Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Исследования деформированного состояния полупроводниковых гетероструктур на основе соединений А3В5 с помощью электронного зонда

Диссертация: Исследования деформированного состояния полупроводниковых гетероструктур на основе соединений А3В5 с помощью электронного зонда
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Для исследования полупроводниковых материалов используются сигналы характеристического рентгеновского излучения (оцределение химического состава), отраженных, поглощенных, вторичных электронов, сигналы катодолюминесценции, индуцированного тока в статическом и динамическом режимах. Дифракция электронов и дифракция расходящегося пучка рентгеновских лучей, возбуждаемого электронным зондом (метод… Читать ещё >

Содержание

  • В в е д е н и е
  • Глава I. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ (Литературный обзор)
    • 1. 1. Методы исследования напряжений и деформаций в гете-роструктурах
      • 1. 1. 1. Причины деформации гетерокомпозиций
      • 1. 1. 2. Методы оцределения упругих напряжений в гетеро-структурах
    • 1. *1.3. Методы исследования пластической деформации в гетероструктурах
      • 1. 2. Электронно-зондовые исследования деформированного состояния гетероструктур
      • 1. 2. Л. Применение метода Косселя для исследования кристаллического совершенства гетероструктур. 25 1.2.2. Методы визуализации дефектов полуцроводниковых гетероструктур в электронно-зондовом цриборе
      • 1. 3. Результаты исследования упруго-пластической деформации в гетероструктурах на основе соединений
    • I. 3I. Теоретические модели релаксации упругих напряжений в гетероструктурах
      • 1. 3. 2. Экспериментальные исследования аккомодации несоответствия постоянных решетки в гетероструктурах на основе соединений А^
      • 1. 4. Выводы и постановка задачи
  • Глава 2. КОМПЛЕКС МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГтРОСЕРУКГУР В ЭЛЕКТРОННО-ЗОНДОВОМ ПРИБОРЕ
    • 2. 1. Особенности деформированного состояния гетерострук
    • 2. 2. Модели деформированного состояния гетерокомпозифй
    • 2. 3. Применение метода ШРП для оцределения параметров деформированного состояния гетероструктур
      • 2. 3. 1. Выбор метода рентгеноструктурных исследований
      • 2. 3. 2. Оцределение величины НИР методом ШРП
      • 2. 3. 3. Точность метода оцределения величины несоответствия постоянных решетки
      • 2. 3. 4. Определение параметров деформированного состояния
  • ГС методом ШРП
    • 2. 3. 5. Оцределение НРП свободного (недеформированного) эпитаксиального слоя и подложки
    • 2. 3. 6. Реализация метода ШРП в электронно-зондовом цриборе и его экспериментальная цроверка
    • 2. 4. Оцределение параметров деформированного состояния
  • ГС в широком интервале температур
    • 2. 4. 1. Оцределение различия КТР, термических напряжений и деформаций в ГС
    • 2. 4. 2. Реализация метода ШРП в широком интервале температур в электронно-зондовом цриборе
    • 2. 5. Рентгенотопографические исследования методом ШРП
    • 2. 6. Оцределение распределения постоянной решетки по толщине ГС методом ШРП
  • — ч

Исследования деформированного состояния полупроводниковых гетероструктур на основе соединений А3В5 с помощью электронного зонда (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Одним из наиболее перспективных направлений в физике полупроводников в настоящее время является полупроводниковая оптоэлектроника — область физики и техники, связанная со взаимным преобразованием оптических и электрических сигналов в полупроводниковых материалах, в основе которого лежит взаимодействие между электромагнитным излучением и электронами в твердом теле. Создание и широкое применение цриборов полупроводниковой оптоэлектроники в самых различных областях народного хозяйства, таких как связь, вычислительная техника, преобразование солнечной энергии, стало возможным благодаря двум основным научным достижениям в физике полуцроводников: получение и исследование полуцроводниковых материалов АР и твердых растворов на их основе /22/ и цредсказание /7/, а затем и экспериментальное исследование /4/ уникальных свойств гетеропереходов, созданных в этих материалах. Полупроводниковые гетероструктуры на основе соединений А^В^ нашли самое широкое применение в области создания и цроизводства оптоэлектронных цриборов: полупроводниковых гетеролазеров, светодиодов, фотоцриеадиков различного назначения /2/.

Однако преимущества ГС, связанные с их уникальными физическими свойствами могут быть полностью реализованы только в «идеальных» с кристаллографической точки зрения гетеропереходах, т. е в случае контакта на гетерогранице материалов, свободных от дефектов структуры, с равными постоянными решетки цри температуре работы. В реальных гетерокомпозициях, как правило, имеет место различие постоянных решетки и КТР контактирующих материалов, что является основной цричиной деформированного состояния ГС. Все основные электро-физические свойства приборов оптоэлектроники и исходных гетероэпитаксиальных структур, из которых эти цриборы изготовлены, существенно зависят от параметров деформированного состояния, т. е. состояния упруго-пластической деформации. К этим параметрам относятся: величина несоответствия постоянных решетки в различных кристаллографических направлениях, величины уцругих деформаций и напряжений, плотность и тип дислокаций и других дефектов в эпитаксиальных пленках гетерокомпозиций. Степень влияния деформированного состояния на характеристики полупроводниковых ГС оцределяется типом гетероструктуры, ее функциональным назначением и химическим составом материалов, составляющих гетерокомпозицию. Так, например, в ГС на основе твердых растворов AZAs — 6uAs, нашедших широкое применение для изготовления инжекционных гетеролазеров, светодиодов, фотоцреобразовате-лей, имеет место совпадение постоянных решетки при температурах выращивания при любом содержании At в твердом растворе, что приводит, как правило, только к упругой деформации эпитаксиальных пленок гетерокомпозиций.

В настоящее время существенное расширение спектрального диапазона и, следовательно, области применения оптоэлектронных приборов стало возможным благодаря использованию гетероструктур на основе многокомпонентных твердых растворов соединений /51/ Деформ1фованное состояние таких гетероструктур является существенно более сложным — наряду с уцругой деформацией имеет место генерация дислокаций и других дефектов в эпитакисальных слоях структур, поскольку совпадение постоянных решетки при температуpax выращивания не является гарантированным и определяется уровнем технологии выращивания гетерокомпозиций. Поскольку для создания большинства оптоэлектронных цриборов используются ГС с эпитаксиальными слоями, толщина которых сравнима с диффузионными длинами носителей заряда, дефекты в области гетеропереходов существенно снижают эффективность этих приборов, уменьшают срок их службы, а в ряде случаев делают невозможным функционирование црибора (например, достижение стимулированного излучения в ин-жекционных гетеролазерах).

В связи с этим большое практическое значение имеют исследования закономерностей развития упругой и пластической деформации в ГС и влияния деформированного состояния на электрофизические свойства материалов и цриборов из них изготовленных.

В то же время весьма актуальной является проблема разработки новых методов исследования деформированного состояния полупроводниковых гетерокомпозиций, удовлетворяющих двум основным требованиям, связанным с особенностями исследуемых объектов: локальность и комплексность. Одним из наиболее перспективных методов с этой точки зрения является электронно-зондовый метод, реализованный в растровых электронных микроскопах и растровых электронных микроскопах-микроанализаторах /31/. Высокая локальность этого метода основана на малых размерах области взаимодействия сфокусированного электронного пучка с исследуемым полупроводниковым материалом (в зависимости от вида регистрируемого сигнала характерный размер этой области ооставляет м). а возможность проведения комплексного неразрушающего анализа связана с многообразием физических эффектов, возникающих цри.

— ID этом взаимодействии.

Для исследования полупроводниковых материалов используются сигналы характеристического рентгеновского излучения (оцределение химического состава), отраженных, поглощенных, вторичных электронов, сигналы катодолюминесценции, индуцированного тока в статическом и динамическом режимах. Дифракция электронов и дифракция расходящегося пучка рентгеновских лучей, возбуждаемого электронным зондом (метод Косселя) могут быть использованы для определения 1фисталлографических параметров исследуемых материалов. Однако, применение вышеперечисленных методов для изучения ГС требует разработки специальных методик, учитывающих специфические особенности таких сложных объектов, какими являются ге-терокомпозиции. Так, исследования кристаллографического совершенства гетероструктур, находящихся, как правило, в состоянии упруго-пластической деформации, потребовало разработки комплекса специальных рентгенодифракционных методов, реализованных в электронно-зондовых приборах и позволяющих существенно расширить возможности этих приборов.

Настоящая диссертационная работа посвящена разработке и реализации в электронно-зондовых приборах комплекса рентгенодифракционных методов исследования полупроводниковых ГС на основе со-3 S единений, А В, а также црименению разработанных методов для исследования деформированного состояния ГС и его влияния на люминесцентные свойства материалов и приборов оптоэлектроники.

Диссертация состоит из пяти глав.

Первая глава содержит литературный обзор по методам и результатам исследований деформированного состояния гетерокомпо-зиций. Отдельно рассмотрены электронно-зондовые методы исследо.

— и вания кристаллического совершенства гетероструктур. Наряду с экспериментальными работами проведен 1фаткий обзор современного состояния теории по вопросам деформированного состояния материалов с гетеропереходами.

Во второй главе рассматривается разработанный комплекс рентгенодифракционных методов, включающий метод определения параметров деформированного состояния в тонких эпитаксиальных пленках, методику рентгенодифракционных исследований в широком интервале температур, метод рентгеновской топографии в широкорас-ходящемся пучке рентгеновских лучей и методику определения распределения величины постоянной решетки по толщине гетерокомпо-зиции. Предложена модель деформированного состояния гетероком-позиции, учитывающая как наличие дислокаций несоответствия, так и изгиб гетероструктуры как целого. Теоретические расчеты црове.

3 5 дены с учетом анизотропии упругих свойств соединений, А В и их твердых растворов.

Рассматриваются конструкции приставок и устройств для реализации разработанных методов в электронно-зондовых приборах отечественного и импортного производства. В заключении главы проведена экспериментальная цроверка разработанных методик, путем сравнения результатов с данными, полученными независимыми методами, в частности, методом двухкристального дифрактометра.

Разработанные методы вместе с другими электронно-зондовы-ми методами используются в настоящей диссертационной работе для исследования различных аспектов деформированного состояния полупроводниковых ГС на основе соединений А^В^. Результаты исследований изложены в третьей, четвертой и пятой главах.

В третьей главе приведены результаты определения некоторых основных 1фисталлографических параметров полупроводниковых материалов, используемых для создания ГС и цриборов на их основе. Развит общих подход к оцределенига постоянной решетки, КГР и их концентрационной зависимости в эпитаксиальных пленках твердых о R растворов соединений, А В с учетом их деформированного состояния и анизотропии упругих свойств. Эти результаты, имея большое самостоятельное значение для оптимизации кристаллографического совершенства гетероструктур, используются в дальнейшем цри анализе соотношения упругой и пластической деформации в исследуемых гетеро-композициях.

Четвертая глава посвящена изучению закономерностей упруго-пластической деформации ГС. На основе исследования широкого круга гетерокомпозиций, как модельных, так и имеющих приборное значение, определены основные закономерности релаксации упругих напряжений в гетероструктурах с образованием дислокаций несоответствия в эпитаксиальных пленках. Для различных гетероэпитаксиальных систем определены критические величины несоответствия постоянных решетки цри температуре выращивания, при которых — начинается генерация дислокаций. Исследования гетероструктур методами ми-крокатодолюминесценции, индуцированного тока, рентгеновской топографии, просвечивающей электронной микроскопии позволили изучить основные механизмы генерации дислокаций на различных стадиях пластической деформации гетероструктур.

В пятой главе рассматривается влияние деформированного соо 5 стояния на люминесцентные свойства ГС на основе соединений, А В и их твердых растворов.

Показано, что даже начальная стадия пластической деформации существенно снижает внутренний квантовый выход излучатель-ной рекомбинации как в модельных, так и в используемых на практике ГС, при этом пороговые плотности тока лазеров, созданных на основе таких структур возрастают с увеличением количества ДН, находящихся в активной области.

Проведены исследования механизма рекомбинационной активности отдельных дислокаций, при этом показано, что основной причиной безызлучательной рекомбинации на дислокации является скопление вокруг нее центров безызлучательной рекомбинации из объема эпитаксиальной пленки при температурах, близких к температуре выращивания.

Приведены результаты исследований влияния упругих напряжений на ширину запрещенной зоны эпитаксиальных пленок ГС на основе соединений.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный комплекс рентгенодифракционных методов, реализованный в электронно-зондовом приборе, позволяет однозначно и локально определить параметры деформированного состояния полупроводниковых гетероструктур.

2. Для определения постоянной решетки эпитаксиального слоя ге-тероструктуры в свободном состоянии необходимо и достаточно определить несоответствие постоянных решетки слоя и подложки в направлениях перпендикулярном и параллельном гетерогра-нице, независимо от соотношения толщин пленки и подложки и наличия ДН в области гетероперехода.

— Ik.

3. В полупроводниковых гетероструктурах существуют две критические величины несоответствия постоянных решётки, определяющие релаксацию упругих напряжений, из которых одна соответствует началу пластической деформации (f^ i), а другая — достижению при температуре выращивания критических скалывающих напряжений, приводящих к интенсивной генерации дислокаций f"/>.2)•.

4. В полупроводниковых гетероструктурах на основе соединений аЗв5. полученных методом ЖФЭ, степень пластической деформации не превышает 10−20 $ в интервале несоответствия постоянных решётки .

5. Дислокации несоответствия в активной области двойных гетероструктур снижают внутренний квантовый выход излучательной рекомбинации в 2+4 раза даже при небольшой линейной плотности.

ML = (0,5 + 3,0)-Ю3 см" 1.

6. Рекомбинационная активность дислокаций несоответствия в гетероструктурах соединений А^В5 обусловлена скоплением центров безызлучательной рекомбинации вблизи дислокации в области размером несколько микрон, при этом безызлучателъный канал рекомбинации, связанный с дислокациями не насыщается вплоть до лазерных уровней возбуждения.

Кроме того на защиту выносятся:

7. Методика определения деформаций и напряжений в ГС методом ШРП в широком диапазоне температур, учитывающая изгиб гете-рокомпозиции и наличие ДН на гетерогранице.

8. Методика рентгенотопографических исследований в широкорасхо-дящемся пучке рентгеновских лучей с рентгеновским увеличением от двух до десяти. 9ii Методика определения распределения постоянной решетки по толщине эпитаксиального слоя гетерокомпозиции.

Работа выполнена в лаборатории контактных явлений в полу-цроводниках Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе АН СССР.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Для выполнения поставленных в работе задач было проделано следующее:

1. Проанализированы литературные данные о методах определения параметров деформированного состояния гетерокомпозиций и результатах исследования 1фисталлического совершенства ГС,.

2. Предложена модель деформированного состояния гетерокомпозиций, учитывающая изгиб ГС и наличие ДН на гетерогранице. На основе предложенной модели и анализа возможностей метода Косселя для исследования ГС, разработан комплекс рентгенодифракционных методов, реализованный в электронно-зондовом цриборе и включающий:! а) Методику оцределения параметров деформированного состояния ГС с помощью ШРП рентгеновских лучей. б) Методику рентгенодифракционных исследований в широком интервале температур. в) Методику рентгенотопографических исследований в ШРП рентгеновских лучей. г) Методику рентгенодифракционных исследований ГС с плоскости скола.

3. Развит общий подход к определению основных кристаллографических параметров материалов ГС с учетом их деформированнаго состояния и определены: а) концентрационные зависимости постоянной решетки твердых растворов А4и (о< x.

4. Проведены исследования соотношения упругой и пластической деформации в ГС различного типа, выращенных методом ЖФЭ. На основе изучения как модельных (GaAs- 6ai. xInxAs, Ms — (kAs,.x Px)" так и имеющих црактическое значение ГС (SaS^HSaSB- 6аРAt? aP,.

6-aAs-G-cuIriP} InP-UInAsP) установлены следующие основные закономерности деформированного состояния гетерокомпозиций: а) Существуют две 1фитические величины НПР, определяющие релаксацию упругих напряжений в ГС. Первая,, соответствует началу пластической деформации, которая происходит путем. введения ДН на гетерограницу, причем fKf) i обратно пропорциональна толщине эпитаксиального слоя и составляет (3+5) • 10″ «^ для слоев толщиной 1+3 мкм. Вторая, соответствует достижению при температуре выращивания критических скалывающих напряжений, приводящих к интенсивной генерации дислокаций. В исследованных ГС =(0,8+1,0)•10® н/м2 в случае растяжения слоя и «(1,0+1,5)*10® н/м2 в случае сжимающих напряжений. б) В диапазоне НПРл < f0 < fKp, z степень пластической деформации не превышает 10+20 $ в зависимости от условий процесса ЖФЭ.

5. Исследовано влияние деформированного состояния ГС на их люминесцентные свойства, при этом показано, что: а) Упругие напряжения в эпитаксиальных слоях ГС практически не влияют на внутренний квантовый выход излучательной рекомбинации, но приводят к изменению ширины запрещенной зоны с барическим коэффициентом 5-Ю" 8 мэВ/н.м2 в слоях ja0SIriasP и с коэффициентом 7'ПГ8 мэВ/н.м2 в слоях.

6uIriAsP (Я = 1,5 мкм). б) Пластическая деформация, несмотря на ее малую степень, (Юг20%) приводит к существенному (в 2+4 раза) снижению квантового выхода люминесценции как в модельных, так и используемых на црактике ДГС. 6. Исследована рекомбинационная активность отдельных ДН в полу-цроводниковых ГС, показано, что безызлучательная рекомбинация на дислокации обусловлена скоплением вокруг нее центров без-ызлучательной рекомбинации в области размером 2 т 5 микрон.

Результаты цроведенных исследований деформированного состояния ГС были использованы для оптимизации технологических режимов выращивания гетерокомпозиций и приборов на их основе.

Разработанные методики внедрены на ряде предприятий МЭП и других министерств.

Основные материалы диссертации опубликованы в работах:

I? Берт Н. А., Рувимов С. С., Сорокин Л. М., Уманский В. Е. Электронно-микроскопические и рентгенодифракционные исследования полупроводниковых гетероструктур в системе QaP — In Р • Тез.докл. XI Всесоюзн.конф. по электронной микроскопии, т.1, с. 184. М., Наука, 1979.

2* Берт Н. А., Конников С. Г., Уманский В. Е. Рентгенодифракционные исследования гетероструктуры цриборов на их основе с помощью электронного зонда. — Тез.докл.УП Всесоюзн.конф. по локальным рентгеноспектральным исследованиям и их применению, с.72−73, Черноголовка, 1979.

3? Конников С. Г., Попова Т. Б., Рувимов С. С., Соболев М. М., Сорокин Л. М., Уманский В. Е., Шульпина И. Л. Влияние несоответствия постоянных решетки на дефектообразование и люминесцентные свойства гетероструктур в системе 9иР — InP. Тез.докл. У1 Международн. конф. по дефектам в полупроводниках, с. 23, Криница, ПНР, 1980.

4. Арсентьев И. Н., Ахмедов Д, Конников С. Г., Мишурный В. А., Уманский В. Е. Влияние величины несоответствия параметров решетки подложки и эпитаксиального слоя на 1фисталлическое совершенство гетероструктур 6aInP~ 6а As. Расшир.тез.У1 Межд.конф. по росту кристаллов, т. З, с.354−355, М, 1980.

5? Арсентьев И. Н., Берт Н. А., Конников С. Г., Уманский В. Е. Определение упругих напряжений в гетероструктурах методом широко-расходящегося пучка рентгеновских лучей. — ФТП, 1980, т.14, № I, с.96−100.

6* Берт Н. А., Конников С. Г., Уманский В. Е. Определение величины несоответствия параметров элементарной ячейки в полупроводниковых гетероструктурах методом широкорасходящегося пучка рентгеновских лучей. — £ГП, 1980, т.14, № 10, с.1899−1903.

7* Берт Н. А., Конников С. Г., Уманский В. Е. Рентгеноструктур-ные исследования гетероэпитаксиальных слоев с помощью электронного зонда. — Автометрия, 1980, № 6, с.37−45.

8t Арсентьев И. Н., Ахмедов Д., Конников С. Г., Мишурный В. А., Уманский В. Е. Влияние несоответствия постоянных решетки и коэффициентов термического расширения на люминесцентные свойства гетероструктур GalnP-faAs. — ФТП, 1980, № 12, т.14, с.2343−2349.

9? Берт Н. А., Гореленок А. Т., Конников С. Г., Уманский В. Е., Усиков А. С. Экспериментальное оцределение различия коэффициентов термического расширения в гетероструктурах G-alnAsP — InP, ЖТФ, 1981, т.51, № 5, с.1018−1021.

10? Берт Н. А., Дцовин В. И., Конников С. Г., Уманский В. Е. Температурные рентгенодифракционные исследования гетероструктур в электронно-зондовом приборе.- Материалы У Междун. конф. «Микрозонд-81», с.141−148, Лейпциг, 1981. lit Алфёров Ж. И., Жингарев М. З., Конников С. Г., Мокан И. И.,.

Улин В.П., Уманский В. Е., Явич Б. С. Получение и исследование метастабидьных непрерывных твёрдых растворов в системе beGaAs .-ФТП, 1982, т.16, J^ 5, с.831−840.

12?! Уманский В. Е., Конников С. Г., Гарбузов Д. З., Тулашвили Э. В., Арсентьев И. Н., Дейнекина И. В. Влияние несоответствия постоянных решётки на квантовый выход излучательной рекомбинации гетероструктур Atas^ao.sAs — Бал. х1пх As ФТП, 1982, т.16, В 10, с.1496−1499.

13*. Бессолов В. Н., Конников С. Г., Уманский В. Е., Яковлев Ю. П. Постоянная решётки MxSa{.xP.- ФТТ, 1982, т.24, Л 5, с.1528−1531.

14*. Райх М. Э., Уманский В. Е. О зависимости постоянной решётки твердых растворов от состава.- ФТП, 1982, т. 16,№. 12, с.2011;2014.

15? Конников С. Г., Литманович В. А., Трошков С. И., Соболев М. М., Уманский В. Е. Электронно-зондовые методы визуализации и идентификации дефектов в полупроводниковых гетероструктурах.-Тез. докл. УШ Всес. конф. по локальным рентгеноспектральным исследованиям и их применению, с.246−247, Черноголовка, 1982.

16*. Берт Н. А., Конников С. Г., Уманский В. Е. Электронно-зондовые исследования деформированного состояния гетероструктур на основе соединений Тез. докл. Ш Всес. конф. по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах, с. 23−26, Одесса, 1982.

— 149.

17? Бессолов В. Н., Конников С. Г., Уманский В. Е., Яковлев Ю. П. Релаксация упругих напряжений в эпитаксиальных структурах бъ^АЬР'баР .- Тез. докл. Ш Всес. конф. по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах, с.114−117, Одесса, 1982.

18* Уманский В. Е., Конников С. Г., Гарбузов Д. З., Тулашвили Э. В., Арсентьев Й. Н. Влияние несоответствия постоянных решётки на квантовый выход излучательной рекомбинации гетероструктур MosGa^gfis — IaxGas. xAs Тез. докл. Ш Всес?* конф" по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах, С. П7−120, Одесса, 1982. 19? Бессолов В. Н., Конников С. Г., Уманский В. Е., Яковлев Ю. П. Различие коэффициентов термического расширения в гетероструктурах Ga^MxP — &clP ГО, 1983, т.53, № 2, с.411−412.

Работа докладывалась и обсуждалась на XI Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (Таллин, 1979 г.), на УП и У1П Всесоюзных конференциях по локальным рентгеноспектральным исследованиям и их применению (Черноголовка, 1979 и 1982 гг.), на У1 Международной конференции по дефектам в полупроводниках (Криница, ПНР, 1980 г.), на У1 Международной конференции по росту кристаллов (Москва, 1980 г.), на У Международной конференции «Микрозонд-81» (Лейпциг, 1981 г.), на Ш Всесоюзной конференции по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах (Одесса, 1982 г.).

В заключение считаю своим приятным долгом выразить глубокую благодарность моим научным руководителям: доктору технических наук, профессору Н.И.КОМЯЕУ и кандидату физико-математических наук, старшему научному сотруднику С.Г.КОННИКОВУ.

Я благодарен академику Ж.И.МФЁРОБУ за предоставленную возможность проведения работы и её поддержку,.

Я глубоко признателен своим коллегам: И. Н. Арсентьеву, Д. Ах-медову, Н. А. Берту, Н. Г. Гагене, Д. З. Гарбузову, А. Т. Горелёнку, В. П. Кузьмину, В. И. Кучинсковду, В. А. Мшпурному, Т. Б. Поповой, М. Э. Райху, М. М. Соболеву, И. С. Тарасову, С. И. Трошкову, Э. В. Тулашвили, В. П. Улину, В. П. Чалому, С. И. Чудинову, Б. С. Явичу, В. Н. Бессолову, Ю. П. Яковлеву и многим другим, творческое участие которых способствовало проведению данной работы.

Показать весь текст

Список литературы

  1. .И. Полуцроводниковые гетероструктуры. ФТП, 1977, т. II, № II, с.2072−2083.
  2. .И., Агафонов В.Г., Давидюк Н. Ю., Гарбузов Д. З., В.Л. Ларионов, Халфин В.Б. Многопроходные гетероструктуры. П, Внешний квантовый выход излучения. ФТП, 1976, т.Ю.№ 8, с.1479−1506.
  3. Алферов Ж. И", Андреев В. М., Корольков В. И., Третьяков Д. Н. и Туч-кевич В. М. Высоковольтные р-п переходы в кристаллах SnxA^.xAs ФТП, 1967, т.1, № 10, с.1579−1581.
  4. Алферов Ж*И., Арсентьев И. Н., Гарбузов Д. З. и др. Стимулированное излучение при оптическом возбуждении эпитаксиальных твердых растворов &ах1п^хр. ФТП, 1974, т.8, в.9, с.1811−1815.
  5. .И., Вартанян Р. С., Корольков В. И., Мокан И. И., Улин В. П., Явич Б. С., Яковенко А. А. Электрофизические и люминесцентные свойства ме.тастабильных твердых растворов
  6. Шв)^ Шу 1982, т.16, в.5, с.887−890.
  7. .И., Казаринов Р. Ф., Халфин В. Б. Об одной особенности инжекции в гетеропереходах. ФТТ, 1966, т.8, в.10, с.3102−3105.
  8. А.Р., Беркелиев А., Бессолов В. Н., Гольдберг Ю. А., Ца-ренков Б.В., Яковлев Ю. П. Фотоцриемник ультрафиолетового излучения на основе варизонной k&L-x №ХР поверхностно-барьерной структуры, ФТП, 1981, т.15, в.6, с.1122−1125.
  9. И.Н., Гринштейн П. М., Лидер В. В., Рояанский В. Н., Фистуль В .И, Кинетика распада твердого раствора мышьяка в гер мании. ФТТ, 1970, т.12, в.4, с.1260−1261.
  10. П.И., Клочков В. П., Потыкевич И. В., Полупроводниковая электроника. Сцравочник, Киев «Наукова думка», 1975,704с.
  11. Н.А., Гарбузов Д. З., Гореленок А. Т., Конников С. Г., Мдивани В. Н., Тибилов В. К., Чалый В. П. Квантовый выход люминесценции в двойных 1а (та AsP гетероструктурах. ФТП, 1980, т.14, в.4, с.680−684.
  12. В.Н., Дедегкаев Т. Т., Ефимов А. Н., Каратенко Н. Ф., Яковлев Ю.П. Период решетки кристаллов SaP, ikiLxMxP и
  13. Ш. ФТТ, 1980, т.22, в.9, с.2834−2836.
  14. Бир Г. А., Пикус Г. Е. Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках. М., Наука, 1972, 584 с.
  15. Ю.В., Ваулин Ю. Д., Гутаковский А. К., Стенин С. И., Юдаев В. И. Механизмы образования дислокаций несоответствия в гетероэпитаксиальной системе &-а A s (i i I) ~ In ВаА s Р.
  16. Изв.АН СССР, сер.физ. 1980, т.44, «. 6, с.1238−1241.
  17. М., Кунь X. Динамическая теория 1фисталлических решеток. М, ИЛ, 1958.
  18. Ван-дер-Мерве Дж.Х. Несоответствие кристаллических решеток и силы связи на поверхности раздела между ориентированными пленнами и подложками. В сб.:Моно1фисталлические пленки, с.172--201. М.:Мир, 1966.
  19. Д.М. Дифракционные методы исследования структуры. М.:Металлургия, 1977, 286 с.
  20. Д.З., Соколова З. Н., Халфин В. Б. Расчеты времен оже-цроцессов в твердых растворах р- In Ва As Р . ФТПД982, т.16, в.6, с.1105−1108.
  21. Д.З., -Халфин В.Б. Эффективность и времена излуча-тельных переходов в прямозонном полупроводнике типа (уa As. Препринт ФТИ АН СССР, № 652, Ленинград, 1982, 54 с.
  22. П.К., Холмвуд С. Г., Розенфельд А. Н. Определение напряжений в пленках на подложках из монокристаллического кремния. Приборы для научных исследований, 1965, т, 36, № 2, с.9−12.
  23. Н.А. Химия алмазоподобных полуцроводников. Изд-во ЛГУ, 1963, 221 с.
  24. Р.У. Механические свойства тонких конденсированных пленок. В сб.: Физика тонких пленок, т. З, с.225−291, М.: Мир, 1968, 331 с.
  25. А.К., Захаров Б. Г., Стенин С. И., Устинов В. М. Дефекты структуры в гетероэпитаксиальных твердых растворахaAsP . Изв. АН СССР, сер.физ. 1977, № II, с.2301−2306.
  26. И.Н. Температурная зависимость упругих модулей ФТТ, 1978, т.20, в. II, с.3470−3472.
  27. Л.М., Дружинина Л. В., Мильвидский М. Г., Освенский В. Б., Югова Т. Г. Особенности морфологии и дефекты структуры эпитаксиальных слоев твердых растворов GaAs-G. Кристаллография, 1976, т.21,в.1, 184−186.- Ш
  28. Л.М., Елисеев П. Г., Исмаилов И. Инжекционные излуча-тельные приборы на основе многокомпонентных полупроводниковых твердых растворов. В сб.: Итоги науки и техники, сер. Радиотехника, с.3−115. М.: ВНИИТИ, 1980.
  29. Л.М., Елисеев П. Г., Мильвидский М. Г., Многокомпонентные полупроводниковые твердые растворы и их црименение в лазерах (обзор). Квантовая электроника, 1976, т. З, № 7, с.1381--1393.
  30. Л.В., Бублик В. Т., Долгинов Л. М. и др. Исследование кристаллического совершенства гетероструктур в системе твердых растворов Мк&- &a>As и его влияние на характеристики лазеров. — ЖТФ, 1974, т. Х 1У, в.7, с.1499−1506.
  31. X., Паниш М. Лазеры на гетероструктурах, т.2, М.: Мир, 1981, 364 с.
  32. С.Г., Сидоров А. Ф. Электронно-зондовые методы исследования полуцроводниковых материалов и цриборов. М.: Энергия, 1978, 136 с.
  33. Г., Нельсон Г. Физика тонких пленок. М.:Мир, 1977, 352 с.
  34. Г. Ф. Дефекты двойных гетероструктур. В сб.: Полупроводниковые гетероструктуры и фотоцреобразователь солнечной энергии, с.56−65, Ереван, Изд. АН Арм.ССР, 1982.
  35. Г. Ф. Количественный рентгенотопографический анализ дефектов двойных гетероструктур на основе трехкомпонентных твердых растворов типа lx . Электронная техника. Сер.6. Материалы, М.: ЦНИИ „Электроника“, 1982, в.10,с.19−25.
  36. В.В., Рожанский В. Н. Новый рентгеновский метод определения межплоскостных расстояний цри съемке в расходящемся пучке. ФТТ, 1967, т.9, в.12, с.3539−3546.
  37. Мильвидский М.Г., 0всенский В. Б. Закономерности дефектообра-зования в гетероэпитаксиальных структурах соединений А^В^ для оптоэлектрнники. Кристаллография, 1977, т.22,в.2,с.431--438.
  38. Т., Баррел Г., Эллис Б. Полупроводниковая оптоэлектрони-ка, Ы.- Мир, 1976, 432 с.
  39. СЛ. Тепловое расширение твердых тел. М. :Мир, Наука 1974, 291 с.
  40. Г. Х., Эттенберг М. Особенности получения гетероэпитак-сиальных структур типа А5. В кн.: Рост кристаллов. Под ред. К. Гудмана, в.2,с.9−76, М.: Мир,'>1981, 223 с.
  41. А.И., Чистяков Ю. Д. Применение метода широкорасходя-щегося пучка в рентгеноструктурном анализе. Заводск.лабор. 1969, т.35, № 9, сЛ075−1081.
  42. Розгони Ж*А., Чеселка Т.Дк. Оцределение напряжений в тонких пленках и подложках методом автоматического контроля угла Брэгга. Приборы для научн.исслед., 1973, т.44,№ 8,c.I3I-I36.
  43. Стенин С, И., Гутаковский А. К. Электронномикроскопические исследования дефектов в гетероэпитаксиальных системах .-Тез. докл. Х Всес.конф. по электронной микроскопии, т.3,с.44−45, Таллин, 1979.
  44. Ю.А. Генезис дислокаций и деформационные эффекты в ге-тероэпитаксиальных пленках. ГГГМ, 1979, № 30, с.3−24.
  45. Ю.А. Генезис деформации и деформационные эффекты в полупроводниковых гетероструктурах. Докторская диссертация, с.215−221, Киев, АН УССР, Институт полуцроводников, 1979.
  46. В.М., Захаров Б. Г., Большакова Г. В. Нацряжения и дефекты структуры в эпитаксиальных слоях твердых растворова A$i.3СРХ • Электрон.техн.сер.Материалы, 1973, № 2,с, 52−58.
  47. Федорович Н.А., .-Соколов В.Н., Шеленшкевич В. А. Локальное измерение механических напряжений в пленках на кремнии оптическим интерференционным методам. ФТТ, 1975, т.13,в.3, с. 919.921.
  48. . Дислокации. М.: Мир, 1967, с. 643.49* Abrahams M.S., Weisberg L.R., Buiocchi C.J., Blanc J. Dislocation morfology in graded heterojunctions: GaAs- P J.1.—A X*of Mater, science, 1969, v.4"P*223−235″
  49. Addamiano A. X-ray data for the phosphides of aluminium, gallium and indium.-Acta Cryst., 1960, v.11,Uo.6,p.505.
  50. Alferov Zh.I., Andreev V.M., Konnikov S.G. et al.- Heterojunctions on the base of A^B^ semiconductors and their solid solutions .- Proc.Int.Conf.Phis.Chem.Semic ond. He tего junc tions and layered structures. p.93−95. Budapest, 1971.
  51. Bohm K. and Fisher B. Photoluminescence at dislocations in GaAs and InP.- J.Appl.Phys., 1979v.50,No.8,p.5453−5460. ¦ •}
  52. Brown R.L., Sobers R.G. Stress compensation in GaAs A1Q Ga0.76As1-yPy ^ ъ±пагУ layers.- J.Appl.Phys., 1974, v.45"No. 11jP*4735−4737.
  53. Chin A.K. and Mahajjan S., Ballman A.A. Imaging of dislokations in InP using transmission cathodoluminescence.-Appl.Phys.Lett, 1979, v.35,No.10,p.784−786.
  54. Chu S.N.G., Maha-jan S., Strege K. et al. Reduction of threading dislocations in iso-epitacial layers grown on (OOl)InP substrates by misfit stresses.- Appl.Phys.Lett., 19 881, v.38,No.10, p.766−768.
  55. Davidson S.M. Semiconductor material assessment by scanning electron microscopy.-Journ. of Microscopy, 1977, v.110,p.177−204.- 188
  56. Dingl R., Wiepman W. Optical investigation of stress in the central GaAs layer of molecular-beam grown Al^Ga^^As -GaAs-Al^Ga^^As structures.- J.Appl.Phys., 1975, v.46,No.10,p.4312−4315.
  57. Donaphey L.P., Bissinger R.H. Characterization of GaAs substrates and epitaxial GaAs1 P layers by divergent X-ray beam1.""A Xdiffraction.- J.Electcon.Mater., 1975, v.4,No.
  58. Donolato C. An analitical model of SEM and STEM charge collection images of dislocations in thin semiconductor layers.-Phys.Stat.Sol.(a), 1981, v.65,p.649−658.
  59. Ellis Т., Hanni L.P., Shrier A. et al. Strain and presision lattice parameters measurment by the X-ray divergent beam me-thod.-J.Appl.Phys., 1964, v.35,No.11,p.3364−3373.
  60. Estop E., Izrael A., Sauvage M. Double-crystal spectrometer me-asuiraents of lattice parameters and X-ray topography on hete-ro^unctions GaAs-Al^Ga^^As.-Acta Cryst., 1976, v. A32,No, 4"p. 627−630.
  61. Ettenberg M. and Kressel H. Interfacial recombination at
  62. AlGa)As/GaAs heterojunction.-J.Appl.Phys., 1976, v.47,No.4,p. 1538−1544.
  63. Ettenberg M. and Olsen G.H. The recombination pooperties of lattice-mismatched InGaP/GaAs heterojunctions.- J.Appl. Phys., 1977, v.48,Ho.10,p.4275−4280.
  64. Ettenberg M. and Paff P.J. Thermal expansion of AlAs.- J. Appl.Phys., 1970, v.41,No.10, p.3926−3927.
  65. Pinch G.I., Quarrell A.G. The structure of magnesium, zinc and aluminium films.-Proc.Roy.Soc., 1933, v. A141, No.844,p.398−414.- 189
  66. Hall E. L, Germano C.A., Berg H.M. Investigation of GaAs. P1. лcrystal using the psevdokossel X-ray and photoluminescence techniques.- J.Electron. Mater., 1976, v.5,p.37−56.
  67. Hanneman R.E., Ogilvie R.E. and Modzejcki A. Kossel line studies of irradiated nickel crystals.- J.Appl.Phys, 1962, v.33, No.4,p.1429−1433.
  68. Hattanda T., Takeda A. Direct measuiments of internal strains in liquid phase epitaxial growth film on gadolium-gallium garnet (111) plate.- Jpn.J.Appl.Phys., 1973, v.12,No.7, p.1104−1105.
  69. Hijikigawa M., КоЪа M., Inoguchi T. Cathodoluminescece of epi-taxially grown GaP diodes.- In- Scanning Electron Microscopy, p.603−609, London, 1968.
  70. Homstra J., Bartels W. J, Determination of the lattice const-tant of epitaxial layers of III-V compounds, — J.Cryst. Growth, 1978, v. 44, No. 5, p. 51 3−5 17.- 190
  71. Ishida К,, Matsui J., Kame-jima T», Sakuma I. X-ray study of AlxGa1-^s ePitaxial layers.- Phys.Stat.Sol.(a), 1975, v.31> No.1,p.255−262.
  72. Kawamyra Y., Asahi H., Ikeda M., 0kamoto H. Impruved properties of In Ga As layers grown by molecular-beam epitaxy on InP1. X I"""substrates.- J.Appl.Phys., 1981, v.52,No.5,P"3445−3452.
  73. Kazuaki S. Ga In- J5b crystal grown by liquid phase epitaxy. x
  74. Jpn.J.Appl.Phys., 1978, v.17,No.1,p.165−170.
  75. Kishino S., Nakashima H., Chinone N. and Ito R. X-ray topographic observation of dark-line defects in GaAs-Ga^^Al^As double-hetегоstrueture wafers• -Appl.Phys.Lett., 1976, v.28,No. 2, p.98−100.
  76. Kittler M. and Seifert W. On the sensitivity of the EBIO tech nique as applied to defect investigations in silicon.- Phys. Stat.Sol.(a), 1981, v.66,p.573−583.
  77. Kossel W. Bemerkung eur scheibaren selectiven Reflexion von Rontgeustralen an Kristallen.- Ztschr. fur Phys., 1925, B.23,1. А Л
  78. No.5−9,s.278−285. 87* Kossel W., Loeck V., Voges H. Die Richtwunferteilung der in einem Kristall eutstaudenen characteristischen Rontgenstra-lung.- Ztschr. fur Phys., 1935, B.94, No.1−2,s.139−144.
  79. Kressel H. The application of heterojunction structure to optical devices.- J.Electron.Mater", 1975, v.4,No.5,p.1081−1141.
  80. Kudman I., Paff R"J. Theimal expansion of InxGa^xP alloys.-J.Appl.Phys., 1972, v.43,No.9,p.3760−3762*
  81. Leamy H.J. Charge collection electron microscopy.- J.Appl. Phys., 1982, v.53,No.6, p. R51-R80.
  82. Lin А.Ь., Donaghey L.F. Characterization of (Hl)GaAs and- 191
  83. InP substrates and homoepitaxial layers Ъу divergent X-ray heam.-J.Electron.Mater., 1977, v.6,No.4,p.383−408.
  84. Matthews J.W. Defects associated with the accomodation of misfit between crystals.- J. Vacuum Sci. and Technol., 1975, v, 12, Ho.1,p.126−130.
  85. Matthews J.W., Mader S., Light T.B. Accomodatoon of misfit ac-cross the interface between crystals of semiconducting elements or compounds.- J.Appl.Phys., 1970, v.41,Ho.9,p.3800−3804.
  86. Nagai H. Structure of vapor-deposited G111-."^8 crystals.-J.Appl.Phys., 1974, v.45,No. 9, p.3789−3794.
  87. Nakajjima K., Yamazaki S., Komiya S., and Akita K. Misfit dislocation-free InGaAsP/InP heterostructure wafers grown Ъу liquid phase epitaxy.-J.Appl.Phys., 1981, v.52,No.7,p.4575−4582.
  88. Olsen G.H., Ettenberg M. Calculated stresses in multilayered heteroepitaxial structures.- J.Appl.Phys., 1977, v.48,No.6,p. 2543−2547.
  89. Olsen G.H., Nuese C.J., Smith R.T. The effect of elastic strain on energy band gap and lattice parameter in III-V compounds.- J.Appl.Phys., 1978, v.49,No.11,p.5523−5529.
  90. Peasler M.A., Pritzche H. Measuiment of internal stress in thin films.- Rev.Sci.Instr., 1974, v.45,No.1,p.114−117.
  91. Petroff J.P. and Sauvage M. Misfit dislocation characteristics in quaterary heterojunctions Ga^^l^s^yPy/GaAs analysed by synchrotron radiation white beam topography.- J. Cryst. Growth, 1978, v.43,No.3,p.628−636.
  92. Petroff P.M., Lang D.V., Strudel J.L. ahd Logan R.A. Scanning trasmission electron microscopy techniques for simultaneous electronic analisis and observation of defects in semiconductors.- Scanning Electron Microscopy, 1978, v.1,p.325−332.
  93. Petroff P.M., Logan R.A. end Savage A. Nonradiativ recombination at dislocations in III-V compound semiconductors.-Phys.Rev.Lett., 1980, v.44,No.4,p.287−291.
  94. Phatak S.B. and Kelner G. Material-selective chemical etching in the system InGaAsP/InP.- J.Electrochem.Soc., 1979, v.126,No.2,p.287−292.- 493
  95. Reinhart P., Logan R. Interface stress of Al^Ga^^As-GaAs layer structures.- J.Appl.Phys., 1973, v.44, No.7, p.3171-. 3175.
  96. Roberts J.S., Scott G.B., and J.P.Gowers Structural and pho-toluminescence properties of (x=0,5) grown on GaAs by molecular beam epitaxy.- J.Appl.Phys., 1981, v.52, No.6,p.4018−4026.
  97. Rowland M.C. and Smith D.A. Lattice distortion in LPE Ga" &bdquo-1.х
  98. Al^As layers.- J.Cryst.Growth, 1977, v.38, p.143−144.
  99. Rozgonyi G.A., Miller D.C. X-ray characterisation of streses and defects in thin films and substrate.- Thin Solid Films, 1976, v.31, No. f/2, p.185−216.
  100. Rozgonyi G.A., Petroff P.M. and Panish M.B. Control of lattice parameters and dislocations in the system Ga^^l^. As^yPy/GaAs.- J.Cryst.Growth, 1974, v.27, No.½, p.106−117.
  101. Satish I. Rao and Houska C.R. The measurement of elastic stresses and energy in cubic singl-crystal films by X-ray diffraction.- J.Appl.Phys., 1981, v.52, No.10, p.6322−6327.
  102. Saul R.H. Effect of GaAs^^P^ transition zone on the perfection of GaP crystals grown by deposition onto GaAs substrate.- J.Appl.Phys., 1969, v.40, N0.8, p.3273−3279.
  103. Schutz R.J. and Testardi L.R., Weissman S. The analisis of strained surface layers on single crystals utilizing divergent beam X-ray pattern.- J.Appl.Phys., 1981, v.52, No.9,p.5496−5500.
  104. Seeman H. Vollstrandige Spektrodiagramme von Kristallen.-Phys. Zteschr., 1919, B.20, N0.8, s.169−175.
  105. Shin Lin Chang. A multibeam X-ray topographic method for a double crystal arrangement.- J.Appl.Phys., 1982, v.53, No.4, p.2998−3002.
  106. Shin Lin Chang, Patel Navin B., Nannichi Y., Prince F.C. Determination of lattice mismatch in Ga^^Al^AsPE layers on GaAs substrate by using a divergent X-ray souse.- J.Appl. Phys., 1979, v.50, No.4,p.2975−2976.
  107. Shin Lin Chang. Determination of the three-dimensional lattice mismatch in quaternary III-V liquid-phase epitaxial layers using simultaneous Bragg difraction of X-rays.-Appl.Phys.Lett., 1980, v.37, No.9, p.819−821.
  108. Stenin S.I. and Gutakovskii A.K. The plastic defoimation kinetics for heteroepitaxial films during the misfit dislocation. Generation from the growth surface.- Phys.Stat. Sol.(a), 1981, v.66, p.249−253.
  109. Trukhanov E.M. and Stenin S. I, Initial stage of plastic deformation of substrates in heterostrutures.- Phys.Stat.Sol, (a), 1981, v.66, p.125−131.
  110. Ueda 0., Komiya S., Yamakoshi S. and Kotani Т. ТЕМ observation of dark defects appearing in InGaAsP/InP double hete-rostructure light emitting diodes aged at high temperature,-Jpn.J.Appl.Phys., 1981, v.20, tfo.7 p.1201−1210.
  111. Wang C. C, Zanelruddin M., Spinar Ь, Н. Preparation and properties of aluminium phosphide.- J.Inorg.Uucl.Chem, 1963″ v. 25, No.3, p.326−327.
  112. Werkhoven C., van Opdorp C. and Yink A, T, Influence of crystal defects on the luminescence of GaP.- Philips 5? hechn. Review, 1978/79, v.38, Ho.2,p.41−50.
  113. Wonp S. Residual stress measuiments on chromium films by X-ray diffraction using sin2- у method.- Thin Solid Films, 1978, v.53, No.1, p.65−71.
  114. Zemel J.N., Jensen J.D. Electrical and optical properties of epitaxial films of PbS, PbSe, PbTe, and SnTe.- Phys.Rev., 1965, v.140, Яо.1, p.330−342.
  115. Yamazaki S., Kishi Y., Nakajima K. et al. Misfit dislocations in InP/InGaAsP/InP double hetегоstructure wafers grown by liquid phase epitaxy.- J.Appl.Phys., 1982, v.53, По.7,p.4761−4766.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!