Структурно - фазовые превращения и электронные процессы в гетероструктурах AIIIBV - A2IIIC3VI тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

БУДАНОВ Александр Владимирович

СТРУКТУРНО - ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ И ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ АШВУ - А^'с/1

Специальность 01.04.07 - Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора физико-математических наук

Воронеж - 2014

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Научный консультант доктор физико-математических наук, профессор

Безрядин Николай Николаевич

Официальные оппоненты: Павлов Дмитрий Алексеевич,

доктор физико-математических наук, профессор, ФГАОУ ВО «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского», заведующий кафедрой физики полупроводников и оптоэлектроники;

Кузнецов Владимир Владимирович,

доктор физико-математических наук, профессор, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)» (СПбГЭТУ), профессор кафедры физической химии;

Даринский Борис Михайлович,

доктор физико-математических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет», профессор кафедры материаловедения и индустрии наносистем

Ведущая организация: ФГБУН Физико-технический институт

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

Защита состоится 14 апреля 2015 г. в 1400 в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.06 ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» и на сайте www.vorstu.ru

Автореферат разослан « Н » (р&у.в.хЯ' 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

д.т.н., профессор (Н^^ А Горлов Митрофан Иванович

*

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Твердофазные тонкоплёночные системы являются объектами исследования физики конденсированного состояния. В настоящее время всё большее значение приобретают фундаментальные и прикладные исследования подобных структур, имеющих сложные профили распределения компонентов в гетерофазной системе с различными по характеру и масштабу пространственными неоднородностями. Формирование гетероструктур сопровождается совместным протеканием нескольких, как правило, конкурирующих процессов, которые обусловливают эволюцию концентрационных профилей и пространственное перемещение границ фаз. Эти процессы не изучены для гетерогенных систем типа a'"Bv - А2шСзУ1, представляющих практический интерес для твердотельной электроники, в частности, из-за высокой подвижности электронов в соединениях anlBv. Задачи, направленные на решение проблемы, связанной со снижением высокой плотности поверхностных электронных состояний (ПЭС) на химически активной поверхности материалов типа anlBv, представляются весьма актуальными. Существует подход в решении проблемы, основанный на обработке поверхности полупроводников aIMBV в халькогенсодержащих средах, который использовали в своих работах Сысоев Б.И., Post G., Scavennec А., Бессолов В.Н., Лебедев М.В., Коненков Е.В., Седова И.В., Львова Т.В., Sandroff C.J., Yablonovich Е, Carpenter M.S., Melloch M.R. и другие. Синтез гетероструктур а"'Ву-А2ШСэУ|, где одним из компонентов является тонкоплёночная фаза соединений А2",СзУ| с высокой концентрацией электронейтральных стехиометрических вакансий (СВ), возможен методом гетеровалентного замещения при обработках подложек aHIBV в парах халькогенов. В фундаментальном аспекте представляет интерес изучение механизма процесса гетеровалентного замещения, приводящего к образованию новых полиморфных модификаций в этих структурах. Способность к образованию непрерывных или протяжённых рядов твёрдых растворов и близость параметров изотипных кристаллических решёток aIUBV и некоторых полиморфных модификаций соединений А2ШС3У1 делает возможным создание на их основе гетероструктур с бездефектной границей раздела, что обеспечит низкую концентрацию локализованных состояний, более высокую эффективность управления поверхностным зарядом в подложке amBv, достаточно низкий уровень сквозных токов. Это представляется важным в практическом аспекте.

Исследование термостимулированной эволюции концентрационных профилей, обоснование и построение на основе экспериментальных данных о составе, структуре, электрофизических свойствах физико-математических

моделей диффузионно-кинетических и электронных процессов в твердотельных гетероструктурах АШВУ - А2шСзУ| и бинарных фазах А2шСзУ|, входящих в квазибинарный разрез АшВу-А1П1СэУ1, представляются актуальным направлением исследований в области физики конденсированного состояния.

Цель работы. Целью данной работы являлось установление закономерностей влияния условий формирования на кристаллическую структуру, концентрационные профили и электронные процессы в гетерогенных системах типа АП|ВУ- А2"'С3У1.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие зядачи:

1. Разработка способов и физико-технологических принципов формирования гетероструктур типа

2. Исследование кристаллической структуры, элементного состава слоёв А2ШС,У[ и переходных областей в гетероструктурах со слоями А2'"Сз4'' на основе арсенидов галлия и индия.

3. Изучение электрических характеристик сформированных гетероструктур А,пВу-А2,"СзУ| и установление связи этих характеристик с кристаллической структурой и особенностями переходных областей в них.

4. Исследование электронных процессов в полевых гетероструктурах М - А2шСэу1 - 1пА5 и М - А2,пСзУ' - СаАв.

5. Развитие модельных представлений о протекании диффузионно-кинетических процессов в реакции твердофазного термостимулированного гетеровалентного замещения в системах АшВу-А2шСзУ'.

Объекты и методы исследования. Исследованы гетероструктуры на основе наиболее широко используемых в современной нано-, микро- и оптоэлектронике полупроводников А,ИВУ - монокристаллических подложек 1пАз со слоями 1п283, 1п2Без, 1п2Тез, 1п2хСа2(|-.Ч)Тез и СаАв со слоями СаА, Са28ез. Плёнки соединений А2'пСзУ| формировались термическим напылением или гетеровалентным замещением мышьяка на атомы халькогенов при термической обработке подложек в парах халькогенов. Для создания полевых гетероструктур металлические контакты формировались термическим открытым напылением. Ряд экспериментов проведён на гетероструктурах с индиевыми контактами, полученными при лазерной обработке плёнок халькогенида 1п283. В отдельных экспериментах использованы образцы на основе 1пБЬ и 1пР, в том числе со слоями анодных окислов.

Исследования структуры, морфологии, фазового состава плёнок и гетероструктур проведены с использованием методов электронографии, электронной микроскопии в просвечивающем (ПЭМ), растровом (РЭМ) и

электронных микроскопах ЭГ-100М, Hitachi Н-800, JSM-840, JSM-6380, рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) на приборах JXA-840, JXA Link AN 10000, JSM 6380 LV INCA Energy-250, Оже-спектроскопии на спектрометре 09 ИОС-10-005, рентгенографии (ДРОН-ЗМ, ДРОН-4), сканирующей зондовой микроскопии в режимах регистрации атомно-силового взаимодействия (АСМ) и сканирующего туннельного (СТМ) микроскопа (Solver Р47-Рго, FEMTOSCAN-OOl). Электронные процессы в гетероструктурах исследованы методами вольт-фарадных (ВФХ) и вольт-амперных характеристик (ВАХ) различных модификаций, методом термостимулированной поляризации (деполяризации), методом частотных зависимостей дифференциальной проводимости и ёмкости, температурных зависимостей токов и полной дифференциальной проводимости в интервале температур 90^500 К. В теоретической части работы применялись методы математической физики, математического моделирования, вычислительной математики.

Достоверность результатов в экспериментальной части работы обеспечена использованием высокоразрешающих и взаимодополняющих методов анализа твердотельных образцов с последующей оценкой статистической значимости результатов методами математической статистики, в теоретической части - базируется на корректном применении математического аппарата, которое подтверждается совпадением в частных или предельных случаях новых результатов с ранее известными или полученными из экспериментов.

Научная новизна работы.

- Впервые обоснованы физические принципы технологии синтеза гетероструктур А1||В%'-А211|СзУ| методом термостимулированного гетеровалентного замещения в анионной подрешетке и определены условия формирования структурно совершенных тонкоплёночных фаз A2inCjVI различных полиморфных модификаций как с упорядоченными, так и со стохастически распределёнными стехиометрическими вакансиями. Показано, что псевдоморфные плёнки A2NIC3VI со структурой дефектного сфалерита могут быть синтезированы на основе AM1BV, несмотря на отсутствие такой полиморфной модификации в массивных образцах.

- Методами дифракции электронов и просвечивающей микроскопии доказана самоорганизация кристаллической структуры слоёв А2ШСзУ|. Доказано существование новых кристаллических модификаций фаз Ii^Sj, ln2Se3 на подложках InAs и Ga2Se3 на подложках GaAs.

- Разработаны способы формирования слоев 1п2Тез и In2XGa2(i-X)Te3 с инконгруэнтным характером испарения, основанные на газофазной эпитаксии в квазизамкнутом объёме.

- Впервые экспериментально доказана возможность лазерно-стимулированного формирования сильнолегированных областей в приповерхностной области АП,ВУ под слоем A2I"CjV' в системах A"'BV-

л iii/-' vi

А2 Сз .

- На основе исследований энергетического распределения локализованных состояний в запрещённой зоне слоёв широкозонных полупроводников A2mC3vl предложена модель, объясняющая поведение носителей заряда в обменных нелинейных процессах между разрешёнными зонами и центрами локализации заряда.

- Доказано, что снижение плотности ПЭС в приповерхностной области An,Bv в системах АШВУ- А2шСзУ| с гетеропереходом, смещённым внутрь монокристалла подложки, происходит за счёт геттерирования электрически активных примесей из приповерхностных областей АШВУ и их сегрегации в слоях А2ШС3У|.

- Впервые экспериментально доказано зародышеобразование на начальной стадии роста слоев А2шСзУ| при формировании гетероструктур AmBv- А2ШС3У| методом гетеровалентного замещения.

- Впервые представлено описание диффузии атомов в твердотельной среде на основе интегро-дифференциальных уравнений без ограничений на концентрацию и градиент концентрации диффундирующих атомов, устранён эффект дальнодействия, характерный для традиционного описания диффузии на макроскопическом уровне, учтён корреляционный эффект.

- Сформулирована и развита физико-математическая модель планарного роста слоёв А2'"СзУ| на кристаллах AMIBV в процессе гетеровалентного замещения. В рамках предложенной модели даны численные и аналитические решения эволюции концентрационных профилей, подтверждённые экспериментально. Методами рентгеноспектрапьного микроанализа, вольт-фарадных характеристик, сканирующей электронной микроскопии и математического моделирования доказана самоорганизация реакции термостимул ированного гетеровалентного замещения анионов в гетероструктуре AniBv- A2"iC1vi.

Практическая значимость работы.

Обосновано использование тонкоплёночных фаз А2ШСзУ1 в технологии элементной базы твердотельной электроники на основе соединений АШВУ. Полученные в работе результаты позволяют прогнозировать параметры концентрационных профилей и связанные с ними физические свойства гетероструктур А|МВУ- А2|ПСзУ1. Практический интерес для сферы нанотехнологий представляют рекомендации по управлению технологическим процессом формирования слоёв А2шСзУ| на подложках АП|ВУ. Разработанные

физические основы технологии формирования гетероструктур АШВУ- А2ШСзУ| с использованием реакции ГВЗ могут быть применены для пассивации поверхности АШВУ тонкими плёнками А2шСзУ', защиты от внешних воздействий и очистки приповерхностной области подложки А'"ВУ от примесей за счёт генерирования в стехиометрические пустоты, для создания полевых приборов на основе А'"ВУ со слоями A2IIIC3v1 в качестве подзатворных или переходных между подзатворным диэлектриком и полупроводником АШВУ.

Разработанный метод лазерно-стимулированного формирования сильнолегированных областей в АШВУ может быть использован при изготовлении полевых транзисторных структур на основе гетероструктур АшВу-А2шСзУ| с минимальными значениями плотности поверхностных электронных состояний на гетерогранице.

Предложенные в работе способы формирования гетероструктур позволяют синтезировать совершенные по структуре слои некоторых соединений А2шСзУ|, имеющие заданные параметры и тип кристаллической решётки, различные по протяжённости и составу переходные области вблизи гетероперехода, что может быть полезным не только при изучении модифицирования структуры и полиморфизма решётки, но и для разработки новых типов дискретных твердотельных приборов, в том числе на основе периодических структур с управляемым субзонным спектром.

Подход к анализу спектров изотермической релаксации емкости, учитывающий обмен носителями заряда между глубокими уровнями и обеими разрешёнными зонами может быть использован для более точного и информативного определения спектра глубоких энергетических состояний полупроводников.

Внедрение научных результатов. Основные результаты работы использованы при выполнении ГБ НИР «Физико-химические основы формирования наноразмерных гетерофазных систем в процессе гетеровалентного замещения» (№ гос. per. 1.1.09) и ГБ НИР «Физико-химические процессы в объеме и на границе раздела в неоднородных твердотельных системах» (№ гос. per. 01960012699) кафедры физики Воронежской государственной технологической академии (до 2011 г. ВГТА), а также при выполнении грантов РФФИ № 03-02-96480 (Физико-химические основы формирования и электронные процессы в наноразмерных структурах на основе системы Ga2Se3 - GaAs на 2003-2004 г.г.) и 03-03-96502-р2003цчр_а (Самоорганизующиеся наноразмерные гетероструктуры метапл-широкозонный полупроводник на 2003-2005 г.г.), межотраслевой программы научно-технического сотрудничества Министерства образования РФ и Министерства обороны РФ (распоряжение Министерства образования России № 933-38 от

18.09.2001) по разделу № 4 «Исследование проблем оптики, квантовой и твердотельной электроники» по теме 04.01.15 «Устойчивость к радиационным воздействиям полевых полупроводниковых гетероструктур со слоями соединений А2|пВэУ|), договоров с ОАО «ВЗПП» (г. Воронеж), ОАО «НИИПМ» (г. Воронеж), ФГУП НИИЭТ (г. Воронеж), проектов Федеральных целевых программ «Индустрия наносистем и материалов» (гос. контракт № 02. 513. 11. 3059 «Твердотельные наноструктуры для электронной и оптической техники нового поколения») 2007 г. и «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 20072013 годы» по гос. контрактам №16.516.11.6084 от 08.07.2011 «Разработка технологии изготовления новых наноразмерных полупроводниковых покрытий для повышения эффективности элементов солнечной энергетики» и №16.516.11.6098 от 08.07.2011 «Разработка научно-технических основ повышения надёжности и долговечности светодиодных световых приборов повышенной мощности в результате реализации новых технических решений по охлаждению светодиодов».

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Последовательность стадий термостимулированного гетеровалентного замещения на поверхности АШВУ в процессе отжига в парах хапькогена:

а) образование и коапесценция уединённых зародышей фазы А2шСзУ1 на начальном этапе квазипланарного роста слоёв А2ШС3У| на поверхности АШВУ;

б) формирование тонкого сплошного слоя А2шСзУ| на поверхности АШВУ;

в) планарный рост с квазиравновесной доставкой хапькогена (СУ|) в зону реакции;

г) планарный рост, ограниченный квазистационарной диффузионной доставкой реагента.

2. Механизм гетеровалентного замещения в анионной подрешётке АШВУ с образованием тонкоплёночной фазы А2|пСзУ1, определяющийся следующими процессами: адсорбцией молекул халькогена, диссоциацией молекул халькогена на атомы, термостимулированной диссоциацией АШВУ и десорбцией атомов Ву, взаимодействием атомов халькогена с вакансиями элемента Ву и химической реакцией с катионами А1", активацией диффузии атомарного хапькогена в зону реакции на формируемой гетерогранице.

3. Полиморфные превращения в плёнках А2ШСзУ|, связанные с ориентирующим действием подложки АШВУ и псевдоморфизмом на начальной стадии роста в процессе гетеровалентного замещения, приводящие к образованию новых модификаций соединений А2 С3 , не проявляющихся при использовании других способов формирования.

4. Энергетический спектр тонкоплёночных фаз 1п28з, 1п28е3,1п2Те3 и

liVzxGEtyi-xjTej, синтезированных на монокристаллических подложках InAs, содержащий вблизи середины запрещённой зоны два глубоких уровня, которые связаны с центрами локализации заряда с низкими концентрациями, один из которых проявляет донорные свойства, а другой по своим характеристикам соответствует нейтральной ловушке.

5. Модель диффузии атомов, применимая без ограничения на физически реализуемую концентрацию и её градиент в твердотельной среде с пространственно неоднородным распределением равновесных положений, описывающая корреляционное взаимодействие компонентов гетероструктуры АшВу-А2шС/' при её формировании методом гетеровалентного замещения.

6. Зависимость кинетики процесса гетеровалентного замещения и времени формирования сплошного слоя A2mC3vl от начальной поверхностной концентрации анионных вакансий подложки A"'Bv.

7. Механизм снижения эффективной плотности ПЭС, сопровождающийся откреплением уровня Ферми, обусловленный диффузионным перераспределением примесных и сверхстехиометрических атомов в гетероструктурах с градиентом стехиометрических вакансий, направленным из приповерхностной области АШВУ в сторону роста концентрации A2"'C3VI в твёрдом растворе.

8. Модель планарного роста слоёв а2шсзу| на кристаллах a'"bv, объясняющая стабилизацию формы фронта реакции и возможность получения гетеросистем с наноразмерными переходными областями самоорганизацией реакции термостимулированного гетеровалентного замещения элементов Bv на халькоген (cv1) в гетероструктурах ambv - а2шс3у1.

Апробация работы. Конференции, семинары, симпозиумы и совещания, на которых представлялись результаты работы: Всесоюзный научный семинар «Керамические конденсаторные, сегнето- и пьезоэлектрические материалы» (г. Рига, 1986); Всесоюзный научно-технический семинар «Пути повышения стабильности и надёжности микроэлементов и микросхем» (г. Рязань, 1987); II Всесоюзная конференция «Структура и электронные свойства границ зерен в металлах и полупроводниках» (г. Воронеж, 1987); 32 и 35 Международные научные коллоквиумы (DDR, Ilmenau, 1987, 1990); Межвузовская конференция молодых учёных «Наука и её роль в ускорении научно-технического прогресса» (г. Воронеж, 1987); V Всесоюзная школа «Физико-химические основы электронного материаловедения» (г. Новосибирск, 1988); И Всесоюзная школа по физике и химии рыхлых и слоистых кристаллических структур (г. Харьков, 1988); VII (г. Москва, 1988) и VIII (г. Харьков, 1992) Всесоюзные конференции по росту кристаллов; Третье Всесоюзное совещание-семинар «Математическое моделирование и экспериментальное исследование

электрической релаксации в элементах микросхем» (г. Одесса, 1988); 1 Всесоюзная конференция «Физические основы твердотельной электроники» (г. Ленинград, 1989); II сессия по прикладной кристаллохимии (г. Воронеж, 1989); Международная школа «Лазерная микрообработка поверхности» (г. Ташкент, 1989); V Всесоюзная конференция по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах (г. Калуга, 1990); XII Всесоюзная конференция по физике полупроводников (г. Киев, 1990); Конференция по электронным материалам (г. Новосибирск, 1992); Международная конференция «1992 International Conference on Advanced and Laser Technologies, ALT'92» (r. Москва, 1992); Международные семинары «Релаксационные явления в твердых телах» (г. Воронеж, 1995, 1999); Международные конференции «Fullerenes and atomic clasters» (г. Санкт-Петербург, 1995, 1997); Международная конференция «Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений» (г. Тамбов, 1996); X Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твёрдых тел (г. Черноголовка, 1997); XVII и XXI Российские конференции по электронной микроскопии (г. Черноголовка, 1998, 2006); II (г. Воронеж, 1999) и 111 (г. Воронеж, 2000) Всероссийские семинары «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении»; Международная конференция «Физические процессы в неупорядоченных полупроводниковых структурах» (г. Ульяновск, 1999); VI Международная конференция «Плёнки и покрытия'2001» (г. Санкт-Петербург, 2001); XII и XV Международные симпозиумы «Тонкие плёнки в электронике» (г. Харьков, 2001, 2003); I Всероссийская конференция «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах. ФАГРАН-2002» (г. Воронеж, 2002); Международная научно-техническая конференция «Межфазная релаксация в полиматериалах» (г. Москва, 2003); 5 международная научно-техническая конференция «Кибернетика и технологии XXI века» (г. Воронеж, 2004); Международная научная конференция «Тонкие плёнки и наноструктуры» (г. Москва, 2004); XXI Международная конференция «Нелинейные процессы в твердых телах. Relaxation Phenomena in Solids» (г. Воронеж, 2004); Международная школа-семинар «Современные проблемы механики и прикладной математики» (г. Воронеж, 2005); XIX (г. Воронеж, 2006) и XX (г. Ярославль, 2007) Международные научные конференции «Математические методы в технике и технологиях»; IX международная конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (г. Ульяновск, 2007); Международная научная конференция «Актуальные проблемы физики твердого тела. ФТТ-2007» (г. Минск, 2007); VII международная научная конференция «Химия твердого тела и современные

нанотехнологии» (г. Кисловодск, 2007); Пятый Международный междисциплинарный симпозиум «Прикладная синергетика в нанотехнологиях. ФиПС-08» (г. Москва, 2008); Четвертая Всероссийская конференция (с международным участием) «Химия поверхности и нанотехнология» (г. Хилово, Санкт-Петербург, 2009); Всеукраинская конференция с международным участием «Актуальные проблемы химии и физики поверхности» (г. Киев, 2011); XI Российская конференция по физике полупроводников «Полупроводники-2013» (г. Санкт-Петербург, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 100 работ, включая 42 статьи, в том числе 2 авторских свидетельства, из них 21 работа в изданиях, соответствующих перечню рекомендованному ВАК, рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание учёной степени доктора наук.

Личный вклад автора. Автору принадлежит выбор научного направления исследований, постановка и реализация задач, решение которых позволило обосновать положения, выносимые на защиту. Первоначальные исследования проводились совместно с научным консультантом, профессором H.H. Безрядиным. Автор самостоятельно провёл все технологические эксперименты по формированию гетероструктур, исследования электрофизических свойств тонких плёнок и электронных процессов в гетероструктурах, анализ данных о структуре и составе образцов, построение физических и математических моделей, аналитические и численные расчёты. Часть результатов получена совместно с аспирантами кафедры. Некоторые численные эксперименты математического моделирования выполнены с соискателем кафедры М.В. Бобылкиным, защитившим кандидатскую диссертацию под научным руководством автора. Рентгеноспектральный микроанализ и Оже-анализ образцов выполнен автором в сотрудничестве с канд. техн. наук Б. Л. Агаповым. В списке литературы отражено участие других сотрудников кафедры и коллективов организаций, в которых также выполнялось решение поставленных задач.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, основных результатов и выводов, списка литературы из 393 наименований. Объем диссертации составляет 379 страниц, включая 155 рисунков и 18 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, показана научная новизна, практическая значимость полученных результатов работы и сформулированы основные научные положения, выносимые на защиту, перечислены объекты и методы

исследования, используемые в работе, кратко охарактеризован личный вклад автора в научные результаты, представленные в диссертации.

В первой главе рассмотрены существующие способы формирования, а также кристаллографические и электрофизические особенности свойств массивных и тонкоплёночных полиморфных модификаций фаз А2шСзУ| и гетероструктур на основе AMIBV со слоями хапькогенидов А2П1СзУ'.

В этой главе изложены физико-технологические принципы синтеза гетероструктур ln2Te3-lnAs в реакционной камере типа квазизамкнутого объёма (КЗО) из навески предварительно синтезированного монокристаллического 1п2Те3. Методами АСМ и СТМ с использованием анализа на основе фрактальной геометрии исследованы морфология и распределение фазового контраста кислородсодержащих самоподобных образований на подложках InAs. Реконструирована трёхмерная фактическая топография поверхностей InAs (100) и (111) как n-, так и р-типа, подвергнутых химико-динамическому полированию. Обоснован интервал низкотемпературных (473-^573 К) отжигов, приводящих к восстановлению стехиометрии состава подложек AMIBV перед нанесением плёнок. Установлен инконгруэнтный характер испарения 1п2Те3 и в связи с этим обосновано и описано формирование слоёв 1п2Те3 со стехиометрией из области гомогенности методом термического испарения из двух пространственно разделённых источников индия и теллура в КЗО. Синтез тонкоплёночных фаз In2xGa2(i-X)Te3 твёрдых растворов в системе Ga2Te3 - In2Te3 с дополнительным источником галлия в модуляционном и стационарном режимах при заданной температуре источника индия позволяет получить высокую воспроизводимость свойств плёнок, ориентированных в соответствии с ориентацией подложки InAs (100) или (111) с рассогласованием параметров Да/а, стремящимся к нулю при х=0,65. Методами Оже-спектроскопии и послойного рентгеноспектрапьного микроанализа (РСМА) по малоугловому клину ионного травления с контролируемой по профилограмме геометрией показана возможность управления составом тонкоплёночных (d до 0,5 мкм) фаз ln2xGa2(|.x)Te3. Установлено, что когерентное сопряжение изотипных решёток подложки InAs и псевдоморфных эпитаксиальных слоёв 1п2Тез и In2xGa2(|.x)Te3 происходит при малых толщинах за счёт однородной деформации решётки InAs. Размер кристаллитов, разориентированных относительно подложки, изменяется в диапазоне (0,7-1,2) мкм при толщинах плёнок от 1,7 до 3,0 мкм. Приповерхностные области слоёв содержат мелкодисперсные включения с характерным размером до 0,5 мкм. Толщина слоёв (d) ln2Te3 и ln2xGa2(|.x)Te3 в зависимости от времени процесса (t) увеличивается по линейному закону. Для фиксированных времён процесса и с ростом температуры подложки толщина слоя возрастает, что не характерно для процессов термического напыления.

Поэтому стабилизирующее влияние кристаллической решетки подложки на структуру формируемого слоя, наличие по данным РСМА и Оже-спектроскопии переменных по составу слоев в области гетероперехода, объясняются протеканием реакции гетеровалентного замещения (ГВЗ).

ВАХ гетероструктур АЫп2Те3-1пА5 и АЫп2хСа2(1-Х)Тез-1пА5 при отрицательном потенциале на А1-электроде описываются в рамках механизма токов, ограниченных пространственным зарядом. Это доказывает, что контакт А1-1п2Тез (А1-1п2хОа2(1.Х)Тез) является инжектирующим и в запрещенной зоне 1п2Те3 и 1п2хОа2(|-Х)Тез имеется центр локализации заряда (ЦЛЗ) акцепторного типа. При положительном потенциале на А1-электроде токопрохождение в слоях 1п2Тез и 1п2хСа2(|-Х)Те3 в диапазоне (200-300) К осуществляется в соответствии с термополевым механизмом Пула-Френкеля. Из температурной зависимости тока, соответствующего омическому участку ВАХ, при варьировании значений положительного потенциала на А1-электроде определены энергии активации центров Е,=(0,49-0,50) эВ для 1п2Те3 и Е,=(0,58-0,60) эВ для 1п2хСа2(|.х)Тез. При отрицательном потенциале на А1-электроде в области температур более 250 К изучено изменение ширины запрещенной зоны для слоев твердых растворов 1п2хСа2(1.х)Тез в зависимости от состава. Установлены технологические режимы образования тонких пленок соединения ^.звао/Теп, имеющего в ряду непрерывных твердых растворов Са2Те3-1п2Те3 значение ширины запрещенной зоны ДЕВ=(1,28±0,01) эВ и полное соответствие периодов решётки с 1пАз.

Методом температурной зависимости дифференциальной емкости (Ст) и проводимости (Ст) в диапазоне частот тестового сигнала 20 Гц-2 МГц обнаружено наличие в запрещённой зоне 1п2Те3 и 1п2хСа2(1.х)Те3 двух ЦЛЗ с низкой концентрацией Н порядка 1015 см"3: донорного типа (для 1п2Те3 Е,=0,49-0,50 эВ, сечением захвата 10"12 см2; для 1п2хСа2(1-х)Те3 Е,=0,58-0,60 эВ, сечением захвата 10"'2 см2) и ловушечного центра акцепторного типа для 1п2Те3 и 1п2хОа2(|.х)Те3 Е,=0,36 эВ, сечением захвата 10"и см2. ЦЛЗ присутствуют во всех составах твёрдых растворов типа 1п2хСа2(|.Х)Тез, и независимо от состава положение уровней относительно середины запрещённой зоны одинаково. Значения N1, изменяются в зависимости от структурных изменений решётки и полиморфных превращений (степени упорядочения СВ) тонкоплёночных фаз твёрдых растворов 1п2хСа2(1-х)Тез.

Из анализа зависимостей термодинамической работы выхода от толщины формируемых напылением слоёв 1п2хОа2(1.х)Тез, а также образцов, приготовленных по технологии ГВЗ (1п2Те3, 1п28ез, 1п2Бз), установлено изменение положения уровня Ферми на начальной стадии до значения 0,08-0,10 эВ ниже дна зоны проводимости. Поскольку такие значения

соответствуют положению уровня Ферми в объёме используемого арсенида индия при 300 К, можно сделать вывод об откреплении уровня Ферми на поверхности 1пАб и снижении плотности ПЭС.

Во второй главе из рассмотрения взаимодействия соединений А,"ВУ с элементами VI В группы Периодической системы описаны техника и условия синтеза в КЗО гетероструктур 1п283 - 1п8Ь, 1п283 - 1пАв, 1п28е3 - (пАв, 1п2Те3 -1пАб, 1п28з - 1пР, Са283 - ваАв, Оа25е3 - ОаАв в процессе ГВЗ при отжиге подложек А'"ВУ в парах хапькогена. Данные РСМА показывают полное отсутствие в составе гетероструктур кислорода в том случае, когда поверхность полупроводника АШВУ полностью покрыта плёнкой халькогенида. Отжиг подложек (100) 1пАв и (111)а1пА5, (111)в1пА5 в парах теллура приводит к образованию тонкоплёночной фазы полиморфной модификации а-1п2Те3 (а= 1,848 нм) в диапазоне более высоких (на 120+150 К) температур, чем при напылении в двойном КЗО: Тп=(680+800) К при РТе от (2+5) Па до 102Па. Для формирования слоёв 1п283 при давлении паров серы Р5=(0,1 + 1,0) Па достаточны низкие температуры подложки (Тп) порядка (390+410) К на поверхности 1пБЬ и (473+573) К на подложках (пАб.

Из анализа концентрационных профилей распределения элементов 8, Ав и 1п по клину травления С(х) (рис. I), полученных методом РСМА на микроанализаторе .1ХА-840, в структурах 1п283 - (пАв установлено образование наноразмерных переходных областей, имеющих переменный от АП|ВУ до А2шСзУ| химический состав. Пунктиром показан предел обнаружения серы в атомных процентах. Распределение интенсивности рентгеновского излучения, соответствующего линии серы 1Яка| в структуре 1п283-1пАз, полученное в области малых концентраций, имеет характерный скачок, совпадающий с границей раздела плёнка-подложка (рис. 2). Глубина, на которой концентрация серы в подложке достигала величины предела обнаружения, рассчитанная по данным геометрических измерений на клине травления, составляла (22,0±4,0) нм. Линейность (рис. I) указывает на квазистационарный режим доставки халькогена в зону реакции в приповерхностной области 1пАз. Концентрация растворённой серы при небольших временах процесса пропорциональна концентрации распределения 1п283, что показывает на возможное приближение квазиравновесного распределения серы. Скачок, характерный для зависимости 1.чк0|(х), свидетельствует о кластерном механизме зарождения тонких слоёв А2шСзУ| в матрице-подложке АШВУ, причём размер кластеров сравним с площадью, анализируемой методом РСМА. Исследования этих же образцов методом Оже-анализа не дают скачкообразного изменения состава в этих

Рис.1. Концентрационные профили компонентов-атомов 8, Ав и 1п в гетеросистеме 1п2Я3-1пА5,где х - расстояние по клину травления

300 -200 -

20 40 80 100 120 140 100 1В0 X. НКУ

Рис. 2. Распределение интенсивности излучения Ька! по клину травления в гетеросистеме 1п28з-1пАз. Показана точка по координате х, соответствующая границе плёнка-подложка

гетероструктурах. На основании проведённых исследований можно прогнозировать, что формирование плёнок 1п283 на начальной стадии гетерогенной реакции происходит через стадию зародышеобразования, которая протекает за короткий интервал времени.

Обнаружено нетипичное для активационных процессов (в системах 1п283-[пАб, Са283-СаА5) изменение угловых коэффициентов (рис. 3) участков (при низких температурах энергия активации выше, чем при высоких) и рассчитаны

е

4

Рис. 3. Активационные зависимости процесса ГВЗ для пленок: 1п283 1 = 20 мин, Р = 1,3 Па, с!и = 30 нм

ч

\

\

\с

73

энергии активации 3,29 эВ/атом и 1,47 эВ/атом (близко к известному значению 1,51 эВ/атом энергии активации диффузии серы в 1п283) для процесса в структуре 1п283-1пА5; аналогично 3,3 эВ/атом и 1,ЗэВ/атом в системе Са283-СаА5. Исходя из квазиравновесности процесса ГВЗ на начальной стадии можно считать, что образование халькогенида происходит за счёт химических реакций (например, для 1п283) 41пАв + 382 —»21п2[\'1п ]83 +4Ав и 21п + 38 —» 1п2[У1п]83, судя по близости значений энергии активации и энтальпии этой реакции 3,49 эВ/атом. Рост пленки происходит в двух направлениях, так что 1/3 часть формируется на внешней поверхности гетероструктуры, а остальная часть пленки А2'"С3У| образуется в кристалле подложки А"'в\ Это смещает гетеропереход А2'"С3У1- А'"ВУ от исходной поверхности в глубину подложки А|ИВУ, что подтверждается для исследуемых гетероструктур по СЭМ-изображениям сколов и соответствует данным

профилограмм и РСМА. В процессе ГВЗ при формировании гетероструктур типа А2'"СзУ1 - А'"ВУ возможны по меньшей мере две стадии: 1) реакция ГВЗ на границе раздела <твёрдая фаза 1пАб> - <газообразная сера> и гетерогранице слой - подложка; 2) диффузия, ограниченная квазистационарной доставкой халькогена (серы) в зону реакции при наличии тонкого переходного слоя и отводом продуктов реакции на внешнюю поверхность гетероструктуры.

Аномальный характер (рис. 3) активационной зависимости процесса ГВЗ объяснён во второй главе с учётом процессов, протекающих в адсорбированном слое молекулярной серы. Установлено, что если микроскопическая квазиреакция замещения мышьяка серой не лимитирует скорость образования сульфида индия и атомизация адсорбата не ведет к изменению степени покрытия в условиях динамического равновесия газ - адсорбированный слой, то механизм формирования тонкоплёночных фаз А2'"СзУ| на поверхности АШВУ определяется следующими процессами: адсорбцией молекул элементов VI В группы (эффективная энергия десорбции Е0~5,3 эВ); атомизацией (диссоциацией) молекул серы (Еа=1,4эВ/атом) на атомы; термостимулированной диссоциацией АП|ВУ и десорбцией атомов элементов Ву; взаимодействием атомов халькогена с вакансиями элемента Ву и химической реакцией с катионами А1" (кинетика на рис. 4, область I); начиная с толщин 20+30 нм - диффузией атомарного халькогена в зону реакции на гетерогранице ( Ешг + Е - Е0 ~ 3,3 эВ) и кинетикой процесса ГВЗ (рис. 4а, область II), определяемой пропорциональностью с! ~ 1|/2, характерной для диффузионных процессов роста, ограниченных квазистационарной доставкой реагента при постоянной концентрации реагента на внешней поверхности и тонком переходном слое (толщиной с10), значительно меньшем толщины растущей пленки. Значения (1о порядка 30 нм для плёнок 1п283 (е = 13,5+13,6), СаА (е = 13,0+13,5 ), Са28е3 (е = 15,0), 1п2Те3 (е = 15,0) толщиной с! от 200 нм до 2500 нм свидетельствуют о стабилизации размеров переходных областей (с10) в процессе реакции ГВЗ в изобарно-изотермических условиях и возможности получения гетеропереходов А2|||СзУ1-А,"Ву с достаточно резкой (до 10 нм) границей раздела. Это подтверждено по СЭМ-изображениям сколов, по измерениям высокочастотной ёмкости (2 106 Гц) и РСМА по клину травления. На участках, соответствующих большим I (высокие температуры процесса и давления халькогена), существует такая толщина плёнки (рис. 4а,III), при которой процесс ГВЗ практически останавливается и не может быть описан уравнением Фика. Установлено также (рис. 46), что кинетика на начальной стадии зависит от генерации вакансий мышьяка и деформации кристаллической решётки, возникающей при этом.

С целью создания сильнолегированных областей (п+-областей стока,

Рис. 4. Кинетические зависимости образования плёнок I112S3: (а) - 1 - Тп=500К, Ps-10'мм рт. ст.; 2 - Тп=500К, Ps ~ Ю'2 мм рт. ст.; 3 - ТП=473К, Ps~ 10"' мм рт. ст.; 4 - ТП=473К, Ps ~ 10"2 мм рт. ст. на (HlJelnAs; 5 - ТП=473К, Ps~ 10"2mm рт. ст.; (б) - 1 на (lllblnAs (без предварительного отжига) Тп=500К при Ps~Ю 'мм.рт.ст.; 2 -на (111 )bIiiAs (предварительный отжиг в присутствии As) Тп=500К, Ps~10"'mm.pt.ct; 3,4 - на (100)InAs (4 - предварительный (10 мин) отжиг в вакууме при 473К) Tn=500K,Ps ~10"'мм рт. ст.

истока и омических контактов) в подложках A'"Bv проводился отжиг, локализованный в области гетероперехода А2'"СзУ| - a'"Bv, за счёт воздействия импульсов излучения лазера со стороны слоев А2ШСзУ|, что обеспечивает разложение материала слоя Лг"^1,1 на поверхности A"'BV. Для гетероструктур на подложках InAs применялся неодимовый лазер с Х=1,06 мкм и т=10"1 с, а для гетерокомпозиций на основе более широкозонных материалов, таких как 1пР, GaAs использован рубиновый лазер ОГМ-20 с X. = 0,6943 мкм и т=210"9 с. Плотность энергии излучения не превышала (0,1 + 1,0)-10"2 Дж/см:. Воздействие лазерного облучения происходило в течение (0,1+2,0) с.

В третьей главе представлены результаты исследования кристаллической структуры слоев А2ШСзУ| и переходных областей в гетероструктурах А2ШСз41 - AIMBV, полученных при различных условиях методом ГВЗ; показано влияние решётки a"'Bv на решётку синтезируемых плёнок А2шСзУ1, её тип и параметры, ориентацию, что является также доказательством формирования плёнок А2ШС3У' в глубину подложки A'"Bv. Рост тонкоплёночной фазы А2ШСзУ1 происходит до начала выделения фазы A2,nC3vl в пограничной области подложки InAs (или GaAs) с плёнкой. Время, необходимое для диффузионного накопления халькогена в приповерхностной области AIMBV в количестве, достаточном для образования зародышей новой фазы, сокращается с увеличением температуры подложки.

На подложках (100) InAs и (111) InAs образуются плёнки а-1п2Те3 с

ориентациями [100] и [111] соответственно. Электронограммы образцов, полученных при высоких (более 700К) Тп, содержат рефлексы высокотемпературной ^-модификации, а также дополнительные слабые рефлексы, обусловленные сверхструктурой а-1п2Тез и усиливающиеся по мере упорядочения СВ. Это доказывает, что полиморфный переход связан с перегруппировкой индия по тетраэдрическим пустотам с утроением периода решётки на базе сфалерита. Такая симметрия решётки исключает соседство междоузельных пустот одного типа — октаэдрических или тетраэдрических. Показано, что монокристаллические слои 1п2Тез, полученные методом ГВЗ на подложках InAs, имеют более совершенную структуру и меньшую концентрацию микродефектов в объёме плёнки по сравнению со структурой слоев как 1п2Те3, так и ln2xGa2(i.x)Te3, сформированных в КЗО из независимых источников.

По данным электронографии, начиная с толщин плёнок (30-50) нм на (100) InAs и (111) InAs образуются плёнки a-In2S3 с периодом а=0,536 нм. Обнаружено совмещение точечных и кольцеобразных рефлексов, соответствующих плоскостям (111), (100) ориентации подложки InAs и (200), (220), (222), определяющих преимущественный рост со структурой типа сфалерита. Рефлексы от плоскостей типа <111> и <100> становятся наиболее интенсивными по мере увеличения d. Показано (рис. 5), что в пограничной с арсенидом индия области ориентация слоя ln2S3 отличается от ориентации подложки и внешней поверхности и объясняется реконструкцией поверхности InAs в процессе термической обработки в парах серы. Обнаружено присутствие в пограничной области InAs новой кубической модификации a-In2S3 с упорядоченными СВ, подобной модификации a-In2Te3.

а б

Рис. 5. Типичные электронограммы в просвечивающей геометрии пленок 1п28з на поверхности 1пА8 (100): (а) - выделены направления, принадлежащие плоскости (ПО) [1-1п28з и 1пАв (111); (б) — выделены направления, принадлежащие плоскости (211) р-1п28з

По электронограммам (рис. 6а) псевдоморфных плёнок In2Se3, сформированных на поверхности InAs (111), установлено, что они имеют кубическую решётку с периодом а=1,1243 нм и направление роста плёнки соответствует ориентации подложки. На подложках InAs (100) в таком же

температурном интервале формируются слои с такой же кристаллической структурой и сильным двойникованием в плоскости (100) (рис. 66). Увеличение Тп приводит к ориентированному росту плёнок 1п28е3 кубической модификации с а=1,689 нм на поверхности 1пАб (рис. 6в). При Тп = 773 К и Рве= 4,2 Па за

а б в

Рис. 6. Электронограммы от гетероструктур In2Se3/lnAs(l 11) (а) и In2Se3/InAs(100) (б), полученных при Тп = 630-670 К, PSc = 1,3 Па; In2Se3/InAs(l 11) (в) - при Тп = 670-710 К, PSc = 1,3 Па

время t~20 мин на поверхности GaAs (111) и GaAs (100) формируются слои Ga2Se3 с кубической решёткой, период которой а=1,0893 нм; за такое же время при Тп = 773К и PSe порядка 42 Па на подложках GaAs (111) и GaAs (100) формируются плёнки, имеющие кубическую модификацию с параметром решётки а=1,6293 нм. Кристаллические модификации In2Se3 и Ga2Se3 с такими решётками получены впервые; по последовательности межплоскостных расстояний и распределению интенсивностей рефлексов они идентичны структурам P-In:S3 (а=1,0734 нм) и a-ln2Te3 (а=1,8486 нм). Периоды идентичности этих модификаций кратно увеличены по отношению к параметру решётки дефектного сфалерита, что также свидетельствует об упорядочении СВ в структуре. Двойникование в структуре слоёв А2"'СзУ1 проявляется и зависит от степени упорядочения катионной подрешётки. Показано, что характер зарождения тонкоплёночных фаз типа А2шСзУ1, субструктура как самих слоёв, так и переходных областей в гетероструктурах AMIBV- A2niC3VI зависят от степени упорядочения СВ, которая даже в пределах одной и той же модификации различна, а решётки тонкоплёночных нанопористых фаз A2"'C3VI с высокой концентрацией СВ (~51021см3) являются изотипными мультифрактальными структурами.

В четвёртой главе описаны механизмы токопрохождения и определены параметры ЦЛЗ, обнаруженных в тонкоплёночных фазах А2шСзУ|, полученных методом ГВЗ. ВАХ гетероструктур AI-In2S3-n-InAs, Al-Ga2S3-n-GaAs, М-In2Se3-n-]nAs линейны в координатах lgl - V1" независимо от полярности прикладываемого напряжения и аналогичны ВАХ при положительном

потенциале на А1-контакте для гетероструктур А1 -1п2Тез-1пАз с замещёнными слоями 1п2Те3, объясняются в рамках механизма токопрохождения Пула-Френкеля. Подобный характер В АХ гетероструктур АН^Бз-п^пАб сохраняется в диапазоне температур Т=(250+400) К. Такое поведение зависимостей 1(Т), во-первых, свидетельствует о понижении энергии активации центра (ДЕ) внешним электрическим полем, что позволило по экстраполяции зависимости ДЕ(У"2) к величине V = 0 определить глубину залегания центра; во-вторых, свидетельствует о слабой компенсации глубокого центра донорного типа ловушками акцепторного типа. Энергия ГУ, которая также определялась и по сдвигу максимума зависимости Ст(Т) при нескольких частотах тестового сигнала, имеет значение Е(=0,95 эВ, находящееся вблизи середины (ДЕ8=2,0 эВ) запрещённой зоны. Из анализа частотной зависимости дифференциальной проводимости проведена оценка параметров центров в плёнках 1п2Те3, в частности, для ловушки донорного типа (об этом свидетельствует и механизм токопрохождения в тонкоплёночных замещённых фазах 1п2Те3) с энергией Е,=(0,49+0,5)эВ, N,=4,0 10исм"3 (совпадает с оценками по величине напряжения, соответствующего полному заполнению ловушек, обусловливающих механизм токов, ограниченных пространственным зарядом при отрицательном потенциале на А1-контакте), т=(7,83+7,85)- Ю^с и для нейтральной ловушки Е,=0,36эВ, Н=51014см°, т=310°с. Активация носителей заряда с центра в 1п253, которая определяет механизм токопрохождения в слоях, начинается с температур порядка 320 К, более высоких по сравнению с 1п28е3, 1п2Те3, полученных методом ГВЗ, и 1п2Те3, 1п2хСа2([-х)Те3, полученных напылением. В тонкоплёночных фазах 1п28з ГУ с Е1=0,36 эВ не обнаружен. По-видимому, ЦЛЗ, соответствующий этому уровню, существует, и суммарная концентрация таких двух (одновременно) ЦЛЗ не превышает (5+6) 10|5см"3.

В запрещённой зоне тонкоплёночных фаз типа А2111СзУ|, сформированных на поверхности АШВУ как в процессе напыления из независимых источников, так и в процессе ГВЗ, существует два ГУ вблизи середины запрещённой зоны независимо от типа аниона соединений А2шСзУ1, имеющих разную ширину запрещённой зоны. Они определяют положение уровня Ферми и устойчивый в широком температурном интервале п-тип проводимости тонкоплёночных фаз 1п283, 1п25е3, 1п2хСа2(|.Х)Те3, 1п2Те3, полученных на подложках 1пАв, независимо от степени отклонения от стехиометрии в области гомогенности. Постоянство сечений захвата ЦЛЗ в тонкоплёночных фазах А2"'С3У| и близкие, но отличающиеся, значения объёмных концентраций центров, в которых происходят полиморфные превращения, связанные с упорядочением СВ, свидетельствуют о единой природе центров и о том, что в качестве таких ЦЛЗ

могут выступать сегрегации СВ в решётке или сегрегации СВ с участием компонентов гетероструктур А21ПСзУ1- An,Bv.

Активация носителей заряда с глубокоуровневых центров в слоях In2S3 начинается при температурах, превышающих комнатные. Снижение плотности поверхностных состояний Nss на границе раздела IibSj-InAs и низкие значения сквозных токов утечки через слои в диапазоне толщин (10—100) нм In2S3, не нарушающих генерационно-рекомбинационное квазиравновесие в приповерхностной области InAs, обусловливают возможность использования слоёв сульфидов в качестве подзатворных для МДП структур на основе узкозонных полупроводников AniBv. Разработан подход в определении параметров концентрационных профилей свободных носителей заряда в переходных слоях в гетероструктурах In2S3-InAs из анализа рассчитанных идеальных и экспериментальных ВФХ. Установлено, что часть модулируемого подвижного заряда оказывается сосредоточенной в переходной области, образуемой в структуре In2S3-InAs в процессе получения методом ГВЗ, в то время как вариации технологических режимов в направлении уменьшения размеров переходных областей менее 10 нм приводят к ухудшению структурного совершенства слоёв. Поэтому проведена обработка гетеросистем на основе InSb с нанесёнными анодными оксидными плёнками в парах халькогена с образованием промежуточных слоёв In2S3. Установлено уменьшение плотности электронных состояний на поверхности InSb и величины встроенного заряда в оксидной плёнке.

В четвёртой главе далее представлена кинетическая модель перезарядки глубоких уровней как неавтономной динамической системы, которая объясняет причину возникновения нелинейностей гистерезисного типа на ВФХ структур M-In2Te3-InAs за счёт процессов перезарядки двух ловушечных центров в ОПЗ тонкоплёночной фазы 1п2Те3. Доказано, что такой вид зависимостей свидетельствует о самонакоплении заряда полупроводниковой структурой, которое позволяет наблюдать низкая концентрация мелкой легирующей примеси в слоях 1п2Те3.

В пятой главе с использованием атомистического подхода в описании диффузии в твердотельной среде с ограниченной концентрацией равновесных положений (РП), а также представлений о коррелированных перескоках атомов по незанятым РП в слое от z-X до z+A. (А.-длина скачка) предложено интегро-дифференциальное диффузионно-кинетическое уравнение

^^ = -aNS( ,) + 'fs(z\,)d-A

at J^ (1)

в котором S(z,t) - концентрация диффундирующего (халькогена) вещества; N = const - концентрация РП (плотность состояний); а [м3/с] - частотный фактор,

имеющий смысл количества атомов в объеме, преодолевающих энергетический барьер за единицу времени; г - выделенное направление в среде; г' -переменная интегрирования; I - время. Показано, что использование уравнения (1) исключает эффект дальнодействия, свойственный локальным уравнениям, и ограничения на величину градиента концентраций диффундирующего вещества. Проведено осреднение правой части уравнения (1) с весовым множителем {(к), имеющим смысл плотности вероятности длины скачка в направлении диффузии. Вид функции ЯХ) определяется микроструктурой конкретной среды. Установлено торможение в распространении атомов в твердотельной среде, обусловленное учётом корреляции прямых и обратных скачков в отличие от динамического торможения, описываемого дрейфовым членом в локальных уравнениях.

В соединениях А2ШС3У| изменение энергии диффундирующего атома возможно только вследствие изменения координаты, а изменение координаты неизбежно влечёт за собой изменение энергии, когда атом может находиться в РП, соответствующим СВ или междоузельной пустоте. В пятой главе на основе системы интегро-дифференциальных уравнений представлено описание диффузии атомов в двухуровневой энергетической системе. Показано, что преимущественными РП для диффундирующих атомов в соединениях А2шСзУ| являются СВ. Даны объяснения перколяционного эффекта и возникновения ускоренной диффузии атомов, наблюдаемых на кинетических зависимостях. Учитывая, что в гетерогенных системах АШВУ- А2шСзУ1 концентрация РП (>1) зависит от координаты г, вдоль оси, направленной нормально к границе раздела фаз, предложено уравнение для потока атомов

6 I & д:

(2)

Сопоставив (2) с уравнением Фика с движущей силой

& кТ , (3)

следует считать, что коэффициент диффузии

6 , (4)

* лч;) & (5)

- движущая сила диффузии, Э/кТ - подвижность атомов. Градиент концентрации СВ в гетеросистемах АШВУ- А2шСзУ1 порождает движущую силу, что автоматически учитывается путём введения в уравнение (1) зависимости Ы(г). В переходной области АШВУ- А2шСзУ1 градиент СВ направлен в сторону внешней поверхности, что доказывает возможность очистки активных областей

АШВУ в процессе формирования гетероструктур АШВУ- А2шСэУ1. Эффект сегрегации атомов подтверждён экспериментально. Вследствие этого происходит снижение эффективной плотности ПЭС на поверхности 1пАб и 1пБЬ с тонкими слоями 111283.

Учитывая установленный механизм реакции ГВЗ, взаимодействие молекулы С2У1 с вакансией аниона Ву в подложке стимулирует диссоциацию молекул халькогена и последующее образование элемента структуры А2шСзУ1. Рост концентрации элементов А2ШС3У1 определяется темпом (рис. 36) генерации вакансий элемента Ву подложки, и тогда кинетические зависимости синтеза поверхностного слоя халькогенида

-— = -У585 (6)

сИ 2 к '

и генерации вакансий анионов

аУв „ ... бия

— =5(1-и5-У8)-— (7)

описываются уравнениями (6-7), где и5, У5, 85 -поверхностные концентрации структурно-химических единиц халькогенида, анионных вакансий в решётке АШВУ и атомарного халькогена в адсорбированном слое соответственно. 5 -безразмерная константа испарения анионов с поверхности АШВУ в реакционный объём (КЗО) характеризует темп генерации вакансий. Величина 8(1-и5-У5) есть концентрация вакансий Аб, которые могут образовываться только на незанятой селенидом поверхности и с учётом заполненных селеном вакансий мышьяка. Второе слагаемое в (7) учитывает рекомбинацию анионных вакансий с атомами халькогена. Предполагая, что на поверхностях АШВУ и А2ШС3У1 коэффициенты адсорбции и константы диссоциации могут быть различны, в приближении квазиравновесия (при и51 ,=о=0, У51 |=о=У5°, и51 «о= 1, У81 |-ю=0) описана кинетика покрытия поверхности АП,ВУ халькогенидом А2шСзУ1. Показаны различия решений и5(0 и кинетики в центре крупномасштабной флуктуации поверхностной концентрации вакансий аниона и на её периферии. Качественно они совпадают с экспериментом (рис. 46). По истечении времени запаздывания на периферийной области флуктуаций концентрации вакансий мышьяка концентрация халькогенида становится равной такому значению, когда поверхность АШВУ покрывается сплошным слоем А2шСзУ1. После формирования уединённого элемента структуры А2п|СзУ' темп генерации вакансий элемента Ву максимален в его ближайшем окружении с радиусом порядка радиуса релаксации механических напряжений (г0). Кинетика роста концентрации А2П1С3У| описывается уравнением

81

ДГ „ }

где и(г,1) - концентрация А2ШС3У1 (за единицу принята концентрация при сплошном покрытии поверхности АШВУ); I - время; г - двумерный радиус-вектор с началом в точке генерации зародыша; у - константа, определяющая темп генерации вакансий; о - круг с радиусом г0 и центром в точке г; с!8 -элемент поверхности. Выражение в круглых скобках - мера механических напряжений вблизи точки г , выражение в квадратных скобках - концентрация ненарушенного материала АШВУ. Кинетика роста концентрации и0(1) в центре зародыша описывается дифференциальным уравнением вида

^ = (9)

с решением г/0(/)= (1 +с ехр(-)*))"'. Представлены также уравнения, описывающие кинетику движения фронта зародыша и рост ширины переходной области. Микрофотографии (рис. 7) поверхности АШВУ с зародышами фазы А2ШС3У|

а б в г

Рис. 7. Зародышеобразование фазы Ga2Se3 на поверхности GaAs (Тп=625К, Psc= 10 2I la): a-1 =10мин, б -1 =15мин, в -1 = ЗОмин, г -1 =40мин

получены в РЭМ JSM-840 в режиме вторичной электронной эмиссии по топографическому контрасту от поверхности. Симметрия интерференционных колец на акустических изображениях зародышей свидетельствует об изотропии механических свойств включений и локальной области подложки GaAs, находящейся вблизи них. Типичная гистограмма, построенная по микрофотографии, и функция распределения зародышей по радиусам приведены на рис. 8. Обратная к последней функция отображает кинетику образования и роста зародышей. Оценки масштабов неоднородностей поверхности и их концентраций согласуются также с результатами измерений релеевского рассеяния от поверхностей GaAs и данными АСМ микроскопии. Аналогичные экспериментальные результаты получены и для других гетероструктур A"'BV - А2ШС3У|. Из гистограммы распределения зародышей по радиусам для больших времён процесса (-40 мин) явно виден двухмодовый характер распределения (рис. 9), обусловленный коалесценцией зародышей. Экстраполяция (рис. 8) экспериментальной функции распределения от точки перегиба к значению F(r)=0 даёт критическое значение радиуса зародыша равное 17 нм, что согласуется с радиусом когерентности решёток GaAs и

22

J

гт

Ln

4J

ПГ

Рис. 8. Гистограмма Р(г)- 1, функция распределения по радиусам F(r) - 2, экстраполяция - 3. т0 = 17 нм, у = 0,007 с"1, т = 5 мин

Рис. 9. Гистограмма распределений Р(г) зародышей по радиусам для т = 40 мин

Са^ез равным 14 нм. Экстраполяция той же зависимости к г=0 даёт оценку времени образования уединённого зародыша (с единичной концентрацией в круге радиуса г0) ^ ~ '/у =180 с. Оценки концентрации зародышей по микрофотографиям позволяют указать темп их генерации (0,3-0,4)-10" м : с"'. Средний размер зародышей <г>=(0,5-0,6)10"7 м близок к математическому ожиданию радиуса, рассчитанному по гистограмме М(г)=0,46 10"7 м. Ускорение процесса ГВЗ больше тогда, когда зародыши малы. Несоответствия параметров решёток в гетероструктурах стимулируют генерацию анионных вакансий на фронте зародышей, поэтому происходит преобладание размеров в планарной плоскости над их поперечными размерами. Доставка селена на границу идёт непосредственно из паровой фазы в КЗО, поэтому концентрация селена в зоне реакции на поверхности А'"ВУ остаётся постоянной.

В шестой главе представлены основанные на совокупности физико-химических особенностей тонкоплёночных фаз А2шСзУ1 и гетероструктур АП1ВУ- А2шС3У1 физическая и математическая модели стадии планарного роста слоя А2шСзУ1 на поверхности кристалла А'"в\ которая характеризуется тем, что доставка селена в зону реакции, отвод галлия и мышьяка на внешнюю поверхность ограничены диффузионной проницаемостью растущей плёнки А2шС3у1. Математическая модель исследуемого процесса, учитывающая все существенные детали процесса ГВЗ, включает уравнение, описывающее эволюцию концентрации селенида галлия в результате перескоков атомарного селена из катионных вакансий кластера Оа28ез с возможным изменением координаты в пределах радиуса одного скачка (для простоты предполагалось, что длины скачков селена и мышьяка одинаковы); уравнения, описывающие кинетику доставки атомарного селена в зону реакции; уравнение баланса диффузионной доставки и расхода селена на образование селенида галлия.

Система дополнена уравнением движения внешней границы £(t) растущего слоя Ga2Se3 и условиями S(-§) = S0, U(z,t)=l, 2 < 0, U(z,t) -» 0, z ->ю, U(z,t)|t=o = U° (z), V(z,t)|,=o =V°(z), где U(z,t), V(z,t), S(z,t) - объёмные концентрации структурно-химических единиц Ga2Se3 в твёрдом растворе, анионных вакансий в кластере GaAs, атомарного селена, растворённого в катионных вакансиях кластера Ga2Se3, соответственно. Первое из условий соответствует поддержанию постоянной в течение конкретного процесса ГВЗ объёмной концентрации селена S0, растворенного в Ga2Se3 у внешней поверхности плёнки, которая задаётся (изменяется) давлением паров селена. Два последних условия задают начальные распределения концентраций селенида галлия и анионных вакансий в кластере GaAs. Кроме того, процесс ГВЗ предполагается медленным настолько, что диффузия галлия и мышьяка его не лимитирует.

Численные расчёты позволили установить, что при небольших временах процесса концентрация растворённого селена пропорциональна концентрации селенида галлия: S(z,t) ~ SoU(z,t), что указывает на приближение квазиравновесного распределения S(z,t). Расчётные зависимости §(t) иллюстрируют (рис. 10) изменения кинетики формирования слоёв Ga2Se3 в зависимости от параметров процесса: кривые 1,2,3 соответствуют резкому концентрационному профилю U(z,t) и квазиравновесной доставке селена в зону реакции; кривые 4,5,6 соответствуют гладкому концентрационному профилю U(z,t) и квазистационарному режиму диффузионной доставки селена в зону

Рис. 10. Кинетика роста плёнок А2'"СзУ|. Кривые: 1 - р = 0,025, р = 20, X = 0,2; 2 - р = 0,025, р = 20, X = 0,5; 3 - р = 0,05, р = 20, X = 0,5; 4 - р = 0,025, р = 0,25, X = 0,2; 5 - р = 0,025, р = 0,25, Х= 0,5; 6 - р = 0,05, р = 0,25; X = 0,5; для всех случаев 8о = 0,3.

реакции. Начальное распределение селенида галлия задавалось в виде и°(г) = ехр(-р22), где р - варьируемый параметр локализации начального распределения селенида галлия. Установлено, что изменение режима доставки селена в зону реакции, а также эволюция формы и положения концентрационного профиля с течением времени существенно меняют кинетику формирования плёнок. Различия кинетики (рис. 10) процесса в зависимости от исходного состояния поверхности АШВУ (Р характеризует образование вакансий мышьяка) определяются технологией (рис. 46) на начальном этапе формирования сплошного слоя селенида галлия и могут корректироваться. Начально пологие распределения и(гД) в результате эволюции становятся более крутыми, а начально крутые становятся более

пологими. Обнаружена стабилизация формы распределения и(гД) в зоне реакции. Ширина зоны реакции после стабилизации во всех случаях близка к длине диффузионного скачка X, что позволяет прогнозировать формирование гетероструктур Са28ез - СаАэ с резкой границей раздела. Учитывая, что самоорганизуются концентрационные профили и(гД), и 8(гД), то можно

говорить о самоорганизации реакции ГВЗ в переходной области.

Концентрационные профили (рис. 11а), полученные методом РСМА для гетероструктур Оа28е3 - ОэАб, сформированных в одних и тех же условиях, с увеличением времени процесса становятся более крутыми. В зависимости от технологического режима за время 2-(102 -103) с образуется сплошной слой с пространственным масштабом микронеоднородности в области гетероперехода порядка (40-60)-10"9 м, когда толщина слоя Оа28е3 составляет 1 ■ 10"6 м (рис.11а). Переходные области переменного состава в процессе эволюции уменьшаются по протяжённости и достигают размеров порядка (20-30)-10" м при толщине слоя Оа28е3 1,5-Ю"6 м (рис. 116). Обнаружено, что концентрационный профиль селена изменяет свой наклон при увеличении времени процесса в одних и тех

С. ят %1

60 / ' Эе ва

50 40 »Л / у А,им. ео 50

30 ! \ / 40

20 30

10 Ц Л 4- 20 10

0 910 930 950 970 390 1010 1030 г. нм 0

а б

Рис. 11. Концентрационные профили (а) основных компонентов в переходных областях гетеросистемы Оа28ез - ОаЛя при температурах подложки Тп 673 К (кривая 1) и 623 К (кривая 2) и эволюция ширины Д фронта реакции (б) при температурах подложки Тп 673 К (кривая 1) и 623 К (кривая 2)

же технологических режимах. Численные расчёты показали, что для больших времён процесса наблюдаются близкие к линейному характеру распределения 8(г,0, что указывает на квазистационарный режим доставки селена в зону реакции. Это экспериментально обнаружено методом РСМА в переходных областях гетероструктур Са28е3 - ОаАя (рис. 11а) и 1п283 - 1пА5 (рис. 1).

Реакция ГВЗ на стадии планарного роста состоит, во-первых, из квазиравновесной доставки халькогена в зону реакции при малых t, когда концентрационный профиль Ga2Se3 резкий, а растущий слой тонкий настолько, что диффузионных ограничений доставки селена в зону реакции нет и вакансии мышьяка генерируются только в узкой области, граничащей с фронтом; во-вторых, из квазистационарной диффузии селена (определяется темпом доставки через слой по СВ и градиентом концентрации селена), когда концентрационный профиль Ga2Se3 гладкий (большие времена процесса и толстые слои) и имеет большую ширину, обеспечивая достаточные концентрации вакансий мышьяка.

В шестой главе также показано, что в приближении квазиравновесия реализуются такие технологические режимы, при которых концентрация вакансий мышьяка у границы раздела минимальна. Они являются предпочтительными, так как с избыточным мышьяком непосредственно связана плотность ПЭС. Представлены уравнения, определяющие эволюцию ширины зоны реакции и движение её центра, решения которых из любого начального состояния приводят к устойчивому состоянию (при t —» оо) фронта реакции. Оценено время перехода в устойчивое состояние, соответствующее (180+200) с, согласующееся с данными экспериментов. Самоорганизация зоны реакции происходит уже на начальном этапе роста псевдоморфных слоёв А2ШС3У' на A'"BV. После стабилизации фронта устанавливается квазилинейное распределение селена, растворённого в СВ в области, соответствующей стехиометрическому составу A2'"C3VI, и квазистационарная доставка селена в зону реакции. Баланс движущей силы и диффузионного проникновения селена вглубь подложки, фрактальный характер структуры квазиравновесных состояний в A2inC3vl (показано в гл. 3), обеспечивающих диффузионный транспорт через эти соединения, а также наличие перколяционного порога (рис. 4, область 111) для такого транспорта являются причиной стабилизации фронта реакции гетеровапентного замещения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что получение разных по составу тонкоплёночных фаз твёрдых растворов типа In2XGa2(|.X)Te3 аир полиморфных модификаций на подложках n-InAs (100) и (111) в рамках разработанных способов, основанных на термическом испарении из навески соединения 1п2Те3, испарении из двух независимых источников индия и теллура и в процессе газофазной эпитаксии в модуляционном и стационарном режимах из трёх независимых источников индия, галлия и теллура, происходит в условиях ориентирующего воздействия подложки на изотипную структуру плёнок и образования переходных по

составу слоев за счёт гетеровалентного замещения (ГВЗ) в анионной подрешётке 1пАб.

2. Определены технологические условия получения различных полиморфных модификаций тонких плёнок 1п283,1п28е3, 1п2Те3 на поверхности 1пАз и Оа283, ва28е3 на подложках ваАв методом ГВЗ. Полученные этим способом плёнки 1п2Те3 имеют меньшую концентрацию макродефектов в объёме по сравнению со структурой слоёв 1п2Те3, 1п2хОа2(|.Х)Те3, сформированных термическим испарением из независимых источников. Степень упорядочения стехиометрических вакансий (СВ) в решётке фаз А2ШС3У| даже в пределах одной и той же модификации различна, что позволяет рассматривать их как изотипные фрактальные структуры.

3. Получены новые кубические модификации тонкоплёночных фаз А2ШС3У|, не известные ранее, такие как модификации с решёткой типа сфалерита с упорядоченными СВ а-1п283 и неупорядоченными СВ 1п28е3; с решёткой типа шпинели 1п28е3, имеющей удвоенный период идентичности с упорядоченными СВ и с утроенным параметром решётки 1гь5е3 типа решётки 1п2Те3 на подложках 1пА5; Оа28е3 с удвоенным и утроенным на базе сфалерита периодами от а-Са28е3 с упорядоченными СВ.

4. Установлено, что процесс ГВЗ и формирование псевдоморфных к АП1ВУ по структуре тонкоплёночных фаз А2ШС3У| на начальном этапе проходит через стадии образования и коапесценции зародышей фазы А2П,С3У1, квазипланарного роста с квазиравновесной доставкой халькогена (Су|) в зону реакции тонкого сплошного слоя А2ШС3У| на поверхности АШВУ и до возникновения диффузионных ограничений определяется адсорбцией молекул халькогена, диссоциацией молекул халькогена на атомы, термостимулированной диссоциацией АШВУ, взаимодействием атомов халькогена с вакансиями элемента Ву и химической реакцией с катионами Аш.

5. Установлено смещение зоны реакции ГВЗ в глубину подложки АШВУ и протекание реакции в режиме квазистационарной доставки халькогена в зону реакции в переходных областях гетеросистем А2'"С3У| - АтВ\

6. Установлено, что энергетический спектр электронных состояний в запрещённой зоне тонкоплёночных фаз 1п283, 1п28е3, 1п2Те3 и 1п2хСа2(|.Х)Те3, полученных на монокристаллических подложках 1пАз, вблизи середины запрещённой зоны содержит два глубоких уровня, которые связанны с центрами локализации заряда, один из которых с донорными свойствами, а другой по своим характеристикам соответствует нейтральной ловушке. Природа ЦЛЗ обусловлена разупорядочением и скоплениями СВ.

7. Показано, что обмен носителями заряда между двумя глубокими уровнями в запрещённой зоне и обеими разрешёнными зонами тонких плёнок

1гьТе3 влияет на кинетику их перезарядки и приводит к возникновению нелинейных эффектов гистерезисного типа, обусловленных накоплением заряда.

8. Предложена модель диффузии атомов в неоднородной твердотельной среде на основе интегро-дифференциальных уравнений, которые применимы без ограничений на концентрацию диффундирующих атомов и ее градиент, адекватно описывающая экспериментальные данные и предсказывающая стабилизацию формы фронта реакции и самоорганизацию реакции ГВЗ.

9. Показано, что наличие градиента СВ в переходном слое гетероструктур ainBv - a2nic3v1, направленного из приповерхностной области a'"Bv в сторону роста концентрации A2tllC3vl, приводит к ускорению (облегчает транспорт продуктов диссоциации a1IlBv) роста пленок при ГВЗ мышьяка халькогеном, уменьшению размеров переходного слоя, гетгерированию продуктов диссоциации подложек alnBv и сегрегации инородных примесей на внешнюю поверхность гетероструктуры и снижению эффективной плотности ПЭС.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Буданов, А. В. Схема для регистрации малых изменений емкости [Текст] / А. В. Буданов, И. П. Казанин, Б. М. Колокольников // Приборы и техника эксперимента. - 1986. - № 5. - С. 185.

2. Свойства границы раздела InAs - тонкий полуизолирующий слой In2S3 [Текст] / Б. И. Сысоев, Б. Л. Агапов, H. Н. Безрядин, А. В. Буданов, Т. В. Прокопова, С. В. Фетисова // Физика и техника полупроводников. - 1991. - Т. 25. - Вып. 4. - С. 699-703.

3. Структура слоёв сульфида индия на поверхности InAs [Текст] / Б. И. Сысоев, H. Н. Безрядин, А. В. Буданов, Т. В. Прокопова, Б. J1. Агапов // Неорганические материалы. - 1995. - Т. 31. -№ 7. - С. 891-895.

4. Получение тонких плёнок полупроводниковых соединений в квазизамкнутом объеме [Текст] / H. Н. Безрядин, А. В. Буданов, Е. А. Татохин, Ю. К. Шлык // Приборы и техника эксперимента. - 1998. -№ 5. - С. 150-152.

5. Положение уровня Ферми на поверхности арсенида индия, обработанной в парах серы [Текст] / H. Н. Безрядин, Е. А. Татохин, И. Н. Арсентьев, А. В. Буданов, А. В. Линник // Физика и техника полупроводников. - 1999. - Т. 33. - Вып. 12. - С. 1447-1449.

6. Синтез плёнок In2Se3 на подложках из арсенида индия методом гетеровалентного замещения [Текст] / H. Н. Безрядин, А. В. Буданов, Е. А. Татохин, Б. Л. Агапов, А. В. Линник // Неорганические материалы. - 2000. - Т. 36,-№9.-С. 1037-1041.

7. Начальная стадия формирования гетероструктур селенид галлия -арсенид галлия, полученных при гетеровалентном замещении мышьяка селеном [Текст] / В. Ф. Антюшин, А. В. Буданов, Е. А. Татохин, Я. А. Болдырева // Письма в журнал технической физики. - 2002. - Т. 28. - Вып. 7. -С. 68-72.

8. Физико-химическая модель начальной стадии формирования гетероструктур селенид галлия - арсенид галлия, полученных методом гетеровалентного замещения мышьяка селеном [Текст] / В. Ф. Антюшин, А. В. Буданов, Е. А. Татохин, Я. А. Болдырева // Изв. вузов. Электроника. - 2002. - № 2. - С. 29-32.

9. Особенности диффузионного перераспределения примесей в гетеро-структурах A2'»B3vi - АШВУ [Текст] / В. Ф. Антюшин, А. В. Буданов, Е. А. Татохин, Я. А. Татохина // Изв. вузов. Электроника. - 2002. - № 5. - С. 9-12.

10. Кинетика начальной стадии халькогенидной пассивации полупроводников А'"ВУ [Текст] / В. Ф. Антюшин, А. В. Буданов, Д. С. Кухаренко, Д. А. Папишкин // Физика и техника полупроводников. - 2003. - Т. 37. - Вып. 11. - С. 1349-1351.

11. Нелокальное уравнение диффузии в материалах со стехиометри-ческими вакансиями [Текст] / В. Ф. Антюшин, А. В. Буданов, Д. С. Кухаренко, Д. А. Палишкин // Изв. вузов. Материалы электронной техники. - 2005. - № I. -С. 55-57.

12. Зародышеобразование a2n,c3v' на поверхности кристаллов a"'Bv [Текст] / Б. JT. Агапов, В. Ф. Антюшин, А. В. Буданов, М. А. Бобылкин // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. -2006.-№ 1.-С. 70-73.

13. Анализ неэкспоненциальных сигналов релаксации емкости [Текст] / Е. А. Татохин, А. В. Буданов, Е. В. Руднев, А. В. Каданцев, М. Е. Семенов // Изв. вузов. Физика. - 2009. - № 7. - С. 70-77.

14. Новые модификации In2Se3 и Ga2Se3, полученные при взаимодействии подложек InAs и GaAs с селеном [Текст] / А. В. Буданов, Е. А. Татохин, В. Д. Стрыгин, Е. В. Руднев // Неорганические материалы. - 2009. - Т. 45. - № 10. -С. 1167-1172.

15. Псевдоморфизм в системе арсенид индия - селенид индия [Текст] / Н. Н. Безрядин, А. В. Буданов, Е. А. Татохин, Г. И. Котов, Б. J1. Агапов // Вестник Там. ГУ. Вып.2-3. Сер. Естественные и технические науки. - 2000. - Т. 5. - С. 322-323.

16. Исследование с помощью методов акустической микроскопии неоднородностей в приповерхностных слоях твердотельных материалов и их роли в процессах разрушения [Текст] / А. В. Буданов, Ал. И. Кустов, И. А.

Мигель, Ан. И. Кустов // Вестник Там. ГУ. Вып. 2-3. Сер. Естественные и технические науки. - 2000. - Т. 5. - С. 320-322.

17. Рентгеноспектральный микроанализ зоны реакции термостимулированного гетеровалентного замещения анионов в твердофазной системе Ga2niSe3vl - GaAs [Текст] / А. В. Буданов, Б. JI. Агапов, Я. А. Болдырева, В. Д. Стрыгин, Е. А. Татохин // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2012. - № 1. - С. 21 - 27.

18. Стадия зародышеобразования фазы a2"ic3vi на поверхности кристаллов a'"Bv [Текст] / Н. Н. Безрядин, А. В. Буданов, В. Д. Стрыгин, Е. В. Руднев, Б. J1. Агапов // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2012. -Т. 14. -№3. -С.292-296.

19. Буданов, A.B. Концентрационные профили компонентов в зоне реакции гетеровалентного замещения анионов в твердофазной системе Ga2niSe3VI - GaAs [Текст] / А. В. Буданов, Н. Н. Безрядин, В. Д. Стрыгин, Б. Л. Агапов, Е. В. Руднев, А. А. Янин // Вестник ВГУ. Физика. Математика. - 2012.

- № 2. - С. 112-119.

20. Высокосимметричные кубические модификации In2Se3 и Ga2Se3, полученные при взаимодействии подложек InAs и GaAs с селеном [Текст] / A.B. Буданов, Е. А. Татохин, В. Д. Стрыгин, Е. В. Руднев // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2012. - Т. 14. - № 4. - С. 494-499.

21. Механизмы роста пленок In2S3 на кристаллах InAs [Текст] / А. В. Буданов, Н. Н. Безрядин, Е. В. Руднев, В. Д. Стрыгин // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2013. - Т. 15. -№ 1. - С. 91-94.

Авторские свидетельства на изобретение

22. А. с. 1529791 СССР. Способ получения эпитаксиальных слоёв [Тект] / Б. Л. Агапов, Н. Н. Безрядин, А. В. Буданов, М. В. Лесовой, А. П. Ровинский, Б. И. Сысоев, Ю. К. Шлык (СССР). - Заявл. 15.05.87; заявка №4245091 15.08.89. -4 с.

23. A.c. 1752129A1SU, H01L21/268. Способ изготовления полевых транзисторов на подложках из А3В5 / Н. Н. Безрядин, А. В. Буданов, Б. А. Зон, Г. В. Пахомов, Б. И. Сысоев (СССР). - Заявл. 26.02.90; заявка №4794912 01.04.92.-10 с.

Статьи в научных периодических изданиях и сборниках научных трудов

24. Heterostructures on the Basis of Indium arsenide with Semi-Insulating A21MB3VI Compound Layers [Текст] / V. S. Postnikov, В. I. Sysoev, A.V. Budanov, N. N. Bezryadin, Yu. K. Shlyk, B. L. Agapov // Phys. Stat. Sol. (a) - 1988. - V. 109.

- P.463-467.

25. Electron Processes in Solid State Heterostructures on the Basis of Indium Arsenide [Текст] / В. I. Sysoev, N. N. Beziyadin, A. V. Budanov, Т. V. Prokopova, Yu. K. Shlyk // Phys. Stat. Sol. (a) - 1991. - V. 124. - P. 177-181.

26. Буданов, A.B. Самоорганизация зоны реакции термостимулированного гетеровалентного замещения анионов в твердофазной системе А2Ш[ ]C3VI - An,Bv [Текст] / А. В. Буданов // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2003. -Т. 5. - № 4. - С. 376-381.

27. Сысоев, Б.И. Формирование гетероперехода Ga2S3 - GaAs методом гетеровалентного замещения мышьяка на серу [Текст] / Б. И. Сысоев, А. В. Буданов, В. Д. Стрыгин II Полупроводники и гетеропереходы: сб. науч. тр. -Таллин: Валгус, 1987. - С. 32-34.

28. Буданов, A.B. Полевая гетероструктура In2S3 - InAs [Текст] / А. В. Буданов, Т. В. Прокопова // Полупроводниковая электроника: сб. науч. тр. -Воронеж: ВГПИ, 1989. - С. 75-80.

29. Получение и электрические характеристики гетероперехода In2S3 -InAs [Текст] / Б. И. Сысоев, Н. Н. Безрядин, А. В. Буданов, Ю. К. Шлык // Микроэлектроника. - 1990. - Т. 19. - Вып. 6. - С. 591-594.

30. Laser-Stimulated Formation of Heavily-Doped Region in field-effect MIS-structures based on the A2nlB3vl - AnlBv Heterojunction [Текст] / В. L. Agapov, N. N. Bezryadin, A. V. Budanov, B. A. Zon, G. V. Pakhomov, В. 1. Sysoev // Optical and Acoustical Review. - 1990. - V. 1. -№ 2. - P. 197-201.

31. Газочувствительные конденсаторные структуры с субмикронным вентилируемым зазором [Текст] / Б. И. Сысоев, В. Ф. Антюшин, А. В. Буданов, А. В. Асессоров // Поверхность. Физика, химия, механика. - 1993. - № 4. - С. 115-118.

32. Модифицирование метода напыления в квазизамкнутом объёме для получения слоёв сильно диссоциирующих соединений с инконгруэнтным характером испарения [Текст] / Б. JI. Агапов, Н. Н. Безрядин, А. В. Буданов, А. Н. Лихолет, Т. В. Прокопова, М. П. Сумец, Е. А. Татохин, Ю. К. Шлык // Вестник Воронежского государственного технического университета. -Вып. 1.2. Сер. Материаловедение. - 1997. - С. 66-71.

33. Полупроводниковые гетероструктуры на основе систем A2"'B3vi -A'"Bv [Текст] / Н. Н. Безрядин, А. В. Буданов, Е. А. Татохин, Р. В. Бороденко // Вестник ВГТА. - 2000. -№ 5. - С. 113-117.

34. Математическая модель халькогенидной пассивации полупроводников A'"Bv [Текст] / В. Ф. Антюшин, А. В. Буданов, Д. С. Кухаренко, Д. А. Палишкин // Вестник ВГТА. Физика, математика и механика. -2002.-№7.-С. 87-94.

35. Интегро-дифференциальное уравнение диффузии [Текст] / В. Ф. Антюшин, А. В. Буданов, Д. С. Кухаренко, В. Д. Стрыгин // Вестник ВГУ. Физика. Математика. -2004. -№ 1. - С. 51-55.

36. Модель диффузии в материалах А2шСзУ1 и твёрдых растворах (A2"'C3VI)X - (AI1IBV)1.X [Текст] / В. Ф. Антюшин, М. А. Бобылкин, А. В. Буданов, В. Д. Стрыгин И Полупроводниковые гетероструктуры: сб. науч. тр. - Воронеж: ВГТА, 2005.-С. 162-173.

37. Буданов, A.B. Модель диффузии примесных атомов в двухуровневой энергетической системе равновесных положений в твёрдых телах [Текст] / А. В. Буданов, М. А. Бобылкин, В. Д. Стрыгин // Твердотельная электроника и микроэлектроника: межвуз. сб. науч. тр. - Воронеж: ВГТУ, 2006. - С. 32-42.

38. Буданов, A.B. Механизмы роста плёнок In2S3 на кристаллах InAs [Текст] / А. В. Буданов // межвуз. сб. науч. тр. « Твердотельная электроника и микроэлектроника». - Воронеж: ВГТУ, 2006. - С. 43-50.

39. Емкостная спектроскопия глубоких уровней при обмене носителями заряда между уровнями и обеими разрешёнными зонами [Текст] / Е. А. Татохин, А. В. Буданов, И. Ю. Бутусов, Л. В. Васильева, Е. А. Тутов // Вестник ВГУ. Физика. Математика. - 2008. - № 2. - С. 60-70.

40. Буданов, A.B. Влияние на кинетику перезарядки глубоких уровней процессов обмена носителями заряда между ними и обеими разрешёнными зонами [Текст] / А. В. Буданов, Е. А. Татохин, Е. В. Руднев, М. Е. Семёнов // Вестник ВГУ. Физика. Математика. - 2009. - № 1. - С. 17-27.

41. Буданов, A.B. Нелинейные эффекты гистерезисного типа, обусловленные перезарядкой глубокоуровневых центров в запрещенной зоне полупроводника [Текст] / А. В. Буданов, Е. А. Татохин, Е. В. Руднев, М.Е. Семёнов // Вестник ВГУ. Сер. Физика. Математика. - 2009. - №1. - С. 28-36.

42. Электрофизические свойства In2Tej и In2xGa2(i-x)Te3 в гетероструктурах на основе InAs [Текст] / Н. Н. Безрядин, Е. А. Михайлюк, A.B. Буданов, Т. В. Прокопова // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2014.-Т. 10.-№ 4.-С. 69-73.

Подписано в печать 25. 12. 2014. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 246.

ФГБОУ В ПО «Воронежский государственный технический университет»» 394026 Воронеж, Московский просп., 14

1 5 - - 2 7 6 8

2014270588