Спосіб виготовлення епітаксійних шарів gaas методом газотранспортних реакцій

Спосіб виготовлення епітаксійних шарів GaAs методом газотранспортних реакцій, що включає 3 43134 способі виготовлення епітаксійних шарів GaAs методом газотранспортних реакцій, що включає використання в якості джерела елемента третьої групи - галію, а в якості джерела арсену з наступним відновленням його у високотемпературній зоні (780-850°С) до арсену та утворення тут хлориду галію, які транспортуючись у низькотемпературну зону (730-750°С), кристалізуються на підкладці у виді GaAs, згідно з корисною моделлю галієве джерело попередньо відпалюється при температурі 1150±25°С впродовж не менше 12 годин з додаванням ітербію в кількості 0,04-0,09ат%. Реалізація запропонованого способу пояснюється нижче приведеними експериментальними результатами по дослідженню електрофізичних властивостей шарів GaAs та описом механізму очистки галієвої шихти, що була піддана високотемпературному відпалу в присутності ітербію. Основними фоновими домішками в галієвих розплавах є кремній, сірка, телур, магній. Як донор, поводить себе в GaAs і кисень. Джерелом кисню може бути кварцовий реактор, оскільки вже 4 при температурах 800°С відбувається достатньо інтенсивна взаємодія кварцу із парами соляної кислоти, яка є продуктом реакції взаємодії атомарного хлору із воднем Введення ітербію у розплав галію приводить, при високих температурах, до взаємодії останнього із киснем, кремнієм, сіркою та іншими фоновими домішками з утворенням малорухливих комплексів у розчині-розплаві. Завдяки цьому зменшується кількість цих елементів, які можуть утворювати леткі хлориди і переноситись через газову фазу в низькотемпературну зону осадження потрапляючи в епітаксійний шар, що кристалізується. Наслідком цього є зменшення концентрації електронів та підвищення їх рухливості. В таблиці приведені дані отримані на основі вимірювання концентрації та рухливості електронів дослідних зразків n-GaAs, які вирощені методом газотранспортних реакцій в системі Ga-AsCl3H2 з використанням галієвого джерела з додаванням ітербію, що піддавалось попередньому відпалу при температурі 1150±25°С впродовж 12 годин. Таблиця Концентрація та рухливість електронів в дослідних зразках n-GaAs № зразка Концентрація Yb в Ga, ат% 1 2 3 4 5 6 7 8 0,01 0,04 0,05 0,07 0,09 0,12 0,14 Як видно із таблиці вирощування епітаксійних шарів n-GaAs методом газотранспортних реакцій з використанням галієвого джерела з додаванням ітербію дозволяє, при оптимальних концентраціях ітербію, досягнути підвищення рухливості електронів приблизно в 1,3 рази у порівнянні із способом описаним в найближчому аналогу. Вибір мінімальної кількості ітербію в галієвому джерелі зумовлений тим, що при концентраціях ітербію менших від 0,04ат% значення концентрації та рухливості незначно відрізняються від тієї, що приведена в прототипі. Вибір максимальної кількості ітербію в галієвому джерелі визначається тим, що при концентраціях ітербію більших від 0,09ат% рухливість електронів є близькою до тієї, яка досягається в прототипі, а крім того суттєво погіршується морфологія поверхні епітаксійного шару настільки, що утруднюється проведення вимірювань електрофізичних параметрів з використанням методики ефекту Холла. Вибір температури відпалу галієвого джерела GaAs Тв=1150±25°С зумовлений тим, що при 1100°С всі компоненти, а також подвійна сполука YbGa2 (Тпл YbGa2=1100°С), яка утворюється внаслідок взаємодії галію з ітербієм, знаходяться в Електрофізичні параметри шарів n-GaAs n, см-3 m, см2/В·с 14 1·10 144600,0 9·1013 145000,0 6·1013 178000,0 4·1013 192800,0 5·1013 186700,0 6·1013 176500,0 1·1014 154000,0 не вимірюються рідкому стані і тому не утворює двофазного розчину в якому погіршується взаємодія ітербію із фоновими домішками (переважно з хімічними елементами шостої групи) (Cirafici S., Fornasini M.L. Crystal Strukture of phases of hte Yb-Ga System in the range 20- 32 at..% Yb // Journal of the LessCommon Metals. - 1990. - V.163. - P.331-338.). Приклад конкретного виконання. Наведемо приклад виконання способу виготовлення епітаксійних шарів GaAs методом газотранспортних реакцій. В наважку галію, яка використовується як джерело в газофазній епітаксії шарів GaAs, додають 0,04-0,09ат% ітербію і відпалюють в атмосфері водню з точкою роси не гірше -70°С при температурі 1150±25°С впродовж не менше 12 годин. В реакторі, для проведення процесів газофазної епітаксії, розміщують підкладку GaAs і проводять технологічний процес згідно стандартних технологічних режимів епітаксії шарів GaAs в системі GaAsCl3-H2. Температура джерела становила 750°С, а температура кристалізації 800°С. Час нарощування епітаксійного шару GaAs становив 2 години. На поверхні підкладки кристалізувався шар GaAs з концентрацією 4·1013см-3 та рухливістю електронів 192800,0см2/В×с. 5 43134 Перевагою способу є можливість формування простими засобами (введення ітербію у розплав галію) нелегованих епітаксійних шарів GaAs з високою рухливістю. Розроблений спосіб виготовлення епітаксійних Комп’ютерна верстка А. Крулевський 6 шарів GaAs методом газотранспортних реакцій в системі Ga-AsCl3-H2 може бути використаний при отриманні структур для польових транзисторів та діодів Гана. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601