Получение варизонных твердых растворов InSbBi и InAsSbBi методом температурного градиента и исследование их свойств

Кодин, Валерий Владимирович

Получение варизонных твердых растворов InSbBi и InAsSbBi методом температурного градиента и исследование их свойств тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Кодин, Валерий Владимирович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Волгодонск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Получение варизонных твердых растворов InSbBi и InAsSbBi методом температурного градиента и исследование их свойств»

Автореферат диссертации на тему "Получение варизонных твердых растворов InSbBi и InAsSbBi методом температурного градиента и исследование их свойств"

На правах рукописи

КОДИН ВАЛЕРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ПОЛУЧЕНИЕ ВАРИЗОННЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ InSbBi и InAsSbBi МЕТОДОМ ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАДИЕНТА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СВОЙСТВ

Специальность 01.04.07- "Физика конденсированного состояния"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ставрополь - 2004

Работа выполнена на кафедре физики Волгодонского института Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института).

Научный руководитель - заслуженный деятель науки РФ,

доктор физико-математических наук, профессор ЛУНИН ЛЕОНИД СЕРГЕЕВИЧ

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук,

профессор БИЛАЛОВ БИЛАЛ АРУГОВИЧ

- кандидат физико-математических наук, доцент ЗАЙЦЕВ СЕРГЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

Ведущая организация Физико-технический институт

им. А.Ф. Иоффе РАН, г. Санкт-Петербург.

Защита состоится " 24 " декабря 2004 года в 16 00 часов на заседании специализированного Совета Д.212.245.06 по защите диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук при Северо-Кавказском государственном техническом университете по адресу: 355029, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского государственного технического университета

Автореферат разослан " ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

В И. Наац

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования

Эпитаксиальные структуры из антимонида индия и многокомпонентных твёрдых растворов (МТР) на его основе используются в различных областях электроники[1]. Особенности зонной структуры этих материалов позволяют создать ряд приборов, которые не могут быть изготовлены на элементарных полупроводниках[1,3-5].

Широкое применение в новых конструкциях оптоэлектронных приборов находят гетероструктуры на основе МТР с координатно зависимой

шириной запрещённой зоны (Ее) в т.н. варизонных слоях. Интерес к таким структурам вызван возможностью существенного улучшения параметров оптоэлектронных приборов, в частности, фотоэлектрических датчиков и фотодиодов[1,2]. Наряду с этим и введение висмута в МТР АШВУ позволяет эффективно управлять многими параметрами МТР. Самая высокая подвижность электронов и наименьшая ширина запрещенной зоны среди бинарных соединений позволяют значительно повысить пороговую чувствительность и быстродействие фотоприборов на основе изопериодных

1п8Ъ TP, а также расширить спектральный диапазон т.е.

приблизительно 6.1 < Я < 13 мкм с учетом упругих напряжений[3-5].

Технологическим методом получения многих оптоэлектронных приборов на основе МТР в силу сравнительной простоты,

функциональности и дешевизны является жидкофазная эпитаксия (ЖФЭ). Однако, несмотря на широкий фронт работ по совершенствованию традиционный методов жидкофазной эпитаксии и разработку новых методов, до последнего времени крайне затруднительно воспроизводимое выращивание совершенных слоев 1пЗЪВ/1пЗЪ и 1пАяЗЪВ1/1п8Ъ с увеличивающейся шириной запрещенной зоны к поверхности в широком диапазоне толщин. Это связано с основными особенностями

{ РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ 1

I ММ ПОТЕКА I

распространенных методов ЖФЭ. К ним относятся, например, существенная величина концентрационного переохлаждения в варианте метода ЖФЭ с изотермическим смешиванием расплавов, невозможность осуществления равновесной подпитки при неизотермических условиях пересыщения раствора-расплава и другие.

Перспективным, но для висмутсодержащих гетеросистем изученным еще недостаточно, методом ЖФЭ является градиентная жидкофазная кристаллизация (ГЖК)[3]. Одно из важных преимуществ ГЖК перед другими методами ЖФЭ (помимо изотермичности и квазиравновесности условий на фронте кристаллизации, контролируемости роста, относительно малой величины концентрационного переохлаждения и др.) заключается в том, что перекристаллизацию заданной области кристалла можно при необходимости повторить, не прерывая процесса. Этот вариант ГЖК - способ возвратно-поступательного движения зоны[3,6] - не нашёл, однако, до сих пор применения в связи с его недостаточной изученностью, несмотря на простоту его осуществления и широкие возможности.

К началу выполнения данной работы в литературе имелась информация

об эпитаксиальных варизонных слоях (ЭВС) элементарных и бинарных

полупроводников, технологии получения и характеристиках приборов на их

основе[3-5]. Эти сведения весьма ограничены для трех- (ТТР) и практически

отсутствуют для четырехкомпонентных (ЧТР) ТР А1ПВУ. Для 1 Шгэ V

висмутсодержащих ТР , получаемых из растворов-расплавов методами ЖФЭ, подобных сведений практически нет. В связи с этим тема данной работы научно нова и практически значима.

Цель и задачи диссертационного исследования

и структур на их основе, выяснение возможности контролируемого

изменения состава по толщине, проведение комплексных исследований электрических свойств и совершенства полученных слоев.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

- теоретическое моделирование и экспериментальное исследование закономерностей роста ЭС и ЭВС ТР /геЭДу-ж^/* и ¡пАз^-уЗЬцШу из расплавов в процессе однократного и возвратно-поступательного движения жидкой зоны;

- анализ распределения компонентов и (пере)распределения примесей в ЭС (ЭВС) МЬ^М и 1пАб 1.х.^ЬхВ1у,

- исследование структурного совершенства и электрофизических свойств полученных варизонных слоев;

- разработка технологического оформления получения ЭВС ТР /и^Й/.гВ/, и 1пА$1.х.}5ЬхВ1у методом градиентной жидкофазной кристаллизации (ГЖК);

разработка практических рекомендаций по оптимизации технологических режимов получения ЭВС

Научная новизна диссертационного исследования

1. Проведено теоретическое моделирование роста варизонных слоев ТР

и ожидаемого распределения компонентов ТР и примесей при ЖФЭ (ГЖК) в случае одно- и многократного прохода жидкой зоны.

2. Экспериментально получены зависимости роста варизонных слоев

от различных факторов в поле температурного

градиента.

3. Исследованы структурные и электрофизические свойства полученных ЭС (ЭВС).

4. Исследованы особенности ЖФЭ (ГЖК) для получения ЭВС 1п8Ь1.хВ1х и разработана оптимальная технологическая оснастка и режимы.

5. Установлены области приложений, где использование ЭВС будет являться эффективным техническим решением.

Практическая значимость результатов исследования

1. В рамках используемого метода получены экспериментальные зависимости роста ЭВС 1п8Ъ1.хЫх И 1пА$¡.^ЬхВ/у от различных факторов при ЖФЭ (ГЖК) при однократном и возвратно-поступательном движении жидкой зоны.

2. Исследованы ожидаемые свойства ЭС (ЭВС) /п56у.гВ/г и 1пА51.х.)!5ЬхВ1у,

полученных с использованием различных технологических режимов;

3. Разработаны рекомендации по оптимизации оснастки и технологических режимов получения требуемых профилей и совершенства варизонных слоев

4. Результаты работы могут быть использованы для получения ЭВС

с заданными свойствами и оптоэлектронных приборов на основе антимонида индия.

Достоверность научных положений и результатов исследования

Достоверность результатов обеспечивается использованием хорошо зарекомендовавших себя аналитических и численных методов математики, физики, физической химии, строгой обоснованностью приближений в применяемых моделях описания твердых растворов, использованием чувствительных методов исследования (рентгеноструктурный и рентгеноспектральный анализ).

Основные научные положения выносимые на защиту:

1. Метод градиентной жидкофазной кристаллизации в цикле возвратно-поступательного движения жидкой зоны позволяет получать эпитаксиальные (варизонные) слои, обладающие как прямым, так и обратным концентрационным профилем. При этом возможно получение эпитаксиальных слоев с практически однородным распределением компонентов по толщине слоя путем вариации основных технологических

параметров: температуры процесса, градиента температуры, толщины жидкой зоны, вида и состава источника.

2. Согласно результатам рентгеноструктурных исследований, подтвержденным расчетом фазовых равновесий

- твердый раствор /л56/_г5/г образуется вплоть 0<дт<0,05, при дальнейшем увеличении х резко меняется характер структуры;

- твердый раствор образуется при

3. Оптимальные величины переохлаждений при выращивании эпитаксиальных слоев твердых растворов ЫВЬ^Ых и 1пА51.х.уИЪуВ1х лежат в интервале 3 -5-25 К.

4. Обнаружено влияние направления движения зон (прямое и обратное) на скорость кристаллизации при прочих равных условиях. Для обратного процесса зависимость скорости от толщины зоны не монотонна и имеет три характерные области: возрастания, убывания и стационарности. Кроме того, обнаружен эффект ускорения зон в определенном диапазоне их толщин на этапе перехода из 1п8Ъ в варизонные слои. Для прямого движения, а также для х=0 (¡пБЬ/.хВ^), область убывания не обнаружена, но наблюдается эффект блокировки тонких зон на старте. Область уменьшения скорости обратного движения с уменьшением толщины жидкой зоны обусловлена преобладающей ролью межфазных кинетических эффектов вблизи границ зоны.

5. Добавление висмута увеличивает, а мышьяка уменьшает скорость движения жидких зон при прочих равных условиях.

6. Изменение параметра решетки в указанной области образования твердых растворов (положение 2) близко к линейному, получение существенно упругонапряженных слоев возможно при содержании висмута в твердом растворе более 0,03 мольной доли.

7. Изменение типа проводимости, наблюдаемое для твердого раствора 1пЗЪБ1, связано с изменением соотношения между основными и неосновными акцепторными и донорными примесями.

Апробация и внедрение результатов исследования

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Восьмой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники» (Дивноморское, ТРТУ, 2002), Международной Научной Конференции «Кристаллизация в наносистемах» (Иваново, 2002), межвузовских научно-технических конференциях, а также на конференциях, совещаниях, семинарах лаборатории физики полупроводников ВИ ЮРГТУ и кафедры физики ЮРГТУ.

Работа проводилась в рамках научного направления, принятого на кафедре: «Кристаллы и структуры для приборов твердотельной электроники».

Публикации

По результатам исследований опубликовано 9 печатных работ, в которых изложены основные положения диссертации. Основные результаты работы получены автором самостоятельно.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, содержит 132 печатных страниц текста, 59 иллюстраций, 9 таблиц. Список литературы включает 101 наименование.

Основное содержание работы

Во введении дается краткая характеристика работы, в частности, обосновывается актуальность темы, цель и задачи исследования, новизна работы, ее достоверность, научная и практическая ценность, перечисляются основные положения, выносимые на защиту, отмечается апробация работы.

Глава 1 содержит обзор литературных источников, раскрывающих проблематику диссертации. Проведен критический анализ теоретических и экспериментальных работ, посвященных ТР на основе антимонида

индия, их свойствам и возможностям применения. Обсуждаются аспекты методов (ЖФЭ) получения ТР на основе антимонида индия, особенности поведения компонентов и примесей, свойства висмутсодержащих ЭС ТТР

Показаны преимущества метода ГЖК для получения эпитаксиальных варизонных слоев с заданными характеристиками. Обоснованы и сформулированы задачи исследования.

Глава 2 посвящена моделированию процессов кристаллизации ТР из расплавов в процессе однократного и возвратно-поступательного движения жидкой зоны при ЖФЭ (ГЖК), прогнозируется ожидаемое распределение элементов. Проведен феноменологический анализ процессов выращивания варизонных гетероструктур на основе висмутсодержащих полупроводников, объясняющий установление квазиравновесного состояния в многокомпонентных гетеросистемах 1п-8Ь-В1 и 1п-Ля-8Ь-В1, показал, что фазовые диаграммы систем 1п-8Ь-В1 и 1п-Ля-8Ь-В1 характеризуются наличием обширных областей несмешиваемости (ОН) в твёрдом состоянии. Наивысшие критические температуры распада характерны для составов с максимальным взаимным замещением компонентов В ходе выполнения настоящей

работы предприняты попытки получения ЭС в

максимально возможном диапазоне изменения состава ТР. Проведенные исследования показывают, что в зависимости от влияния ОН на процесс ЖФЭ весь диапазон изопериодных композиций ЧТР может

быть условно разбит на три области составов: составы, далекие от границ ОН (у<0,02 и х>0,9); составы, близкие к границам ОН (0,02<у£0,04) и (д;<0,9); составы "внутри" ОН (у>0,04).

Особенности процесса составов, далёких от

границ ОН, определяются, главным образом, неравновесным характером контакта подложки с расплавом. Гетерокомпозиции, близкие к антимониду

индия (у<0,02), получены при минимальных переохлаждениях расплава 1п-в зависимости от температуры процесса и состава выращиваемого ЧТР). Попытки выращивания ЭС ¡пАй¡.ц.^ЬхВ^пБЬ таких составов при меньших значениях Д То успеха не имели вследствие подрастворения подложки антимонида индия. Трудности получения составов, сильно обогащенных висмутом и мышьяком обусловлены превышением требуемых (для исключения подрастворения подложки) величин переохлаждения выше уровня допустимых (без

заметной кристаллизации материала в объёме расплава).

Получение составов, близких к границам ОН оказалось возможным только при увеличении степени неравновесности системы, которое достигалось введением дополнительного (дополнительно к начальному переохлаждению Д То) переохлаждения расплавов 1п-М-8Ъ-В1. Попытки получения ЭС таких составов при

дополнительных переохлаждениях меньше требуемого (определяется приближением к границам ОН) уровня приводило к островковому росту слоев. Наблюдаемые нами эффекты наиболее ярко проявляются при низкотемпературной ЖФЭ, характеризующейся расширением ОН и малыми величинами начального переохлаждения Как показывает опыт, подбор оптимальных величин переохлаждения позволяет получить изопериодные ЭС в стабильном однофазном состоянии с составами,

более обогащенными по Вг и А по сравнению с расчётной границей распада ЧТР. Получение еще более обогащенных по Вг и А составов ЧТР требует такого увеличения суммарного переохлаждения, при котором не удаётся избежать кристаллизации материала вне подложки и, как следствие этого, резкого увеличения величины рассогласования периодов решётки (за счёт преимущественной кристаллизации висмутообогащённых фаз) и росту поликристаллических слоев. Такие сверхнапряжённые слои (у~0,04 при

К) удаётся получить только в псевдоморфном состоянии с толщиной не более 0,3 0,5 мкм.

В большинстве случаев при выращивании полупроводниковых слоев необходимо обеспечить характер распределения компонентов твердого раствора и характер распределения примесей. Расчет проводился по формуле (на основании закона сохранения массы)[7]:

с1Си=С*~-к(х) С'(г) /(х)

1 +

¿/(х) (к

в предположении малых скоростей роста с использованием эмпирических данных по коэффициентам распределения. Результаты расчета распределения компонентов по толщине слоя показывают возможность получения при возвратно-поступательном движении зоны в процессе ГЖК профиля как варизонного, так и выровненного, однородного на уровне растворимости висмута в твердой фазе при данной температуре, как по всему объему, так и в части гетероструктуры. На рис. 1 можно видеть изменение распределения компонентов и «выравнивание» концентрационного профиля.

Рис. 1. Расчетные кривые изменения содержания 1пЫ (а) и 1пА$ (б) в кристаллизующемся слое твердого раствора 1пА$8ЬБ1 в цикле возвратно-поступательного движения жидкой зоны толщиной 100 мкм при T=723 К: 1 - прямой проход; 2 - обратный; 3 - прямой. Точки - эксперимент (настоящая работа)

Очевидно, что определенным сочетанием таких параметров, как начальное содержание висмута в зоне, толщина зоны при прямом и обратном проходе, температура процесса и градиент температуры, длина пути, прой-

Рис. 2. Устройство варианта камеры установки ГЖК и теплового узла

денного зоной в каждом конкретном цикле ее возвратно-поступательного движения, и число проходов зоны, можно получить требуемый варизонный или выровненный, однородный на уровне растворимости висмута в твердой фазе с образованием монокристалла при данной температуре

концентрационный профиль как по всему объему, так и в части гетероструктуры. Подобный способ может быть использован для получения простейших сверхрешеток.

В третьей главе обсуждается технологическая оснастка получения

гетероструктур ШЬВШпБЬ и ¡пАвЗЬВШпБЬ с ЭВС ¡пБЬ^В^ и и

исследования закономерностей их роста из висмутсодержащих расплавов . III г) V

А В . В случае значительных толщин плоской жидкой зоны (/> 10-30 мкм) влиянием межфазных границ (и градиента химического потенциала) можно пренебречь и единственной движущей силой можно считать градиент температуры. При установке в системе (одна из возможных конфигураций приведена на рис. 2) еще одного нагревательного элемента возможна инверсия температурного поля (рис. 3).

При изменении

направления градиента на противоположное (рис. 3, б) появляется возможность

осуществления циклов

возвратно-поступательного движения и, следовательно, получения требуемого

концентрационного профиля.

Рассмотрена эффективная возможность изучения

кинетических зависимостей

Рис. 3. Температурно-временной(ТВР - а) и температурно-градиентный (б)) режимы проведения процесса ЗПГТ с возвратно-поступательным движением жидкой зоны

путем создания концентрационных нерегулярностей на фронте кристаллизации вследствие кратковременного понижения температуры в системе, что не влияет на скорость кристаллизации. Указаны прикладные возможности и особенности метода ГЖК: возможности легирования и очистки локальных областей сложной конфигурации, определение коэффициентов распределения (см. также методику в главе 2) и построение

линии солидуса в сложных системах, определение по кинетическим зависимостям механизма роста, кинетических параметров, концентрационного пересыщения.

В четвертой главе отражены результаты экспериментальных исследований закономерностей кристаллизации ЭВС твердого раствора из расплава при однократном проходе жидкой зоны

Рис. 4. Экспериментальная зависимость скорости движения жидкой зоны от ее толщины, температуры и градиента температуры для ТР: а) 1п5Ь[.хВ1х\ 1 - 7=690 К, С=15 К/см, состав /л:Я/=3:1; 2 - Г=700 К, С=15 К/см, состав /л:В/=1:1; 3 - 7=725 К, С=15 К/см, состав /л:В/=2:3; 4 - Г=725 К, С=25 К/см, состав 1п:ВЬ= 2:3; 6) 1пА$,.х. уЗЬЛ/. Г=700 К, (7=20 К/см: 1 -/л:В/=3:1; 2 - /я:ВМ: 1; 3 -/л:в(=2:3; 4-/л:В/=2:4 (использовался источник1пЛ$1^5Ьх)

и в цикле возвратно-поступательного ее движения в поле температурного градиента согласно методике, описанной в главе 3. Проведены рентгеноструктурные и рентгеноспектральные исследования полученных образцов, определены их электрофизические характеристики.

Экспериментальные кинетические зависимости приведены на рис. 4-7. Увеличение скорости движения жидкой зоны с возрастанием весовой доли висмута в расплаве, по-видимому, объясняется повышением однородности жидкой фазы, стабилизирующим действием висмута[8], уменьшением энергетических барьеров активации кристаллизационных процессов в расплаве зоны. При этом улучшается как устойчивость фронта кристаллизации, так и качество выращиваемых из расплавов ЭС. При добавлении арсенида при довольно значительном повышении температуры

процесса (визуально-термический анализ) принципиальных изменений кинетических механизмов не наблюдается, на что указывает вид кривых, но скорость роста в целом заметно снижается.

Рис. 5. Экспериментальная зависимость скорости движения жидкой зоны от ее толщины и содержания компонентов для ТР: а) 1п5Ь:.хВ1х: 7=715 К, 6=18 К/см: 1 -/л.Вг=3:1; 2-/л.В/=1:1; 3 - /л:В/=2:3; 4 - /л.В/=2:4; 6) 1пА5,.х.^ЬхВ1у-. Т=700 К, <7=20 К/см: 1 - /л:В/=3:1; 2 - /л.В/=1:1; 3 - /л:В/=2:3; 4 - /л:В/=2:4 (использовался источник

1пА5,.£Ьх)

На рис. 6 изображены кривые зависимости скорости движения зоны от температуры процесса для системы 1пЗЬБ1. Видно, что с увеличением технологической температуры процесса скорость движения зон растет.

Рис. 6. Экспериментальная зависимость скорости движения жидкой зоны от температуры процесса для ТР: а) ШЬиЛиЛ -1=60 мкм., С=15 К/см., Состав /л.-В(=4:2; 2 - /=100 мкм., С=15 К/см., состав /«.ВЫ: 1;3 - /=100 мкм., (7=15 К/см.,

состав /л.В/=1:1; 4 - /=200 мкм., С=20 К/см., состав /и.*В/=2:3; 5 - /=300 мкм., С=25 К/см., состав /и:В/=4:2; б) ¡пАх^х^Ь^Ш/. I - /=100 мкм., С=15 К/см, состав /л:В/=1:1; 2 - /=100 мкм., С=15 К/см состав 1п:Ш= 1:3 (использовался источник

Шз/.^Ьх)

Исследовалось также влияние длительности и температуры процесса гомогенизации расплава при подготовке. Результаты экспериментов показывают, что скорость движения зон немного возрастает при увеличении длительности процесса гомогенизации и его температуры.

Обнаружено влияние направления движения зон (прямое и обратное) на скорость кристаллизации при прочих равных условиях. Для обратного процесса зависимость скорости от толщины зоны не монотонна и имеет три характерные области: возрастания, убывания и стационарности. Кроме того, обнаружен эффект ускорения зон в определенном диапазоне их толщин на этапе перехода из 1п8Ъ в варизонные слои. Для прямого движения, а также для область убывания не обнаружена, но наблюдается эффект

блокировки тонких зон на старте. При втором проходе скорость зоны незначительно увеличивается при росте как трехкомпонентного, так и четырехкомпонентного ТР. При третьем проходе зоны скорость роста еще возрастает и при дальнейшем увеличении числа проходов зоны остается практически без изменений. При этом увеличение скорости роста слоя больше для трехкомпонентной системы, чем для четырехкомпонентной, что, по-видимому, связано с некоторым изменением характера атомно-кинетических процессов на границе кристаллизации и растворения и скоростью диффузии в расплаве при использовании в качестве источника предварительно выращенной трехкомпонентной системы ¡пАяЗЪ.

Область уменьшения скорости обратного движения с уменьшением / обусловлена преобладающей ролью межфазных кинетических эффектов вблизи границ зоны. Таким образом, результаты исследования роста ЭВС в процессе ГЖК с возвратно-поступательным движением достаточно хорошо объясняются на основе теории ГЖК для многокомпонентных зон[3,6], если учитывать действие механизма термодинамической нетождественности межфазных границ зоны в концентрационно неоднородных кристаллах. Обнаруженное увеличение скорости зон в направлении градиента состава ЭВС для определенных толщин может стать дополнительным фактором

управления процессом роста. Условием успешного применения метода ГЖК с возвратно-поступательным движением для получения ЭВС является использование таких режимов, толщины и состава зон, которые исключают проявление обнаруженного отрицательного эффекта блокировки ( 1>35 мкм).

Рис. 7. Экспериментальная зависимость скорости движения жилкой зоны от ее толщины, температуры и градиента температуры для ТР при возвратно-поступательном движении жидкой зоны: а) 1п5Ь1.хВ1х: 1 - 7=690 К, С=15 К/см, состав /и:Я/=3:1 второй проход жидкой зоны; 1 - 7=690 К, С=15 К/см состав 1п:Ш=\А третий проход жидкой зоны; б) 1пА11.х.у$ЬхВ1/. 1 - 7=690 К, С=15 К/см, состав /л:В/=3:1 второй проход жидкой зоны; 2 - 7=690 К, (7=15 К/см состав /л. В/=1:1 третий проход жидкой зоны (использовался источник

Согласно рентгеноструктурным исследованиям ТР образуются: /и-ЭД/^В/, при на что указывает характер

изменения линий на полученных дифрактограммах.

Предметом исследования было также структурное совершенство ЭС ТР 1п8Ь/-гВ1_ до предела растворимости висмута в антимониде индия в случае однократного прохода и в возвратно-поступательного движения жидкой зоны. Эксперименты показали, что в случае однократного прохода жидкой зоны хорошее качество слоев достигалось вплоть до и

0<_у<0,04; д:>0.8 (¡пА$1.х.у5ЬхВ1у). На это указывает форма и полуширина дифракционных кривых на рис. 8 и 9, кривая 1. При проведении цикла возвратно поступательного движения жидкой зоны уменьшается полуширина дифракционных кривых и возрастает их интенсивность (рис. 8 и 9, кривая 2),

однако существенное их изменение идет лишь до трехкратного прохода жидкой зоны включительно (рис. 8 и 9, кривая 3). По-видимому, это связано с тем, что происходит снижение механических напряжений второго рода, а также перераспределение дислокаций на границах ЭС. При большем числе проходов ширина и интенсивность пиков практически не изменяются. Подобный результат может быть объяснен повышением однородности твердой фазы с ростом числа проходов, перекристаллизацией дефектных областей, выводом жидкой зоной за пределы слоя различных микровключений.

I, relative

units hkl

511

d=1.247A

46.66

46.60 20*

20=76.31

20;

Рис. 9. Дифрактограмма ТР lnAs0e66Sb0.919Bh.01s, полученного в Рис. 8. Дифракпирамма ЭС ТР результате: 1 - однократного, 2 -

/я5Ав »7Й1м,, полученного в результате двухкратного (цикл возвратио-

1 - однократного, 2 -двухкратного поступательного движения жидкой зоны), (цикл возвратно-поступательного 3 - трехкрата°го ^хад жидкой з°ны движения жидкой зоны), 3 - (для угочнения юягы две герии линий)

трехкратного прохода жидкой зоны Т.о. проведенные рентгеноструктурные исследования показали

улучшение структурного совершенства ЭС ТР 1п8Ь/.хШх в цикле возвратно-

поступательного движения жидкой зоны в поле температурного градиента до

третьего прохода включительно.

Как показывает анализ зависимости структуры слоев от технологических

параметров процесса ГЖК, использование плоских зон толщиной 20</<200

мкм и низких температур кристаллизации (Т~680 К) способствует росту

совершенных ЭС. Это связано с обеспечением благоприятных условий роста,

в частности, с малой величинои концентрационного переохлаждения в расплаве у фронта кристаллизации.

100 99 98 97 96 х-100,

мол.дол. Рис. 11. Экспериментальная зависимость постоянной решетки

Рис. 10. Экспериментальная зависимость ТР 1пА51.х.уЗЬхШ/1пЗЬ от содержания постоянной решетки ТР ¡п5Ь1.хВ'1.Дп8Ь от висмута в твердой фазе

содержания висмута в твердой фазе

На рис. 10, 11 приведены результаты рентгеноструктурных

исследований зависимости параметра решетки ТР от содержания висмута в твердой фазе. В области малых концентраций висмута, обладающего значительным ионным радиусом, зависимость можно считать линейной, упругонапряженные слои, согласно данным[3], образуются, по-видимому, при большей доли висмута в ТР. При этом зависимость становится существенно нелинейной, но увеличивается вероятность образования механической смеси. На это указывает характер рентгенограмм образующихся ТР.

Распределение примесей оценивали по распределению концентрации основных носителей по толщине, которые определяли различными, независимыми методами:

а) люминесцентным - в и-ЛлЭД при л>5-1016см'3 и р-1п8Ь при р>М0"см "3

по известной зависимости спектральной ширины полосы межзонного излучения

от концентрации носителей; для п-1пБЬ при п<5-10 см', р~1пБЪ С /К1-10 см'

по интенсивности кривой полосы излучения.

б) тип проводимости, концентрацию основных носителей и их подвижность ц определяли по результатам измерений коэффициента Холла в слабом магнитном поле и удельной электропроводности

Результаты экспериментов для ТР /и£6/_хВ/г приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Экспериментальные значения уд. сопротивления, подвижности и концентрации носителей заряда в ЭС 1н8ЬБ1 при 77 К

Содержание висмута, ат.% р,Омсм ц,смг В'[ ■с 1 п, см

0 3.8-10"2 1.7 105 10"

0.5 4-Ю"4 1.3-10" 810"

1.0 3.910"4 7.7-10' 2.1-Ю18

1.5 - 7.2 10' 2.2-10"

2 - 6-10' 3-Ю'8

3 - 5-Ю3 3-Ю18

Видно, что введение висмута в антимонид индия позволяет увеличить концентрацию носителей заряда в ЭС, хотя может и несколько снижать подвижность. В литературе комплексных объяснений данному явлению не обнаружено, по-видимому, для этого требуются дополнительные объемные исследования.

В завершение главы 4 даются практические рекомендации по получению варизонных слоев.

В заключение работы приводятся основные результаты и выводы работы.

Основные результаты и выводы работы

1. Обзор проблематики работы по литературным данным показал, что использование в МТР АШВУ обеспечивает ряд преимуществ - такие, как улучшение морфологической стабильности фронта кристаллизации; уменьшение отклонения состава соединений от стехиометрии.

узкозонных, так и широкозонных МТР. Самая высокая подвижность электронов и наименьшая ширина запрещенной зоны (среди бинарных соединений) у InSb позволяют значительно повысить пороговую чувствительность и быстродействие фотоприемников, созданных на основе твердых растворов, изопериодных InSb, а также расширить спектральный диапазон, что определило выбор объектов для исследования.

Показано, что, так как ввиду особенностей, присущих распространённым методам ЖФЭ, получение с их помощью совершенных ЭС с обратным профилем в широком диапазоне

составов и толщин, затруднительно, данная задача может быть решена методом ГЖК с возвратно-поступательным движением жидкой зоны.

2. Проведено экспериментальное исследование элементов фазовых диаграмм систем In-Sb-Bi и ln-As-Sb-Bi (Г« 670-750К), непосредственно отражающих связь между составами жидкой фазы и изопериодными с антимонидом индия составами ТТР и ЧТР.

3. Показано, что, используя известные из литературы зависимости коэффициентов распределения компонентов от состава жидкой фазы, невозможно получить удовлетворительное количественное согласование расчетных и экспериментальных результатов. Указанные расхождения определяются необходимостью пересыщения (переохлаждения) расплавов для исключения подрастворения неравновесной подложки антимонида галлия. Экспериментально определенные величины требуемых переохлаждений лежат в пределах 3 25 К при выращивании ТТР (0<х<0,05) ЧТР /п^л^гуВ/, (0 <>■<0,04; 0.8<х).

растворимости висмута в твердой фазе с образованием монокристалла при данной температуре концентрационный профиль как по всему объему, так и в части гетероструктуры. Подобный способ может быть использован для получения простейших сверхрешеток.

5. Рассмотрен эффект стабилизации периода решетки, который является универсальным эффектом, в той или иной степени присущим любым ТР при гетероэпитаксии на неизопериодических подложках. Необходимое условие его проявления - когерентность границы раздела ЭС и подложки. Показано, что стабилизацию не следует воспринимать как полное отсутствие реакции гетерогенной системы на изменение условий кристаллизации, а лишь как более плавное изменение дилатационного несоответствия в гетероструктуре при изменении состава кристаллизационной среды по сравнению с изменениями, предсказываемыми равновесной фазовой диаграммой.

6. Анализ рентгеноструктурных данных показал, что предел растворимости висмута в твердой фазе не превышает 5 ат. % (ЫЗЬЫ/ЫЗЬ) и 4 ат. % - в 1пАя8ЬВ1/1п8Ь. Жидкая же фаза, обогащенная висмутом до 75-80 мол. дол., является оптимальным компонентом ростовой системы. Проведенные рентгеноструктурные исследования показали улучшение структурного совершенства ЭС ТР в цикле возвратно-поступательного движения жидкой зоны в поле температурного градиента до третьего прохода включительно. При большем числе проходов ширина и интенсивность дифракционных пиков практически не изменялись.

7. Исследования распределения компонентов твёрдого раствора ¡пБЬ^ВЪ в прямом профиле показывает преимущественное осаждение висмута на расстоянии до 35 мкм от подложки, на котором расходуется до 90% В1, содержащегося в зоне. Значение градиента ширины запрещенной зоны в диапазоне от 0.1 эВ до -1.5-¡О1 эВ/см можно регулировать выбором толщины зоны /, получение которой практически возможно без блокировки зоны на старте. Таким образом, задавая толщину зоны, её исходный состав и температуру процесса, можно получить при однократном проходе в процессе

ЗГПТ варизонный слой /и^б^В/, требуемой толщины с заданным распределением концентрации 1пВ1, возрастающей в направлении роста, с необходимым градиентом ширины запрещенной зоны. Однако ни при каких вариациях при однократном проходе зоны невозможно получить

убывающее от подложки распределение концентрации 1пВ1. Расчёты показывают, что такой вид профиля должен всегда наблюдаться, если проводить перекристаллизацию прямого профиля в обратном направлении (см. 2-ю и 4-ю главы).

8. Плотность дислокаций в ЭС ТР 1п8Ь1.хВ1х И ¡пАз/.^Ъ^у, выращенных из жидкой фазы в поле температурного градиента, в условиях стабильного роста меньше, чем в подложке и, в общем случае, зависит от устойчивости фронта кристаллизации и температурных условий процесса. С увеличением доли висмута до ЛК0.04 (ТТР) и _у<0.03 (ЧТР) наблюдается некоторое уменьшение плотности дислокаций в стабильных условиях роста. С увеличением доли арсенида в ЧТР дефектность структуры несколько снижается, что объясняется частичным уменьшением деформации решетки.

9. Разработаны практические рекомендации по получению совершенных ЭВС. Особенностью технологии получения МТР на основе 1п8Ъ является низкая температура плавления антимонида индия, это способствует устранению диффузионной разгонки, но и ухудшает процесс гомогенизации расплава, проводимой в одном технологическом цикле с перекристаллизацией твердого источника. Низкотемпературный режим процесса накладывает ограничение на возможность варьирования температурного градиента (максимальное значение градиента, соответствующее рабочим температурам 690-725К, 0=20 град/см). Применение индий-висмутовых зон (до 60% Вг) позволяет немного увеличить градиент температуры (а, следовательно, и скорость роста) до 30 град/см за счет уменьшения теплопроводности расплава (коэффициент теплопроводности Поэтому целесообразно разделение этапов гомогенизации и ГЖК. Гомогенизация рекомендуется осуществлять при

850-950К в отсутствие подложек InSb, а рост ГС - при 690-720К. При этом для ЧТР (наличие мышьяка) процесс следует проводить при больших температурах, используя в качестве источника ТТР InAsSb согласно фазовой диаграмме данного твердого раствора (см. литобзор). Рекомендуется применение технологических кассет закрытого типа во избежание активного испарения летучих компонентов (сурьма и мышьяк) и отклонения состава выращиваемых ЭС данных твердых растворов от расчетных. Определение коэффициентов распределения компонентов для специфических условий рекомендуется проводить согласно методике, описанной в главе 2.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Благин А.В., Благина Л.В., Труфманов А.П., Кодин В.В. Применение метода клеточных автоматов в исследованиях начальных стадий роста многокомпонентных твердых растворов. / Прогрессивная техника и технологии: Тез. докл. X науч. конф. Волгодонского ин-та НГТУ, гБолгодонск, май, 1997. - Новочеркасск, 1997. Вып. 2. С.36-37.

2. Благин А.В., Попов А.И., Труфманов А.П., Кодин В.В. Исследование взаимодействия фаз при кристаллизации пятикомпонентных твердых растворов АЗВ5 в поле температурного градиента. / Прогрессивная техника и технологии: Тез. докл. X науч. конф. Волгодонского ин-та НГТУ, г.Волгодонск, май, 1997. - Новочеркасск, 1997. Вып. 2. С.44-45.

3. Благин А.В., Разумовский П.И., Баранник АА., Кодин В.В. Эпитаксия варизонных структур InSbi.xBi/InSb с модулированным потенциалом. / Новые методы научных теоретических и экспериментальных исследований материалов, приборов и технологий: Сб. науч. тр. Волгодонский ин-т ЮРГТУ. -Новочеркасск, 2001. С. 11-16.

4. Разумовский П.И., Алфимова Д.Л., Кодин В.В., Баранник А.А. Распределение антимонида индия в варизонных слоях полученных зонной перекристаллизацией. / Актуальные проблемы твердотельной

микроэлектроники: Тр. восьмой между нар. науч.-техн. конф., (Дивноморское, Россия, 14-19 сент. 2002 г.). - Таганрог: ТРТУ, 2002. - 4.1. -С. 87-88.

5. Благин А.В., Кодин В.В., Попов А.И., Баранник АА. Исследование электрических свойств варизонных гетероструктур InSbBi/InSb. // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2002. Спецвыпуск. С. 93-95.

6. Овчинников ВА, Кодин В.В., Ткаченко Д.В. Исследование распределения InSb в гетероструктурах InSbBi. / Кристаллизация в на носистемах: Сб. тез. междунар. науч. конф., 10-12 сент. 2002 г. - Иваново, 2002.-С. 135.

7. Благин А.В., Алфимова Д.Л., Кодин В.В., Баранник АА. Влияние условий вьгращивания распределение InBi в варизонных слоях, полученных при однократном проходе плоской зоны. // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2002. №3. С.48-49.

8. Баранник А.А., Кодин В.В, Слуцкая О.В. Рентгеноструктурные исследования твердого раствора и определение предела растворимости висмута. // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2004. Спецвыпуск. С.69-72.

9. Кодин В.В. Структурные характеристики твердой фазы четырехкомпонентной гетеросистемы InAs¡.¡.¡SbJiiy/InSb. // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2004. Спецвыпуск. С. 102-104.

Цитированная литература

1. Курбатов Л.Н. Оптоэлектроника видимого и инфракрасного диапазонов спектра. - М: Изд-во МФТИ, 1999.320 с: ил.

2. Привалов В.И., Тихоненко О.Я. Оптоэлектронные структуры на многокомпонентных полупроводниках. - Минск: Высшая школа, 1981. 391 с: ил.

3. Лозовский В.Н., Лунин Л.С., Благин А.В. Градиентная жидкофазная кристаллизация многокомпонентных полупроводниковых материалов. -Ростов-на-Дону: изд-во СКНЦ ВШ, 2003.376 с: ил.

4. Акчурин Р.Х., Акимов О.В. Тонкослойные упругонапряженные гетероструктуры ¡пА$ ¡.„.^^¡/¡пЗЬ'. расчет некоторых физических параметров. // ФТП. 1995. Т.29. Вып.2. С.362-369.

5. Акчурин Р.Х., Сахарова Т.В. Получение узкозонных твёрдых растворов 1пА51.х.у8ЬхШу методом жидкофазной эпитаксии. // Письма в ЖТФ. 1992. Т. 18. Вып. 10. С. 16-20.

6. Лунина О.Д. Варизонные гетероструктуры А^аг^/СаАз, выращенные в поле температурного градиента, и их свойства: дис. ... канд. ф.-м. наук. - Новочеркасск, 1982.

7. Лозовский В.Н. Зонная плавка с градиентом температуры. - М: Металлургия, 1972.240 с: ил.

8. Марончук И.Е., Шутов СВ., Кулюткина Т.Ф. Выращивание эпитаксиальных слоев арсенида галлия из раствора в расплаве висмута. // Изв. РАН. Серия Неорганические материалы. 1995. Т.31. №12. С. 1520-1522.

»2476 3

Подписано в печать 20.10.2004. Объём 1,24 п.л. Печать оперативная. Тираж 100 экз. Заказ 877

Южно-Российский государственный технический университет Типография ЮРГТУ (НПИ) Адрес ун-та и типографии: 346428, Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Кодин, Валерий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Жидкофазные методы получения варизонных эпитаксиальных слоев.

1.2. Физико-химические основы кристаллизации твердых растворов InSbBi и InAsSbBi из раствора-расплава.

1.3. Особенности поведения компонентов и примесей и свойства твердых растворов InSbBi и InAsSbBi.

1.4. Постановка задачи исследования.

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 2. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КИНЕТИКИ И ФАЗОВЫХ

ПЕРЕХОДОВ В ПОЛЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАДИЕНТА.

2.1. Фазовые равновесия в гетеросистемах InSbBi и InAsSbBi.

2.2. Управление профилями распределения компонентов в варизонных эпитаксиальных слоях.

2.3. Стабилизация состава эпитаксиальных варизонных слоев при градиентной жидкофазной кристаллизации.

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВАРИЗОННЫХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ InSb,.xBix И InAsi.x.ySbxBiy МЕТОДОМ ГРАДИЕНТНОЙ ЖИДКОФАЗНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ.

3.1. Аппаратурное оформление процесса получения и подготовка необходимых материалов, методика получения твердых растворов InSbi.xBix и InAsi.x.ySbxBiy.

3.2. Методика формирования жидких зон.

3.3. Прикладные возможности метода градиентной жидкофазной кристаллизации.

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РОСТА

ИЗ РАСТВОРОВ-РАСПЛАВОВ И СВОЙСТВА ВАРИЗОННЫХ

СЛОЕВ InSb,.xBix и InAs,.x.ySbxBiy.

4.1. Экспериментальное исследование процесса роста варизонных слоев InSbi.xBix и InAsi.x.ySbxBiy.

Ф 4.2. Влияние условий роста на структуру, распределение компонентов и примесей в эпитаксиальных слоях InSbi.xBix и InAsi.x.ySbxBiy при однократном и возвратно-поступательном проходе жидкой зоны.

4.3. Электрофизические свойства варизонных слоев InSbi.xBix и InAsi-x.ySbxBiy.

Введение диссертация по физике, на тему "Получение варизонных твердых растворов InSbBi и InAsSbBi методом температурного градиента и исследование их свойств"

Эпитаксиальные структуры из антимонида индия и многокомпонентных твёрдых растворов (МТР) на его основе используются в различных областях электроники[1-5]. Особенности зонной структуры этих материалов позволяют создать ряд приборов, которые не могут быть изготовлены на элементарных полупроводниках[ 1,3-5].

Широкое применение в новых конструкциях оптоэлектронных приборов находят гетероструктуры (ГС) на основе МТР АП1ВУ с координатно зависимой шириной запрещённой зоны (Eg) в т.н. варизонных слоях. Интерес к таким структурам вызван возможностью существенного улучшения параметров оптоэлектронных приборов [1,4-6], в частности, фотоэлектрических датчиков и фотодиодов[3-6]. Наряду с этим и введение висмута в МТР aihbv позволяет эффективно управлять многими параметрами МТР[3,7

4 2 11

17]. Самая высокая подвижность электронов (<7.7-10 см В" с" [18]) и наименьшая ширина запрещенной зоны Eg(T) = 0.24-6-КГ4 -Т2 /(Г + 500)эВ (0<Т<300К)[\9]

Eg(Т) = 0.25 - 2.8 • 10"4 • Г эВ (80<Т<300К)[20]) среди бинарных соединений позволяют значительно повысить пороговую чувствительность и быстродействие фотоприборов на основе изопериодных InSb TP, а также расширить спектральный диапазон

Л» ^ (мкм), т.е. приблизительно 6.1 < Я < 13мкм с учетом упругих Ея(эВ) напряжений [3,12,15].

Технологическим методом получения многих оптоэлектронных приборов на основе МТР a'"bv в силу сравнительной простоты, функциональности и дешевизны является жидкофазная эпитаксия (ЖФЭ). Однако, несмотря на широкий фронт работ по совершенствованию традиционный методов жидкофазной эпитаксии и разработку новых методов, до последнего времени крайне затруднительно воспроизводимое выращивание совершенных слоев InSbBi/InSb и InAsSbBi/InSb с увеличивающейся шириной запрещенной зоны к поверхности в широком диапазоне толщин. Это связано с основными особенностями распространенных методов ЖФЭ. К ним относятся, например, существенная величина концентрационного переохлаждения в варианте метода ЖФЭ с изотермическим смешиванием расплавов, невозможность осуществления равновесной подпитки при неизотермических условиях пересыщения раствора-расплава и другие.

Перспективным, но для висмутсодержащих гетеросистем изученным еще недостаточно, методом ЖФЭ является градиентная жидкофазная кристаллизация (ГЖК)[3]. Одно из важных преимуществ ГЖК перед другими методами ЖФЭ (помимо изотермичности и квазиравновесности условий на фронте кристаллизации, контролируемости роста, относительно малой величины концентрационного переохлаждения и др.) заключается в том, что перекристаллизацию заданной области кристалла можно при необходимости повторить, не прерывая процесса. Этот вариант ГЖК - способ возвратно-поступательного движения зоны[3,88] - не нашёл, однако, до сих пор применения в связи с его недостаточной изученностью, несмотря на простоту его осуществления и широкие возможности.

К началу выполнения данной работы в литературе имелась информация об эпитаксиальных варизонных слоях (ЭВС) элементарных и бинарных полупроводников, технологии получения и характеристиках приборов на их основе[2-7,21-29]. Эти сведения весьма ограничены для трех- (ТТР) и практически отсутствуют для четырехкомпонентных (ЧТР) TP AinBv. Для висмутсодержащих TP AnIBv, получаемых из растворов-расплавов методами ЖФЭ, подобных сведений практически нет. В связи с этим тема данной работы научно нова и практически значима.

Цель и задачи исследования

Целью работы является теоретическое и экспериментальное исследование ГЖК в варианте возвратно-поступательного движения жидкой зоны применительно к получению варизонных слоев InSbi.xBix, InAsi.x.ySbxBiy и структур на их основе, выяснение возможности контролируемого изменения состава по толщине, проведение комплексных исследований электрических свойств и совершенства полученных слоёв.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

- теоретическое моделирование и экспериментальное исследование закономерностей роста ЭС и ЭВС TP InSbi.xBix и InAsi.x.ySbxBiy из расплавов в процессе однократного и возвратно-поступательного движения жидкой зоны;

- анализ распределения компонентов и (пере)распределения примесей в ЭС (ЭВС) InSbi.xBix и InAsi.x.ySbxBiy,

- исследование структурного совершенства и электрофизических свойств полученных варизонных слоев;

- разработка технологического оформления получения ЭВС TP InSbi.xBix и InAsi.x. ySbxBiy методом градиентной жидкофазной кристаллизации (ГЖК);

- разработка практических рекомендаций по оптимизации технологических режимов получения ЭВС InSbi.xBix и InAsi.x.ySbxBiy.

Научная новизна диссертационного исследования

1. Проведено теоретическое моделирование роста варизонных слоев TP InSb/.xBix и InAsi.x.ySbxBiy и ожидаемого распределения компонентов TP и примесей при ЖФЭ (ГЖК) в случае одно- и многократного прохода жидкой зоны.

2. Экспериментально получены зависимости роста варизонных слоев InSbi.xBix и InAs/.x.ySbxBiy от различных факторов в поле температурного градиента.

3. Исследованы структурные и электрофизические свойства полученных ЭС (ЭВС).

4. Исследованы особенности ЖФЭ (ГЖК) для получения ЭВС InSb/.xBix и lnAsi.x. ySbxBiy, разработана оптимальная технологическая оснастка и режимы.

5. Установлены области приложений, где использование ЭВС будет являться эффективным техническим решением.

Практическая значимость

1. В рамках используемого метода получены экспериментальные зависимости роста ЭВС InSbi.xBix и InAsi.x.ySbxBiy от различных факторов при ЖФЭ (ГЖК) при однократном и возвратно-поступательном движении жидкой зоны.

2. Исследованы ожидаемые свойства ЭС (ЭВС) InSbi.xBix и InAsi.x.ySbxBiy, полученных с использованием различных технологических режимов;

3. Разработаны рекомендации по оптимизации оснастки и технологических режимов получения требуемых профилей и совершенства варизонных слоев TP InSbi.xBix и InAs ,.x.ySbxBiy,

4. Результаты работы могут быть использованы для получения ЭВС InSbj.xBix и InAsi.x.ySbxBiy с заданными свойствами и оптоэлектронных приборов на основе антимонида индия.

Достоверность научных положений и результатов исследования

Основные научные положения выносимые на защиту:

2. Согласно результатам рентгеноструктурных исследований, подтвержденным расчетом фазовых равновесий

- твердый раствор InSbi.xBix образуется вплоть 0<х<0,05, при дальнейшем увеличении х резко меняется характер структуры;

- твердый раствор InAsi.x.ySbxBiy образуется при 0<у<0,04; х >0.8.

3. Оптимальные величины переохлаждений при выращивании эпитаксиальных слоев твердых растворов InSb/.xBix и InAs/.x.ySbyBix лежат в интервале 3 -г-25 К.

4. Обнаружено влияние направления движения зон (прямое и обратное) на скорость кристаллизации при прочих равных условиях. Для обратного процесса зависимость скорости от толщины зоны не монотонна и имеет три характерные области: возрастания, убывания и стационарности. Кроме того, обнаружен эффект ускорения зон в определенном диапазоне их толщин на этапе перехода из InSb в варизонные слои. Для прямого движения, а также для х=0 (InSbi.xBix), область убывания не обнаружена, но наблюдается эффект блокировки тонких зон на старте. Область уменьшения скорости обратного движения с уменьшением толщины жидкой зоны обусловлена преобладающей ролью межфазных кинетических эффектов вблизи границ зоны.

7. Изменение типа проводимости, наблюдаемое для твердого раствора InSbBi, связано с изменением соотношения между основными и неосновными акцепторными и донорными примесями.

Аиробация работы

Достоверность результатов обеспечивается применением проверенных и хорошо зарекомендовавших себя точных и приближенных методов математики, физики, физической химии, обоснованностью приближений в моделях, согласием теоретических и экспериментальных результатов работы между собой и с результатами других авторов.

Публикации и вклад автора

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, содержит 131 печатных страниц текста, 59 иллюстраций, 9 таблиц. Список литературы включает 101 наименование.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обзор проблематики работы по литературным данным показал, что использование в МТР AHIBV обеспечивает ряд преимуществ - такие, как улучшение морфологической стабильности фронта кристаллизации; уменьшение отклонения состава соединений А3В5 от стехиометрии.

Выбор висмута в качестве компонента, замещающего сурьму в базовом материале -антимониде индия обоснован с точки зрения эффективности формирования заданной энергетической структуры кристалла и управления морфологическими и фотоэлектрическими характеристиками как узкозонных, так и широкозонных МТР. Самая высокая подвижность электронов и наименьшая ширина запрещенной зоны (среди бинарных соединений) у InSb позволяют значительно повысить пороговую чувствительность и быстродействие фотоприемников, созданных на основе твердых растворов, изопериодных InSb, а также расширить спектральный диапазон, что определило выбор объектов для исследования.

Показано, что, так как ввиду особенностей, присущих распространённым методам ЖФЭ, получение с их помощью совершенных ЭС InSbi.xBix и InAsi.x.ySbxBi с обратным профилем в широком диапазоне составов и толщин, затруднительно, данная задача может быть решена методом ГЖК с возвратно-поступательным движением жидкой зоны.

2. Проведено экспериментальное исследование элементов фазовых диаграмм систем In-Sb-Bi и In-As-Sb-Bi (Г«670-750К), непосредственно отражающих связь между составами жидкой фазы и изопериодными с антимонидом индия составами ТТР и ЧТР.

3. Показано, что, используя известные из литературы зависимости коэффициентов распределения компонентов от состава жидкой фазы, невозможно получить удовлетворительное количественное согласование расчетных и экспериментальных результатов. Указанные расхождения определяются необходимостью пересыщения (переохлаждения) расплавов для исключения подрастворения неравновесной подложки антимонида галлия. Экспериментально определенные величины требуемых переохлаждений лежат в пределах 3-^25 К при выращивании ТТР InSbi.xBix (0<*<0,05) ЧТР InAs/.x.ySbyBix (0 <^<0,04; 0.8<ос).

4. Показано, что определенным сочетанием таких параметров, как начальное содержание висмута в зоне, толщина зоны при прямом и обратном проходе, температура процесса и градиент температуры, длина пути, пройденного зоной в каждом конкретном цикле ее возвратно-поступательного движения, и число проходов зоны, можно получить требуемый варизонный или выровненный, однородный на уровне растворимости висмута в твердой фазе с образованием монокристалла при данной температуре концентрационный профиль как по всему объему, так и в части гетероструктуры. Подобный способ может быть использован для получения простейших сверхрешеток.

5. Рассмотрен эффект стабилизации периода решетки, который является универсальным эффектом, в той или иной степени присущим любым TP при гетероэпитаксии на неизопериодических подложках. Необходимое условие его проявления - когерентность границы раздела ЭС и подложки. Показано, что стабилизацию не следует воспринимать как полное отсутствие реакции гетерогенной системы на изменение условий кристаллизации, а лишь как более плавное изменение дилатационного несоответствия в гетероструктуре при изменении состава кристаллизационной среды по сравнению с изменениями, предсказываемыми равновесной фазовой диаграммой.

6. Анализ рентгеноструктурных данных показал, что предел растворимости висмута в твердой фазе не превышает 5 ат. % (InSbBi/InSb) и 4 ат. % - в InAsSbBi/InSb. Жидкая же фаза, обогащенная висмутом до 75-80 мол. дол., является оптимальным компонентом ростовой системы. Проведенные рентгеноструктурные исследования показали улучшение структурного совершенства ЭС TP InSbi.xBix в цикле возвратно-поступательного движения жидкой зоны в поле температурного градиента до третьего прохода включительно. При большем числе проходов ширина и интенсивность дифракционных пиков практически не изменялись.

7. Исследования распределения компонентов твёрдого раствора InSbi.xBix в прямом профиле показывает преимущественное осаждение висмута на расстоянии до 35 мкм от подложки, на котором расходуется до 90% Bi, содержащегося в зоне. Значение градиента ширины запрещенной зоны VEg в диапазоне от 0.1 эВ до ~1.5-104 эВ/см можно регулировать выбором толщины зоны /, получение которой практически возможно без блокировки зоны на старте. Таким образом, задавая толщину зоны, её исходный состав и температуру процесса, можно получить при однократном проходе в процессе ЗГПТ варизонный слой InSb/.xBix требуемой толщины с заданным распределением концентрации InBi, возрастающей в направлении роста, с необходимым градиентом ширины запрещенной зоны. Однако ни при каких вариациях Xеви Т, I при однократном проходе зоны невозможно получить убывающее от подложки распределение концентрации InBi. Расчёты показывают, что такой вид профиля должен всегда наблюдаться, если проводить перекристаллизацию прямого профиля в обратном направлении (см. 2-ю и 4-ю главы).

8. Плотность дислокаций в ЭС TP InSbi.xBix и InAs/.x.ySbxBiy, выращенных из жидкой фазы в поле температурного градиента, в условиях стабильного роста меньше, чем в подложке и, в общем случае, зависит от устойчивости фронта кристаллизации и температурных условий процесса. С увеличением доли висмута до jc<0.04 (ТТР) и у<0.03 (ЧТР) наблюдается некоторое уменьшение плотности дислокаций в стабильных условиях роста. С увеличением доли арсенида в ЧТР дефектность структуры несколько снижается, что объясняется частичным уменьшением деформации решетки.

9. Разработаны практические рекомендации по получению совершенных ЭВС. Особенностью технологии получения МТР на основе InSb является низкая температура плавления антимонида индия, это способствует устранению диффузионной разгонки, но и ухудшает процесс гомогенизации расплава, проводимой в одном технологическом цикле с перекристаллизацией твердого источника. Низкотемпературный режим процесса накладывает ограничение на возможность варьирования температурного градиента (максимальное значение градиента, соответствующее рабочим температурам 690-725К, G=20 град/см). Применение индий-висмутовых зон (до 60% Bi) позволяет немного увеличить градиент температуры (а, следовательно, и скорость роста) до 30 град/см. за счет уменьшения теплопроводности расплава (коэффициент теплопроводности Я£я,<Л,£/и). Поэтому целесообразно разделение этапов гомогенизации и ГЖК. Гомогенизация рекомендуется осуществлять при 850-950К в отсутствие подложек InSb, а рост ГС - при 690-720К. При этом для ЧТР (наличие мышьяка) процесс следует проводить при больших температурах, используя в качестве источника ТТР InAsSb согласно фазовой диаграмме данного твердого раствора (см. литобзор). Рекомендуется применение технологических кассет закрытого типа во избежание активного испарения летучих компонентов (сурьма и мышьяк) и отклонения состава выращиваемых ЭС данных твердых растворов от расчетных. Определение коэффициентов распределения компонентов для специфических условий рекомендуется проводить согласно методике, описанной в главе 2.

Список используемых сокращений

ГЖК - градиентная жидкофазная кристаллизация;

ГС - гетероструктура;

ГФЭ - газофазная эпитаксия;

ЖФЭ - жидкофазная эпитаксия;

ЗПГТ - зонная перекристаллизация градиентом температуры;

ИК или ик - инфракрасный;

КСП - контрольно-следящие приборы;

КТР - коэффициент теплового расширения;

МТР - многокомпонентные твердые растворы;

ОН - области несмешиваемости;

ПТР - пятикомпонентный твердый раствор;

ТВР - температурно-временной режим;

TP - твердые растворы;

ТТР - трехкомпонентный твердый раствор;

ЧТР - четырехкомпонентный твердый раствор;

ЭЖЭ - электрожидкостная эпитаксия;

ЭВС - эпитаксиальный варизонный слой (слои);

ЭС - эпитаксиальные слои; г

AnlBv или А3В5 - полупроводниковые соединения элементов третьей (А) и пятой (В) групп периодической таблицы Д.И. Менделеева.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Кодин, Валерий Владимирович, Волгодонск

1. Алферов Ж. И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур // ФТП. 1998. Т.32. № 1.С. 3-19.

2. Ю П., Кардона М. Основы физики полупроводников. / пер. с англ. И.И. Ретиной под ред акад. Б.П. Захарчени. М.: Физматлит, 2002. 560 е.: ил.

3. Лозовский В.Н., Лунин Л.С., Благин А.В. Градиентная жидкофазная кристаллизация многокомпонентных полупроводниковых материалов. — Ростов-на-Дону: изд-во СКНЦ ВШ, 2003. 376 е.: ил.

4. Карих Е.Д. Оптоэлектроника. Минск: изд-во БГУ, 2000. 263 е.: ил.

5. Курбатов Л.Н. Оптоэлектроника видимого и инфракрасного диапазонов спектра. -М.: Изд-во МФТИ, 1999. 320 е.: ил.

6. Привалов В. И., Тихоненко О.Я. Оптоэлектронные структуры на многокомпонентных полупроводниках. Минск: Высшая школа, 1981. 391 е.: ил.

7. Андреев В.Ы., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. JI.: Наука, 1989. 310 с.: ил.

8. Фальковский Л.А. Физические свойства висмута. // УФН. 1968. Т.94. №1. С. 3—41.

9. Акчурин Р.Х., Комаров Д.В. Формирование многослойных упругонапряженных гетерокомпозиций методом жидкофазной эпитаксии. I. Теоретические аспекты проблемы и расчетная модель. // ЖТФ. 1997. Т.67. №7. С.42-50.

10. Дейбук В.Г., Виклюк Я.И., Раренко И.М. Расчет зонной структуры твердого раствора InSbBi. // ФТП. 1999. Т.ЗЗ. Вып.З. С.289-292.

11. Акчурин Р.Х., Сахарова Т.В. Получение узкозонных твёрдых растворов InAs/.x. ySbxBiy методом жидкофазной эпитаксии. // Письма в ЖТФ. 1992. Т. 18. Вып. 10. С. 16-20.

12. Волошин А.Э., Вермке А., и др. Влияние условий эпитаксиального роста на характер твёрдого раствора, образующегося в слоях InSb<Bi>. II Изв. РАН. Серия Неорганические материалы. 1991. Т.27. № 3. С.451-456.

13. Марончук И.Е., Шутов С.В., Кумоткина Т.Ф. Выращивание эпитаксиальных слоев арсенида галлия из раствора в расплаве висмута. // Изв. РАН. Серия Неорганические материалы. 1995. Т.31. №12. С.1520-1522.

14. Акчурин Р.Х., Акимов О.В. Тонкослойные упругонапряженные гетероструктуры InAsixySbxBi/InSb: расчет некоторых физических параметров. // ФТП. 1995. Т.29. Вып.2. С.362-369.

15. Акчурин Р.Х., Зиновьев В.Г., Кузъмичева Г.М., Уфимцев В.Б. Кристаллохимический аспект легирования антимонида индия висмутом в условиях жидкофазной эпитаксии. // Кристаллография. 1982. Т.27. Вып.З. С.561-565.

16. Акчурин Р.Х. Сахарова Т.В., Тарасов А.В., Уфимцев В.Б. Эпитаксиальный рост InAs/.x.ySbxBiy на подложках InSb из висмутовых растворов. // Изв. РАН. Сер. Неорганические материалы. 1992. Т.28. №3. С.502-506.

17. Лозовский В.Н., Лунин Л.С. Пятикомпонентные твердые растворы соединений AMIBV. (Новые материалы оптоэлектроники) Ростов-на-Дону: изд-во РГУ, 1992. 193 е.: ил.

18. Littler С. L., Seller D.G. Appl. Phys. Lett. 1985. V.46. №10. P.986-988.

19. Маделунг О. Физика полупроводниковых соединений элементов III и V групп. / пер. с англ. под ред. Б.И. Болтакса. М.: Мир, 1967. 479 е.: ил.

20. Глазов В.М., Земское B.C. Физико-химические основы легирования полупроводников. М.: изд-во Наука, 1967.

21. Пфанн ВДж. Зонная плавка. М.: Мир, 1970. 366 е.: ил.

22. Лодиз Р., Паркер Р. Рост монокристаллов. М.: Мир, 1974. 540 е.: ил.

23. У ханов Ю.И. Оптические свойства полупроводников. М.: Наука, 1977.

24. Лозовский В.Н., Лунин Л.С., Попов В.П. Зонная перекристаллизация градиентом температуры полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1987.

25. Овсиенко Д.Е. Зарождение и рост кристаллов из расплава. / АН Украины, Институт металлофизики. Киев: Наукова Думка, 1994. 254 е.: ил.

26. Чернов А.А., Гиваргизов Е.И., Багдасаров Х.С. и др. Современная кристаллография (в четырех томах). М.: Наука, 1980.

27. Хеерман М. Полупроводниковые сверхрешетки / пер. с англ. М.: Мир, 1989. 582 е.: ил.

28. Нашельский А.Я. Производство полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1982. 309 е.: ил.

29. Падалко А.Г., Перри Ф.С., Лазарев В.Б. Фотоэлектрические свойства неохлаждаемых детекторов на основе тонких пленок антимонида индия. // Изв. АН РФ. Неорганические материалы. 1994. Т. 30. №2. С. 156-163.

30. Андреев В.М., Долгинов Л.М., Третьяков Д.Н. Жидкостная эпитаксия в технологии полупроводниковых приборов. М.: Сов. радио, 1975.

31. Nelson Н. RCA Rev. 1963. V.24. №4. Р.603-605.

32. Алферов Ж.И., Конников С.Г., Никитин В.Г., Третьяков Д.Н. В сб. «Свойства некоторых новых полупроводниковых материалов и приборов». Кишинев: Штиинца, 73, 1974.

33. Никишин С.А., Синявский Д.В. Кристаллизация арсенида галлия из перемешиваемого раствора-расплава при малых (10"3-10"' с) временах контактирования с подложкой. // Кристаллография. 1990. Т.35. Вып.4. С.985-989.

34. Абрамов А.В., Дерягин Н.Г., Третьяков Д.Н. Применение сверхбыстрого охлаждения раствора-расплава в жидкофазной эпитаксии полупроводников. // ФТП. 1999. Т.ЗЗ.Вып.9. С. 1130-1133.

35. Карпов С.Ю., Никишин С.А., Мильвидский М.Г., Портной Е.Л., Фронц К. VI Конференция по процессам роста и синтеза полупроводниковых кристаллов и пленок. Тезисы докладов. 1982. Т.2. С.314.

36. Геворкян В.А., Голубев Л.В., Петросян С.Г., Шик А.Я., Шмарцев Ю.В. Электрожидкостная эпитаксия // ЖТФ. 1977. Т.47. Вып.6. С. 1306-1318.

37. Барчук А.Н., Иващенко А.И., Копанская Ф.Я., Кузьменко Г.С. VI Конференция по процессам роста и синтеза полупроводниковых кристаллов и пленок. Тезисы докладов. 1982. Т.2. С.314.

38. Романенко В.Н. Управление составом полупроводниковых слоев. М.: Металлургия, 1978.

39. Болховитянов Ю.Б., Болховитянова Р.И., Мельников П.Л. В кн. «Процессы поста и синтеза полупроводниковых кристаллов и пленок». Новосибирск: Наука, 1975. 4.2. С. 285.

40. Сысоев И.А. Метод зонной перекристаллизации градиентом температуры в технологии оптоэлектронных приборов на основе многокомпонентных соединений АШВУ: Дис на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Новочеркасск, 1993.

41. Попов В.П. Неконсервативная жидкофазная эпитаксия полупроводников: Дис. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. Новочеркасск, 1987.

42. Woodall J.M. J. Electrochem. Soc. 1971. V.118. P.l.

43. Woodall J.M. J. Cryst. Crowth. 1972. V.12. P.32.

44. Konagai M., Takahashi K. J. Appl. Phys. 1975. V.46. P.3542.

45. Лозовский В.Н. Зонная плавка с градиентом температуры. М.: Металлургия, 1972. 240 е.: ил.

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

47. Материалы, используемые в полупроводниковых приборах / под ред. КХогарта, пер. с англ. под ред. В.П.Жузе. М.: Мир, 1968.350 е.: ил.

48. Goldbery Yu.A. Handbook Series on Semiconductor Parameters / V.l, M. Levinshtein, S. Rumyantsev and M. Shur. London: World Scientific, 1996. P.191-213.

49. Гусейнов A.A., Джуртанов Б.Е., Литвак A.M. и dp. Высокоточный метод расчета диаграмм плавкости в полупроводниковых AinBv системах // Письма в ЖТФ. 1989. Т. 15. №12. С. 67-73.

50. Уфимцев В.Б., Зиновьев В.Г., Раухман М.Р. Гетерогенные равновесия в системе In-Sb-Bi и жидкофазная эпитаксия твердых растворов на основе InSb. II Неорг. материалы. 1979. Т.15. №10. С.1740-1743.

51. Jean-Louis A.M., Натоп С. Phys. St. Sol. 1969. V.34. P.329.

52. Jean-Louis A.M., Ayrault В., Vargas J. Phys. St. Sol. 1969. V.34. P.341.

53. Jean-Louis A.M., DuraffourgG. Phys. St. Sol. (b) 1973. V.59. P.495.

54. JoukoffB., Jean-Louis A.M. J. Cryst. Crowth. 1972. V.12. P.169.

55. Раухман M.P., Земское B.C., Харахорин Ф.Ф., Бояринцев П.К., Лаптев А.В., Янкаускас С.М. В сб. «Свойства легированных полупроводников». М.: Наука, 1977. С.62.

56. Peretti Е.А. Trans. AIME. 1958. V.212. Р.79.

57. Peretti Е.А. Trans. ASM. 1961. V.54. Р.12.

58. Свелин Р.А. Термодинамика твердого состояния. М.: Металлургия, 1968.

59. Евгенъев С. Б. Тепловые эффекты фазовых превращений в системах Ga-Sb-Bi и In-Sb-Bi. II Изв. РАН. Сер. Неорганические материалы. 1988. Т.24. №4. С. 546-549.

60. Lee J.J., Kim J.D., Razeghi М. Room temperature operation of 8-12 fjm InSbBi infrared photodetectors on GaAs substrates. // Appl. Phys. Lett. 1998. V.73. №5. P.30.

61. Onabe К Thermodynamics of type Ai.xBxCi.yDy III-V quaternary solid solutions // J. Phys. Chem. Solids. 1982. V.43. №11. P. 1071-1086.

62. Кузнецов В.В., Москвин П.П., Сорокин B.C. Неравновесные явления при жидкостной гетероэпитаксии полупроводниковых твердых растворов. М.: Металлургия, 1991. 175 е.: ил.

63. Литвак A.M., Чарыков Н.А. Новый термодинамический метод расчета фазовых диаграмм двойных и тройных систем, содержащих In, Ga, As и Sb. II Изв. РАН. Сер. Неорганические материалы. 1991. Т.27. №2. С.225-230.

64. Булярский С.В., Львов П.Е., Светухин В.В. Влияние кластеризации на процесс плавления полупроводниковых соединений. А3В5. // ЖТФ. 2001. Т.71. Вып.9. С.9-14.

65. Акчурин Р.Х., Сахарова Т.В., Жегалин В.А. Исследование условий формирования гетероструктур InAsi.x.ySbxBi/InSb методом ЖФЭ. // Изв. РАН. Сер. Неорганические материалы. 1995. Т.31. №10. С.1431-1436.

66. Акчурин Р.Х., Жегалин В.А., Сахарова Т.В. Анализ фазовых равновесий в системе In-As-Sb-Bi в связи с жидкофазной эпитаксией твердых растворов InAsj.x.ySbxBiy II Изв. вузов. Сер. Цв. металлургия. 1995. №7. С. 12-16.

67. Stringfellow G.B., Greene Р.Е. Liqued Phase Epitaxial Growth of InAsi.xSbx И J. Electrochem. Soc. 1971. V.l 18. P.805-810.

68. Abrokwar J. K„ Gershenzon M. Liqued Phase Epitaxial Growth and Characterization of InAs,.xSbx and In,.yGaySb on (111) В InSb substrates // J. Electron. Mater. 1981. V.l0. P.379-421.

69. Mullin J.В., Hulme K.F. J. Phys. Chem. Solids. 1960. V.17. P.l and 1961. V.19. P.352.

70. Merten U., Hatcher A.P. J. Phys. Chem. Solids. 1962. V.23. P.533.

71. Казаков А.И., Мокрицкий В.А., Романенко В.Н., Хитова Л. Расчет фазовых равновесий в многокомпонентных системах. М.: Металлургия, 1987.

72. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. / Собр. избран, тр. JI.: Наука,1975.

73. Чалмерс Б. Теория затвердевания. / пер. с англ. В.А. Алексеева, под ред. д.т.н. М.В. Приданцева. М.: Металлургия, 1968.

74. Физико-химические свойства элементов. Справочник. / под ред. чл.-корр. АН УССР Г.В.Самсонова. Киев: Наукова думка, 1965. 806 с.

75. Глазов В.М, Чижевская С.Н., Глаголева Н.Н. Жидкие полупроводники. М.: Наука, 1967.

76. Стрельченко С.С., Лебедев В.В. Соединения А3В5: Справочник. М.: Металлургия, 1984. 144 с.

77. Твердые растворы в полупроводниковых системах. Справочник. / под ред. B.C. Земскова. - М.: Наука, 1978. 197 е.: ил.

78. Orders P.J., Usher B.F. Determination of critical layer thickness in JnxGai.xAs/GaAs heterostructures by X-ray diffraction. // Appl. Phys. Lett. 1987. V.50. №15. P.980-982.

79. Афиногенова M.A., Благин A.B., Благина Л.В., Баранник А.А. Исследование механизмов роста макроступеней кристаллов при градиентной кристаллизации твердых растворов. // Кристаллизация и свойства кристаллов. Межвуз. сб. науч. тр. -Новочеркасск, 2002.

80. Лунин Л.С., Благин А.В., Овчинников В.А., Баранник А.А. Исследование влияния условий кристаллизации в поле температурного градиента на дислокационную структуру висмутидов. // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2002. - № 1. - С. 72-76.

81. Селин А.А., Вигдорович В.Н., Ханин В.А. Оценка устойчивости кристаллов при контакте с неравновесной жидкой фазой. ДАН СССР. 1983. Т.271. №5. С. 1174-1178.

82. Вигдорович В.Н„ Селин А.А., Шутов С.Г„ Батура В.П. Термодинамический анализ устойчивости кристаллов соединений AIIIBV в четырехкомпонентной жидкой фазе. Изв. АН СССР. Сер. Неорганические материалы. 1981. Т.17. №1. С.10-13.

83. Лозовский В.Н., Лунин Л.С., Николаева Е.А. // Изв. АН СССР: Неорган. Материалы. 1975. Т.11 С.7.

84. Лозовский В.Н., Лунина О.Д. Эпитаксия варизонных слоев AlxGa/.xAs в поле температурного градиента // Изв. АН СССР: Неорган, материалы. 1980. Т. 16. №2. С. 213216.

85. Лунина ОД. Варизонные гетероструктуры AlxGa/-xAs/GaAs, выращенные в поле температурного градиента, и их свойства: дис. . канд. ф.-м. наук. Новочеркасск, 1982.

86. Романенко В.Н. Управление составом полупроводниковых кристаллов. М.: Металлургия, 1976, 368 с.

87. Благин А.В. Зонная перекристаллизация градиентом температуры в многокомпонентных гетеросистемах на основе антимонида индия: Дис. на соиск. уч. степ, к.т.н. Новочеркасск, 1996.

88. Акчурин Р.Х. Евгеньев С.Б., Зиновьев В.Г. и др. Гетерогенные равновесия в системах A1" Bv // Электронная техника. Сер. Материалы. 1984. №10. С. 62-65.

89. Москвин П.П., Сорокин B.C. //ЖФХ. 1983. Т.57. Вып.7. С. 1684-1689.

90. Пригожий И., Дэфэй Р. Химическая термодинамика. Новосибирск: Наука, 1966, 509 с.

91. Киреев Е.И. Исследование кинетики зонной плавки с градиентом температуры в системах кремний—золото, кремний—алюминий, кремний—алюминий—золото: Дис. на соиск. уч. степ. канд. физ.-мат. наук. Новочеркасск, 1974. 192 с.

92. WernickJ.H. J. Chem. Phys. 1956, V.25. №1. P.49.

93. Чернов A.A. О движении включений в твердых телах // ЖЭТФ. 1956. Т.31. №5. С.709-804.

94. Гегузин Я.Е., Кривоглаз М.А. Движение микроскопических включений в твердых телах. М.: Металлургия, 1971. 344 е.: ил.

95. Вигдорович В.Н. и др. Заводская лаборатория. 1970. №11. С.1350.

96. Фишер КЗ. Статическая теория жидкостей. М.: Физматгиз, 1961.

97. Ioyce R.A., Weaver I.C., Maulc. B.I. J.Electrochem. Soc. 1965. V.l 12. P.l 100.

98. Абдулаев Г.Б., Джафаров Т.Д. Атомная диффузия в полупроводниковых структурах. — М.: Атомиздат, 1980.