Способ получения полупроводниковых гетероструктур

Способ получения полупроводниковых гетероструктур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технологии полупроводников-сложного состава, в частности к получению гетерострук- , тур, оба компонента которых принадлежат к соединениям класса А В С . Она обеспечивает сокращение времени процесса , получение одновременно двух гетероструктур и гетероструктуры CdGeP -ZnGeP без эрозии поверхности. Способ включает нагрев и изотермический отжиг в вакуумированной ампуле монокристаллической подложки соединения из класса А В ВЈ и источника - соединения из того же класса, но по крайней мере один из элементов которого не входит в соединение материала подложки. Источник может быть использован в виде монокристалла. Для получения гетероструктуры CdGeP4- ZnGeP2 отжиг ведут при 450 580°С. Измерены вольтамперные характеристики гетероструктур. 2 з.п.ф-лы. (Л

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1633032 (5))5 С 30 В 31/06 29/10.с, g . Ян g и

fBlfH ,; . > . Е .. .А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4442030/26 (22) 15.06.88 (46) О?.03.91. Бюл. Р 9 (71) Ровенский государственный педагогический институт им.Д.З.Мануильского (72) В.В.Филоненко, Ю.Ф.Лаворик, Н.Е.Новоселецкий, Б.Д.Нечипорук и Н.И.Шахрайчук (53) 621.315,592(088 ° 8) (56) Калевич Е.С., Конников С.Г. Об одной возможности получения гетероструктур A В А — А В С2. — Письма в

2 4 5 Z журнал технической физики, 1977, т.3, 1) 20, с.1053-1056. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР (57) Изобретение относится к технологии полупроводников сложного состава, в частности к получению гетерострукИзобретение относится к технологии полупроводников сложного состава, в частности к получению гетероструктур, оба компонента которых принадлежат к

2 4 5 соединениям класса А В C2Ä которые могут быть использованы для создания фотоприемников в широкой спектральнои области.

Цель изобретения — сокращение времени процесса, одновременное получение двух гетероструктур и получение гетероструктур CdGeP<-ZnGeP< без эрозии поверхности.

Пример 1. Для получения гетероструктуры, содержащей слой

2 тур, оба компонента которых принадлежат к соединениям класса А В С . Она

2 4 S

2 обеспечивает сокращение времени процесса, получение одновременно двух гетероструктур и гетероструктуры

CdGeP2 -ZnGeP2 беэ эрозии поверхности.

Способ включает нагрев и изотермический отжиг в вакуумированной ампуле монокристаллической подложки соедине2 4 ния из класса А В В2 и источника— соединения из того же класса, но по крайней мере один из элементов которого не входит в соединение материала подложки. Источник может быть использован в виде монокристалла. Для получения гетероструктуры CdGeP<- а

ZnGePz отжиг ведут при 450-580 С. Из-. мерены вольтамперные характеристики гетероструктур. 2 з.п.ф-лы.

Сс Zn

10х3>1 мм п-типа проводимости с ори3 ентацией (112) и вместе с поликристаллическим источником ZnSiP< помещают в кварцевую ампулу длиной 12 см и диаметром 1,5 см. Ампулу откачивают до вакуума не хуже 10 мм рт.ст ° и отпаивают. После этого ее помещают I в одноэонную резистивную электропечь с однородным распределением температу ры в месте расположения ампулы и нагревают до 1000 С за 2 ч. Такой темо пературный режим выдерживают на протяжении 6 ч, затем производят снижение

\ температуры до комнатной на протяжении 4 ч.

1633032

Рентгеновские исследования подложки показали наличие слоев Cd>Zn+>SiP2 толщиной 30 мкм на монокристалле

CdSiP2. Рентгеновские исследования порошка ZnSiP2 показали наличие на дифрактограммах, кроме рефлексов

ZnSiP2, также рефлексы CdSiP2, Это значит, что слои CdXZn< SiP2 одновременно получают как на подложке, так и на источнике. Рентгеновские исследования проводят на дифрактометре

ДРОН-3.

Известно, что температуры плавления CdSiP< и ZnSiP соответственно равны 1200 и 1300-1370 С, а при нагревании образцов CdSiP2 в атмосфере аргона в интервале температур 9001000 С происходит удаление кадмия.

Поэтому при температурах изотермичес- 20 о кого отжига в пределах 900-1200 С всегда происходит образование твердых растворов Сд кап, >S iP<, Пример 2. Для получения ге--. тероструктур, содержащих слой 25

Cd Zn GeP2 в качестве подложки бе4-Х рут монокристаллы СЙСеР2 и ZnGeP2 размерами 9к4к2 мм, которые помещают

Э в кварцевые ампулы длиной 15 см и диаметром 1,5 см. Ампулы откачивают до 30 вакуума не хуже 1О мм рт.ст., отпа-5 ивают и помещают в однозоиную резис1 тивную электропечь с одновременным распределением температуры вдоль ампулы и нагревают до 720 С за 2 ч. Такой температурный режим выдерживают, на протяжении 7 ч, затем производят снижение температуры до комнатной эа

5 ч.

Рентгеновские исследования, приве- денные иа дифрактометре ДРОН-3, показывают наличие слоев Cd>Zn, xGåÐ2 на поверхности обоих монокристаллов

CdGeP2 и ZnGeP<, Это значит, что. одновременно получают две гетерострукту 45 ры:

СЙ 7п,хСеР2 — СЙСеР2, Cdx Zn, хСеР2 — ZnGeP< причем последнюю гетероструктуру по50 лучить по известному способу не представляется возможным.

Монокристаллы, используемые для получения гетероструктур, получают следующими методами и имеют следующре характеристики: ZnGeP< методом

Бриджмена, р-тип проводимости, поверхностное сопротивление 10 Ом.см;

СЙСеР методом химических транспортных реакций, и-тип проводимости, поверхностное сопротивление более

10 Ом. см. Слои Cdx Zn, „СеРд, получен4О ные на обоих монокристаллах, имеют и-тип проводимости> поверхностное сопротивление 10 — 10 Ом,см, их топф 5 щина 40 мкм. Значит на монокристалле

CdGeP2 получают изотипный n-n-переход, а на монокристалле ZnGeP — и-р-гете2 ропереход.

Вольт-амперную характеристику (ВАХ) гетероструктуры п-Cd>Zn,хСеР2-р-ЕпСеР изучают на характериографе, собранном на базе осциллографа CI

48Б и генератора ГЗ-109, и имеет не ярко выраженный нелинейный характер.

Это обусловлено тем, что исходные монокристаллы СЙСеР2 и 2пСеР< высокочистые и обладают высоким сопротивлением. В этом случае последовательно с и-р-переходом включено большое сопротивление базы, ограничивающее прямые токи через гетероструктуру. Детальное изучение поверхности гетероструктур в оптическом микроскопе показывает, что происходит эрозия поверхности. Изменения температуры изотермического отжига в интервале температур 600-750 С не приводят к исчезновению наблюдаемого эффекта.

Пример 3. Два монокристалла

CdGeP2 и ZnGeP2 помещают в кварцевую ампулу. Ампулу откачивают до вакуума не хуже 10 мм рт.ст., отпаивают и помещают.в однозонную электропечь, где за 1,5 ч нагревают до 550 С. Такой температурный режим выдерживают на протяжении 2 ч. Затем температуру в печи снижают за 3 ч до комнатной.

Рентгеновские исследования на дифрактометре ДРОН-3 показывают, как и в примере 2, наличие слоев CdxZn,„СеР на обоих монокристаллах. Исследования поверхности в оптическом микроскопе показывают отсутствие эрозии поверхности. Такие же результаты получают, при изменении температуры изотермического отжига в пределах 450-580 С.

Использование предлагаемого способа получения гетероструктур А В С

2 4 5

2 4

А В С2 обеспечивает по сравнению с существующими способами воэможность получения слоев CdB C2 на подложках

ZnB С либо слоев А2В As на подлож4 5 2 4

34

2 ках А В Pg возможность одновременного получения гетероструктур на двух разных подложках за один технологический цикл; а.также уменьшения времени полуСоставитель В.Безбородова

Редактор Н.Гунько Техред Л.Олийнык Корректор Н. Ревская

«

Заказ 599 Тираж 264 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 !

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 . 163303 чения гетероструктур, так как процессы выращивания происходят при высоких температурах.

Формула изобретения

1. Способ получения полупроводниковых гетероструктур, включающий нагрев и иэотермический отжиг в вакуумированной ампуле монокристалличес кой подложки соединения иэ класса .

A B B и йсточника, содержащего по крайней мере один из элементов, входящих в указанное соединение, о т л и— ч а ю щ и. и с я тем, что, с целью сокращения времени процесса, в качестве источника используют соединение иэ того же класса, что и подложка, и отжиг ведут при температуре ниже температуры наиболее легкоплавкого соединения, но выше температуры диссоци" ации более термически устойчивого соединения.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью одновременного получения двух гетерострук-, тур, используют источник в виде монокристалла.

3. Способ по п.1 или 2, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью получения гетероструктуры CdGeP —

ЕпбеРа без эрозии поверхности отжиг ведут при 450-580 С.