WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № 414 Н.А. Чарыков, А.М. Литвак, М.П. Михайлова, К.Д. Моисеев, Ю.П. Яковлев видно, что область ограничения очень сильно сужается для устойчивости твердого раствора требуется (помис уменьшением температуры и перестает быть опреде- мо положительности определителя (18)) одновременное ляющей при температурах ниже 550C. Отметим, что выполнение еще и каждого из следующей системы шести тот же набор твердых растворов может быть получен неравенств:

также из расплава при xAs + xP + xSb > 1/2 при тех i = Ga, j = As, же температурах, однако этот факт практического зна чения, по-видимому, не имеет, поскольку P и As имеют G Gj ii i большое парциальное давление пара уже при значениях G Gj > 0 i = Ga, j = P, (21) ji j xAs + xP + xSb > 0.5-0.6, что делает эпитаксиальный i = As, j = P.

синтез практически неконтролируемым.

Ограничение по спинодальному распаду твердых i = Ga, растворов. Существование этого ограничения связано с тем, что фаза гомогенного твердого раствора может быть G > 0 i = As, (22) ii неустойчива. Граница устойчивости рассматриваемого i = P.

твердого раствора определяется следующим уравнением (твердый раствор не образуется и не распадается на Следует отметить, что область неустойчивости (или подложке) [2]:

распада) твердых растворов в случае учета Eidef уже, чем j без учета, т. е. подложка ”стабилизирует” распадающиеся G G G GaGa GaAs GaP твердые растворы.

G G G = 0, (18) AsGa AsAs AsP Вместо вычисления элементов Gj в явном виде нами i G G G PGa PAs PP использовалась конечно-разностная аппроксимация, например где Gj = 2G/yiyj, G — та часть средней молярной i свободной энергии Гиббса твердого раствора, вторые G G(yGa +, yAs +, yP) +G(yGa, yAs, yP) = GaAs производные от которой по переменным состава отличны от нуля:

- G(yGa +, yAs, yP) - G(yGa, yAs+, yP) /2 (23) G = RT yInyAs ln(yInyAs) +yGayAs ln(yGayAs) и т. д., где — шаг численного дифференцирования, составлявший =10-9 отн. ед.

+ yInyP ln(yInyP) +yGayP ln(yGayP) На рис. 1, 2 представлены результаты расчета ограничения по спинодальному распаду твердых растворов + yInySb ln(yInySb) +yGaySb ln(yGaySb) 0s 0s 0s + yInyAsµInAs + yInyPµInP + yInySbµInSb 0s 0s 0s + yGayAsµGaAs + yGayPµGaP + yGaySbµGaSb s + yInyGa InAsGaAsyAs s s + InPGaPyP + InSbGaSbySb s s + yAsyP InAsInPyIn + GaAsGaPyGa s s + yAsySb InAsInSbyIn + GaAsGaSbyGa s s + ySbyP InSbInPyIn + GaSbGaPyGa. (19) Если твердый раствор распадается на подложке, то в уравнении (18) вместо G должно стоять G, определяемое уравнениями (10)–(12):

def def G = G + yInyAsEInAs + yGayAsEGaAs def def + yInyPEInP + yGayPEGaP def def + yInySbEInSb + yGaySbEGaSb. (20) Растворы являются неустойчивыми, если определитель в Рис. 3. Общие ограничения на получение твердых растворов уравнении (18) или его миноры, принадлежащие главInxGa1-xAsySbzP1-y-z, изопериодных подложке GaSb (a, c) и ной диагонали, неположительны [2]. Таким образом, InAs (b, d).

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № Твердый раствор InxGa1-xAsySbzP1-y-z: новый материал инфракрасной оптоэлектроники. InGaAsSbP/GaSb (InAs) при температурах ЖФЭ 500, Список литературы 550, 600C. Из рисунков видно, что эта область огра[1] Дж.В. Гиббс. Термодинамика. Статистическая механичений с ростом температуры также деформируется ника (М., Наука, 1982) с. 584.

(сужается), хотя и несопоставимо более медленно, чем [2] А.В. Сторонкин. Термодинамика гетерогенных систем область ограничения по условию молекулярности рас(Л., ЛГУ, 1967) ч. 1, с. 467.

плава.

[3] М.П. Михайлова, К.Д. Моисеев, О.Г. Ершов, Ю.П. Яковлев.

Общее ограничение на получение твердых рас- ФТП, 30, 678 (1996).

[4] M. Mebarki, A. Cardi, H. Mani. J. Appl. Phys., 73, творов. В работе [18] нами было показано, что при (1993).

рассмотрении четырехкомпонентной системы возникает [5] Т.Н. Данилова, А.Н. Именков, К.Д. Моисеев, И.Н. Тимченнекоторая критическая точка, отвечающая пересечению ко, Ю.П. Яковлев. Письма ЖТФ, 20, 20 (1994).

обоих ограничений. Эта точка показывает, какую экс[6] А.И. Андреев, А.Н. Баранов, М.П. Михайлова, К.Д. Мотремально высокую (низкую) концентрацию компонента исеев, А.В. Пенцов, Ю.П. Сморчкова, В.В. Шерстнев, возможно в принципе получить в твердом растворе, Ю.П. Яковлев. Письма ЖТФ, 18, 50 (1992).

изопериодном заданной подложке, при любой темпера[7] Yu. Yakovlev, A.N. Baranov, A.N. Imenkov, V.V. Sherstnev. J.

туре, а также определяет эту температуру двухфазного de Phys. 65, 3219 (1984).

[8] A.N. Baranov, A.N. Imenkov, V.V. Sherstnev, Yu. Yakovlev.

равновесия. В нашем случае система более вариантна на Appl. Phys. Lett., 64, 3219 (1994).

единицу степени свободы, и совокупность точек пере[9] А.Н. Баранов, А.Н. Именков, О.П. Капранчик, А.М. Литсечения обоих ограничений определяет в самом общем вак, Н.А. Чарыков, Ю.П. Яковлев. Письма ЖТФ, 16, случае моновариантную политермическую кривую. Раз(1990).

личные экстремальные составы твердых растворов, та[10] A.N. Baranov, N.A. Charykov, A.M. Litvak, V.V. Sherstnev, ким образом, отвечают различным температурам ЖФЭ Yu.P. Yakovlev. 1 Int. Conf. onEpit. Cryst. Growth(Budapest, (см. рис. 1, 2). Общие области составов, доступных 1990) p. 390.

синтезу методом ЖФЭ, представлены на рис. 3. Из ри- [11] M. Panish, M. Ilegems. Progress in Solid State Chemistry (N.Y., 1972) p. 390.

сунка, в частности, видно, что при относительно низких [12] О. Маделунг. Физика полупроводниковых элементов III температурах область доступных составов определена и V групп (М., Мир, 1967) с. 480.

ограничением по спинодальному распаду твердых рас[13] А.М. Литвак, Н.А. Чарыков. ЖФХ, 66, 923 (1992).

творов, а при относительно высоких — обоими ограни[14] А.М. Литвак, Н.А. Чарыков. ФТП, 24, 2106 (1990).

чениями. Таким образом, нами определена область соста[15] А.М. Литвак, Н.А. Чарыков. ЖФХ, 64, 2331 (1990).

вов пятикомпонентных твердых растворов, изопериод[16] А.М. Литвак, Н.А. Чарыков. Изв. АН СССР. Неорг. матер., ных подложкам InAs и GaSb, которые можно в принципе 27, 225 (1991).

получить методом ЖФЭ в системе In–Ga–As–Sb–P. [17] А.М. Литвак, Н.А. Чарыков. ЖНХ, 35, 3008 (1990).

[18] А.Н. Баранов, А.М. Литвак, К.Д. Моисеев, В.В. Шерстнев, Таким образом, в настоящей работе: 1) рассмотрены Ю.П. Яковлев. ЖПХ, 63, 976 (1990).

условия получения пятикомпонентных твердых растворов InGaAsSbP, изопериодных InAs и GaSb, методом Редактор В.В. Чалдышев ЖФЭ во всем интервале составов; 2) проведен расчет диаграммы плавкости системы In–Ga–As–Sb–P в An InxGa1-xAsySbzP1-y-z solid solution:

поле кристаллизации твердых растворов и диаграммы new material for infrared optoelectronics.

фазовых равновесий твердое тело (I)–твердое тело (II);

I. Thermodynamical analysis of the 3) определены области действия ограничений в ЖФЭ conditions of LPE synthesis of the solid на синтез указанных растворов при данной температуре solutions lattice–matched to Inas and и определены области составов растворов, доступных в GaSb substrates принципе для синтеза методом ЖФЭ.

N.A. Charykov, A.M. Litvak, M.P. Mikhailova, В последующей работе авторы приведут результаты K.D. Moiseev, Yu.P. Yakovlev расчета ряда электрофизических параметров рассматриваемых пятикомпонентных твердых растворов в системе

Abstract

The diagrams of phase equilibria of liquid–solid (meltIn–Ga–As–Sb–P: ширины запрещенной зоны, сродства к ing diagrams) and solid (I)–solid (II) (surfaces of the spinodal deэлектрону и энергии спин-орбитального расщепления, composition of solid solutions) are calculated for a new quintenary а также возможные зонные энергетические диаграммы In–Ga–As–Sb–P system (solid solutions are lattice–matched to твердый раствор/подложка.

InAs and GaAs substrates). Concentration regions of isovalent InxGa1-xAsySbzP1-y-z solid solutions which can de synthesized by Работа выполнена при частичной поддержке Российthe LPE method are also determined.

ского Фонда фундаментальных исследований (проект 9303-5492).

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, №

Pages:     | 1 ||



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.