WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Работа выполнена в Институте физики микроструктур Российской Академии наук

Научный консультант: кандидат физико-математических наук, В.И. Шашкин Данильцев Вячеслав Михайлович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, Л.К.Орлов МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКАЯ ГАЗОФАЗНАЯ кандидат физико-математических наук, ЭПИТАКСИЯ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ Б.Н. Звонков СОЕДИНЕНИЙ Al – In – Ga - As ДЛЯ ПРИБОРОВ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха, г. Москва 05.27.01 – твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

Защита состоится 21 декабря 2006 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 002.098.01 при Институте физики микроструктур РАН 603950, Н. Новгород, ГСП-105.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики

Автореферат микроструктур РАН.

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Автореферат разослан 20 ноября 2006 г.

Ученый секретарь Нижний Новгород - 2006 диссертационного совета доктор физико-математических наук, профессор Гайкович К.П.

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ние свойств смесительных, умножительных и детекторных диодов являет ся важной и актуальной задачей современной высокочастотной электроАктуальность темы ники.

Перспективной задачей метода МОГФЭ является разработка методов Известно, что среди материалов СВЧ и оптоэлектроники лидирующее осаждения металлических пленок непосредственно в реакторе эпитаксиположение занимают арсенид галлия и другие полупроводниковые соеди- альной установки в едином технологическом процессе эпитаксиальный нения А3В5. Основное преимущество GaAs – более высокие подвижность рост - осаждение металла. В этом случае можно свести к минимуму внеши насыщенная скорость электронов, чем в Si. Это определяет быстродей- ние загрязнения и окисление поверхности полупроводника и получить ствие, а следовательно, и частотные характеристики полупроводниковых совершенные контактные слои. Другой важной задачей является контроприборов. Поэтому, полупроводниковые структуры на основе арсенида лируемое изменение высоты барьера Шоттки и создание невплавных омигаллия являются основными материалами для создания твердотельных ческих контактов [6,7]. Кроме того, возможность формирования металлиприборов электроники миллиметрового диапазона длин волн. ческих объектов нанометровых размеров с последующим их заращиваниПолучение эпитаксиальных структур для микроволновых приборов ем в полупроводниковую матрицу может привести к созданию искусстявляется сложным технологическим процессом. Эпитаксиальные прибор- венного материала с необычными свойствами [1]. Решение перечисленных ные структуры должны иметь высокое кристаллическое совершенство и задач в едином pостовом цикле является интересной и перспективной заобладать хорошими электрофизическими свойствами. Как правило, это дачей для метода МОГФЭ.

многослойные структуры различного состава и легирования. Толщина отдельных слоев может составлять от нескольких нанометров до несколь- Цель работы ких микрон. Состав и уровень легирования слоев должны быть точно вы- держаны, граница раздела должна быть резкой и планарной. Большинство Основной целью диссертационной работы являлось изучение физичеструктур может быть изготовлено методом молекулярно пучковой эпитак- ских закономерностей формирования: резких профилей легирования и сии (МПЭ) в сверхвысоком вакууме [1]. К недостаткам относится слож- состава в гетероструктурах на основе соединений Al – In – Ga - As и тонность, дороговизна и относительно низкая производительность. С МПЭ ких металлических пленок алюминия в реакторе МОГФЭ. Прикладная конкурирует метод металлоорганической газофазной эпитаксии (МОГ- цель работы состояла в изготовлении гетероструктур для приборов милФЭ). В МОГФЭ процессе получены все полупроводниковые соединения лиметрового диапазона длин волн.

группы А3В5. При атмосферном давлении в реакторе МОГФЭ получены слои GaAs с подвижностью µ(50К)~200000 см2/В·с [2], в реакторе понижен- Научная новизна и практическая значимость работы ного давления с µ(38К)~335000 см2/В·с [3]. Использование реакторов пони- женного давления с быстродействующими клапанами позволяет выращи- 1. Продемонстрирована возможность получения методом МОГФЭ атомарвать гетероструктуры с резкими интерфейсами. В обоих методах МПЭ и но резких профилей распределения примеси при -легировании кремнием МОГФЭ продемонстрирована возможность заращивания металлических слоев GaAs. Установлено, что размытие в распределении примеси обурешеток в матрице полупроводника. Относительная простота и высокая словлено только процессами диффузии в твердой фазе за время осаждения производительность являются неоспоримыми достоинствами метода верхнего слоя GaAs.

МОГФЭ. 2. В низкотемпеpатуpном пpоцессе МОГФЭ с использованием триметиВ настоящее время во всем мире проводятся исследования по созда- ламиноалана и диметилэтиламиноалана в качестве источников алюминия, нию твердотельных систем для генерации и преобразования излучения в продемонстрирована возможность получения пленок металлического алюминия. Установлено, что слои алюминия обладают удельным сопросуб- и терагерцовой области частот (1ТГц) [4], а диод с барьером Шоттки является одним из основных нелинейных элементов, используемых для тивлением 68 мкОмсм, что близко к значению удельного сопротивления приёма и преобразования микроволнового излучения. В диапазоне милли- для объемных образцов металлического алюминия.

метровых и субмиллиметровых длин волн в неохлаждаемых приёмниках у 3. С использованием техники -легирования и осаждения слоя металличенего практически нет конкурентов [5]. Изготовление структур для диодов ского алюминия в реакторе МОГФЭ показана возможность создания нес барьером Шоттки, разработка конструкций, изготовление и исследова- вплавного омического контакта к n – GaAs с контактным сопротивлением 3 ми Al, обладающая пикосекундной временной динамикой отклика на c10-5 Омсм2 и прецизионного управления высотой барьера Шоттки межзонное оптическое возбуждение.

Al/GaAs в пределах 0,2 0,7 эВ.

4. Показана возможность создания трёхмерной искусственной среды, Апробация работы представляющей собой монокристаллический GaAs с внедренными наноостровками Al.

Основные результаты представлялись на внутренних семинарах ИФМ 5. Экспериментально показано, что снижение температуры роста и исРАН, российских и международных конференциях, в том числе:

пользование подложек GaAs(100) с малым углом разориентации (<0,3), 1 Всесоюзной конференции “Физика окисных пленок”, (Петрозаводск, 24приводит к увеличению критической толщины упругонапряженных эпи25 февраля, 1982); Всероссийской научно техническая конференция таксиальных слоев InGaAs на подложках арсенида галлия.

“Электроника и Информатика” (Зеленоград, 15-17 ноября, 1995); ВсесоПрактическая значимость работы состоит в разработке методик МОГФЭ юзной конференции по физике полупроводников (Кишинев, 3-5 октября гетероструктур полупроводниковых соединений А3В5 и осаждения метал1988); I, II и V Российских конференциях по физике полупроводников ла “in situ” для создания селективно легированных гетероструктур металл (Нижний Новгород, 10-14 сентября 1993; Зеленогорск, 26 февраля- 1 мар- полупроводник. На их основе изготовлены: смесительные, детекторные та, 1996; Нижний Новгород, 10-14 сентября 2001); Всероссийских совещадиоды с барьером Шоттки, и умножительные матрицы для применения в них “Нанофотоника” (Нижний Новгород, 20 -23 марта 2000 и 17 -20 марта миллиметровом диапазоне длин волн. Характеристики приборов превос2003); Всероссийском симпозиуме «Нанофизика и наноэлектроника» ходят или соответствуют лучшим из известных аналогов.

(Нижний Новгород, 25 – 29 марта 2005); Российской конфеpенции «Микpоэлектpоника-94» (Звенигоpод, 28ноябpя-3декабpя 1994); Седьмой РосОсновные положения, выносимые на защиту сийской конференции "Арсенид галлия" (Томск, 21-23 октября 1999); 11ой международной микроволновой конференции "СВЧ-техника и теле1. Разработанные методики очистки и высокотемпературного отжига гракоммуникационные технологии" (Севастополь, Крым, Украина, 10-14 сенфитового подложкодержателя и подложек GaAs в атмосфере арсина и вотября 2001); Международных симпозиумах «Наноструктуры» (Санкт – дорода обеспечивают подготовку атомарно чистой поверхности GaAs, Петербург, 24- 28июня 1996, 23- 27 июня, 1997); 10-ой Международной необходимой для МОГФЭ высококачественных полупроводниковых микроволновой конференции по сверхрешеткам, микроструктурам и микструктур.

роприборам (США, Небраска, Ликольн 8-10 июля 1997); 10-м Европей2. Оптимизация процесса -легирования кремнием соединений А3В5 в усском рабочем совещании по металлоорганической газофазной эпитаксии ловиях МОГФЭ позволяет исключить влияние процессов в газовой фазе (Италия, Лечче, 8-11 июня 2003); 23 Международном симпозиуме по на размытие профиля легирования. Диффузия атомов кремния в твердой сложным полупроводникам (Санкт –Петербург, 23-27 сентября 1996); 23фазе за время роста покрывающих слоёв несущественна при температурах ей Международной конференции по микроэлектронике (Югославия, Нис, до 650 °С, что даёт возможность реализовать атомарно резкие профили 2002); Международных симпозиумах по исследованию приборов (США, легирования.

Шарлоттсвиль, 1 – 3 декабря 1993 и 10 – 13 декабря 1997); Всероссийских 3. Пиролиз триметиламиноалана и диметелэтиламиноалана на поверхнорабочих совещаниях «Сканируюшая зондовая микроскопия» (Нижний сти GaAs при температуре 150250 °С в реакторе МОГФЭ позволяет поНовгород, 28 февраля – 2 марта 2000; 26 февраля – 1 марта 2001; 3 – лучать чистые и гладкие пленки металлического алюминия с удельным марта 2002; 2 – 5 марта 2003).

сопротивлением 6 8 мкОм•см, что близко к значению объёмного материала.

Публикации 4. Осаждение алюминия в процессе МОГФЭ “in situ” в сочетании с прецизионнным приповерхностным – легированием кремнием позволяет изгоПо теме диссертации опубликовано 50 работ, включая 23 статьи в натавливать контакты Шоттки с эффективной высотой барьера 0,20,7 эВ и учных журналах и 27 публикаций в сборниках тезисов докладов, материаневплавные омические контакты Al/n - GaAs.

лах и трудах конференций. Полный список публикаций приводится в дис5. Методом МОГФЭ создана новая искусственная среда - монокристаллисертационной работе.

ческий полупроводниковый GaAs с внедренными наностровковыми слоя 5 Личный вклад автора в получение результатов эпитаксии гомо- и гетероструктур на подложках GaAs. Рассмотрены ос новные приемы управления процессом МОГФЭ при изготовлении эпитак- Определяющий вклад в cоздание методик роста и изготовление всех ти- сиальных структур. Обсуждаются возможности создания эпитаксиальных пов гетероструктур, описанных в работе (совместно с соавторами работ структур с резкими гетеропереходами, закономерности роста и легирова[A1 – А20]). ния эпитаксиальных слоев GaAs. Проведено сопоставление различных - Определяющий вклад в исследование влияния свойств подложки GaAs легирующих примесей, описаны их достоинства и недостатки при получена переходную область подложка эпитаксиальный слой и в разработку нии эпитаксиальных гетероструктур с резкими интерфейсами.

предэпитаксиальной подготовки подложек непосредственно в реакцион- ной камере [A6, A7]. Во второй главе дано краткое описание используемой установки - Основной вклад в разработку методики очистки графитового подложко- МОГФЭ. Приведены конструкционные усовершенствования оборудовадержателя установки МОГФЭ (совместно с В.И.Шашкиным и ния, позволяющие: повысить чистоту водорода, сократить время выхода О.И.Хрыкиным) [A5]. установки на рабочий режим, повысить точность дозирования металлоор- Основной вклад в разработку технологии получения атомарно – резких ганических соединений. Перечислены методы контроля и диагностики – легированых кремнием слоев GaAs (совместно с В.И.Шашкиным и образцов.

А.В.Мурелем) [A9, A10]. Описана тестовая структура, состоящая из 16 слоев арсенида галлия - Основной вклад в методики низкотемпературного осаждения металли- разделенных маркерами (метками) AlAs, которая использовалась для опческого алюминия и наноостровков Al на GaAs “in situ” в реакторе МОГ- ределения ростовых параметров. Для первых трех слоев (время роста 4, ФЭ (совместно с В.И.Шашкиным и О.И.Хрыкиным ) [A13 – A15]. и 1мин, соответственно) температура роста составляла 600 °С. Следующие - Равнозначный вклад в разработку методик изготовления структур Al - 3 слоя выращивались при 550 °С (4, 2 и 1 мин), затем 2 слоя при 525 °С(4 и (Si)- GaAs “in situ” с заданной высотой барьера Шоттки и процессов 8 мин) и 2 слоя при 500 °С (4 и 8 мин). Следующие 5 слоев GaAs (600 °С, формирования омических контактов Al/GaAs (совместно с мин) составляли AlAs/GaAs периодическую структуру используемую как В.И.Шашкиным и А.В.Мурелем) [A12, А16]. стандарт толщины при рентгеноструктурных исследованиях. Величина - Основной вклад в разработку методов формирования алюминивых на- периода сверхрешетки определялась методом рентгеновской дифракции и ноостровков в объеме монокристаллической полупроводниковой матрицы использовалась для калибровки атомно - силовой микроскопии попереч(совместно с В.И.Шашкиным) [А14, А17]. ного скола. АСМ изображение скола указанной структуры приведено на рис.1а).

Объем и структура диссертации а) б) Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Объем диссер- тации составляет 156 страниц, включая 57 рисунков и 6 таблиц. Список цитированной литературы составляет 116 наименований, список работ автора по теме диссертации 50 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

0 1 2 3 4 5 6 7 t, мин Во введении к диссертации обоснована актуальность темы исследований, показана ее научная значимость, сформулированы цели работы, представлены сведения о структуре и содержании работы, а также приве- Рис.1 а) - АСМ – изображение структуры с 16 метками AlAs.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»