Жидкостная эпитаксия – основы материаловедения

May 16, 2013 by admin Комментировать »

Метод жидкостной эпитаксии по своей сути ничем не отличается от метода выращивания объемных монокристаллов из растворов, который уже подробно рассматривался (см. гл. 6). Основным преимуществом метода жидкостной эпитаксии является то, что рост эпитаксиальной пленки происходит при температурах более низких, чем температура плавления исходного вещества. Разберем подробнее этот метод выращивания эпитаксиальных пленок на примере системы Ge–In. Для этого рассмотрим диаграмму состояния системы Ge–In со стороны In. Температура плавления индия значительно ниже, чем у Ge (рис. 9.6), поэтому он и используется в качестве растворителя. Из диаграммы следует, что, меняя процентное содержание индия в сплаве Ge–In в соответствии с линией ликвидуса, можно менять температуру кристаллизации сплава. При охлаждении жидкой фазы вдоль линии 1 при температуре 400◦C (точка пересечения с линией ликвидуса) раствор переходит в пересыщенное

Рис. 9.6. Диаграмма состояния системы Ge–In.

состояние и из него начинает выделяться твердая фаза, состав которой, согласно фазовой диаграмме, будет соответствовать чистому Ge, а состав жидкой фазы будет определяться по точке пересечения коноды с линией ликвидуса, то есть будет содержать 92% In и 8% Ge. По мере дальнейшего охлаждения составы твердой и жидкой фаз будут изменяться по линиям солидуса и ликвидуса (при равновесном охлаждении) соответственно, а их количество будет определяться правилом рычага.

Практически метод жидкостной эпитаксии реализуется следующим образом (рис. 9.7). Подложка Ge n-типа с ориентацией <111> закрепляется в верхней части наклонного графитового тигля, в нижней части которого находится раствор Ge в In. После достижения температуры 520◦C нагрев тигля прекращается (раствор находится в перегретом состоянии) и его наклоняют так, чтобы раствор покрыл подложку. Далее начинается  медленное охлаждение  тигля,  в  процессе которого  подложка Ge успевает частично раствориться (≈8 мкм) до установления равновесной концентрации Ge в растворе; при этом ликвидируются поверхностные нарушения подложки. Затем при фиксированной температуре происходит эпитаксиальное наращивание Ge на подложке с образованием пленки толщиной ≈25 мкм. После осаждения при температуре 350◦C тигель возвращают в исходное положение, извлекают из печи и остаток In удаляют с поверхности кристалла. При необходимости легирования примесь добавляют в раствор с учетом ее коэффициента разделения в условиях

Рис. 9.7. Схема установки для выращивания эпитаксиальных пленок Ge методом жидкостной эпитаксии: 1 — герметичная камера; 2 — нагреватель; 3 — тигель; 4 — расплав; 5 — растворяемое вещество; 6 — держатель; 7 — подложка.

роста пленки. В качестве подложки для Ge оптимальными материалами служат сам Ge и GaAs, находящийся с ним в одном изоэлектронном ряду и имеющий очень близкий параметр кристаллической решетки.

Широкое распространение для выращивания пленок посредством жидкостной эпитаксии получил метод движущегося растворителя (см. гл. 6). Для выращивания эпитаксиальных пленок, например, GaAs (система Ga–As, Ga — растворитель) используются следующие ростовые условия: температура тигля ≈900◦C, а градиент температуры вдоль оси растущей пленки ∆T ≈ 1.5–2 град/мм.

Метод жидкостной эпитаксии (выращивание из раствора) может использоваться и для получения сверхрешеточных структур [45]. Рост слоя достигается охлаждением жидкой фазы, контактирующей с подложкой, ниже температуры насыщения. Сам эпитаксиальный процесс состоит из ряда ростовых операций, в каждой из которых используются различные растворы, состав которых подбирается с целью обеспечить рост требуемых слоев в сверхрешетке. Операции роста чередуются с операциями переноса подложки между различными жидкими фазами, используемыми для выращивания сверхрешетки.

Источник: И. А. Случинская, Основы материаловедения и технологии полупроводников, Москва — 2002

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты