Структурные и оптические исследования легированных эпитаксиальных гетероструктур на основе A3B5 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

005002507

Глотов Антон Валерьевич

СТРУКТУРНЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЕГИРОВАННЫХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ А3В5

Специальность 01.04.10 - «физика полупроводников»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата фнзико - математических наук

Воронеж 2011

005002507

Работа выполнена в Воронежском государственном университе Научный руководитель: доктор физико - математических наук,

профессор ДОМАШЕВСКАЯ Эвелина Павловна

Официальные оппоненты: доктор физико - математических наук,

профессор РЕМБЕЗА Станислав Иванович доктор физико - математических наук, доцент ОВЧИННИКОВ Олег Владимирович

Ведущая организация: Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН,

г. Санкт-Петербург.

Защита состоится 24 ноября 2011 г. в 1520 на заседании диссертационного совета Д. 212.038.10 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская площадь, 1, ВГУ, физический факультет, ауд. 428.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан «21» октября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Маршаков В.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

♦ Актуальность темы. Многие годы усилия исследователей сконцентрированы на изучении физических свойств полупроводниковых твердых растворов (ТР) А^ва^М и Оах1п| ЛР, поскольку тонкие пленки на их основе являются базисом для большинства опто-электронных компонентов, гетеролазеров, а также элементов эффективных солнечных фотопреобразователей. Разработка любого из вышеперечисленных устройств требует от полупроводникового эпитаксиалыюго материала определенных стабильных электрических и оптических свойств. Существенно изменять такие свойства можно посредствам введения небольшого количества примесей и дефектов. Однако, если один тип дефектов может оказаться полезным, то другой может сделать будущий прибор некачественным.

Известно, что высокая химическая активность редкоземельных элементов обеспечивает связывание примесных атомов, залечивание вакансий и уменьшение вероятности образования антиструктурных дефектов. Они также способствуют снятию напряжений в кристаллической решетке эпитаксиалыюго ТР и его «очищению» от дефектов. Кроме того, поскольку редкоземельные элементы обладают сильными магнитными свойствами, введение их в полупроводниковые ТР на основе А3В5 открывает новые возможности таких материалов за счет взаимодействия свободных носителей и магнитных ионов. Несмотря на теоретическую возможность полного согласования параметров между эпитаксиальным слоем и подложкой, в реальных технологических условиях эти параметры оказываются несколько рассогласованными, что приводит к возникновению в пленке внутренних напряжений. Поэтому большой интерес представляет проблема влияния преднамеренного и непреднамеренного легирования, в том числе элементами четвертой группы кремнием и углеродом, на возможность полного согласования параметров пленки и подложки для тройных ТР различных составов в системе АЮаАз/ОаА^ЮО).

♦ Цель работы. Исследование особенностей атомного и электронного строения, оптических свойств полупроводниковых гетероструктур на основе тройных ТР Оа1пР и АЮаАя, легированных редкоземельными элементами и элементами четвертой группы -углеродом и кремнием. Выявление технологических условий роста, позволяющих получить наиболее согласованные по параметрам гетероструктуры.

♦ Основные задачи исследования:

• определение параметров эпитаксиальных ТР Оах1п|_хР:иу, А1хОа,_хА$:С и А1хОаь хАя^, а также влияния легирования на степень их согласования с параметрами подложки ОаАз (100) методом рентгеновской дифракции;

• получение данных о морфологии поверхности и элементном составе эпитаксиальных пленок методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) с использованием микроанализа (МА);

• изучение особенностей ИК-решеточных спектров отражения в области однофонон-ного резонанса методом ИК-спектроскопии;

• исследование фотолюминесцентных (ФЛ) свойств образцов гетероструктур для определения энергетического спектра эпитаксиальных слоев в условиях непреднамеренного легирования углеродом;

• получение данных об особенностях состава и энергетического спектра методом Ра-мановской спектроскопии;

• изучение влияния легирования редкоземельными элементами и роста пленки на буферном пористом слое на свойства эпитаксиальных гетероструктур Оа11п1.хР/ОаАБ(ЮО).

♦ Объекты и методы исследования. В работе исследовались гетероструктуры, изготовленные в лаборатории «Полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей» Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН.

На монокристаллических подложках ваЛв с ориентацией (100) химическим осаждением из газовой фазы путем разложения металлорганических соединений и гидридов (МОСГФЭ), а также жидкофазной эпитаксией (ЖФЭ), были выращены монокристаллические пленки ТР Сгах1п1.хР с различным содержанием индия и галлия в металлической под-решетке и относительно одинаковой толщины.

Также в работе исследовались образцы, представляющие собой гомоэпитаксиаль-ные структуры ОаАэ^ОаАйООО) и гетероструктуры А1хОа|_хА5:С/ОаА5(ЮО) и А1хОа,. „Ая^/ОаАвО 00) легированные углеродом и кремнием, выращенные методом МОСГФЭ.

Анализ влияния эффектов легирования на свойства исследуемых материалов производился неразрушающими методами, позволяющими получать прямые данные о структуре, оптических характеристиках, морфологии и энергетическом спектре. В датой работе использовался комплекс структурных и спектроскопических методов: рентгеновская дифрактометрия (РД), сканирующая электронная и атомно-силовая микроскопия (СЭМ и АСМ), Рамановская и ИК-спектроскопия, фотолюминесцентная (ФЛ) спектроскопия.

♦ Научная новизна определяется тем, что:

1. Обнаружено влияние легирования диспрозием на увеличение композиционной однородности ТР Оах1п!.хР:Е)у.

2. Впервые экспериментально установлена и обоснована возможность полного согласования параметров кристаллических решеток ТР А1хОа|_хА5 различных составов с монокристаллической подложкой ваАБ (100) за счет управляемого введения концентраций легирующих элементов кремния и углерода в АЮзАб.

3. Обнаружены нанокластеры углерода, образующиеся при выращивании ТР А1хОа1_ хАб в условиях пониженной температуры методом МОСГФЭ в результате автолегирования высокими концентрацями атомов углерода.

4. Разработана методика регистрации запрещенного рефлекса (600) в гетерострукту-рах А3В5 на больших брэттовских углах отражения, позволяющая производить прецизионные измерения параметров компонент гетерострукгур с точностью до четвертого знака с использованием в качестве репера дифракционной линии (600) подложки ОаАв (100).

♦ Практическая значимость результатов работы заключается в определении оптимальных технологических условий получения гетерострукгур на подложке ОаАв (100) на основе применения комплекса неразрушающих методов рентгеноструктурного анализа, ИК, Рамановской, ФЛ спектроскопии и растровой электронной микроскопии, которые позволяют получать фундаментальные характеристики гетерострукгур - параметры кристаллической решетки ТР, механические напряжения, возникающие в системе пленка / подложка, атомный состав и оптические свойства.

Моделирование технологических процессов эпитаксиального выращивания ТР в координатах: параметр решетки - состав - температура - давление позволяет определить оптимальные режимы получения полупроводниковых гетероструктур на основе гетеропа-ры АЮзАб - (ЗаАя с полностью согласованными параметрами решетки путем растворения кремния в кристаллической решетке А1хОа1.хА5.

♦ Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современной экспериментальной техники, применением современных и независимых методов обработки данных и воспроизведением обнаруженных эффектов в ряде зарубежных авторов. Достоверность созданных компьютерных моделей подтверждается использова-

нием современного программного обеспечения, а также согласованностью с имеющимися экспериментальными данными.

♦ Научные положения, выносимые на защиту.

1. Определение оптимальных технологических условий наилучшего согласования параметров решеток при эпитаксиальном выращивании гетерострукгур GaxIri|.xP/GaAs (100) методом химического осаждения из газовой фазы МОСГФЭ.

2. Однородность состава TP в жидкофазных гетероструктурах Gao^InosiPiDy/'GaAsi 100), достигаемая путем легирования атомами диспрозия, в результате чего трехкратно уменьшается полуширина дифракционной линии (600) эпитаксиального слоя.

3. Релаксация напряжений в гетеропаре пленка / подложка в результате создания дополнительного пористого слоя в гегероструктуре GaxIn i ,ХР :Dy/por-GaA_s/GaAs( 100) в качестве буферного при наличии рассогласование параметров между тройным TP и подложкой m = 0,0019.

4. Образование нанокластеров углерода происходит в результате автолегирования методом МОСГФЭ в условиях роста при пониженной температуре (Т ~ 550°С в реакторе) TP AlxGa^xAs.C высокими концентрациями атомов углерода С<1 ат.%.

5. Полное согласование параметров кристаллических решеток пленки с подложкой Аа=0 при растворении атомов кремния в TP AlxGai.xAs с образованием четверного TP в широкой области измерения х: 0,25<х<0,4, в условиях выполнения обобщенного закона Вегарда доя четырехкомпонентной системы TP AIxGai_xAsi.ySiy.

♦ Личный вклад автора. Настоящая работа выполнена на кафедре Физики твердого тела и наноструктур Воронежского госуниверситета и проводилась в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры, а также грантов РФФИ и AWG. Все включенные в диссертацию данные получены лично автором или при его непосредственном участии. Автором осуществлено обоснование метода исследования и проведены экспериментальные исследования. Совместно с научным руководителем проведен анализ и интерпретация полученных результатов, сформулированы основные выводы и научные положения, выносимые на защиту.

♦ Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены в виде докладов и обсуждались на П и III Всероссийской школе-семинаре студентов, аспирантов и молодых учёных по направлению «Наноматериалы» (Рязань, 2009), NATO Workshop "Advanced Materials and Technologies for Micro/Nano-Devices, Sensors and Actuators" (Санкт-Петербург, 2009), Всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области индустрии наносистем и материалов» (Белгород, 2009), X Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опта- и наноэлекгронике (Санкт-Петербург, 2009), V Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах» «Фагран - 2010» (Воронеж, 2010), XW Международной молодежной конференции «Ломоносов» (Москва, 2010), 18-th International Symposium "Nanostructures: Physics and Technology" (Владивосток, 2010), 13-й научной молодежной школы по твердотельной электронике «Физика и технология микро- и наносистем» (Санкт-Петербург, 2010).

♦ Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 7-и печатных работах в журналах, рекомендованных перечнем ВАК РФ, из которых 3 статьи в зарубежных научных журналах. Кроме того, 9 работ опубликованы в трудах конференций.

♦ Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения с выводами, изложенных на 155 страницах машинописного текста, включая 42 рисунка, 16 таблиц и список литературы из 159 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертации обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, ее научная новизна, практическая значимость полученных результатов и научные положения, выносимые на защиту. Даны сведения о публикациях и апробации работы.

В первой главе приводится обзор литературы, в котором изложено современное состояние вопроса о легировании редкоземельными элементами, а также углеродом и кремнием эпитаксиальных слоев гетероструктур на основе тройных TP, описаны современные методы эпитаксиального роста, а также рассмотрены основные структурные и оптические свойства изучаемых полупроводниковых соединений типа А3В . На основании анализа литературных данных сделаны выводы, определившие цели и основные задачи исследования.

Во второй главе представлено описание четырех серий образцов эпитаксиальных гетероструктур, полученных двумя разными методами: химическим осаждением из газовой фазы металлорганических соединений и гидридов (МОСГФЭ) - AlxGai.xAs:C /GaAs(lOO), GaAs:Si/GaAs(100), AlxGai_xAs:Si/GaAs(100), и жидкофазной эпитаксией (ЖФЭ) - GaJnlxP/GaAs (100), в лаборатории «Полупроводниковой люминесценции и инжекционных излучателей» Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН.

Прецизионное определение рассогласования параметров эпитаксиальных слоев с подложкой в гетеросгруктурах проводилось с использованием ренггендифракционных методов на дифрактометре ДРОН^-07 с Си-излучением.

С помощью ИК-спектрометра Vertex 70 Bruker изучены особенности ИК-решеточных спектров отражения в области однофононного резонанса.

Методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) JSM 6380LV определены особенности морфологии поверхности эпитаксиальных пленок, полученных двумя различными методами. Использование сканирующего электронного микроскопа дало возможность обнаружить особенности морфологии поверхности и структуру скола и позволяет выявлять нанострукгурированный рельеф.

Методы Рамановской и фотолюминесцентной спектроскопии позволили выявить образование субструктуры TP и возможное скопление углерода в местах дефектов решетки, которое было отражено на энергетической характеристике материала, такой, как ширина запрещенной зоны. Спектры Рамановского рассеяния получали, используя Раманов-ский микроскоп SENTERRA Bruker с линий возбуждения 532 нм и мощностью лазерного излучения 20 мВт. Спектры фотолюминесценции были получены при комнатной температуре на спектрометре Horiba Jobin HR800 с возбуждением на 365 нм.

В третьей главе приведены данные экспериментальных исследований эпитаксиальных гетероструктур Gao.^Irvy ,P/GaAs( 100), Gaoi48In052P:Dy/GaAs( 100), Gao,49lno,5iP:Dy/por-GaAs/GaAs(100), полученных методом ЖФЭ.

Гетеросгрукгура GaxIni_xP/GaAs при х~0,5 имеет рассогласование решеток <3% и широко используется в различных устройствам и приборах. При выращивании тонких ге-тероэпитаксиальных слоев на массивной подложке рассогласование постоянных кристаллических решеток в ряде случаев не приводит к генерации дислокаций несоответствия, но происходит однородная упругая деформация эпитаксиального слоя в плоскости, параллельной гегерогранице. В этом случае для определения постоянной решетки TP av с учетом упругих напряжений в гетероэпитаксиальном слое методами рентгеновской дифракции измеряют ее перпендикулярную и параллельную составляющие а и а'1. И в соответствии с теорией упругости постоянная а может быть рассчитана по формуле:

где V - коэффициенты Пуассона для эпитаксиальных слоев.

Выражения для параметра решетки эпитаксиальных слоев ОахТп1хР:

(2)

где уаам_„р

(3)

Рассогласование решеток ш, возникающее в эпитаксиальных гетероструетурах определяется соотношением:

где а/ - параметр решетки эпитаксиального слоя, а, - параметр решетки монокристаллической подложки.

Разложение на компоненты экспериментальных дифракционных линий (600) от жидкофазных гетероструктур Оах1пЬхР/ОаА5 (100) приведено на рис. 1.

Экспериментальные и расчетные величины параметров решетки, а также полуширины Ка,,2-дублетов от эпитаксиальных растворов приведены в таблице 1. Ошибка в определении параметров решетки составила +0,001 А. При использовании наиболее равновесного метода получения ТР, как жидкофазная эпитаксия, композиционного распада ТР Оа1пР на компоненты не происходит несмотря на широкий статистический интервал составов вблизи х=0,49, определяемый значительной полушириной дифракционной линии (600) Д9=0,26 .

В жидкофазных гетеросгруктурах Оах1п,.хР:Цу/СаА5(100) легирование ТР атомами диспрозия приводит к локализации состава и очищению от дефектов атомми диспрозия, в результате чего полуширина дифракционной линии (600) от эпитаксиального слоя уменьшается в три раза (Д6=0,09 ).

Введение дополнительного пористого слоя в гетерострукгуру Оах1П|.хР:1)у/рог-ОаА5ЛЗаА5(ЮО) в качестве буферного приводит к практически полному снятию напряжений между пленкой и подложкой, несмотря на значительное рассогласование параметров между ними т=0,0019. Результаты исследований сколов методом СЭМ, приведенные на рис. 3 показали, что в буферном пористом слое ваАБ образца Оах1П|.хР:Оу/рог-ОаА5ЛЗаА5(100) наблюдается неоднородное распределение пор по размерам.

Остаточные внутренние напряжения, вызванные различием параметров решетки поверхностного слоя тройного ТР Оах1п1хР и монокристаллической подложки ваЛв, перераспределяются в пористый слой, который выступает в роли своеобразной "губки" и полностью снимает остаточные внутренние напряжения.

ИК-спектры отражения в области фононных мод двух жидкофазных эпитаксиальных гетероструктур: Сао^Ьъ.^Оу/ОаАьООО) и Оао^Нм^Оу/рог-ОаМ/ОаАзООО), а также подложки подложки ОаАБ:8п(ЮО), показывают, что в каждом из спектров гетероструктур присутствуют две основные колебательные моды: йа-Р и 1п-Р локализованные около 380 ст"1 и 320 ст"1 соответственно.

т

а{ - а2 _ Да

(4)

а

108,6 108,8 109,0 109,2 109,4 109,6 109,8 110,0 110,2

20 (Deg)

Рис. 1: Профили ретлгеновской дифракции от плоскости (600) для исследованных гетероструктур: (a) Gao.49b^iP/GaAs(100), (b) Gao.48lnoj2P:Dy/GaAs(100), (с) Gao.49IH)5iP:Dy/por-GaAs/GaAs(100). Дифракто-граммы получены на Си-К„ излучении.

600 500 400 300 200 100

CO, wave number

Рис. 2: ИК-спеюры отражения гетеросгрукгур: l-GaAs:Sn(100); 2- Ga^Irm^i P/GaAs(100);

3- Gao,49lnoiiP:Dy/por -GaAs/GaAs( 100); 4 - C5aAs(100).

Необычное увеличение отражательной способности в спектре GaxIn,.xP:Dy/por-GaAs/GaAs(100) в области 420 cm"1, также как при 250 cm"', наблюдается в результате образования плазменных колебаний в TP GaxIn,.xP, легированном Dy. Это относится и к спектрам подложки GaAs:Sn(100), легированной оловом. При легировании атомами Dy гетероструктур GaxIn,.xP:Dy/por GaAs/GaAs(100) ТО моды колебаний Ga-As и Ga - Р сдвигаются в сторону меньших длин волн в результате уменьшения внутренних напряжений в TP GalnP, за счет чего изменяется ширина моды In-P. Данные ИК-спекгроскопии кореллируют с данными рент-генодифракционного метода.

Рис. 3: Изображение, полученное при помощи сканирующего электронного микроскопа, поперечш-ш скола образцов гегеросгруктур: (а) 0%^2Р:Оу/СаА5<100), (Ь) аао^лКБу/рог-СаАз/СаА^ЮО).

Таблица 1. Параметры кристаллических решеток эпигаксиальных пленок GajIni.jP гетероструктур

Образец X Полуширина линии (600) до° -±- О (GaxInl-xFI эгагА man А О (ОкЫ-хР) ЗЮтЛ <o.ffiiA Рассогласование решеток, m

GaInP/GaAs(100) 0,49 0,26 5,676 5,664 0,0019

GaüiPDy/ GaAs(lOO) 0,48 0,09 5,680 5,667 0,0024

GalriP:Dy/por-CSaAs'GaAstlOO) 0,49 0,10 5,676 5,664 0,0019

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований образцов гетероструктур А1хОаихА8:С/ОаАз(100), выращенных методом МОСГФЭ при пониженной температуре (550°С) в условиях автолегирования углеродом для достижения максимальной концентрации углеродного акцептора. Разложение профилей на компоненты экспериментальных дифракционных линий (600) приведено на рис. 4.

Расчет параметров решетки с учетом внутренних напряжений для низкотемпературных эпитаксиальных гетероструктур был проведен с допущением того, что коэффициенты Пуассона для бинарных соединений ваЛв и А1Аб совпадают с коэффициентами из литературных данных. Оказалось, что рассчитанные параметры (табл. 2) ТР А^За^М, полученных при пониженной температуре, не совпадают с параметрами неупорядоченных ТР таких же составов, определенных по закону Вегарда для квазибинарной системы А1Аэ - ОаАв.

В то время как для нелегированной гетероструктуры АЬлОао^АБ/ОаАз (100), выращенной в стандартных температурных условиях, параметр решетки с учетом внутренних напряжений для ТР удовлетворяет закону Вегарда для квазибинарной системы А1Аз - ОаАБ, его состав близок к половинному х=0,51. Мы показали, что легированные углеродом гетероструктуры АЬ.фОао^С/ОаАв (100), М^Оа^^С/СаЛв (100) удовлетворяют другому закону Вегарда для более сложной системы, в которой участвуют параметры тройного ТР половинного состава, с одной стороны, и параметры алмазной решетки углерода с другой стороны (рис. 5).

II К^, 11 \ \

и \)

II ваАа V Ка,, \7

1 \ 1 /и ^Оч

Линейный закон Вегарда в системе АЮаАБ-С (в области малых концентраций улглерода - 1%) А'ОЛ^О.ЛЭ*5- «048Оа052АкС^_____---- А10,44Еа0 56А5:С 1-Т""~

0.998

А1,

1.000 56а Дв

Рис. 4: Профили рентгеновской дифракции от плоскости (600) для исследованных гетероструктур: а) АЬ]0%.4чАя/СаАв (100), Ь) <ЗаАз:С/(ЗаАз (100), с) МаЛяАкОааАвООО), с1) АЫЗЭДвбАкС/ааАв (100).

0.990 0.992 0.994 0,996

С (алмаз 3.576А) х, состав

Рис. 5. Линейный закон Вегарда для исследуемой системы АКаАэ-С. Точками обозначено положение в системе ТР образцов АЬ^ОаздАу'ОаА.ч (100), АЫЗатяАаДЗаАз ООО), АЬ^^Л^ОаЛь (100).

В соответствии с этим законом Вегарда дтя новой системы определена концентрация атомов углерода в четверном ТР AljGai.xAsi.yC,, по измеренным параметрам. Она оказалась равной 0,37 ат.% в образце с х=0,48 и 0,75 ат.% в образце с х=0,44. Сравнение сложных профилей отражений от гетероструктур с линией (600) от гомоэпитаксиальной структуры ОаАз^ЛЗаАв (100) (рис. 4) позволяет предположить, что решающее влияние на процесс автолегирования углеродом при пониженных температурах оказывает наличие атомов А1 в ТР.

Таблица 2. Результаты решгеновского дифракционного анализа и рентгеновского микроанализа ге-тсросгрукгур AtGauAs:CyGaAs(100).

Гегерострукгура Полуширина, Д0° ^жщА Состав д; поданным микроанализа а, к Рассогл. решеток, m

Alo^iGao^As 0,08 5,6604 0,51(0) 5,6572 0,0007

GaAs(I00) 0,08 5,6532 5,6532

GaAs:C 0,06 5,6532 0 5,6532 0

GaAs(100) 0,06 5,6532 5,6532

Alo,4sGaosAs:C 0,11 5,6461 0,47(8) 5,6492 -0,0007

GaAs( 100) (0,37 ar.%) 0,07 5,6532 5,6532

Alo.44Ga,)í6As:C 0,18 5,6321 0,43(8) 5,6415 -0,0020

GaAs( 100) (0,75 ar.%) 0,06 5,6532 5,6532

Рис. 6: ИК-спеюры сиражения гегероструктур АУЗа^АжССаАзООО): а) Mi.Gao.49As/GaAs (100),

Ь) СшАз:С/ОаА8 (100), фАЫй^АжСХЗаАвООО), с!) А10.44Са«ЛА$-.С/ОаА8 (100). Обозначение линий на рисунках: 1 — эксперимент; 2 - модель.

На рис. 6 приведены экспериментальные и расчетные ИК-спектры отражения от эпигакси-альных гомо- и гегероструктур AlxGa!. xAs/GaAs(100) с х~0.50. В спектре гомоэпигакси-альной низкотемпературной гетерострукгуры на рис. 6,Ь присутствует одна фононная мода, расположенная в области 250 - 350 см"1, и полоса готаз-мон- фононного резонанса в полосе 300 - 350 см"!.

В спектрах гегероструктур присутствуют две основные моды колебаний, частоты ТО и LO мод которых совпадают с литературными данными. Рост отражательной способности в области 400 - 500 см"1 обусловлен возникновением плазменных колебаний, возникающих вследствие легирования подложки GaAs(100). Уменьшение параметров AlGaAs при больших концентрациях примеси углерода происходит при встраивании атомов углерода малого диаметра (rai=0,91Á) в кристаллическую решетку. Сжатие кристаллической решетки на этапе роста пленки может привести к образованию субструкгуры ТР и скоплению углерода в местах дефектов решеткив виде кластеров. На рисунках 6,а - 6,d приведены спектры Рамановского рассеяния для анализируемых образцов. Раманов-ский спектр образца Alo^Gao^As/GaAs (100), полученного по стандартной технологии, содержит GaAs и AlAs продольные оптические фононные моды, относящиеся к цетру зоны Бриллюэна Г, локализованные около -267см"1 и -380см"1 соответственно. Моду колебаний с частотой -195 см"1 можно соотнести с возникновением в ТР AlxGa!. xAs продольного акустического фонона LA локализованного в точке L зоны Бриллюэна.

Спектр Рамановского рассеяния низкотемпературной гомоэпитаксиальной структуры GaAs:C/GaAs (100) содержит лишь продольный оптический фонон ЬО(Г) локализованный при -293 см 1 (рис. 6,6). Форма спектра этого образца свидетельствуют о бездислокационном механизме такого типа роста и отличном структурном качестве пленки. Рамановские спектры низкотемпературных гетероструктур Al0,48Ga0,52As/GaAs (100) и Al0,44Gao,56As/GaAs (100) приведенные на рисунках 6,с -6Д содержат: продольные оптические фотонные моды Al-As LO(F) и Ga-As Ш(Г) и продольный акустический фонон LA(L).

Частоты активных фотонных мод для образца Al0i48Gao¿2As:C/GaAs(100)

следующие: coqiAs ихг)~250 см", cüaias щп~35 1 см"1, со щь)- 192 см"1, а для образца Alo,44Gao.56As:C/GaAs(100): щп~253>5 см~ WAIAsLOCrr348'5 СМ> ffl LA(L)~ 192,5 СМ"'. Моды с частотами в области 480~500 ем" соответствуют образованию кластеров углерода в случае, когда атомы С встраиваются в подре-шетку Ga. При этом в полупроводнике должна снижаться дырочная проводимость. Для получения дополнительной информации о влиянии углеродной примеси при образовании дефектов структуры спектры Рамановского рассеяния были получены в области 1000 -1600 см"1 (вставки рис. 7,а - 7,d) и обнаружили колебательные моды только для низкотемпературных образцов Alo,4sGao,52As/GaAs(100), Alo.44Gao.56As/GaAs (100) в области 1000-1600 см"1.

Частоты дополнительных активных колебаний приведены в таблице 3. Возникновение моды с частотой ~1350см", присутствующей в спектрах низкотемпературных образцов, может быть объяснено появлением в пленках AlGaAs кластеров углерода с алмазо-подобной структурой, возникающих в местах дефектов кристаллической решетки.

Что касается гомоэпитаксиальной низкотемпературной гетероструктуры, то, как видно го эксперимента, дополнительных активных мод в ее спектре не возникает, что подтверждает данные рештеноструюурного анализа о высоком структурном качестве образца Образование субструктуры ТР и возможное скопление углерода в местах дефектов решетки должно отразиться и на энергетических характеристиках материала в области ширины запрещенной зоны.

200 300 400 500 600

Wave Number, cm'1

Рис. 7: Спектры Рамановского рассеяния эпгаакси-альных гетероструктур AlxGa,.xAs:C/GaAs( 100): a) AbiGao.49As/GaAs (100), b) GaAs:CVGaAs (100),

c) Ab.4sGaosAs:C/GaAs (100),

d) Ah.44Gaoj6As:C/GaAs (100).

Таблица 3. Частоты активных мод в спеюрах Рамановского рассеяния гегерсхгшуктур А1хОа] .Аэ /ОаА^КЮ).

Образец ваАБ сощпсм"' А1Ая «Ощп.см"1 Юьщсм"' см"1 Дополнительные моды, см"1

АЬ151<За0,«А*'ОаАз(100) 267 380 195 - -

ОаАхС СаАя( 100) 293 - - 480

АЫЗаояАзСДЗаАзО 00) 250 351 192 500 1355

МлОаожАхСУОаАзО 00) 253,5 348,5 192,5 500 1355

Спектры фотолюминесценции от исследуемых образцов (рис. 8,а - 8,с1) были получены при комнатной температуре в области 500-ЮООнм. На рисунке 8,а представлен типичный для системы ОаАэ - А1Ав спектр ФЛ образца А^лОао^АБ/ОаАв^ОО), выращенного по стандартной технологии. В спектре наблюдается узкая эмиссионная линия от ТР А^СЗацдаАв и эмиссия от подложки (ЗаАБ, не поглощенная эпитаксиальным слоем. Определенные энергии эмиссионных пиков ФЛ приведены в табл. 4. Спектр низкотемпературной гомоэпитаксиать-ной структуры ОаАэ /ОаА^ЮО) (рис. 8, Ь) содержит один острый пик с энергией -1,43 эВ, являющийся суммой эмиссий от подложки и эпитаксиального слоя и не обнаруживает влияния автолегирования углеродом, как и все предшествующие данные других методов анализа.

Сложный спектр ФЛ низкотемпературных гегеросгруктур (рис. 8, с, ¿1), состоит из эмиссий от ТР АЮаАз:С и подложки (ЗаАя, соответствующих переходам зона-зона, а также двух пиков, сдвинутых относительно эмиссии подложки в высокоэнергетическую область, связанную с образованием глубоких акцепторных уровней. Такой результат наблюдается отчетливо лишь в спектре для образца М.адСао^Аз/ОаАз (100), где присутствует смещенный относительно йаАБ пик (1,38 эВ), который может появляться при условии возникновения диффузии примеси углерода из эпигаксиального слоя с образованием ОаАв р-типа, тогда как дополнительная эмиссионная полоса, смещенная в высокоэнергетитческую область 2,31 эВ может быть связана с возникновением нанок-ластеров углерода, концентрирующихся на дефектах кристаллической решетки, обнаруженных методом Рамановской спектроскопии.

Рис. 8: Спекгры фотолюминесценции эпитаксиальных гелроаруктур А^Оа^АхСХЗаАзООО)'. а) А^СЗавдАаКЗаА« (100), Ь) (ЗаАвгСУСгаАз (100), с) А^ЗаодаАкСХЗаАз (100), ф АЬ,«Оаз^АхС/СЗаАз (100).

13

Таблица 4. Энергии пиков эмиссии в спектрах фотолюминесценции гетероструктур АШаьхАз/ОаАвСЮО).

А1о«Сгао _уЛ5:СУОаАБ(100) 1,44 2,05 1,38 1,55 1,68 2,31

На основании полученных экспериментальных данных предложена диаграмма энергетических переходов в низкотемпературных геггероструктурах для образца М/мСгао.збА^СгаАв (100). Стрелками указаны возможные энергетические переходы.

Наблюдаемые в эксперименте переходы с энергиями 1,55 эВ, 1,68 эВ соответствуют глубоким уровням с энергией активации углеродных акцепторов 0,50 эВ и 0,37 эВ. Энергии 2,31 эВ могут соответствовать локализованным состояниямв зоне проводимости ТР алмазопо-добных кнастеров углерода в образце с наибольшей концентрацией С ~ 0,75 ат.%.

В пятой главе приводятся результаты экспериментальных исследований влияния легирования высокими концентрациями кремния гомоэпитаксиальных структур ваАв:БШаАв( 100) и гетероструктур АУЗа^АвЯУСаАвООО).

Результаты рентгеновского микроанализа показали, что содержание внедренного в кристаллическую решетку кремния может достигать 1 ат.% (см. табл. 5, 6), что достаточно для образования ТР в эпитаксиальных слоях. В то же время, данные Холловских измерений концентраций свободных электронов при температуре жидкого азота дают величины 1017-1018 см"3, характерные для обычного легирования кремнием.

Исследования морфологии поверхности гомоэпитаксиальных структур и гетероструктур с ТР А1хОа1.хА8:81 показали монотонно гладкий рельеф поверхности всех образцов, свидетельствующих о преобладании послойного механизма наращивания эпитаксиальных слоев.

Полученные дифракционные данные показывают, что все пленки ОаАв легированные кремнием, имеют параметры меньшие, чем параметр подложки <7=5.6532 А, вследствие чего Каи - дублет от плоскости (600) во всех легированных гомоэпитаксиальных структурах сдвинут в сторону больших углов относительно Каи ~ дублета подложки.

Наибольшие отклонения параметров в меньшую сторону на Дя=0.0034 А оказываются у пленок, полученных при больших потоках дисилана 400 см3/мин вне зависимости от изменения температуры подложки в пределах 650-750°С. При этом величина концентрации основных носителей (электронов) изменяется в пределах одного порядка ~1018см"3, указывая на то, что большая часть атомов кремния не только внедрилась в обе подрешегки, замещая как галлий, так и мышьяк, но и образовала более сложные дефекты. Это обстоятельство приводит к уменьшению параметра гомоэпигаксиальной пленки ввиду существенно меньших размеров атома кремния (Рд=1.176 А) по отношению к почти одинаковым по размеру атомам Оа и Аб (1^=1.221 А, 1^=1.245 А).

(ЗаДв, АСаАв, Дополнительные эмиссионные

эВ эВ полосы эВ

АЬлСао^ОаМЮО) 1.44 2,03 - - - -

(ЗаА^С/ОаАчООО) 1.43 - - - - -

А]о.«СкцдАз:СУСаМ100) 1,45 2,08 - 1,57 -

А1о,«Оаоу,А5:С/<ЗаАБ(100) 1,44 2,05 1,38 1,55 1,68 2,31

Аива^^С 1 СаАз(ЮО)

Рис. 9. Д иаграмма энергетических переходов в образце А^^Сао^Л^СаАБ (100), построенная на основании данных

гЬлггптигллмиРгч ичншы

В соответствии с законом Вегарда для квазибинарной системы TP GaAs - AlAs параметры TP для х~0.25 и х~0.40 должны быть равными av=5.6552Ä и av=5.6564Ä соответственно, т.к. параметры TP AlxGa].xAs всегда превышают параметры подложки GaAs ввиду больших размеров AI, замещающих атомы Ga. Поэтому Ка^ - дублет эпитаксиального TP в нелегарованных гете-роструктурах всегда появляется слева от дублета подложки, т.е. сдвигается в сторону меньших углов на величину, пропорциональную содержанию AI в ТР. Однако, экспериментально полученные результаты показывают, что Kay - дублеты от легированных кремнием эпитаксиальных слоев TP сдвигаются в сторону больших углов на величину, существенно отличающуюся от закона Вегарда для TP AlxGai_xAs.

Результирующий сдвиг Ка^ - дублета оказывается действием двух противоположных факторов: замещения атомов галлия атомами алюминия большего размера в металлической подрешетке и замещения атомами кремния меньшего размера атомов в обеих подрешетках. AlxGai.xAs.

Таблица 5. Данные рентгеноструктурного анализа и рентгеновского микроанализа для гетероструктур АМЗа^Аз^ЯЗаАзООО), легированных кремнием._

Образец ПА1 ат.% По, ат.% пдз ат.% nsi. ат.% Полуширина ДО Параметр решетки, Ä Да»™ рассогласование параметров, А А'1 рисчег рассогласование параметров, Ä

GaAs - 50.0 50.0 - 0.06 5.6532 -

12.0 37.8 49.5 0.6 0.07 5.6521 -0.0012 0.0005

8 11.6 38.5 49.5 0.4 0.07 5.6543 0.0010 0.0010

12.3 38.3 49.0 0.4 0.06 5.6540 0.0007 0.0010

а 12.1 36.6 50.3 1.1 0.08 5.6522 -0.0010 -0.0007

о 11.0 38.4 50.0 0.6 0.05 5.6525 -0.0007 о.оом

."ь м 18.9 31.3 49.4 0.4 0.06 5.6560 0.0028 0.0021

к 17.5 32.0 49.6 0.9 0.06 5.6544 0.0012 0.0007

ё 19.8 30.6 49.4 0.6 0.06 5.6542 0.0009 0.0018

18.3 32.2 49.4 0.0(1) 0.07 5.6557 0.0024 0.0028

18.2 32.2 49.5 0.1 0.07 5.6556 0.0024 0.0026

18.1 32.3 49.0 0.4 0.08 5.6540 0.0008 0.0019

Поэтому обобщенный закон Вегарда для четверной системы ТР А1хОа1.хАз - будет иметь вид: у) = 5.6532 + 0.0078 • х — 0.2222 • у, где х - концентрация атомов алюминия, у - концентрация атомов кремния.

а 1 ^ Г | Р ^Ji / AIGaAs:Si * \ T=6SO "С \ YA V ft \ / V

Ъ ^^^^^ /ОТ1П

С А и А Т=750 °С A/GaAs:Si \у \ /А \ Л" \

2Н <Оед>

Рис. 10. Профили рентгеновской дифракции от плоскости (600) для исследованных гетероструктур с х~0.40, выращенных при потоке дисилана400 см'3/мин.: а) 81-0,9 аг.%, Ь) ~ 0,6 аг.%, с) й ~ 0,4 ат.%.

Таким образом, два фактора - растворение атомов AI и растворение атомов Si (на порядок меньшего количества), приводят к противоположным изменениям параметра и должны компенсировать друг друга при точной оптимизации технологических параметров.

На основе анализа полученных результатов, найдены эмпирические зависимости между параметрами эпитаксиальных гетероструктур и технологическими условиями роста. Для этого в системе координат поток - температура - рассогласование параметров решеток (V - Т - Да) на основании имеющихся данных построены диаграммы зависимостей Дя(У,Т) для гомоэпитаксиальных структур и гетероструктур с х-0.25 и х~0.40 (рис. 10) и представлена на основе регрессивного анализа программного продукта Sigma Plot ! 1 зависимость между величинами диаграммы плоскостью, задаваемой соотношением: Aa(V, Т) = mV + nT + р, где m. п. р - расчетные коэффициенты.

Таблица 6. Результаты регрессивного анализа данных рассогласования параметров кристаллической решетки эпитаксиапьной пленки и монокристаллической подожки в зави-

X m*W6 п*10* Р Coon юшение между V и Т для согласования решеток П&росчст. ат.%

0 -5.2722 1.1 -0.0021 V = -0.3983-105 +0.20864Г -

-0.25 -6.3978 -2.44 0.0033 К = 0.5158 -10' -0.38 1 387" 0.87

-0.40 -5.3333 -3.65 0.0056 F = 1.05-103 - 0.68 4 3 87" 1.40

Аппроксимация плоскостью выполняется в предположении, что зависимости Atf(V)T=const и Дйг(Т)v=consb являющиеся шпурами плоскости До(У.Т) -линейны.

Зависимости параметров пленка-подложка Да(V.T) от погока дисилана и темпералуры.

Рис.13. Опигаксиальные гетеросг-рмстуры Al4Gai-xAs;Si/GaAs( 100) с х-0.40.

Рис. 11. Гомоэпигаксиапьные структуры GaAs:Si/GaAs( 100).

Рис. 12. Эпитаксиальныегегеро-

структуры AlxGa,.xAs:Si/GaAs( 100) с х~0.25.

♦ В заключении подведены итоги по результатам диссертационной работы в целом

и сформулированы основные результаты и выводы, которые сводятся к следующему:

1. Определены оптимальные условия и технологические параметры получения гетероструктур Оах1П|.хР/ОаА5 (100) с наиболее согласованными параметрами методом МОСГФЭ (х=0,51, температура подложки Т=700°С и скорости потока водорода в реакторе 13 мл/сек) на основе данных дифрактометрических исследований.

2. Легирование твердого раствора Оач1п|.хР атомами диспрозия при ЖФЭ повышает композиционную однородность состава ТР. Введение дополнительного пористого слоя в гетероструктуру Оах1п1_хР:Оу/рог-ОаАз/ОаА$(ЮО) в качестве буферного способствует дальнейшей релаксации напряжений между пленкой и подложкой, возникающих при рассогласовании параметров их кристаллических решеток.

3. Автолегирование высокими концентрациями углерода при пониженной температуре синтеза тройных твердых растворов А1хОа|.хАз методом МОСГФЭ приводит к об-

разованию четырехкомпонентной системы TP Al-Ga-As-C, в которой выполняется закон Вегарда Alo.5Gao.5As - С, позволяющий определять концентрации углерода в ТР.

4. При эпитаксиальном синтезе гетероструктур методом МОСГФЭ в условиях пониженной температуры (Т ~ 550°С в реакторе) автолегирование высокими концентрациями углерода приводит к образованию нанокласгеров углерода на дефектах кристаллической решетки твердых растворов AlxGa|.xAsi.yCy.

5. Введением кремния в эпитаксиальные слои гетероструктур AlxGai. xAs:Si/GaAs(100) методом МОСГФЭ можно добиться полного согласования параметров кристаллических решеток пленки с подложкой Дйг=0 в условиях выполнения обобщенного закона Вегарда для четверной системы ТР. Уровень легирования кремнием, соответствующий т=0 определяется значениями х и у четверного TP AlxGai.xAs|.ySiy.

Основные результаты диссертации опубликованы в журналах, рекомендованных перечнем ВАК РФ:

1. Глотов A.B. Структурные и оптические свойства низкотемпературных МОС-гидридных гетероструктур AlGaAs/GaAs(100) на основе твердых растворов вычитания / П.В. Середин, A.B. Глотов, Э.П. Домашевская [и др.] // Физика и техника полупроводников. -2009. -Т.43." №12.-С. 1654-1661.

2. Глотов A.B. Субструктура и люминесценция низкотемперагурных гетероструктур AlGaAs/GaAs(100) / П.В. Середин, A.B. Глотов, Э.П. Домашевская [и др.] // Физика и техника полупроводников. - 2010. -Т.44,- №2. - С. 194-199.

3. Glotov A.V. Raman investigation of low temperature AIGaAv'GaAs(lOO) het-erostructures / P.V. Seredin, A.V. Glotov, E.P. Domashevskaya [et al.] // Physica В: Condensed Matter.-2010,- V.405.-1.12.- Pp. 2694-2696.

4. Глотов AB. Влияние буферного пористого слоя и легирования диспрозием на вн)треиние напряженияв гегероструктурах GalnP :Dy/por-GaAs/GaAs(100) / П.В. Середин, H.H. Гордиенко, AB. Глотов [и др.] // Физика и техника полупроводников. -2009. -Т.43,- №8. - С. 1137-1141.

5. Glotov A.V. Structural and optical investigations of Al/ia^AsrSi/GaAsi 100) MOCVD heterostructures / P.V. Seredin, A.V. Glotov, E.P. Domashevskaya [et al.] // Physica В: Condensed Matter.-2010.- V.405.-1.22.- Pp. 4607-4614.

6. Glotov A.V. Role of the buffer porous layer and dysprosium doping in GalnP-porGaAs-GaAs heterostructures / E. P. Domashevskaya, P. V. Seredin, A. V. Glotov [et al.] // Phys. Status Solidi C. -2009. - V.7. - Pp. 1694-1696.

7. Глотов AB. Влияние кремния на релаксацию кристаллической решетки в атеросфуюурах AlxGai_xAs:Si/GaAs(100), полученных МОС-гидридным методом / Г1.В. Середин, A.B. Глотов, Э.П. Домашевская [и др.] // Физика и техника полупровод! ihkob. - 2011. - Т.45,- №5. - С. 488-499.

Подписано в печать 14.10.11. Форма! 60 - 84 '/16. Усл. исч. л. 0.93. Тираж 80 экз. Заказ 1276.

Отпечатано с готового орш инал-макета в типографии Издатс!1ьско-полифафичсского цента Воронежскою государственного университета. 394000, Воронеж, ул. Пушкинская, 3

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Современные методы получения легированных эпитаксиальпых гетероструктур на основе полупроводниковых соединений Л"В3 (понятие и виды эпитаксии).

1 АЛ. Жидкофазпая эпитаксия.

1.1.2. Химическое осаждение гетеросгрукгур из газовой фазы методом разложения мсталлоорганичсских соединений и гидридов.

1.1.3. Методы легирования полупроводниковых структур.

1.1.4. Знитаксиальпый метод легирования.

1.2. Свойства легированных эпитаксиальпых слоев.

1.2.1. Легирование углеродом, автолегировапис.

1.2.2. Легирование кремнием.

1.2.3. Легирование редкоземельными элементами.

1.2.4. Эффекты легирования эпитаксиальпых слоев ОаДй.

1.3. Выводы. Цель работы и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ОБЪЕК ТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Характеристики объектов.

2.2. Современные методы исследования атомного и электронного строения эпитаксиальпых гетероструктур на основе полупроводниковых соединений А3В">.

2.2.1. Дифрактометрическис и рентгенографические методы определения параметров решетки твердых растворов в гетсроструктурах па основе А'В

2.2.2. Методика расчета параметров эпитаксиальпых твердых растворов с учетом упругих напряжений кристаллической решетки.

2.2.3. Профили рентгеновской дифракции полупроводниковых ici сроструктур.

2.2.4. ИК - спектрометрия на отражение.

2.2.5. Рамановская спектроскопия (комбинациоиное рассеяние света).

2.2.6. Фотолюминссцситная спектроскопия.

2.2.7. Сканирующая электронная микроскопия, эперго-диснерсионный микроанализ.

2.3. Выводы.

ГЛАВА 3. РЕНТГЕНОСТРУ КТУРНЫЕ, МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И СП ЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАН ИЯ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ГЕТЕРОС ГРУ К ГУ Р GaxlnlxP:Dy/por-CaAs/GaAs (100), ЛЕГИРОВАННЫХ ДИСПРОЗИЕМ.

3.1. Рентгенострукгурный анализ твердых растворов Сач1п|чР в гетероструктурах GaJn,4P/GaAs (100), GajniNP:Dy/GaAs (100), GaNIn,.xP:Dy/por-GaAs/GaAs (100).

3.1.1. Эиитаксиалыгыс жердью растворы, полученные меюдом жидкофазной эпи1аксии.

3.2. Результаты исследования сколов образцов меюдом скапирующй ■электронной микроскопии.

3.3. Отичсские характеристики жидкофазных зпитаксиальных гстероструктур на основе твердых растворов GaNIri|NP в ИК области.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. РЕНТГЕНОСТРУ КТУРНЫЕ, МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР AIxGa,.xAs/Ga4s (100), ЛЕГИРОВАННЫХ УГЛЕРОДОМ.

4.1. Смруктурпыс и оптические свойспва эпитаксиальных твердых растворов МОС-гидридных гстероструктур AlxGa|.xAs/GaAs (100), jici ированных yj j юродом.

4.1.1. Расчет параметров рсшсіки с учетом внутренних напряжений для низкотемпературных шит аксиальных ге і срост рук тур.

4.1.2. Изучение морфологии поверхносж гетсросфуктур.

4.1.3. Исследование особенностей ИК-спскгров отражения.

4.2. Субструктура и люминесценция низкотемпературных МОС-гидридных гетероструктур AlxGa|.xAs/GaAs (100), легированных углеродом.

4.2.1. Исследование особенностей спектров Рамаповского рассеяния.

4.2.2. Фотолюминесцентные исследования низкотемпературных гетероструктур Al4Ga,.4As:C/GaAs(100).

4.3. Выводы.

ГЛАВА 5. РЕНТГЕНСКТРУКТУРНЫЕ И СПЕКТРСХКОПИЧЕСКИ Е ИССЛЕДОВАНИЯ ГОМОЭПИТАКСИАЛЬНЫХ GaAs:Si/GaAs(100) И ГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СТРУКТУР AlxGaI xAs:Si/(;aAs(100), ЛЕГИРОВАННЫХ КРЕМНИЕМ.

5.1. Рентгенос[руктурные исследования МОС-гидридных гомоэпитаксиальных GaAs:Si/GaAs(l 00) и гстсрозпи таксиальпых структур Al4GaixAs:Si/GaAs(l 00), легированных кремнием.

5.1.1. Образование твердых растворов в гомоэнитаксиальпых структурах GaAs : S i/GaAs( 100).

5.1.2. Образование четверных твердых растворов в гстсроструктурах Al4Ga,.xAs:Si/GaAs(100).

5.2. ИК-спсктры юмоэпитаксиальпых GaAs:Si/GaAs(l 00) и гетероэпитаксиальных структур AlNGa,xAs:Si/GaAs( 100), легированных кремнием.

5.3. Выводы.

Актуальноеть работы:

Многие годы усилия исследователей сконцентрированы на изучении физических свойств полупроводниковых твердых растворов (ТР) ЛЦСа^ЛБ и Оач1п|чР, поскольку тонкие пленки на их основе являются базисом для большинства оптоэлсктропных компонентов, гетсролазсров, а 1акже элементов эффективных солнечных фотопреобразователей. Разработка любого из вышеперечисленных устройств требует от полупроводпиково! о эпитаксиального материала определенных стабильных электрических и оптических свойсчв. Существенно изменять такие свойства можно посрсдствам введения небольшого количества примесей и дефектов. Однако, если один тип дефектов может оказаться полезным, то другой можеч сделачь будущий прибор некачественным.

В полупроводниках широко известны примеси, используемые как легирующие, для управления типом проводимости и электросопротивлением, которые являются «мелкими» донорами и акцепторами. Их энергии ионизации очень малы по сравнению с шириной запрещенной зоны данного полупроводника. В то же время существуют в большом количестве дефекты, называемые "глубокими" центрами. К ним относят тс примеси, энергии активации которых лежат вблизи середины запрещенной зоны.

Известно, что высокая химическая активность редкоземельных элементов обеспечивает связывание примесных атомов, залечивание вакансий и уменьшение вероятности образования антисгруктурных дефектов. Они также способствуют снятию напряжений в кристаллической решетке эпитаксиального ТР и его «очищению» от дефектов. Кроме того, поскольку редкоземельные элементы обладают сильными магнитными свойствами, введение их в полупроводниковые ТР на основе Л°ВЭ открывает новые возможности таких материалов за счеч взаимодействия свободных носителей и магнитных ионов.

Несмотря па теоретическую возможность практически полного согласования параметров между эпитаксиальным слоем и подложкой в гетеростуктурах, часто в реальных технологических условиях эти параметры оказываются несколько рассогласованными, что приводит к возникновению в пленке внутренних напряжений. Поэтому большой интерес прсдставляс'1 проблема влияния преднамеренного и непреднамеренного легирования, в том числе элементами четвертой группы кремнием и углеродом, на возможность полного согласования параметров пленки и подложки для тройных ТР различных составов в системе Л1(}аЛзЛлаЛй( 100).

Поэтому большой интерес представляет изучение атомного и электронного строения гетероструктур в зависимости от соотношения элемен тов в сос таве твердых растворов.

Цель работы; Исследование особенностей атомного и электронною строения, оптических свойств полупроводниковых гетероструктур па основе тройных ТР Оа1пР и ЛЮаАБ, легированных редкоземельными элементами и элементами четвертой группы - углеродом и кремнием. Выявление технологических условий роста, позволяющих получить наиболее согласованные по параметрам гстсроструктуры.

Основными задачами исследования, исходя из поставленной пели, являются:

1. определение параметров эпитаксиальных ТР Оач1п1хР:1)у, Д1чС}а|.чД8:С и А1хСа 1 чАй:81, а также влияния легирования на степень их согласования с параме трами подложки ОаЛз (100) ме тодом рентгеновской дифракции;

2. получение данных о морфологии поверхности и элементном составе эпитаксиальных пленок методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) с использованием микроанализа (МЛ);

3. изучение особенностей ИК-решеточных спектров отражения в обласчи однофононного резонанса методом ИК-спектроскопии;

4. исследование фоюлюминссцептных (ФЛ) свойств образцов гстсрострукгур для определения энергетического спектра эпитаксиальпых слоев в условиях непреднамеренного легирования углеродом;

5. получение данных об особепнос1ях состава и энергетического спекфа методом Рамановской спек троскопии;

6. изучение влияния легирования редкоземельными элементами и pocia пленки на буферном пористом слое на свойства эпитаксиальпых гетероструктур GaJnixP/GaAs( 100).

Объекты и методы исследования.

В работе исследовались i етеросфуктуры, и:п отовлснные в лаборатории «Полупроводниковой люминесценции и инжекциопных излучателей» Физико-технического и петиту та им. А.Ф. Иоффе РАН.

Ma монокристалличсских подложках GaAs с ориентацией (100) химическим осаждением из газовой фазы путем разложения мсталлорганических соединений и гидридов (МОСГФЭ), а также жидкофазиой эпитаксисй (ЖФЭ), были выращены монокристаллические пленки твердых растворов GaJr)j.4P с различным содержанием индия и галлия в металлической подрешетке и относительно одинаковой толщины.

Также в работе исследовались образцы, представляющие собой гомоэпитаксиальные структуры GaAs:Si/GaAs(l 00) и гетероструктуры AI4GaivAs/GaAs(l 00) легированные кремнием, углеродом, выращенные методом МОСГФЭ.

Анализ влияния эффектов легирования на свойства исследуемых материалов производился методами, позволяющими получать прямые данные о структуре, оптических харамсристиках, морфоложи и энергетическом спектре. В данной работе использовался комплекс структурных и спектроскопических методов: рентгеновская дифрактометрия, сканирующая электронная и а томно-силовая микроскопия, Рамаповская и

ИК-спектроскопия, фо'і оліомиііссцсн тая спектроскопия. Используемые методы являются неразру тающими и позволяют получить полную информацию об атомном и электронном строении и свойствах новых материалов.

Научная новизна определяется тем, что:

1. Обнаружено влияние легирования диспрозием на увеличение композиционной однородности ТР GaJn^J^Dy.

2. Впервые экспериментально установлена и обоснована возможность полного согласования параметров кристаллических решеток ТР Al4Gai4As различных составов с монокристаллической подложкой GaAs (100) за счет управляемого введения концентраций легирующих элементов кремния и углерода в AlGaAs.

3. Обнаружены папокластсры уїлерода, образующиеся при выращивании ТР Al4Ga|.NAs в условиях пониженной температуры методом МОСГФЭ в результате автолегирования высокими копцеїпрацями атомов углерода.

4. Разработана методика регистрации запрещенного рефлекса (600) в гетероструктурах ЛяВ5 на больших брэгговских углах отражения, позволяющая производить прецизионные измерения параметров компонент гетсроструктур с точностью до четвертого знака с использованием в качесі вс репера дифракционной линии (600) подложки GaAs (100).

Практическая значимость:

Определении оптимальных 'технологических условий получения гетсроструктур па подложке GaAs (100) па основе применения комплекса перазрушающих методов рснтгснострукіурпого анализа, ПК, Рамановской, ФЛ спектроскопии и растровой электронной микроскопии, которые позволяют- получать фундаментальные характеристики гетсроструктур -параметры кристаллической решетки ТР. механические напряжения. возникающие в системе пленка / подложка, атомный cocían и оптические свойства.

Моделирование технологических процессов эпитаксиалыю! о выращивания ТР в координатах: параметр решетки — состав - температура -давление позволяет определить оптимальные режимы получения полупроводниковых гстероструктур на основе гетеропары AlGaAs - GaAs с полностью согласованными параметрами решетки путем растворения кремния в кристаллической решетке AlNGaiNAs.

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современной экспериментальной техники, применением современных и независимых методов обработки данных и воспроизведением обнаруженных эффектов в ряде зарубежных авторов. Достоверность созданных компьютерных моделей подтверждается использованием современного программного обеспечения, а также coi ласовапностыо с имеющимися экспериментальными данными.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Определение оптимальных 'технологических условий наилучшего согласования параметров решеток при эпитаксиальном выращивании гстероструктур GaNIni4P/GaAs (100) методом химического осаждения из газовой фазы МОСГФЭ.

2. Однородность состава ТР в жидкофазных гетсроструктурах Ga0.48lno.52P:üy/GaAs(100), достигаемая путем легирования атомами диспрозия, в результате чего трехкратно уменьшается полуширина дифракционной линии (600) эпитаксиалыюго слоя.

3. Релаксация напряжений в гстсропаре пленка / подложка в результате создания дополнительного пористого слоя в гстсроструктурс Gajni. xP:Dy/por-GaAs/GaAs(lOO) в качссчве буферного при наличии рассогласование параметров между тройным ТР и подложкой m = 0,0019.

4. Образование нанокластсров углерода происходим в результате автолегирования методом МОСГФЭ в условиях роста при пониженной температуре (Т ~ 550°С в реакторе) TP AlxGaiNAs:C высокими концентрациями атомов углерода С<1 ат.%.

5. Полное согласование параметров кристаллических решеток пленки с подложкой Аа—0 при растворении атомов кремния в TP AlNGa,xAs с образованием четверного TP в широкой области измерения х: 0,25<х<0,4, в условиях выполнения обобщенного закона Вегарда для четырехкомпонентиой системы TP AlNGa|.NAs|.ySiy.

Личный вклад автора. Настоящая работа выполнена на кафедре Физики твердого тела и наноструктур Воронежскою госунивсрситета и проводилась в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры, а также грантов РФФИ и AWG. Все включенные в диссертацию данные получены лично автором или при его непосредственном участии. Автором осуществлено обоснование метода исследования и проведены экспериментальные исследования. Совместно с научным руководителем проведен анализ и интерпретация полученных результатов, сформулированы основные выводы и научные положения, выносимые на защи ту.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены в виде докладов и обсуждались на II и III Всероссийской школе-семинаре студентов, аспирантов и молодых учёных по направлению «Напоматериалы» (Рязань, 2009), NATO Workshop "Advanced Materials and Technologies for Micro/Nano-Deviccs, Sensors and Actuators" (Санкт-Петербург, 2009), Всероссийской конференции с элемспчами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области индустрии наносисчем и материалов» (Белгород, 2009), X Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и напоэлектропике (Санкт-Петербург, 2009), V Всероссийской конференции

Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и па межфазных границах» «Фаграп - 2010» (Воронеж, 2010), XVII Международной молодежной конференции «Ломоносов» (Москва, 2010), 18th International Symposium "Nanostructurcs: Physics and Technology" (Владивосток, 2010), 13-й научной молодежной школы но твердотельной электронике «Физика и технология микро- и напосис1см» (Сапкт-1 le гербу pi, 2010).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 7-и печатных рабо тах в журналах, рекомендованных перечнем ВАК РФ, из которых 3 статьи в зарубежных научных журналах. Кроме того, 9 работ опубликованы в трудах конференций.

Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 i лав и заключения, изложенных на 155 страницах машинописного текста, включая 42 рисунка, 16 таблиц и список литературы из 1 59 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Данные дифрактометрических исследований MOC-i идридных гетероструктур GaJri|4P/GaAs (100) с различными значениями х вблизи половинного состава позволили определить параметры решеток они такси аньных твердых растворов Gaxíri|.xP и найти оптимальные условия получения гетероструктур с наиболее согласованными парамеїрами решетки. Наиболее согласованные параметры УР и подложки досі и гаю іся при атомной концентрации х=0,51, іемпературе подложки Т~---700оС и скорое і и потока водорода в реакторе 13 мл/сск.

2. В жидкофазных reí еросlрук турах GaxIii|xP:Dy/GaAs(100) легирование твердого раствора атомами диспрозия приводи і к упорядочению составов УР. Введение дополнительного пористого слоя в і етсрост рук туру (}ач1пі xP:Dy/por-GaAs/GaAs(100) в качестве буферного приводит к релаксации напряжений между пленкой и подложкой, несмотря на имеющееся рассогласование параметров их кристаллических структур.

3. Автолегирование высокими концентрациями уїлерода при пониженной температуре тройных твердых растворов AlxGai4As приводит к образованию четырехкомнонен гной системы Al-Ga-As-Si, в которой ríe выполняется закон Веіарда для квазибинариой сисіемьі AIAs-GaAs.

4. 1 Іри эпи таксиальном росте в условиях пониженной температуры (У -550°С в реакторе) высокие концентрации углерода приводят к образованию нанокластеров углерода на дефектах кристаллической решетки твердых растворов AlxGa,.xAs.

5. Введением кремния в энигаксиальные слои і с і ерос іруктур AlxGai xAs:Si/GaAs(100) можно добиться полною согласования параметров кристаллических решеток пленки с подложкой A¿fO в условиях выполнения обобщенного закона Вегарда (5) для четверной системы I Р. Уровень легирования кремнием, соответствующий Ая=-0 определяется значениями х и у.

1. Jackson К. A. Handbook of Semiconductors technology. Processing of Semiconductors / К.Л. Jackson, W. Schröter. London : Wiley-VCll Verlag, 2000.

2. Келдыш JI.B. О влиянии улыразвука па элекфонный спекір крисіалла / JI.B. Келдыш // Ф ГГ. 1962. - Т.4. - N8. 2265 с.

3. Ьом Д. Квап ювая іеория/Д. Бом.-М. : Наука, 1965 728 с.

4. Кейси X. Лазеры на і сісросірукіурах / X.Кейси, М. 1 Іаниш. М. : Мир, 1981,- 299 с.

5. John H.A. IIetcrocpitaxy of Semiconductors: Theory, Growth, and Characteri/ation / h.A. John. Boca Raton : CRC Pi ess, 2007,- 441 p.

6. Capasso T. Physics of Quantum Electron Devices / F. Capasso S. Sen, l\ Bcltram. — Berlin : Springer-Verlag, 1990.

7. S/.c S.M. Physics of Semiconductor Devices / S.M. S/e, Kwok К Ng. -Singapore : John Wiley & Sons, Inc., 1981. Pp. 250 254

8. Федоров A.B. Физика и іехнолоіия і еіерос і рукіур, опіика квашовых ііаносірукіур : учеб. пособие / A.B. Федоров. СПб. : СПбГУ И І МО, 2009. - 195 с.

9. Tuck В. Properties of Gallium Arsenide / B. 'luck U 1'MiS Data Review Series No. 2, 2nd Mition. London . INSPLC Publication. - 1990. - Pp.513 - 528.

10. Ali A. HLMTs and 1 IB I s: Devices, Fabrication and Circuits / A. Ali, A. Gupta. Boston : Artech 1 louse. - 1991 - 377p.

11. Bayraktaroglu В AlGaAs/GaAs hcterojunction bipolar transistors for powerapplications / B. Bayraktaroglu, N. Camilleri, I l.Q. 1 scrng // Conf. High Speed Semiconductor Devices and Circuits. Cornell : IEEE. - 1993,- Pp. 265- 273.

12. Parker E. C. H. Technology and Physics of Molecular Beam Epitaxy / (lid.) E. C. I I. Parker. New York : Springer, 1985,- 706p.

13. Stringfcllow G. B. Organometallic Vapor Phase Epitaxy: I hcory and Practice / G. B. Stringfcllow. Boston : Acadcmic Press, 1989 - 398p.

14. Critical thickness anisolropy in highly carbon-doped p-typc (100) GaAs layers grown by metalorganic molecular beam epitaxy / 1. George | ct al.| // Appl. Phys. Eett. 1991.- V.59.- I.1.-61 p.

15. Ultrahigh doping of GaAs by carbon during metalorganic moleculai beam epitaxy / C. R. Abernathy et al.| // Appl. Phys. Eett. 1989. - V.55 1.17. - 1750 p.

16. Carbon implantation in InGaAs and AllnAs / S. J. Pearton | et al.J// Appl. Phys. Eett. 1990. - V.56,- 1.13,- 1263p.

17. Self-aligned InGaP/GaAs heterojunction bipolar transistors tor microwave power application / F. Ren |et al.| // IEEE Electron Device Eett 1993. -V.14.- 1.7.-332 p.

18. Novel fabrication of self-aligned GaAs/AIGaAs and GaAs/InGaP microwave power heterojunction bipolar transistors / K. Ren |et al.| // Solid State I electron. 1995. - V.38.- 1.9. - 1635 p.

19. Selective InAs growth by chemical beam epitaxy / K. Shiralagi, M. Walther, R. Tsui //J. Cryst. Growth. 1996. - V.164.- 1.1-4. - 334p.

20. Tunable Diode Easer Spectroscopy: An Invited Review / K. J. Einden jet al.| // Photonics Spectra. 1991. - V25. - 91 p .

21. Mii Y.J. Llectrical and optical properties of GaAs/AlGaAs multiple quantum wells grown on Si substrates / Y. J. Mii, R. P. G. Karunasiri, K. L. Wang // Appl. Phys. Lett. 1998. - V.53.- 1.21. -2050 p.

22. GaAs Dual-Gate LLT for Operation up to K-band / P. Saunier J et al.| // 10th Gallium Arsenide Integrated Circuit (GaAs IC) Symp., l ech. Digest. -New York : ILLL, 1988. Pp.37-39.

23. LSD sensitivity study of various diode protection circuits implemented in t production 1 pin GaAs IIBT technology / A.K. Oki | et al.| // 16th Gallium Arsenide integrated Circuit (GaAs IC) Symp., lech. Digest. New York . ILLL, 1994.-Pp.271-274.

24. Heavy carbon doping of GaAs by MOVPL using a new dopant source CBrC13 and characteri/ation of the epilayers / K Uchida jet ai.| // J. Ciyst. Growth. 2003. - V.248. - 124 p.

25. Controlled intrinsic carbon doping in MOVPL-grown GaAs layers by using TMGa and TBAs / M. Longo |et al.| //J. Cryst. Growth. 2003. - V.248. -1 19 p.

26. Mimila-Arroyo J. Acceptor reactivation kinetics in heavily carbon-doped GaAs epitaxial layers / J. Mimila-Arroyo, S.W. Brand // Appl. Phys. Lett. -2000. V.77. -1 164 p.

27. Observation of enhanced transport in carbon-doped InGaAsN after in situ anneal and its impact on performance of NpN InGaP/InGaAsN heterojunction bipolar transistors / C. Monier jet al.| // Appl. Phys. Lett. -2002. V.81.-2103 p.

28. Takamoto T. 1 Iigh-eHlcicncy InGaP/InO.OIGa().99As tandem solar cells lattice-matched to Gc substrates / F. l'akamoto, 'I. Agui, LI. Ikcda // Sol. Lncrgy Mater. Sol. Cells. 2001. - V.66. - 5 1 1 p.

29. Comparison of carbon and /inc p-clad doped LP MOCVD grown InGaAs/AlGaAs low divergence high-power laser helerostructures / P.V. Bulacv |et al.| // J. Cryst. Growth. 2003. - V 248. - 1 14 p.

30. Cunningham B. f. Carbon tetrachloride doped A1 x Gal x As grown by metal organic chemical vapor deposition / B. T. Cunningham, J. K. Baker, G. H. Stillman //J. of Electronic Materials.- 1990,- V. 19,- 1.4,- Pp.331-335.

31. Influence of growth parameters on the composition and impurity levels of intrinsically carbon doped Al^Ga^As / J. van Deelen |et al.j // Journal of Crystal Growth. 2005. - V.284. - Pp.28-32.

32. Tatcno K. Carbon doping and etching effects of CBr4 during mctalorganic chemical vapor deposition of GaAs and AlAs / K. fatcno, Y. Kohama, C. Amano // J. Cryst. Growth. 1997. - V. 1 72. - 5 p.

33. Dimroth F. High C-doping of MOVPH grown thin AlxGai ,As layers for AlGaAs/GaAs intcrband tunneling devices / l;. Dimroth, U Schubert, !\ Schicnlc // J. Electron. Mater. 2000. - V.29. - 47 p.

34. High rate epitaxial lift-off of InGaP films from GaAs substrates / J. J. Schermer |el al.| // Appl. Phys. Pelt. 2000. V.76. - 2131 p.

35. Mashita M. Comparative study on carbon incorporation in MOCVD AlGaAs layers between arsinc and tcrtiarybutylarsine / M. Mashita, II. Ishikawa, T. I/umiya // J. Cryst. Growth. 1995. - V. 1 55. - 164 p.

36. Fujii K. Dependence of carbon incorporation on growth conditions for unintentionally doped AlGaAs during mctalorganic vapor-phasc epitaxy / K. Eujii, M. Satoh, K. Kawamura// J. Cryst. Growth. 1999. - V.204. -10 p.

37. Properties of high purity AlNGai ,As grown by the mctalorganic vapor phase epitaxy technique using methyl precursors /' T. I;. Kucch |et al. |//J. Appl. Phys. 1987. - V.62. -632 p.

38. Kakinuma II. Characterization of Oxygen and Carbon in Undoped AlGaAs Grown by Organomctallic Vapor-Phase fpitaxy / II. Kakinuma, M. Mohri, M. Akiyama // Jpn. J. Appl. Phys. 1997. - V.36 - Pp.23-28.

39. Pujii K. Impurity incorporation of unintentionally doped AlxGai xAs during

40. MOVPE / K. 1'ujii, K. Kawamura, II. Gotoh // J. Cryst. Growth. 2000. -V.221.-41 p.

41. Carbon incorporation in metal organic chemical vapor deposition (Al,Ga)As lilms grown on (100), (311)A, and (311)B oriented GaAs substrates / K. Tamamura |ct al.|// Appl. Phys. Lett. 1987. - V.50. -1 149 p.

42. Characteristics of heavily carbon-doped GaAs by LPMOCVD and critical layer thickness / S.I. Kim |ct al.| // J. Cryst. Growth. 1993. - V. 121. -441 P

43. Pristovsck M. In situ investigation of GaAs (001) intrinsic carbon p-doping in metal-organic vapour phase epitaxy / M. Pristovsck, B. 1 lan, J. 1. Xcttler, // J. Cryst. Growth. 2000. - V.221. - 149 p.

44. Growth and fabrication of strained-layer InGaAs/GaAs quantum well lasers grown on GaAs(3 11)A substrates using only a silicon dopant / M. fakahashi i ctal.|//J. Appl. Phys. 1997 - V.82. 1.9. - 4551 p.

45. Vaccaro P. O. Lateral-junction vertical-cavity surface-emitting laser grown by molecular-beam epitaxy on a GaAs (311) A-oriented substrate / P. O. Vaccaro, II. Ohnishi, K. I-ujita // Appl. Phys. Lett. 1999. V.74. -3854 p

46. Sakamoto N. Conduction type conversion in Si doped (3 M )A GaAs grown by molecular beam epitaxy / N. Sakamoto, K. I lirakawa. f Ikoma // Appl. Phys. Lett. 1995. -V.67.- 1444 p.

47. Nanostructures in p-GaAs with improved tenability / M. Csontos et al.) // Appl. Phys. Lett.-2010. V.97.- Pp. 0221 10-0221 13.

48. Kassa S.T. Si doping for n- and p-typc conduction in AfGa|.x As grown on GaAs 31 1 A by molecular-beam epitaxy / S. f. Kassa, R. I ley, K. 11. Ploog // Journal of Applied Physics. 2003. - V.93.- 1.5. - Pp.2638-2642.

49. A Study of GaAs : Si/GaAs : C 'funnel Diodes Grown by MOCVD / D. A. Vinokurov |et al.| // Semiconductors. 2009. - V.43.~ 1.9 - 1213 p.

50. Kawa/.u T. Electron scatterings in selectively doped n-AIGaAs/GaAs hctcrojunctions with high density self-assembled InAlAs antidotes / 'I. Kawa/u, H. Sakaki // Appl. Phys. Lett. 2008. - V.93.- 1.13. - Pp. 1321 161321 19.

51. Transitions of epitaxially liftcd-olT bulk GaAs and GaAs/AlGaAs quantum well under thcrmal-induccd compressive and tensile strain / С. M. N. Mateo |et al.| //J. Appl. Phys. -2008.-- V.104.- Pp. 103537- 103541.

52. Gallium oxide and gadolinium gallium oxide insulators on Si ô-doped GaAs/AlGaAs heterostructurcs / G. W. Paterson | ct al.| // J. Appl. Phys. -2008,-V.104.-I. 10,-Pp. 103719- 103727.

53. Characterization of GaAs grown on SiGc/Si graded substrates using p-n junction diodes / K. P. Chen |ct al.| /7 J. Appl. Phys. 2008. - V.104.- Pp. 073710- 073716.

54. Корольков В.И. Диоды, транзисюры и гиристоры па основе 1 етерострукгур / В.И. Корольков, 11. Рахимов. — Ташкент : ФАН, 1986.150 с.

55. Preparation and properties of fir and Yb doped In-based semiconductor compounds / J. Novotny, O. Procha/.kova, K. Zdansky// Czechoslovak Journal of Physics. 1999. - V.49.- №5. - Pp.75 7-763.

56. Effects of Impurities on Radiation Damage of Silicon Solar Cells / J. Mandclkorn |ctal.| //J. Appl. Phys. 1964. V.35.- 1.7. - 2258 p.

57. Исследование примесей Ho, Gd, Yb / 11. Г. Ваграев, li.II. Ьочкарев, JI.С. Власспко | и др. // Изв. АН СССР. Неорг. матер. 1978. - № 14. -С. 614.

58. Лашкарев Г.В. Некоторые свойства кремния, легированною гадолинием / Г".В. Лашкарев, А.И. Дмитриев, Г.А. Сукам// Физика и техника полупроводников. 1971. - № 5. - С. 2075.

59. Радунап С.И. Некоторые вопросы материаловедения дефектных алмазоподобных фаз / С.И. Радуцан // Физика и гехпика полупроводников. — 1967.- № 1, —С. 1013.

60. Gorclenok Л.Т. Rare-earth elements in the technology of InP, InGaAsP and devices based on these semiconductor compounds / A T. Gorclenok, A.V. Kamanin, N.M. Shmidt // Microelectron. J., 1995,- V.26, 1.7. - Pp. 705723.

61. Влияние примесей лантаноидов на свойства GaP / В.А. Касаткин |и др.// Изв. АН СССР, Ileopian. материалы. 1980. -- Т.16.- №11.- С. 1901-1905.

62. Omling P. Antisite-related defects in plastically deformed GaAs / P. Omling, Ii. R. Weber, L. Samuelson // Phvs. Rev. B. 1986. - V.33.- 1.8. -Pp. 5880-5883.

63. Мастеров В.Ф. Рсдкоземепъные июмешы в полупроводниках A'fT / В.Ф. Мастеров, Л.Ф. Захарепков // Физика и ¡ехпика полупроводников 1990. - Т.21, №4. - С. 610-630.

64. Semiconductor Technology. Processing and Novel 1 abrication Techniques / L.F. Zakharcnkov |et al.|-John Wiley & Sons. 1997.-91 p.

65. Gorclenok A.T. Rare-earth elements in the technolog) of InP, InGaAsP and devices based on these semiconductor compounds I A.T. Gorclenok, A.V. Kamanin, N.M. Shmidt// Microelectron. J. 1995. - V. 26. - Pp. 705 - 723.

66. US Patent C30B29/40. Semiconductor materials / M.M. Faktor, J. Naigh. -№4339302,- 1982.

67. Полупроводниковые дс1ск'юры в экспериментальной физике / К.А. 1 "ацоев | и др.| //ФТП. 1983. - ¡.17,- С. 2148 - 21 50.

68. Влияние редкоземельных элементов на подвижность носителей вэпитаксиальпых слоях / Ьаграев, Л.С. Власепко, К.Д. Еацосв и др.| // ФТП.- 1984. -№18. 83с.

69. Incorporation and Excitation Behaviour of Rare Earth Ions in I1I-V Semiconductors InP:Yb / W. Korbcr |et al.| // J. Cryst. Growth. - 1986. -V.79.-741 p.

70. Мастеров В. Ф. Редкоземельные элементы в полупроводниках Д'В3 / В. Ф. Мастеров, Л.Ф. Захарепков // ФТП. 1990. - 1.21, вып. 4. - С. 610-630.

71. Еорсленок Д. Т. Редкоземельные элементы в технологии соединений А3ВЭ и приборов па их основе / А 1. Еорсленок, Д. В. Каманин ,11. М. 111м ид 1 //ФТП.-2003. Т. 37, вып. 8.-С. 922-940.

72. Earrow R.E.S. New approaches to epitaxy of transition metals and rare earths: Heterocpitaxy on lattice-matched buffer films on semiconductors / R.E.S. Earrow, S.S.P. Parkin, V.S. Spcriosu // .1. Appl. Phys. 1988. V.64. Pp. 5315-5320.

73. Eoxykowski II.J. Kinetics of luminescence of isoelectronic rare-earth ions in IIEV semicondutcors / Phys. Rev. B. 1993. V.48. Pp.17758 17669.

74. Rush E. Magnetic properties of DyAs and DyP (001) films / E. Rush, E. Wu, Aio fsui // J. Appl. Phys. 1999. V.85. Pp. 4970 4972.

75. Лебедев 13. А. Термохимия сплавов редкоземельных и актиноидных элементов. Справочник / В. А. Лебедев , В. И. Кобер , JI. Ф. Ямщиков. -Челябинск: Металлургия, 1989,- 335с.

76. Еордиепко С. I I. I ермодинамика соединений лан таноидов. Справочник/ С. П. Еордиепко , Ь. В. Фспочка ,Е.П1. Викеман . — Киев: Наукова думка, 1979,- 376с.

77. Paresi L. Photolumincscence of AlNGaixAs / L. Parcsi, M.Gu//i //.I. Appl. Phys.- 1994,- Vol. 15.- N 10,- Pp. 4779-4842.

78. Determination of donor and acceptor densities in high—purity GaAs from photolumincscence analysis / 11. X. Lu |et al.| // App. Phys. Lett- 1990 -Vol. 56,-N2.- Pp. 177-179.

79. Беспалов В. А. Механизм влияния редкоземельных )леменюв на свойства слоев GaAs, выращенных жидкосшой энжаксисй /' В. А. Беспалов. А. Г. Клкин, Б. 1 . Журкин h Краї кие сообщения по физике. — 1987,- Вып. 9,-С. 32-34.

80. Сфсльчснко С. С. Соединения А-,В5 / С.С. Сірельченко, В.В. Лебедев.-Справочник,-М.: Меіаллурі ия, 1984. 34 о.

81. Семенова Г. М. Воссіапівленис ешіаксіппих шарів арсеніду іалю при легуванні іалісвою розплаву ітербієм або скащцем /' Г. М. Семенова, і.

82. Г. Кринпаб, В. 11. Кладько // Укр. фп. жури 1995. -'1. 40,- № 10. С. 1 101-1 106.

83. Шишияну Ф. С. Диффузия и дсфадация в полуироводииковых материалах и приборах/ Ф. С. Шишияну . Кишинев: ПЬиинца, 1978. -с. 147-156.

84. Allen R. 1-. Iheory of GaAs-oxide intcrlacc slates / R. I,. Allen , J. D. Dow // Sol. State Commun.- 1983.- Vol. 45,- N 4,- Pp. 379-381.

85. Nakagomc 11. MOCVD Growth and PI .-Characteristics of Nd Doped GaAs / H. Nakagomc, K.Takahci // Jap. J. Appl. Phys. 1989. - V. 28. - Pp. 2098 -2100.

86. Мастеров В. Ф. Редкоземельные элемент в А'В / В. Ф. Maciеров, Л. Ф. 3axapciIков // Ф'П I. 1990. - Г. 24. - С. 610-629.

87. Measurement of aluminum concentration in epitaxial layers of AlxGai 4As on GaAs by double axis x-ray diffractometry / B.K. Tanner |et al.| // Appl. Phys. Lett.- 1991.-V. 59,- Pp. 2272-2274

88. Bocchi C. X-ray double-crystal rocking curves in GaAlAs/ GaAs heterostructures / C. Bocchi , C. Ferrari, P. Fran/osi //J. Cryst. Growth.-1993,- V. 132 .- Pp. 427-434.

89. Madelung O. Physics of group IV Hlcmcnts and III V Compounds. Semiconductors / O. Madelung, II. Landolt, R.Bornstein .-Springer, Berlin, 1987.- Vol. 17, subvol. A

90. C.R. Wic, Mater. Sci. Fng. 13 (1994) 1.

91. Fcwster P.F. X-ray diffraction from low-dimensional structures / P.F. Fewstcr // Semicond. Sci. Fechnol.- 1993.-V. 8 .- Pp. 1915- 1935.

92. Picraux 'Г. Semiconductors and Scmimctals/ T. Picraux, B.L. Doyle, J.Y. Tsao New York: Academic Press, 1991.- Pp. 139-2.20.

93. Tanner B.K. High resolution X-ray diffraction and topography for crystal characterization / B.K. Tanner //J. Cryst. Growth, 1990.-V. 99,- Pp. 13151323.

94. Lattice strain relaxation study in the Gal -xAlxSb/GaSb system by high resolution x-ray diffraction / C. Bocchi jet al.| // Appl. Phys. Lett.-1997.- V. 71 Pp. 1549- 1552.

95. Описание и руководство к эксплуатации ИК Фурье спектрометра Vcrtcx-70 Brukcr.

96. Фальковский JI.А. Исследования полупроводников с дефектами методом комбинационного (рамаповского) рассеяния света/' Л. А. Фальковский. УФП, 2004. -С. 259-283

97. М.М. Сущииский. Применение комбинационно! о рассеяния света к исследованию состава и строения вещества / М.М. Сущииский, 11.A. Бажулип// УФ11. 1963,- Выи 2. - С. 301-321.

98. Гинзбург B.J1. К истории открытия комбинационного рассеяния света / В. Л. Гинзбург, И. JI. Фабслипский// Вестник Российской Академии Наук,- 2003,-Т. 73.-№ 3.-С. 21 5-227.

99. Фабслипский И. J1. К 50-летию открытия комбинационного рассеяния света /И. JI. Фабслипский // Успехи физических наук. 1978,- Т. 126.-вып.1.-С. 123-152.

100. Фабслипский И. JI. Комбинационному рассеянию света 70 jici (Из истории физики) / И. JI. Фабслипский // Успехи физических паук,-1998.- Г. 168,-№12,- С. 1342-1360.1 16. Описание и руководство к эксплуа1апии Рамаповского микроскопа Senterra Bruker.

101. Porous 111—V compound semiconductors: formal ion, properties, and comparison to silicon /II. Loll |et al. \U Phys. Stat. Sol. (a). -2003.- V.197.-I. l.-Pp. 61-70.

102. R. Dingle Quantum States of Confined Carriers in Very Thin AlNGai xAs-GaAs-AlxGai 4As Ileterostructures/ R. Dingle, W. Wiegmann, С. II. I lenry// Phys. Rev. Lett. -1974. V.33.- Pp.827-830.

103. Zhou D. Deviation of the AlGaAs lattice constant from Vegard's law/ D Zhou , B.L. Usher // J. Phys. D: Appl. Phys. 2001. - V.34. - Pp.14611465.

104. Винокуров Д.А. Мощные полупроводниковые лазеры на основе асимметричных гегеростуктур раздельною ограничения / Д. А. Винокуров и др. //Физика и техника полупроводников. 2005.- 1. 39. -№ 3. -С. 388-392.

105. Wasilewski Z.R. Composition of AlGaAs / Z.R. Wasilewski, M.M. Dion,

106. D.J. Lock wood// J. Appl. Phys. 1997,- V.81. -1683 p.

107. Закон Вегарда и свсрхструктурная фаза AIGaAs2 в зни iаксиальных гстсроструктурах Al4Gai NAs/GaAs (100) / Э.П. Домашевекая |и др. | // Физика и техника полупроводников. 2005. — ТЗ. — С.354—360.

108. Электронный катало!' РАН ФТИ им. А.Ф. Иоффе ¡Электронный ресурс.: база данных содержи! сведения о параметрах полупроводниковых соединений и i'eiepOC'i'pyKTyp на их основе. — Режим доступа: http://www.iot'fe.ru/SVA/NSM/Semicond/

109. Vcrleur Ll.W. Determination of Optical Constants from Reflectance or Transmittancc Measurements on Bulk Crystals or 'ihin Films / II. W. Vcrleur// JOSA.- 1968. V. 58,- 1356 p.

110. У ханов К).И. Ошичсскис свойства полупроводников / К).И. У ханов. -М. : Паука, 1977.- 368 с.

111. Raman scattering from coupled plasmon-LO-phonon modes in n-type

112. AlxGal-xAs / Т. Yuasa |ct al. .// Phys. Rev. B. 1986. - V.33. - p.2.

113. I legem s M. Infrared Reflection Spectra of C.a,4AI4As Mixed Crystals / M. llegcms, G.L. Pearson// Phys. Rev. В. 1970. - V.I.- 1.4. -Pp. 1 576-1582.

114. Chang I. V. Optical Phonons in Ga,NAl4As Mixed Crystals: A Modified Random-Llcmcnt Isodisplacement-Model Calculation /1. I\ Chang, S.S. Mitra// Phys. Rev. В. 1970. -V. 2. - I. 4,- Pp. 1215-1216.

115. П.В. Середин Спинодальный распад в энитаксиальных твердых растворахгстсроструктур AlxGai xAs/ GaAs(IOO) и Gaxln|4P/GaAs( 100) / 11.В. Середин // Известия Самарского научного центра Российской академии паук,- 2009,- Т. 1 1. №3.- С.46- 52.

116. Кристиан Дж. Теория превращения в меіаллах и сплавах / Дж. Кристиан .—М.: Мир, 1978.-Т. 1 .-808 с.

117. Goldberg Yu.A. Handbook Scries on Semiconductor Parameters/ Yu. A. Goldberg / ed. by M. Levinshtcin, S. Rumyantscv ,M. Shurj // World Scientific, London. -1999.-V. 2,- P. 1.

118. Водопьянов Jl.K. Решеточная ИК—спектроскопия эпитаксиальных слоев 7.П| xCdxSe, выращенных па подложке GaAs методом молекулярно—лучевой эпитаксии / Л.К. Водопьянов, С.П. Козырев, Ю.Г. Садофьев //Физика твердої о тела, 1999. -Т.41 .-Вып.6,- 982 с.

119. Structural and dcfcct characterization of Ga/Ys and AlxGal-xAs grown at low temperature by molecular beam epitaxy/S. Fleischer |et al.|// J. Appl. Phys.- 1997,-V. 81.-I. 1,- Pp. 190- 198.

120. Lattice parameter changes and point defect reactions in low temperature electron irradiated AlAs/ A. Gaber |ct al.| //J. Appl. Phys.-1997.- V. 82,- 1. 11.- Pp. 5348- 5351.

121. Flayes W. Scattering of Light by Crystals /W. Hayes, R. Loudon. -John Wiley & Sons, Inc., New York, 1978,- 372p.

122. Bulbul M. First-order Raman spectra from In 1 Ga Al As epitaxial layers grown on InP substrates/ M. Bulbul, G.D. Farran ,S.R.P. Smith// luir. Phys. J. В .-2001.-V. 24,- Pp. 3- 6.

123. Jusserand B. Raman investigation of anharmonieity and disorder-induced effects in Gal-xAlxAs epitaxial layers/ B. Jusserand, .1. Sapriel/' Phys. Rev. B.-198l.-№24.- P. 7194

124. Moonsuk S. Raman Studies of Heavily Carbon Doped GaAs. A dissertation in Physics. Texas Tech University,!999.- 122p.

125. Direct evidence of carbon precipitates in GaAs and InP/ A.J. Moll, L.L. I lallcr, J. W. Agcr, W. Walukiewicz// Appl Phys. Lett. -- 1994.-V. 65,- Pp. 1 145- 1 148.

126. Gibbs J. W. The Collected Works of J. Willard Gibbs/ J.W. Gibbs .- New Haven: Yale Univ. Press, 1948,- V. 1,- 105 p.

127. Photoluminescence study of acceptors in AIxGal—xAs / V. Swaminathan, J. L. Zilko, W. T. Tsang//J. Appl. Phys. -1982,- V.53.- Pp. 5163- 5169.

128. A comprehensive study of AlGaAs/GaAs beryllium- and carbon-doped base heterojunction bipolar Iransistor structures subjected to rapid thermal processing /Hong Wang |ct al. // J. Appl. Phys.- 1999,- V. 86,- I. 11.- Pp. 6468- 6474.

129. Закон Всгарда и сверхс грукгурная фаза в шитаксиальпых гетероструктурах AlxGal-xAs/GaAs(l 00) / Э.П. Домашсвская |и др.|// Физика и техника полупроводников, 2005,- Г. 39.~ № 3 .-С. 354-360.

130. XRD, АРМ and IR investigation of ordered AlGaAs2 phase in epitaxial AlxGai NAs/GaAs (100) 1 Ictcrostructurcs / P.P. Domashcvskaya |et al.| // Surface and Interface Analysis. -2006. V. 38,- 1.4 .- Pp. 828 - 832.

131. Субструктура и люминесценция низкотемпературных гсюросфуктур AIGaAs/GaAs( 100) / 11.В. Середин, А.В. Глотов, 3.11. Домашсвская |и др.J // Физика и техника полупроводников. 2010. - Г.44.- №?2. - С. 194-199.

132. Raman investigation of low temperature AlGaAs/GaAs( 1 00) hctcrostructures/ P.V. Scredin |ct al.| // Physica B: Condensed Matter.-2010.- V.405.- 1.12.- Pp. 2694-2696.

133. Isiak K. P. Platinum as a lifetime control deep impurity in silicon / K. P. Isiak , A. G. Milncs //J. Appl. Phys.- 1975.- V. 46,- Pp. 5229-5236.

134. Szc S. M. Physics of Semiconductor Devices/ S. M. S/.c .- New York: John Wiley & Sons, Inc.- 1981, 815 p.

135. Comprehensive analysis of Si- doped AlsGai 4As (x т 0 to 1): Theory and experiment / N. Chand |ct al.| // Phys. Rev. 1984. - V. 30. - Pp. 44814492.

136. Mi/uta M. Direct evidence for the DX center being a substitutional donor in AlGaAs alloy system / M. Mi/uta, M. Tachikawa, S. Minomura // Jpn. J. Appl. Phys. 1985. - V. 24. - Pp. 143-146.

137. Talwar D. N. kffcct of alloy disorder on the vibrational spectrum of silicon donors in AlxGal-xAs/ D. N. Ialwar , M. Vandevyver // Phys. Rev. B 1989,- V. 40,- Pp. 9779- 9789 .

138. Ghadi D.J. Hncrgctics of DX-center formation in GaAs and Al.Ga, xAs alloys / D.J. Ghadi, K.J. Chang // Phys. Rev. 1989. V.39. - Pp. 10063 10074.

139. Harrison W. A. Nectronic Structure and the Properties of Solids : W.A. Harrison. -W. 11. Freeman, San Francisco, 1980,- 582 p.

140. Wolverson D. Lattice dynamics and clastic properties of/inc-blcndc MgS/ D. Wolverson , et al. // Phys. Rev. B 2001 V. 64,- Pp.1 13203- 1 13207.