Спосіб виготовлення активних елементів 3 p-n- або n-p- переходом на основі inas-ingaas

Спосіб виготовлення активних елементів з рn- або n-p-переходами на основі InAs-ІnGaAs, який включає приготування насиченого розчинурозплаву індій-галій-миш'як, приведення його в контакт з лицевою стороною підкладки із арсеніду 3 34592 го послідуючого шару кристалічна досконалість епітаксіального шару покращується. Товщина перехідного шару вибирається достатньо великою (30-80мкм) для того, щоб істотно віддалити робочу р-n-область від підкладки. Відомий спосіб [3], вибраний в якості прототипу, виго товлення структур з р-n-переходом в системі InAs-InGaAs методом епітаксіального нарощування шарів в якому використовуються підкладки InAs р-типу провідності при введенні в розчин-розплав марганцю, в якості акцепторної домішки. Склад розплаву для перехідного шару розраховувався так, щоб у твердій фазі у ньому концентрація арсеніду галію була більшою ніж в робочих шарах. Недоліком даного способу є низька якість одержаного епітаксіального шару, внаслідок різкої зміни складу твердого розчину в області р-nпереходу в момент легування розчину-розплаву, що унеможливлює одержання структури з p-nпереходом із заданими параметрами. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб виготовлення активних елементів з р-n- або n-р-переходами в системі InAsInGaAs без різкої зміни складу твердого розчину в області р-n- або n-р-переходу в момент легування розчину-розплаву, що забезпечить високу якість структури з р-n- або n-р-переходом із заданими параметрами. Поставлена задача досягається тим, що в способі виготовлення активних елементів з р-nабо n-р-переходами на основі InAs-InGaAs, який включає приготування насиченого розчинурозплаву індій-галій-миш'як, приведення його в контакт з лицевою стороною підкладки із арсеніду індію, вимушеного охолодження системи, формування р-n- або n-р-переходів, приготування насиченого розчину-розплаву однакового складу відбувається одночасно на двох підкладках арсеніду індію різного типу провідності, один розчинрозплав є нелегованим і виконує функцію допоміжного, другий розчин-розплав легується домішкою і виконує функцію робочого, формування активного елементу з р-n- або n-р-переходом відбувається на одній із підкладок, що знаходиться в контакті з робочим розчином-розплавом. Одержання при даній температурі однакового за складом розчину-розплаву відбувається завдяки розміщенню підкладок з різним типом провідності в контакті з відповідними за типом провідності розчином-розплавом і витримкою їх в такому стані певний період часу, для кращої гомогенізації. Зміна положення підкладки, що знаходилася в контакті з робочим розчином-розплавом, в положення де відбувається її контакт з допоміжним розчиномрозплавом, приводить до створення р-n- або n-pпереходу з якісною активною областю із заданими параметрами. На Фіг.1 показана схема розміщення підкладок і відповідних розчинів-розплавів в графітовій касеті на початковий момент часу вирощування шарів. Графітова 1 касета містить рухомий 2 слайдер в якому розміщені підкладки 4 і 6 з різним типом провідності, які знаходяться в контакті з відповід 4 ними за типом провідності розчинами-розплавами 3 і 5. На Фіг.2 показана схема розміщення підкладок і відповідних розчинів-розплавів в графітовій касеті при створенні р-n- або n-р-переходу з якісною активною областю. Підкладка 6 з одним типом провідності знаходиться в контакті з розчином-розплавом 3 іншого типу провідності. Підкладка 4 виконала свою задачу. На Фіг.3 показана схема розміщення підкладок і відповідних розчинів-розплавів в графітовій касеті при закінченні процесу одержання активних елементів з р-n- або n-р-переходом. Запропонований спосіб реалізується наступним чином: Спочатку виготовляють дві однакових за розмірами підкладки 4n-InAs і 6р-InAs та проводять зважування матеріалів і приготування відповідних компонентів. Вирощування епітаксіальних шарів починають з того, що підкладку 4n-InAs, яка в одному з випадків є допоміжною, приводять в контакт з допоміжним 3n- розчином-розплавом, а підкладку 6р-InAs, яка в даному випадку є основною, приводять в контакт з робочим 5р- розчиномрозплавом. Початкові склади n- та р- розчиніврозплавів 3 і 5 ідентичні. Після того, як вирощування р- шару In1-xGa xAs на основній 6 підкладці закінчено, слайдер 2 переміщують так, що основна 6 підкладка знаходиться в контакті з допоміжним 3 n- розчином-розплавом, який має в даний момент часу для даної температури однаковий склад з робочим 5 р- розчином-розплавом. По завершенню процесу вирощування шару твердого розчину n-типу провідності, основну 6 підкладку, за допомогою слайдера 2 переміщують за зону дії допоміжного 3 розчину-розплаву. Такий спосіб дозволяє уникнути різкої зміни складу твердого розчину в області р-n-переходу і забезпечує якісне вирощування активної області структури із заданими параметрами. Запропонований спосіб використаний при виготовленні активних елементів ІЧ-випромінювання на основі системи InAs-InGaAs. Приклад 1. Виготовляють підкладки n-InAs і р-InAs у вигляді плоскопаралельних пластин розмірами 10´10мм 2 орієнтованих в напрямку (111)В товщиною 250-300мкм. Підготовлені підкладки розміщують у відповідні гнізда слайдера графітової касети. Основною підкладкою в даному випадку служить р-InAs, допоміжною підкладкою служить n-InAs. Готують розчини-розплави відповідно для допоміжного та робочого розплавів. Склад допоміжного розплаву містить основні компоненти в концентраціях In:Ga:As=89,20:0,51:10,28 (ат.%); склад робочого розплаву In:Ga:As=90,00:0,50:9,50 (ат.%). В робочий розплав вводять марганець в кількості 0,01 (ат.%). Основну підкладку приводять в контакт з робочим розчином розплавом і витримують її в такому стані на протязі 30хв при температурі 953К. В цей самий період часу допоміжна підкладка n-InAs знаходиться в контакті з допоміжним розчином-розплавом n-типу провідності. Після цього знижують температуру на 15К з швидкістю 0,25К/хв. Переміщують основну підкладку з одер 5 34592 жаним шаром р-типу провідності до контакту з допоміжним розчином-розплавом n-типу провідності і проводять нарощування шару n-типу провідності із рідкої фази в процесі вимушеного охолодження з швидкістю 0,25К/хв. При зменшенні температури на 18К процес нарощування шару n-типу провідності закінчується і слайдер із підкладками переміщують за зону дії допоміжного розчину розплаву на основну підкладку. Таким способом був одержаний активний елемент з р-n-переходом на основі твердого розчину складу In0,95 Ga0,05 As/p- InAs. Приклад 2. Підготовлені підкладки розміщують у відповідні гнізда слайдера графітової касети. Основною підкладкою в даному випадку служить n-InAs, допоміжною підкладкою служить р-InAs. Готують розчини-розплави відповідно для допоміжного та робочого розплавів. Склад допоміжного розплаву містить основні компоненти в концентраціях In:Ga:As=89,50:0,85:9,65 (ат.%); склад робочого розплаву In:Ga:As=89,80:0,83:9,36 (ат.%). В робочий розплав вводять марганець в кількості 0,01 (ат.%). Основну підкладку приводять в контакт з робочим розчином розплавом і витримують її в такому стані на протязі 40хв при температурі 953К. В цей самий період часу допоміжна підкладка рInAs знаходиться в контакті з допоміжним розчином-розплавом р- типу провідності. Після цього знижують температуру на 15К з швидкістю 0,25К/хв. Переміщують основну підкладку з одержаним шаром n-типу провідності до контакту з до Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 6 поміжним розчином-розплавом р-типу провідності і проводять нарощування шару р-типу провідності із рідкої фази в процесі вимушеного охолодження з швидкістю 0,25К/хв. При зменшенні температури на 18К процес нарощування шару р-типу провідності закінчується і слайдер із підкладками переміщують за зону дії допоміжного розчину розплаву на основну підкладку. Таким способом був одержаний активний елемент з n-р-переходом на основі твердого розчину складу In0,92 Ga0,08 As/n-InAs. Квантова ефективність випромінювання активних елементів, виготовлених на основі одержаних даним способом структур з р-n- або n-рпереходами, була у 3-5 разів більша ніж одержаних відомими способами, що свідчить про якісну активну областю із заданими параметрами, які не змінювалися при серійному виготовленні даних структур. Спектральний діапазон випромінювання активних елементів складає 3,1-3,4мкм. Запропонований спосіб виготовлення активних елементів з р-n- або n-р-переходами на основі InAs-InGaAs дозволяє одержати високоякісні шари активної області та забезпечує високу якість структури із заданими параметрами. Джерела інформації: [1] Зарубежная электронная техника, №19, 165, 1977, с.6-34. [2] АС СССР № 928942, кл. Н01L21/208, 1980. [3] АС СССР № 1433324, кл. Н01L21/208, 1995.01.20. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601