гетерограницы и заселение носителями квантовых уровней

Поэтому был проведен анализ всех типов разъединенных гетеропереходов GalnPAsSb/GaSb и GalnPAsSb/InAs с помощью разработанной в данной работе программы расчета зонной структуры гетеропереходов В результате были выделены две предпочтительные структуры n-Gcin,In0 9Ро /As0 673Sb0 227/GaSb-p и p-Ga0 sIn0 2P0 osAs0 uSb0 78IInAs-n

Помимо зонной диаграммы еще одним преимущественным аспектом этих структур с технологической точки зрения является то, что при их получении нет необходимости легирования Это связано, прежде всего, с тем, что ПТР Gao sino ¡PoosAso nSb078 по составу и ширине запрещенной зоны близок к бинарному GaSb и четырехкомпонентному твердому раствору Gao sino 2As022Sbo7g, которые обладают р-типом проводимости благодаря

неконтролируемым примесям и структурным природным дефектам типа Уса и Gasb, создающим в запрещенной зоне двухзарядные акцепторные уровни с энергией ионизации £,=0,011-0,017 эВ, £^0,03-0,035 эВ и £¿=0,07-0,09 эВ, соответственно В нелегированных GaSb и Ga0 HIn0 ¿/fío iiSbo рекомбинация происходит именно через эти акцепторные уровни, поскольку все мелкие уровни ионизированы уже при 77 К Специально нелегированные твердые растворы Ga0 ¡In0 дРо ¡As0 втз^Ьо ¡¡7 по составу близкие к InAs, также как и сам InAs, обладают «-типом проводимости, обусловленной структурным дефектом, образующим в запрещенной зоне донорный уровень с энергией активации £¿=0,09 эВ

Аналогичным образом на основе обобщенных данных были выбраны многослойные структуры p-GaSb/n-Ga(, ¡lno ?Ро ¡As0 п7з$Ь0 22?/p-GaSb, p-GaSb/ n-Gao iín0 9P0 ¡Aso 67¡Sb0 227/p-Alo 2Ga0 6nln0 nAs0 i¡gSb0 sei, реализация которых возлагалась на модифицированный метод ЖФЭ, основанный на быстром протаскивании подложки под ростовым расплавом, помещенным в узкой вертикальной щели

С помощью метода градиентной жидкофазной кристаллизации структура Gao ¡lno 9Р0 ¡Aso 673Sbo 227/GaSb наилучшим образом реапизовывалась при следующих условиях температура эпитаксии 873 К, температурный градиент 10 К, состав жидкой зоны х'ао = 0,007, х'1п =0,993, х'р = 0,004, х'л, =0,079, х'и = 0,917; переохлаждение 12 К

Эта же структура изготавливалась методом ЖФЭ при температуре эпитаксии 873 К, переохлаждении 12 К и расплаве следующего состава х'а, =0,007, х\„ =0,993, 4 = 0,004, ^ = 0,079, x'ib= 0,917.

Окончательный вывод об образовании твердого раствора и отсутствии фазовой неоднородности делался на основании электронограмм, снятых на электронографе ЭМР-102 при ускряющем напряжении 100 кВ и токе луча 1 мА в режиме отражения В спектрах дифракционного отражения наблюдались регулярно расположенные сателлиты до 3-го порядка, что говорит о структурном совершенстве, существовании четких границ между слоями и однородности химического состава

Диффузионная длина носителей, измеренная модифицированным метод постоянного поверхностного фотонапряжения, составляла 2-2,5 мкм, что связано с высоким качеством полупроводникового материала

Для определения типа и концентраций основных носителей заряда использовался шестизондовый метод на прямоугольных образцах размером 3x10 мм

Анализ состава твердых растворов, изопериодных подложкам GaSb, InAs, полученных методами ГЖК и ЖФЭ, проводили методами масс-спектрометрии, Оже- и фотоэлектронной спектроскопии Данные методы модифицированы внедрением цифро-аналогового комплекса и программного обеспечения, что позволило значительно повысить точность измерений, упростить и облегчить процесс обработки данных Программа обработки электронных спектров зарегистрирована в Роспатенте

а

о й

л

2 "о

Я 2

ж о сг

* §

р я ^ ы 2 >

и о о

о й о 2

2 о

о

2 *

е и

о а

Я -3

а

■о

£

%

I й о

546953157

На рисунке 3 представлены масс-спектры вторичных нейтральных частиц, полученных при травлении поверхности ионами аргона с энергией 3 кэВ и плотности тока 20 мкА/см2, образца Са/пРАяБЬ/СаБЬ, полученного методами ГЖК и ЖФЭ, а на рисунке 4 масс-спектры этой же структуры, изопериодной подложке 1пА,ч Сравнивая рисунки 3 и 4, можно сказать о присутствии большей неоднородности состава в эпитаксиальных пленках, полученных методом ЖФЭ Методом ГЖК структуры получаются более однородные по составу и согласованные по периоду решетки, чем полученные методом ЖФЭ, однако для получения тонких слоев и меньшей переходной области предпочтительней метод ЖФЭ

С этих же структур были сняты оже- и РФЭ-спектры на основании которых, были получены профили распределения состава по глубине Оже- и РФЭ-профили распределения хорошо согласуются с данными, полученными с помощью масс-спектрометрии

Экспериментальным подтверждением значений ширины запрещенной зоны полученных твердых растворов являлись спектры фотолюминисценции, снятые по стандартной методике синхронного детектирования при 300К

Спектры фотолюминесценции пятикомпонентных твердых растворов изопериодных подложкам ваБЬ и ГпАэ, показывают относительное смещение пиков (рис. 5) Указанное смещение отражает разницу в ширине запрещенной зоны твердых растворов, что объясняется изменением полученных составов Твердый раствор, полученный методом ГЖК, оказался более узкозонным с пиком расположенным в области 4,3 мкм и ему соответствует Е8=0,289 эВ Пик твердого раствора, полученного методом ЖФЭ, хоть и сместился в длинноволновую область, но незначительно до отметки 4,13 мкм

Экспериментальные данные позволили определить состав гетероструктуры Поэлементно процентный состав структуры на ваБЬ полученной методом ГЖК, выглядит следующим образом (рис 3 а) ва-б, 1п-44, Р-4, Аб-34, БЬ-12% Учитывая, что в данных структурах сумма мольных долей в подрешетках равна 1, получили следующий состав <7я я,; о,»Л,в8/Ь'о,бхБЬо,аБЬ Теоретический расчет структуры изопериодной дал следующий состав Сао^По^Ро,^0,673^0,227 Исходя из этого видно, что содержание галлия, мышьяка и сурьмы завышено, а индия и фосфора наоборот Это приводит к несоответствию решеток эпитаксиального слоя и подложки на 0,001 А (<5а=1,53* 10"4), а Д0,011 эВ, что в пересчете на длину волны дает расхождение 0,163 мкм Полученный экспериментально твердый раствор оказался более узкозонный, чем предполагаемый теоретически

Таким образом, были определены составы всех структур, полученных методами ГЖК и ЖФЭ на подложках ваБЬ и 1пАб

Замена фосфора в Оа1пРАвБЬ на алюминий приводит к получению широкозонного АЮаЫАхБЪ-р- типа полупроводника, который можно использовать как ограничительный слой в двойных гетероструктурах

0 ^

X

ib -я

1 -3 о

£

* §

рз —

S 1

g 8 о 9 s ó

v: я

J

T3

M ?

Il

U s

Is

а-

Спектры фотолюминесценции структур Са1пРА<>8Ь/Са8Ь

1,251

-гжк

-ЖФЭ

3,9 4,1 4,3 4,5 Длина волны мкм а)

Спектры фотолюминесценции структур СаГпРАвЗЬЯпАв

Длина волны мкм б)

Рисунок 5- Спектры фотолюминесценции ПТР Оа^РАвБЬ, полученных методами ГЖК и ЖФЭ а) на подложке йаБЬ, б) на подложке 1пАй

Экспериментально определенный состав алюминийсодержащей гетероструктуры можно записать так А1В, г&а», бб1щ ¡зАя^^Ь^ц/ОаБЬ. Теоретически предполагался состав А1о,¡Сад,вв^Пв,12^50,¡зд5Ьо,йц/Са5Ь. Видно, что полученный твердый раствор по составу существенно отличается от планированного, что приводит к расхождению по периоду решетки относительно подложки на 0,005 А (<5а=8,729><10'4), и увеличению ширины запрещенной зоны на АЕе= 0,005 эВ

Многослойные структуры получались методом ЖФЭ Условия эпитаксии ПТР Л1Са!пЛхБЬ и Са1пРА чБЬ принимались те же, что и при получении однослойных гетероструктур данного состава Получение слоев СаБЬ производилось при стандартных условиях жидкофазной эпитаксии

На рисунке 6а показан масс-спектр, образца СаБЬ/Са^РАьБЬ/СаБЪ до глубины 17,3 мкм Масс-спектр можно условно разбить на три участка 1- эпитаксиальный слой СаБЬ, 2- слой твердого раствора Са1пРА$БЬ, 3- поверхностный слой подложки Из анализа первого участка видно, что до глубины 7,75 мкм линии галлия и сурьмы имеют вид не изменяющихся кривых, находящихся на уровне 50 % Лишь с глубины 7,75 мкм начинается плавное уменьшение концентраций сурьмы и галлия При этом с этой же глубины начинают последовательно проявляться линии индия, мышьяка и фосфора Этим линиям наоборот присущ плавный рост Существенное изменение положений всех линий происходит вплоть до глубины 9 мкм, которой соответствует граница эпитаксиального слоя Са!пРА$БЬ Таким образом, ширина гетероперехода эпитаксиальных слоев СаБЬ-Са1пРАз8Ь составляет 1,25 мкм

Двойная алюминийсодержащая гетероструктура АЮа1пАз8Ь/ Са1пРА58ЬЛЗа8Ь отличается от предыдущей тем, что по всей толщине пленки наблюдается значительный градиент концентраций, присущий всем элементам (рис 66). Наибольший градиент концентрации, соответствующий алюминию, обусловлен высоким коэффициентом сегрегации, который пытались уменьшить введением малой концентрации индия

Широкозонный твердый раствор АЮа1пАз8Ь протяженностью 9,4 мкм, в двойных гетероструктурах АЮа1пА58Ь/Са1пРА58Ь/Оа5Ь выполняет функции ограничительного слоя, обеспечивающий хорошее ограничение для электронов Из рисунка 66 следует, что слой Са1пРАзБЬ более однородный, чем АЮа^АзБЬ На рисунках 6а и 66 видно значительное увеличение переходных областей, что скорее всего связано с большим временем действия термической диффузии.

Определенные из масс-спектров составы пятикомпонентных твердых растворов двойных гетероструктур отличны от составов, полученных ранее однослойных структур

5 g

s

kl U

e

en X

h к О- о

Ci g с о

Й ? S -

? I

X, "с й Е

S 2

à1 ^ í" о S3

о S* Й i - О Е

ft

,1-3

Ö 3 ; ¡<

Р g

; £ ; О

Cl

C^ -

' OC ■

G\

S —

g o-

I M

ь e,

oc

NJ

о

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ РАБОТЫ

1 На основе термодинамической модели «Избыточные функции -линейные комбинации химических потенциалов» (EFLCP) построена математическая модель расчета фазовых равновесий для систем AxBi.xCyD~Ei.y.z, AxByC¡.xyDzE¡.z Модель учитывает все парные и тройные, дополнительные к парным, межатомные взаимодействия в расплаве и позволяет достаточно точно описывать диаграммы многокомпонентных систем Алгоритм программы реализован на языке Borland С++ Builder 6 О

2 Разработана и реализована в программно-ориентированной среде Delphy 7 0 модель расчета энергетических диаграмм, позволяющая связать параметры структуры (состав слоев, уровень легирования) с их электрофизическими характеристиками Подсистема визуализации данных процесса моделирования позволяет анализировать структурные и физико-химические характеристики в ходе компьютерного эксперимента, а также строить модели гетеропереходов Варьируя состав твердого раствора GalnPAsSb, изопериодного GaSb или InAs, можно изменять степень перекрытия зон на гетерогранице и получать как ступенчатые, так и разъединенные гетеропереходы И-го типа

3 По результатам теоретических расчетов определены наиболее предпочтительные однослойные и многослойные структуры на базе гетеропереходов Н-го типа для практического применения в ИК диапазоне Таковыми являются Ga(l ¡Irto дРо /Л s0 с,7з^Ьп ^GaSb, Ga0 nln0 ¡Po osAsn uSbo jf/InAs, GaSb/Gao ¡In0 gPo ¡As0 e7¡Sb0 227'GaSb, Al0 2Ga0 6sln0 i2As0 i3gSb0 mf Ga0 iln0 9P01 As o 67¡Sbo 227/Ga.a ¡Sbo 5

4 Разработана технология получения пятикомпонентных твердых растворов на основе соединений AmBv методами ГЖК и ЖФЭ Выбраны оптимальные температурно-временные режимы получения ПТР. Получены однослойные и многослойные фосфор- и алюминийсодержащие гетероструктуры изопериодные подложкам из арсенида индия и антимонида галлия GalnPAsSb/GaSb, GalnPAsSb/InAs, AlGalnAsSb/GaSb, GaSb/ GaInPAsSb/GaSb,AlGaInAsSb/GaInPAsSb/GaSb

5 Проведена модернизация комплекса поверхностно-чувствительных методов внедрением цифро-аналогового комплекса и программного обеспечения Это позволило значительно повысить точность измерений, упростить и облегчить процесс обработки данных

6 Впервые методами масс-спектрометрии, оже-спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии получены концентрационные профили распределения элементов по глубине синтезированных гетероструктур, что позволило определить составы структур и толщины гетеропереходов По результатам экспериментальных данных выявлено различие в характере отклонения от предполагаемого состава в зависимости от метода получения Это сказалось на ширине запрещенной зоны полученных пятикомпонентных твердых растворов, что подтвердилось смещением пиков в спектрах люминесценции

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Вычисление энергии Гиббса БЬ / Д П Валюхов, В Я Зленко, С В Лисицын, Р В Пигулев // Материалы XXXIII научн -тех конф по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Северо-Кавказского государственного технического университета за 2003г : тез докл (Ставрополь, 2004г)/ СевКавГТУ - Ставрополь, 2004 -С 14-15

2 Изопериодные структуры Са1пРАБ8Ь/Оа8Ь, полученные из жидкой фазы / Д П Валюхов, В Г Зубрилов, С В Лисицын, Р В Пигулев, И М Хабибулин // Материалы XXXVI науч -тех конф по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевероКавказского государственного технического университета за 2006г тез докл (Ставрополь, 2007г)/СевКавГТУ. - Ставрополь, 2007 -С 14-15

3 Исследование многокомпонентных висмутсодержащих гетероструктур на основе соединений А3В5 / А В Благин, Д П Валюхов, А Э Зорькин, С В Лисицын, Р В Пигулев, И М Хабибулин // Изв вузов «Физика» Томск - 2003. -№11 -С 57-60

4 Изучение свойств твердых растворов 1пСаБЬВ1/1п8Ь методом минимума энергии Гиббса / Д П Валюхов, С В Лисицын, Р В Пигулев, И М Хабибулин // Вестн СевКавГТУ Сер, Физико-химическая Ставрополь, 2004 - № 1(8) -С 31-38

5 Многокомпонентные висмутсодержащие соединения теоретические модельные представления и прогнозирование выделения твердой фазы / А В Благин, Д П Валюхов, С В Лисицын, Р В Пигулев, И М Хабибулин // Вакуумная наука и техника : материалы Десят юбил науч -тех. конф (Крым, сентябрь 2003г)/МИЭМ.- Москва, 2003 -С 527-532

6 Модернизация цифро-аналогового комплекса управления, автоматизированным рабочим местом оператора рентгеновского фотоэлектронного спектрометра / Д П Валюхов, А Э Зорькин, В Г Зубрилов, С В Лисицын, Р В Пигулев, И М Хабибулин // Перв междунар научн.-тех конф сб науч тр (Ставрополь, декабрь 2004г) / СевКавГТУ - Ставрополь, 2004 - С 19-26

7 Оже-анализ эпитаксиальных наноструктурных пленок многокомпонентных твердых растворов на основе соединений А3В5 / Р В Пигулев, Д Г Подшибков // Научные основы высоких технологий Труды центра коллективного пользования «Высокие технологии» РГУ, ЮРГТУ (НПИ), ТРТУ / ЮРГТУ (НПИ) -2006 -Вып 1 -С 11-13

8 Программно-аппаратный комплекс управления оже-электронным спектрометром ЭСО-3 / Д П Валюхов, В Г Зубрилов, С В Лисицын, Р В Пигулев, И М Хабибулин // Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону материалы IX Регион науч -тех конф (Ставрополь, 2005г) / СевКавГТУ - Ставрополь, 2005 -С 12.

9 Программная реализация интерфазных взаимодействий в пятикомпонентных системах типа АШВУ / Д П Валюхов, В Г Зубрилов, В Я Зленко, Р В Пигулев, М В Плаксина // Материалы XXXVI науч.-тех

конф по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Северо-Кавказского государственного технического университета за 2006г тез докл (Ставрополь, 2007г) / СевКавГТУ -Ставрополь, 2007 - С. 16- 17

10 Программа для расчета зонных диаграмм и параметров гетероструктур / Д П Валюхов, В Г Зубрилов, Р.В Пигулев, И М Хабибулин // Материалы XXXVI науч -тех конф по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов Северо-Кавказского государственного технического университета за 2006г тез докл (Ставрополь, 2007г)/СевКавГТУ. - Ставрополь, 2007 - С 18-19

11 Разработка программного обеспечения удаленного управления для МючэтаББ РС 100 / В Г Зубрилов, А Э Зорькин, С В Лисицын, Р В Пигулев, И М Хабибулин // Материалы XXXIV научн -тех конф по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевероКавказского государственного технического университета за 2004г. тез докл (Ставрополь, 2005г.) / СевКавГТУ - Ставрополь, 2005 - С. 26-27.

12 Расчет фазовых равновесий в трех- и четырехкомпонентных гетеросистемах с висмутом / А А Баранник, А В Благин, С В Лисицын, М Л Лунина, Р В Пигулев, А С Севостьянов // Изв вузов Сев-Кавк Рег Техн науки. Спец вып - 2005 - С 50-68

13 Свид 2005611210 Российская Федерация Программа обработки рентгеновских фотоэлектронных спектров / Зубрилов В Г, Крикун С А, Пигулев Р В , Хабибулин И М , заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-Кавказский государственный технический университет» - № 2005610592, заявл 28 03 2005 , опубл 24 05 2005, Бюл № 3(52) - 1 с.

14 Структурный анализ пятикомпонентных твердых растворов АЮэГпАбЗЬ на ОаЭЬ / Д П Валюхов, В Г. Зубрилов, С В Лисицын, Р В Пигулев, И М Хабибулин // Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону : материалы IX регион научно-тех. конф (Ставрополь, 2005г) / СевКавГТУ - Ставрополь, 2005. - С. 11-12

15 Структура и свойства наноразмерных пленок висмутсодержащих твердых растворов А3В5, полученных в поле температурного градиента / М В Кунц, Р В Пигулев, Д Г Подшибков, О В Слуцкая // Научные основы высоких технологий Труды центра коллективного пользования «Высокие технологии» РГУ, ЮРГТУ (НПИ), ТРТУ. / ЮРГТУ (НПИ) - 2006 - Вып 1 -С 23-30

16 Элементный анализ пятикомпонентных гетероструктур АЮаГпРАБ на ваР / Д П Валюхов, В Г Зубрилов, С В Лисицын, Р В Пигулев, И М Хабибулин // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии материалы V Междунар науч конф (Кисловодск, сентябрь 2005г )-СевКавГТУ - Кисловодск, 2005 -С 328-329

Подписано в печать 15 05 07 Формат 60x84 1/16 Уел п л - 1,45 Уч -изд л - 1 Бумага офсетная Печать офсетная Заказ № 343 Тираж 100 экз ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет»

_355029, г Ставрополь, пр Кулакова, 2_

Издательство ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет» Отпечатано в типографии ГОУ ВПО «СевКавГТУ»

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Обзор литературы и постановка задачи исследования.

1.1 Свойства и применение многокомпонентных твердых растворов на основе AmBv.

1.2 Гетеропереходы П-го типа.

1.3 Фазовые равновесия в многокомпонентных гетеросистемах на основе AinBv.

1.4 Термодинамическая устойчивость и ограничения многокомпонентных твердых растворов.

1.5 Распределение компонентов в твердых растворах, формируемых методом ГЖК.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2. Технология и аспекты процессов получения и исследования многокомпонентных твердых растворов.

2.1 Аппаратурно-методическое оформление ГЖК многокомпонентных твердых растворов на основе АШВУ.

2.2 Аппаратурно-методическое оформление ЖФЭ тонких многослойных ПТР на основе соединений AmBv.

2.3 Поверхностно-чувствительные методы, применяемые для анализа пятикомпонентных гетероструктур на основе АШВУ.

2.3.1 Метод оже-спектроскопии (ЭОС).

2.3.2 Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС).

2.3.3 Метод масс-спектрометрии вторичных нейтральных частиц.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. Модель EFLCP в описании интерфазных взаимодействий

ПТР, и моделирование зонных диаграмм гетероструктур Н-го типа.

3.1 Диаграммы плавкости систем на основе AmBv.

3.2. Термодинамическая модель расчета фазовых равновесий ПТР.

3.2.1 Термодинамическая модель EFLCP для системы AxB|.xCyDzEi.y.z.

3.2.2 Термодинамическая модель EFLCP для системы AxByC|.x.yDzE]z.

3.3 Расчет энергетических диаграмм гетероструктур П-го типа.

3.3.1 Определение параметров ПТР.

3.3.2 Модель расчета энергетических диаграмм исследуемых гетероструктур П-го типа.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. Исследование полученных гетероструктур на основе

ПТР AmBv, изопериодных подложкам GaSb и In As.

4.1 Обоснование выбора гетероструктур на основе пятикомпонентных твердых растворов.

4.2 Особенности получения пятикомпонентных твердых растворов на основе AniBv.

4.3 Гетероструктуры на основе ПТР AmBv, изопериодные подложкам GaSb и InAs.

4.3.1 Однослойные гетероструктуры на основе ПТР GalnPAsSb, изопериодные подложкам GaSb и InAs.

4.3.2 Однослойные гетероструктуры на основе ПТР AlGalnAsSb, изопериодные подложкам GaSb.

4.3.3 Многослойные гетероструктуры на основе ПТР GalnPAsSb и AlGalnAsSb, изопериодные подложкам GaSb.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.

Одной из важнейших составляющих современного развития микроэлектроники является разработка теоретических представлений и эффективных технологий получения совершенных полупроводниковых материалов и приборов на их основе.

Несмотря на устойчивый интерес к многокомпонентным твердым растворам и имеющиеся достижения в этой области, описание процессов из жидкой фазы носит эмпирический характер. Отсутствует четкая концепция прогнозирования как свойств, так и технологических режимов получения твердых растворов, изопериодных подложкам.

Поэтому актуальным является разработка методологии получения многокомпонентных твердых растворов с заданными свойствами, установление фундаментальных связей между термодинамическими параметрами компонентов, составляющих твердый раствор, и применение новых комплексных теоретических и экспериментальных подходов к исследованию и прогнозированию их свойств.

Цель и задачи диссертационного исследования

Целью данной диссертационной работы является разработка и получение пятикомпонентных твердых растворов на основе соединений AniBv методами градиентной жидкофазной кристаллизации (ГЖК) и жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ), а также комплексное теоретическое и экспериментальное исследование полученных гетероструктур. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- расчет фазовых равновесий. на основе термодинамической модели «Избыточные функции как линейные комбинации химических потенциалов» (EFLCP);

- разработка математической модели расчета энергетических диаграмм и ее программная реализация;

- выбор и разработка технологии создания гетероструктур из пятикомпонентных твердых растворов на подложках антимонида галлия и арсенида индия;

- разработка технологии и получение многослойных гетероструктур;

- исследование составов полученных твердых растворов методами масс-спектрометрии вторичных нейтральных частиц (МСВН), оже-электронной спектроскопии (ЭОС) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС).

Научная новизна диссертационного исследования

1. Разработана термодинамическая модель расчета фазовых равновесий пятикомпонентный твердый раствор - пятикомпонентный жидкий раствор в рамках модели «Избыточные функции - линейные комбинации химических потенциалов» (EFLCP).

2. Разработана и программно реализована модель расчета энергетических диаграмм гетеропереходов И-го рода на основе пятикомпонентных твердых растворов, позволяющая связать параметры структуры ' (состав слоев, уровень легирования) с электрофизическими характеристиками.

3. На основе совместного анализа энергетических диаграмм и условий фазовых равновесий были определены составы, рекомендуемые для получения однослойных и многослойных структур с гетеропереходами П-го типа на основе пятикомпонентных твердых растворов GalnPAsSb, AlGalnAsSb изопериодных GaSb и GalnPAsSb изопериодных InAs.

4. Получены эпитаксиальные слои пятикомпонентных твердых растворов GalnPAsSb на подложках антимонида галлия и арсенида индия методами ГЖК и ЖФЭ, а также методом ЖФЭ - широкозонные эпитаксиальные слои пятикомпонентного твердого раствора AlGalnAsSb изопериодного GaSb и многослойные структуры GaSb/GalnPAsSb/GaSb, AlGalnAsSb/GalnPAsSb/ GaSb.

5. Впервые методами масс-спектрометрии вторичных нейтральных частиц, оже- и фотоэлектронной спектроскопии исследован элементный состав синтезированных структур. На основе полученных концентрационных профилей элементов по глубине предложен оптимальный состав гетероструктур.

Практическая значимость результатов исследования

1. Представленная в диссертационной работе методика расчета гетерогенных равновесий, а также компьютерное моделирование эксперимента позволяют прогнозировать результаты эпитаксии многокомпонентных твердых растворов соединений АШВУ, проводить корректировку и оптимизацию технологического процесса формирования полупроводниковых гетероструктур.

2. Разработанная методика выращивания эпитаксиальных слоев пятикомпонентных твердых растворов GalnPAsSb на подложках антимонида галлия и арсенида индия методами ГЖК и ЖФЭ, а также методика выращивания многослойных гетероструктур транзисторного типа GaSb/GalnPAsSb/GaSb, AlGalnAsSb/GalnPAsSb/GaSb на подложках антимонида галлия методом ЖФЭ могут найти применение в технологии изготовления свето- и фотодиодных структур.

3. Разработанная программа для обработки электронных спектров нашла применение на кафедре электроники и микроэлектроники, кафедре химии ГОУ ВПО «СевКавГТУ» (подтверждено актом внедрения) и может применяться для решения любых задач дисперсионного анализа.

Достоверность научных положений и результатов исследования

Достоверность результатов обеспечивается использованием хорошо зарекомендовавших себя аналитических и численных методов математики, физической химии, физики твердого тела, строгой обоснованностью приближений в описании моделей твердого раствора и зонных диаграмм, использованием поверхностно-чувствительных методов исследования (масс-спектрометрии вторичных нейтральных частиц, оже- и фотоэлектронной спектроскопии), согласованием экспериментальных результатов с предсказанными теоретически, в том числе и других авторов.

Основные научные положения, выносимые на защиту; 1. Термодинамическое описание фазового равновесия на основе модели «Избыточные функции - линейные комбинации химических потенциалов» (eflcp), позволяющее определить исходные данные для получения твердых растворов требуемых составов методами, использующими жидкую фазу.

2. Модель расчета энергетических диаграмм гетеропереходов Н-го рода на основе пятикомпонентных твердых растворов, связывающая параметры структуры (состав слоев, уровень легирования) с электрофизическими характеристиками.

3. Теоретическое и экспериментальное обоснование положения о том, что метод ГЖК оказывается предпочтительней при получении однослойных структур GalnPAsSb/GaSb и GalnPAsSbAnAs, как обеспечивающий меньший разброс отклонений от заданного состава и более высокое кристаллическое совершенство. Для получения более тонких эпитаксиальных слоев необходимо применять метод ЖФЭ, использующий способ быстрого протаскивания подложки под ростовым расплавом, помещенным в узкую вертикальную щель. Метод ЖФЭ является единственным методом, обеспечивающим удовлетворительный результат при получении многослойных структур транзисторного типа GaSb/GalnPAsSb/GaSb, AlGalnAsSb/GalnPAsSb/GaSb на подложках антимонида галлия.

4. Свойства пятикомпонентных гетероструктур, привлекательных с точки зрения их применения, по данным концентрационных профилей определяются топологией структур, формируемых в процессе ГЖК или ЖФЭ: состоянием и протяженностью межслойных границ, концентрацией элементов, величиной упругих напряжений на границах.

Апробация и внедрение результатов исследования Основные результаты работы докладывались и обсуждались на ежегодных семинарах кафедры физики ГОУ ВПО «СевКавГТУ» и кафедры физики ГОУ ВПО «ВИЮРГТУ», а также ежегодных научно-технических конференциях по результатам работы ППС аспирантов и студентов СевКавГТУ, на десятой научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника» (Судак, 2003 г.), на первой международной научно-технической конференции

Инфотелекоммуникационные технологии в науке, производстве и образовании» (Ставрополь 2004), на V международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск 2005).

Работа проводилась в рамках научного направления, принятого на кафедре: «Исследование межфазных границ раздела в системах различной химической природы», номер договора С53/31.

Публикации

По результатам исследований получено одно свидетельство об официальной регистрации программы, опубликовано 15 печатных работ, в которых изложены основные положения диссертации, в том числе 7 статей, из них 2 опубликованы в реферируемых изданиях, а именно: 1 статья в Известиях Вузов, Северо-Кавказский регион. Технические науки, Новочеркасск; 1 статья в Известиях Вузов «Физика», Томск. Основные результаты работы получены автором самостоятельно.

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 177 печатных страницах текста, состоит из введения, четырех глав, заключительных выводов, списка используемой литературы из 155 наименований и трех приложений. Диссертация содержит 50 рисунков и 6 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ РАБОТЫ

1. На основе термодинамической модели «Избыточные функции -линейные комбинации химических потенциалов» (EFLCP) построена математическая модель расчета фазовых равновесий для систем AxB].xCyDzEj.y.z, AxByCi.x.yDzE]z. Модель учитывает все парные и тройные, дополнительные к парным, межатомные взаимодействия в расплаве и позволяет достаточно точно описывать диаграммы многокомпонентных систем. Алгоритм программы реализован на языке Borland С++ Builder 6.0.

2. Разработана и реализована в программно-ориентированной среде Delphy 7.0 модель расчета энергетических диаграмм, позволяющая связать параметры структуры (состав слоев, уровень легирования) с их электрофизическими характеристиками. Подсистема визуализации данных процесса моделирования позволяет анализировать структурные и физико-химические характеристики в ходе компьютерного эксперимента, а также строить модели гетеропереходов. Варьируя состав твердого раствора GalnPAsSb, изопериодного GaSb или InAs, можно изменять степень перекрытия зон на гетерогранице и получать как ступенчатые, так и разъединенные гетеропереходы П-го типа.

3. По результатам теоретических расчетов определены наиболее предпочтительные однослойные и многослойные структуры на базе гетеропереходов П-го типа для практического применения в ИК диапазоне. Таковыми являются: GaojIno.9Po.1Aso.673Sbo.227/GaSb; Gao JnojPo.osAso.uSbojs/InAs; GaSb/Ga0 ,In0.9P0. iAs0. rmSb 0.227/GaSb; A l0.2Ga0. eslno. 12^0. ngSbom/ Ga0. jln0.9P0.1 Aso.673Sbo.227/Gao.5Sbo.5

4. Разработана технология получения пятикомпонентных твердых растворов на основе соединении AIHBV методами ГЖК и ЖФЭ. Выбраны оптимальные температурно-временные режимы получения ПТР. Получены однослойные и многослойные фосфор- и алюминийсодержащие гетероструктуры изопериодные подложкам из арсенида индия и антимонида галлия: GalnPAsSb/GaSb, GaInPAsSb/InAs,AlGaInAsSb/GaSb, GaSb/ GalnPAsSb/GaSb, AlGalnAsSb/GalnPAsSb/GaSb.

5. Проведена модернизация комплекса поверхностно-чувствительных методов внедрением цифро-аналогового комплекса и программного обеспечения. Это позволило значительно повысить точность измерений, упростить и облегчить процесс обработки данных.

6. Впервые методами масс-спектрометрии, оже-спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии получены концентрационные профили распределения элементов по глубине синтезированных гетероструктур, что позволило определить составы структур и толщины гетеропереходов. По результатам экспериментальных данных выявлено различие в характере отклонения от предполагаемого состава в зависимости от метода получения. Это сказалось на ширине запрещенной зоны полученных пятикомпонентных твердых растворов, что подтвердилось смещением пиков в спектрах люминесценции.

160

1. Алферов, Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур / Ж.И. Алферов // ФТП. 1998. - Т. 32. - Вып. 1. - С. 3-18.

2. Алферов, Ж.И. Двойные гетероструктуры: концепция и применения в физике, электронике и технологии / Ж.И. Алферов // УФН. 2002. - Т. 172. -Вып 9. - С. 1068-1087.

3. Алферов, Ж.И. Физика и жизнь. / Алферов Ж.И. Изд. 2-е, СПб. : Наука, 2001.

4. Анализ поверхности методами оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии // Под ред. Д. Бриггса, М.П. Сиха. М.: Мир, 1987. - 600 с.

5. Анализ фазовых равновесий в системе In-As-Sb с использованием модели квазирегулярных ассоциированных растворов / А.Н. Баранов, A.M. Литвак, Т.В. Чернева, С.Г. Ястребов // Известия АН СССР Неорганические материалы. -1990.-Т. 26.-Вып. 10.-С. 2021-2025.

6. Аскарян, Т.Г. Термодинамический анализ устойчивости пятикомпонентных гетероструктур соединений АШВУ / Т.Г. Аскарян, В.Н. Лозовский, Л.С. Лунин // Изв. АН СССР. Неорган. Материалы. 1989. -Т. 25.-С. 540-546.

7. Атлас оже-спектров чистых материалов / Горелик В.А., Протопопов О.Д. и др.-НИИ, 1984.-64 с.

8. Барыбин, А.А. Физико-технологические основы электроники. / А.А. Барыбин, В.Г. Сидоров СПб.: Изд-во Лань, 2001. - 267с.

9. Благин, А.В. Низкоразмерные структуры AlxGaI.x.yInySb, кристаллизующиеся в гетеросистеме Al-Ga-In-Sb-Bi / А.В. Благин // Изв. Вузов Сев.-Кав. регион. Естеств. науки. 2002. - № 1. - С. 80-84.

10. Благин, А.В. Градиентная жидкофазная кристаллизация многокомпонентных полупроводниковых материалов / А.В. Благин,

11. B.Н. Лозовский, Л.С. Лунин. Ростов н/Д : СКНЦ ВШ, 2003. - 376 с.

12. Благина, Л.В. Кристаллизация твердых растворов InSbBi, AlInSbBi и AlGalnSbBi с заданным энергетическим спектром в поле температурного градиента : автореф. дис. канд. техн. наук / Благина Лариса Васильевна. — Новочеркасск, 2001. 24 с.

13. Буддо В.И. Физико-технические основы технологии получения толстых полупроводниковых слоев для твердотельной электроники методом зонной перекристаллизации градиентом температуры : автореф. дис. кан. техн. наук / Буддо В.И. Таганрог, 1982. - 22 с.

14. Валюхов, Д.П., Звеков В.Ю., Хабибулин И.М. Рентгеноэлектронный спектрометр, управляемый цифроаналоговым комплексом на базе IBM PC/AT / Д.П. Валюхов, В.Ю. Звеков, И.М. Хабибулин // ПТЭ. 1998. - № 2.1. C. 162-163.

15. Вигдорович, В.Н. Термодинамический расчет фазовых равновесии для многокомпонентных твердых растворов с эквиатомным катионно-анионным соотношением / В.Н. Вигдорович, А.А. Селин, В.А. Ханин // Докл. АН СССР. — I960. Т. 252. - Вып. 2. - С. 406-410.

16. Высокоэффективные светодиоды на основе InGaAsSb (к=2.2 мкм., г|=4 %, Т=300 К) / А. Андаспаева, А.Н. Баранов, А.А. Гусейнов, А.Н. Именков,

17. A.M. Литвак, Г.М. Филаретова, Ю.П. Яковлев // Письма в ЖТФ. 1988. - Т. 14. -Вып. 9.-С. 845-849.

18. Высокоэффективные концентраторные (2500 солнц) AlGaAs/GaAs -солнечные элементы / В.М. Андреев, В.П. Хвостиков, В.Р. Ларионов,

19. B.Д. Румянцев, Е.В. Полева, М.З. Шварц // ФТП. 1999. - Т. 33. - Вып. 9.1. C. 1070-1072.

20. Высокоэффективные светодиоды на 3.4-4.4 цгп на основе p-AlGaAsSb/ n-InGaAsSb/n-AlGaAsSb, работающие при комнатной температуре / Б.Е. Журтанов, Э.В. Иванов, А.Н. Именков, Н.М. Колчанова, А.Е. Розов,

21. Н.Д. Стоянов, Ю.П. Яковлев // Письма в ЖТФ. 2001. - Т. 27. - Вып. 5. -С. 1-7.

22. Гармашов, С.Н. К методике исследования кинетики кристаллизации методом ЗПГТ при снижении температуры с постоянной скоростью / С.Н. Гармашов, В.Ю. Гершанов // Кристаллизация и свойства кристаллов, Новочеркасск 1985. - С. 66-72.

23. Гетеропереходы AlxGai.xAs-GaAs: Физика электронно-дырочных переходов и полупроводниковых приборов / Ж.И. Алферов, В.М. Андреев,

24. B.И. Корольков, E.JI. Портной, Д.Н. Третьяков; Отв. ред. С.М. Рыбкин, Ю.В. Шмарцев; Л. : 1969. С. 260-267.

25. Гнилов, С.В. Расчет распределения примеси и условий выращивания однородно легированных кристаллов / С.В. Гнилов, А.Я. Нашельский // Теоретические основы химической технологии. 1982. - Т. 16. - № 3.1. C.325-330.

26. Гусейнов, А.А. Высокоточный метод расчета фазовых равновесий расплав-твердое тело системы АШВУ (на примере In-Ga-As-Sb) / А.А. Гусейнов, Б.Е. Джуртанов, A.M. Литвак // Письма в ЖТФ. 1989. - Т. 15. - Вып. 12. -С. 67-72.

27. Долгинов, Л.М. Многокомпонентные полупроводниковые твердые растворы и их применение в лазерах / Л.М. Долгинов, П.Г. Елисеев, М.Г. Мильвидский // Квантовая электроника. 1976. - Т. 8. - Вып. 7. -С. 1381-1383.

28. Дуров, В.А. К термодинамической теории идеальных ассоциированных растворов / В.А. Дуров // ЖФХ. 1980 - Т. 54. - Вып. 8. - С. 2126-2129.

29. Дэфэй, Р. Химическая термодинамика / Р. Дэфэй, И. Пригожин -Новосибирск, 1966. 509 с.

30. Зависимость ширины запрещенной зоны от состава твердых растворов GalnPAs / А.Т. Гореленок, А.Г. Дзигасов, П.П. Москвин и др. // Физика и техника полупроводников. 1981. - Т. 15. - Вып. 12. - С. 2410-2413.

31. Зи, С. Физика полупроводниковых приборов. В 2 т. / С. Зи М. : Мир, 1984.

32. Изучение свойств твердых растворов InGaSbBi/InSb методом минимума энергии Гиббса / Д.П. Валюхов, С.В. Лисицын, Р.В. Пигулев, И.М. Хабибулин // Вестн. СевКавГТУ. Сер, Физико-химическая. Ставрополь, 2004. № 1(8). -С. 31-38.

33. Илегемс, М. Фазовые равновесия в тройных системах III-V. Материалы для оптоэлектроники. / М. Илегемс, М.Б. Паниш М., 1976. - С. 39.

34. Исследование фазовых равновесий в системе Ga-In-As-P / А.Т. Гореленок,

35. B.Н. Мдивани, П.Г. Москвин и др. // Журн. физич. химии. 1982. - Т. 56. -Вып. 10.-С. 2416-2421.

36. Исследование многокомпонентных висмутсодержащих гетероструктур на1 соснове соединений А В / А.В. Благин, Д.П. Валюхов, А.Э. Зорькин, С.В. Лисицын, Р.В. Пигулев, И.М. Хабибулин // Изв. вузов «Физика» Томск. -2003. -№ 11.-С. 57-60.

37. Казаков А.И. Критические явления в четырехкомпонентных системах / А.И. Казаков, И.Н. Кишмар // Изв. АН СССР. Неорган, материалы. 1987. -Т. 23.-№ 1.-С. 12-15.

38. Квантово-размерные InGaAsP/InP РО ДГС лазеры с >.=1,3 мкм (Jnop=410 А/см2, Т=23 °С) / Ж.И. Алферов, Д.З. Гарбузов, С.В.Зайцев, А.Б. Нивин, А.В. Овчинников, И.С. Тарасов // ФТП. 1987. - Т. 21. - Вып. 5. -С. 824-829.

39. Киреев, П.С. Физика полупроводников / П.С. Киреев М. : Высшая школа, 1978.

40. Когерентная фазовая диаграмма пятерных систем на основе соединений А3В5 / E.JI. Когновицкая, В.В. Кузнецов, В.И. Ратушный, Э.Р. Рубцов // ЖФХ. -2003. Т. 77. - Вып 1. - С. 250-254.

41. Колесниченко, А.И. Исследование коэффициентов распределения алюминия в системе Si-Au-Al / А.И. Колесниченко, В.Н. Лозовский // Изв. АН СССР: Неорган, материалы. 1981. - Т. 17. - № 4. - С. 737-738.

42. Корицкий, Ю.В. Справочник по электротехническим материалам. В 3 т. Т. 3. / Ю.В. Корицкий, В.В. Пасынков, Б.М. Тареев. Л. : Энергоатомиздат, 1988.- 153 с.

43. Кристаллизация твердых растворов GaJn^AsySbi.y на подложках из GaSb и InAs / А.Э. Бочкарев, В.Н. Гульгазов, Л.М. Долгинов, А.А. Селин // Известия АН СССЗ Неорганические материалы. 1987. - Т. 23. - Вып. 10. -С. 1610-1614.

44. Кристиан, Дж. Теория превращения в металлах и сплавах / Дж. Кристиан; пер. с англ. под. ред. Д. Ройтбурда. М.: Мир, 1978. - 327 с.

45. Кузнецов, В.В. Гетероструктуры на основе четверных и пятерных твердых растворов соединений . АШВУ / В.В. Кузнецов, Л.С. Лунин, В.И. Ратушный Ростов н/Д.: Изд-во СКНЦ ВШ, 2003. - 376 с.

46. Кузнецов, В.В. Неравновесные явления при жидкостной гетероэпитаксии полупроводниковых твердых растворов. / В.В. Кузнецов, П.Н. Москвин, B.C. Сорокин.-М. 1991.- 175 с.

47. Кузнецов, В.В. Прогнозирование свойств гетероструктур на основе3 5пятикомпонентных твердых растворов А В / В.В. Кузнецов, Э.Р. Рубцов, B.C. Сорокин //Журн. Физ. химии. 1997. - Т. 71. - Вып. 3. - С. 411-416.

48. Кузнецов, В.В. Термодинамика и расчет фазовых диаграмм: Учеб. пособ. / В.В. Кузнецов, Л.С. Лунин, В.И. Ратушный Новочеркасск. : Изд-во ЮРГТУ (НПИ), 1991.-82 с.

49. Кузнецов, В.В. Фазовые равновесия пятерных систем из Аш и Bv / В.В. Кузнецов, О.А. Лебедев, Э.Р. Рубцов // Неорганические материалы. 1998. -Т. 34. - Вып. 9. - С. 525-530.

50. Кузнецов В.В., Сорокин B.C. О термодинамическом описании твердых растворов на основе соединений А3В5 // Изв. Ан СССР. Сер. Неорг. Материалы- 1980.-Т. 16.-Вып. 12.-С. 2085-2089.

51. Лебедев, В.В. Соединения А3В5: Справ. / В.В. Лебедев, С.С. Стрельченко.- М.: Металлургия, 1984. 144 с.

52. Литвак, A.M. Новый термодинамический расчет фазовых равновесий расплав-твердое тело системы AmBv / A.M. Литвак, А.Н. Чарыков // ЖФХ. -1990. Т. 64. - Вып. 9. - С. 2331-2337.

53. Литвак, A.M. Новый термодинамический расчет фазовых диаграмм двойных и тройных систем, содержащих In, Ga, As и Sb / A.M. Литвак, А.Н. Чарыков // Известия АН СССР Неорганические материалы. 1991. - Т. 15. -Вып. 12.-С 67-72.

54. Лозовский, В.Н. Зонная перекристаллизация градиентом температуры полупроводниковых материалов / В.Н. Лозовский, Л.С. Лунин, В.П. Попов -М.: Металлургия, 1987.-232 с.

55. Лозовский, В.Н. Пятикомпонентные твердые растворы соединений А3В5 -Новые материалы оптоэлектроники / В.Н. Лозовский, Л.С. Лунин. Ростов-н/Д : СКНЦ ВШ, 1992.-192 с.

56. Лозовский, В.Н. Эпитаксия варизонных слоев AlxGai.x As в поле температурного градиента / В.Н. Лозовский, О.Д. Лунина // Изв. АН СССР: Неорган, материалы. 1980. - Т. 16. -№ 2. - С. 213-216.

57. Магнитотранспортные свойства гетеропереходов II типа на основе GalnAsSb/InAs и GalnAsSb/GaSb / Т.И. Воронина, Т.С. Лагунова, А.Ф. Липаев, М.П. Михайлова, К.Д. Моисеев, Ю.П. Яковлев // ФТП. 2006. - Т. 40. - Вып. 5. -С. 519-535.

58. Мак-Хью, И.А. Вторично-ионная масс-спектрометрия // Методы анализа поверхности / И.А. Мак-Хью : пер. с англ. М.: Мир, 1979. - С.276-342.

59. Милне Ф. Гетеропереходы и переходы металл-полупроводник / Ф. Милне, Т.Д. Фойхт М.; Мир, 1.979.

60. Мощные лазеры (А,=3,3 мкм) на основе двойных гетероструктур InGaAsSb(Gd)/InAsSbP / М. Айдаралиев, Н.В. Зотова, С.А. Карандашев, Б.А. Матвеев, М.А. Ременный, Н.М. Стусь, Г.Н. Талалакин // ФТП. 2001. -Т. 35. - Вып. 10.-С. 1261-1265.

61. Неохлаждаемые фотодиоды для спектрального диапазона 1,5-4,8 мкм. на основе гетеропереходов II типа в системе GaSb/GalnAsSb / И.А. Андреев, О.В. Андрейчук, М.А. Афраилов, М.П. Михайлова, К.Д. Моисеев, Н.Д. Стоянов,

62. Ю.П. Яковлев // XVI Международная конференция по фотоэлектрике и приборам ночного видения. Москва. 2000. - С. 112-113.

63. Нефедов, В.И. Рентгено-электронная спектроскопия химических соединений / В.И. Нефедов М.: Химия, 1984. - 182 с.

64. Низкопороговые InGaAsP/InP лазеры раздельного ограничения с Х,=1,3 и 1,55 мкм (600-700 А/см) / Ж.И. Алферов, Д.З. Гарбузов, А.Б. Кижаев, А.Б. Нивин, С.А Никишин, А.В. Овчинников, З.Н. Соколова, И.С. Тарасов,

65. A.В. Чудинов // Письма ЖТФ. 1986. - Т. 12. - Вып. 4. - С. 210-214.

66. Низкопороговые лазерные двойные гетероструктуры GaSb/GalnAsSb/AlGalnAsSb, полученные методом жидкофазной эпитаксии из сурьмянистых растворов-расплавов / В.И. Васильев, А.Г. Дерягин,

67. B.И. Кучинский и др. // Письма в ЖТФ. 1996. - Т. 22. - Вып. 2. - С. 15-18.

68. Перестраиваемый лазер на основе InAsSb/InAsSbP с высокой направленностью излучения в плоскости р-п-перехода / А.П. Астахова, Т.Н. Данилова, А.Н. Именков, Н.М. Колганова, В.В. Шерстнев, Ю.П. Яковлев // ФТП. 2000. - Т. 34. - Вып. 9. - С. 1142-1144.

69. Получение и исследование пятикомпонентных гетероструктур InGaAsSbBi/InSb на подложках антимонида индия / А.В. Благин, П.А. Константинов, Л.С. Лунин, В.А. Овчинников, // Кристаллизация и свойства кристаллов. Новочеркасск. 1996. - С. 30-34.

70. Попов, В.П. Неконсервативная жидкофазная эпитаксия полупроводников: автореф. дис. докт. техн. наук. / Попов В. П. Новочеркасск, 1987. - 50 с.

71. Природа спонтанной электролюминесценции гетероструктур II типа GalnAsSb/GaSb / А.Н. Баранов, А.А. Гусейнов, А.Н. Титков, В.Н. Чебан, Ю.П. Яковлев // ФТП. 1990. - Т. 24. - С. 1056-1061.

72. Пфанн, В.Дж. Зонная плавка / В.Дж. Пфанн М.: Мир, 1970. - 366 с.

73. Разумовский, П.И. Разработка физико-химических основ получения пятикомпонентных твердых растворов InGaAsSbP в поле температурного градиента : автореф. дис. канд. техн. наук / Разумовский Павел Иванович -Новочеркасск, 2000. 23 с.

74. Разъединенный гетеропереход в системе p-GaSb-n-InAs.xSbx (0<х<0.18) / С.С. Кижаев, С.С. Молчанов, Н.В. Зотова, Е.А. Гребенщикова, Ю.П. Яковлев, Е. Hulicius, К. Melichar, J. Pangrac, Т. Simicek // Письма в ЖТФ. 2001. - Т. 27. -Вып. 22.-С. 66-72.

75. Расчет состава фаз четырехкомпонентных систем с помощью ЭВМ (на примере InGaAsSb) / С.В. Вигдорович, Л.М. Долгинов, А.Ю. Малинин, А.А. Селин // Докл. АН СССР. 1978. - Т. 243. -Вып 1. - С. 125-128.

76. Расчет фазовых равновесий в многокомпонентных системах /

77. A.И. Казаков, В А. Мокрицкий, В.Н. Романенко, Л.М. Хитова : под. ред.

78. B.Н. Романенко М. : Металлургия. - 1987. - 136 с.

79. Расчет фазовых равновесий в трех- и четырехкомпонентных гетеросистемах с висмутом. / А.А. Баранник, А.В. Благин, С.В. Лисицын,

80. M.JI. Лунина, P.B. Пигулев, А.С. Севостьянов // Изв. вузов. Сев-Кавк. Per. Техн. науки. Спец. вып. 2005. - С. 50-68.

81. Ратушный, В.И. Гетероэпитаксия четырех-, пятикомпонентных твердых растворов соединений А3В5 для целей термофотопреобразования /

82. B.И. Ратушный // Изв. Вузов. Сев.гКав. регион. Техн. науки. 2003. - № 3.1. C. 56-59.

83. Ратушный, В.И. Некоторые аспекты термодинамического описания3 5эпитаксиальной кристаллизации пятерных систем А В /В.И. Ратушный // Изв. Вузов. Сев.-Кав. регион. Техн. науки. Приложение. 2003. - № 3. - С. 112-114.

84. Романенко, В.Н. Управление составом полупроводниковых кристаллов /

85. B.Н. Романенко М. : Металлургия, 1976. - 368 с.

86. Романенко, В.Н. Управление составом полупроводниковых слоев / В.Н. Романенко М.: Металлургия, 1978. - 192 с.

87. Рубцов, Э.Р. Расчет спинодальних изотерм в пятикомпонентных твердых-1 срастворах А В / Э.Р. Рубцов, B.C. Сорокин // Неорган, материалы. 1993. -Т. 29.-Вып. 1.-С. 28-32.

88. Рубцов, Э.Р. Особенности фазовых превращений в системах твердых растворов с низкой термодинамической устойчивостью: автореф. дис. канд. физ.-мат. наук / Рубцов Э.Р. Л., 1994. - 24 с.

89. Рябин, В.А. Термодинамические свойства веществ : справ. / В.А. Рябин, Т.Ф Свит, М.А. Остроумов. Л.: Химия, 1977. - 389 с.

90. Светодиоды на основе твердых растворов GaSb для средней инфракрасной области спектра 1,<?+4,4 мкм / Т.Н. Данилова, Б.Е. Журтанов, А.Н. Именков, Ю.П. Яковлев // ФТП. 2005. - Т. 39. - Вып. 11. - С. 1281-1311.

91. Светодиоды флип-чип на основе InGaAsSb/GaSb, излучающие на длине волны 1,94 мкм / Н.В. Зотова, Н.Д. Ильинская, С.А. Карандашев, Б.А. Матвеев, М.А. Ременный, Н.М. Стусь, А.А. Шленский // ФТП. 2006. - Т. 40. - Вып. 3.1. C. 356-361.

92. Свид. 2005611210 Российская Федерация. Программа обработки рентгеновских фотоэлектронных спектров / Зубрилов В.Г., Крикун С.А.,

93. Твердый раствор InxGai.xAsySbzPiyz новый материал инфракрасной оптоэлектроники / М.П. Михайлова, A.M. Литвак, Н.А. Чарыков, Ю.П. Яковлев // ФТП. - 1997. - Т. 31. - Вып. 4. - С. 410^15.

94. Термодинамический расчет фазовых равновесии в пятикомпонентных полупроводниковых системах на основе антимонида галлия / В.Н. Лозовский, Л.С. Лунин, Т.Г. Аскарян // Изв. СКНЦ ВШ. Естеств. науки. 1988. - № 3. -С. 80-86.

95. Технология получения гетероструктур InGaAsSbBi/InSb для фотоприемных устройств / А.В Благин, Л.С.Лунин, В.А. Овчинников,

96. B.П. Попов // Изв. Вузов. Сев.-Кав. регион. Техн. науки. 1997. - № 2.1. C. 89-93.

97. Физико-химические равноверия в системе In Ga - As - Sb - Bi / Д.Л. Алфимова, А.В. Благин, Л.С. Лунин, В.А. Овчинников и др. // Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион. Техн. науки. - 1998. - № 3. - С. 69-73.

98. Фотолюминесценция твердых растворов Gai.xInxAsySb|.y (0.08<х<0.22), изопериодных InAs / М.П. Михайлова, К.Д. Моисеев, Я.В. Терентьев, А.А. Торопов, Ю.П. Яковлев // ФТП. 2000. - Т. 34. - Вып. 12. - С. 1432-1437.

99. Фотопреобразователи на основе варизонных Gai.xAlxAs(Sb) структур / К. Аннаев, К. Атаджанов, А. Буркелиев, Д. Мелебаев, Н. Назаров // Сб. науч. тр. / Ашхабад. 1983. - Солнечная фотоэлектрическая энергия - С. 256-263.

100. Электронная и ионная спектроскопия твердых тел / Под ред. Дж. Вэнника, В. Декейсера и Л. Фирмэнса : пер с англ. М.: Мир, 1981.

101. Электрические и фотоэлектрические свойства узкозонных твердых растворов GaInSbAs:Mn / Т.И. Воронина, Т.С. Лагунова, М.П. Михайлова, М.А. Сиповская, В.В. Шерстнев, Ю.П. Яковлев // ФТП. 1991. - Т. 25. -Вып. 2. - С. 276-282.

102. Электрические свойства твердых растворов на основе GaSb (GalnAsSb, GaAlSb, GaAlAsSb) в зависимости от состава / Т.И. Воронина, Б.Е. Джуртанов,

103. Т.С. Лагунова, М.А. Сиповская, В.В. Шерстнев, Ю.П. Яковлев // ФТП. 1998. -Т. 32. - Вып. 3.-С. 278-284.

104. Яковенко, А.В. Сглаживание спектров с использованием информации о частотном составе шума / А.В. Яковенко // ПТЭ. 1991. - № 5. - С. 91-94.

105. A compact polarimetric glucose sensor using a high-performance fibre-optic Faraday rotator / T. Kenmochi, Y. Sato, I. Yamaguchi, M. Yokota, T. Yoshino // Meas. Sci. Technol. 2004. - Vol. 15. - P. 143-147.

106. Andreev, A.D. Mechanism of suppression of Auger recombination processes in type-II heterostructures / A.D. Andreev, G.G. Zegrya // Appl. Phys. Lett. 1995. -V. 67 (18).-P. 2681-2683.

107. A study of phase equilibria and heterojunctions in Ga-In-As-Sb quaternary system / L.M. Dolginov, P.G. Eliseev, A.N. Lapshin, M.G. Milvidskii // Kristall and Tecnik. 1978. - V. 13. - № 6. - P. 631-650.

108. Band discontinuities in GaAs/AlxGai.xAs heterojunction photodiodes / J.J. Coleman, M.A. Haase, S.C. Smith, G.E. Stillman // Appl. Phys. Lett. 1987. -Vol. 50-P. 404.

109. Banna M. S., ShirlettD. A. // Chem. Phys. Lett. 1975. - V. 33. - P. - 441.

110. Chan, Y.A. Thermodynamic analysis and phase equilibia calculation for the InSb and GaSb system / Y.A. Chan, T. Leo-Ngai, R.C. Sharma // J. Electr. Mater. -1987.-V. 16.-№5.-P. 307-314.

111. Charykov, N.A. General theory of multy-phase melt crystallization / N.A. Charykov, A. Krier, V.V. Sherstnev // J. of Cryst. Growth. 2002. - V. 234. -P. 762-772.

112. Densities and mobilities of coexisting electrons and holes in GaSb/InAs/GaSb quantium wells / L.Esaki, Y. Iye, E.E. Mendez, H. Munekata, // Surf. Sci. 1986. -Vol. 174.-P. 449.

113. Dohler, G. Electron-hole subbands at the GaSb-InAs interface / G. Dohler // Surf. Sci. 1980. - Vol. 98. - P. 108-116.

114. Electroluminescence and lasing in type II Ga(Al)Sb/InGaAsSb heterostructure in the spectral range 3-5 цт / O.V. Andreychuk, T.I. Voronina, M.P. Mikhailova,

115. K.D. Moiseev, N.D. Stoyanov, Yu.P. Yakovlev, B.E. Zhurtanov // Appl. Surf. Sci. -1999. Vol. 142.-P. 257-261.

116. Esaki, L. A bird's-eye view on the evolution of semiconductor superlattices and quantum wells / L. Esaki // IEEE Quantum. Electron. 1986. - Vol. 22. - P. 1611-1624.

117. Esaki, L. InAs-GaSb superlattice energy structure and 1st semiconductor semimetal transition / Esaki, L. Harrison W., Sai-Halasz C.A.H., // Phys. Rev. -1978. Vol. 18 -№ 6. -P. 2812.

118. Esaki, L. Optoelectronic devices based on type II polytype tunnel heterostructures / L. Esaki, E.E. Mendez, H. Ohno // Appl. Phys. Lett. 1992. - Vol. 60.-P. 3153.

119. ESCA: Atomic, Molecular and Solid State Structure Studied by Means of Electron Spectroscopy / K. Siegbahn et al. // Almqvist and Wiksells, Uppsala, 1967. (Имеется перевод: К. Зигбан и др. Электронная спектроскопия. -М.: Мир, 1971).

120. Feucht, D.L. Heterojunctios and Metal-Semiconductor Junctions / D.L. Feucht, A. Milnes New York: Academic, 1972. - 127 p.

121. Fabrication details of GalnAsSb-based photodiode heterostructures / I.A. Andreev, E.V. Kunitsyna, M.P. Mikhailova, Ya. A. Parkhomenko, Yu. P. Yakovlev // Proc. SPIE. 2000. - V. 4340. - P. 244-253.

122. Goodman, A.M. Metod for measurements of minority carrier diffusion length in semiconductors / A.M. Goodman // J. Appl.Phys. 1961. - v.32. - p. 2550.

123. Guggenheim, E.A. Thermodinamics / E.A. Guggenheim 3-th ed. Amsterdam, 1957.-250 p.

124. Handbook of Auger Electron Spectroscopy, / Davis L.E., MacDonald N.C. et al. 2nd edition, Physical Electronics inc., Eden Prarie, Minn, 1976. - 336 c.

125. Handbook of X-Ray Photoelectron Spectroscopy / L.E. Davis, C.D. Wagner et al. Perkin-Elmer Corporation, Physical Electronics Division, Eden Prarie, Minnesota, - 1978.

126. Ilegems, M. Solid-liquid equilibria for quaternary solid solutions / M. Ilegems, A.S. Jordan // J. Phys. Chem. Sol. 1975. - V. 36. - № 4. - P. 329-342.

127. Jordan, A.S. Activity coefficients for a regular multicomponent solution / A.S. Jordan//J. Electrochem. Soc. 1972. - V. 119.-№1.-P. 123-126.

128. Jotaro, M. Experiments ant calculation of the AlGaSb ternary phase diagram / Jotaro M., Kazno, N Kozo O. // J. Electrochem Soc. 1979. - V. 126. - № 11. -P. 1992-1997.

129. Kroemer H., Griffths G. // Electron Device left. 1983. - Vol. 4. - P. 20.

130. LED-based NIR spectrometer module for hand-held and process analyzer application / C. Eddison, M. Kansakoski, J. Malinen, R. Rikola // Sensors and Actuators B. 1998. - Vol. 51. - P. 220-224.

131. Lee, G.S. Band structure of InAsSb strained-layer superlattices / G.S. Lee, L. Liu, A.H. Marshak // Appl. Phys. 1992. - Vol. 71. - P. 1842-1845.

132. Liquid phase epitaxial growth of AlGalnPAs lattice matched to GaAs / S. Mukai, H. Jajima, J. Mitsuhashi, S. Janagisawa, N. Kutsuwada // Appl. Phys. Lett. 1984. - V. 44. - № 9. - P. 904-906.

133. Melnikova Yu.S. // Fiz. Tekh. Poluprovodn. 1980. - Vol. 14. - P. 1763.

134. Mikhailova M.P. Type II heterojunctions in the GalnAsSb/GaSb system / M.P. Mikhailova, A.N. Titkov // Semicond. Sci. Technol. 1994. - № 9. -P.1279-1295.

135. On the prediction of properties of heterostructures based on quinary1. A3BJ solidsolutions / V.V. Kuznetsov, L.S. Lunin, V.I. Ratushny, E.R. Rubtsov // Inst. Phys. Conf. Ser. No 155:- 1995.-Chapter 3. L. P. 335-338.

136. Onabe, К. Thermodinamics of type. Ai.xBxCi-yDy III-V quoternary solid solutions / K. Onabe // J. Phis. Chem. Solids. 1982. - V. 43. - № 11. -P. 1071-1086.

137. Pearsall, T.P. GalnAsP Alloy Semiconductors / T.P. Pearsall New York: Willey, 1982.-73 p.

138. Schwarze, H. Continuous fat analysis in the meat industry / H. Schwarze // Proc. Cont. Qual. 1997. - Vol. 9. - P. 133-138.

139. Staggered-lineup heterojunction in the system of GaSb-InAs / A.N. Baranov, A.N. Imenkov, M.P. Mikhailova, A.A. Rogachev, A.N. Titkov, Yu.P. Yakovlev // Superlatt. Microstruct. 1990. - Vol. 8. - № 4. - P. 375.

140. Stringfellow, G.B. Calculation of ternary and quaternary III-V phase diagram / G.B. Stringfellow//J. Crist. Growth. 1974. -V. 27. -№1. -P. 21-34.

141. Willson, B. Carrier dynamics and recombination mechanisms in staggered-alignment heterostructures / B. Willson // IEEE Quantum. Electron. 1988. -Vol. 24.-P. 1763-1777.