[
На правах рукописи
БОРИСОВ Борис Александрович
Молекулярно-пучковая эпитаксия нитридов
металлов для светодиодов ультрафиолетового
диапазона
Специальность 01.04.04 – физическая электроника
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени
кандидата физико-математических наук
Санкт-Петербург - 2008
Работа выполнена на кафедре физической электроники ГОУ ВПО СанктПетербургский государственный политехнический университет.
Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор, Кораблев Вадим Васильевич,(СПбГПУ)
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Сидоров Валерий Георгиевич, (СПбГПУ) кандидат физико-математических наук Филаретов Алексей Гелиевич (ОАО «Светлана», ЗАО «Светлана – Рост»)
Ведущая организация: Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН
Защита состоится 23 октября 2008 года в 18 часов на заседании диссертационного совета Д 212.229.01 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, г. СанктПетербург, ул. Политехническая 29, корп.2, ауд.470.
С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».
Автореферат разослан 12 сентября 2008г.
Ученый секретарь диссертационного совета, д-р техн. наук, профессор Коротков А.С.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. III-нитриды, включающие три двойных соединения семейства AlN, GaN, InN и их сплавы, в настоящее время считаются одними из наиболее перспективных материалов для разработки новых типов оптоэлектронных устройств, работающих в широком диапазоне длин волн от видимой до дальней УФ областей спектра (вплоть до =200 нм), а также мощных СВЧ приборов, способных функционировать в агрессивных средах и при высоких температурах.
Несмотря на достигнутый в последние годы значительный технологический прогресс в разработке и создании эффективных светодиодов и лазерных диодов, излучающих в сине-зеленой и ближней УФ области, эффективность излучения в дальней УФ области спектра (1019 см-3) вплоть до состава x~0.85, выращенные методом МПЭ с газовыми источниками аммиака и силана;
исследовано вхождение магния и легирование слоев AlxGa1-xN:Mg ( x 0.35) р-типа, выращенных методом МПЭ с аммиаком ;
найдены ростовые условия МКЯ, позволившие получить квантовые точки AlGaN в матрице AlGaN, и исследованы их оптические характеристики;
получены светодиоды, излучающие в диапазоне длин волн 250280 нм.
Практическая значимость работы состоит в том, что предложенная технология может быть использована в качестве основы для разработки промышленной технологии получения светодиодов в УФ области. Основные этапы этой технологии могут быть также использованы при изготовлении фотоприемников, работающих в УФ диапазоне спектра. Результаты исследований представляют интерес при разработке технологии получения других полупроводниковых приборов на основе нитридов III группы (например, мощных биполярных и полевых транзисторов).
Научные положения, выносимые на защиту:
Образование нитрида кремния, Si3N4, на поверхности кремниевой подложки до начала роста не только не препятствует, а, наоборот, способствует формированию высокотемпературного буферного слоя AlN с высоким кристаллическим совершенством. Это достигается посредством прецизионного контроля толщины Si3N4 с помощью отражательной дифракции быстрых электронов (ОДБЭ) и попеременной подачей потоков алюминия и аммиака на начальной стадии роста.
Основными факторами, определяющими десорбцию Ga в ростовых условиях, являются кинетические явления, происходящие на растущей поверхности GaN. Энергия активации десорбции Ga совпадает с энергией свободного испарения и составляет величину 3.2±0.1 эВ.
Эффективная ширина запрещенной зоны КПСР AlN/Al0.08Ga0.92N с шириной ямы 0.50 и 0.75 нм может быть изменена заданным образом с шагом 140 мэВ в диапазоне 4.50 5.30 эВ путем изменения периода от 1.25 до 2.25 нм.
Энергия активации донорного уровня кремния в слоях AlxGa1-xN не
«