2 / 6
С.С. Стрельченко, Н.И. Шумакин
2
Инженерный журнал: наука и инновации
# 6·2017
гированию, и полученных методом ЖФЭ в интервале температур
900…700 °С [4], показало, что эта методика позволяет существенно
снизить фоновую концентрацию примесей в эпитаксиальных слоях.
При этом уменьшение концентрации сопровождается существенным
увеличением подвижности основных носителей заряда, что приводит
к повышению проводимости и ускорению отклика.
Механизм действия РЗЭ в структурах GaAs заключается в связыва-
нии фоновых примесей в растворах-расплавах и предотвращении их
попадания в эпитаксиальный слой. Такой характер взаимодействия под-
тверждался в работах [3, 5] с применением измерений фотолюминес-
ценции и эффекта Холла.
Результаты, приведенные в работе [4], показали, что комплексное
легирование галлиевых растворов-расплавов иттербием и алюминием
при кристаллизации слоев GaAs в интервале температур 650…700 °С
позволяет достигать значений концентрации электронов в слоях, равной
10
12
см
–3
(300 K), и их подвижности, оставляющей 50
⋅
10
3
см
2
/(В∙ с) (77 K).
Цель работы — исследование возможности получения слаболе-
гированных слоев AlGaAs путем легирования РЗЭ и их аналогами,
предназначенных для применения в фотоприемных устройствах, в
частности в селективных фотодиодах.
Для решения поставленных задач были проведены эксперимен-
тальные исследования по выращиванию слоев AlGaAs
из расплава
галлия, легированного аналогом РЗЭ — скандием или иттербием. Эпи-
таксиальные слои выращивались методом ЖФЭ на установке с гори-
зонтальным реактором в кассете поршневого типа. В качестве подлож-
ки был выбран GaAs
n
-типа марки АГЧТ с кристаллографической ори-
ентацией (100). Для формирования шихты использовали галлий
чистотой 99,9999 % (мас.), алюминий — 99,99999 % (мас.), иттербий —
99,99 % (мас.), скандий — 99,1 % (мас.).
В процессе работы особое внимание было уделено чистоте ис-
ходных веществ и оснастки, чем в основном и определяется концен-
трация неконтролируемых примесей. В эпитаксиальных процессах
применяются материалы особой чистоты, прошедшие цикл предэпи-
таксиальной обработки. Кассеты, изготовленные из графита марки
МПГ-7, отжигали в вакууме при температуре 960 °С и давлении в ра-
бочей камере 10
–5
мм рт. ст. в течение 6…7 ч, а также подвергали от-
жигу в атмосфере водорода на установках «Аргал-2М». Процесс ро-
ста эпитаксиальных слоев происходил в атмосфере высокочистого
водорода (точка росы –80 °С). Растворы-расплавы предварительно не
отжигали. Температура и время гомогенизации расплавов составляли
700 °С и 1,5 ч соответственно.
Наращивание слоев Al
х
Ga
1–
х
As (
x
= 0,12), имеющего ширину за-
прещенной зоны 1,574 эВ, что соответствует краю поглощения излу-