mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2013-4-3-8mateltech-81Research ArticleМатериаловедение и технология. ПолупроводникиMATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY. SEMICONDUCTORSИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ КРУПНОГАБАРИТНЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ АНТИМОНИДА ГАЛЛИЯ, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ ЧОХРАЛЬСКОГО В КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОМ НАПРАВЛЕНИИ [100]STRUCTURAL STUDIES OF LARGE [100]−ORIENTED CZOCHRALSKI GROWN GASB SINGLE CRYSTALSЕжловВ. С.EzhlovV. S.

кандидат техн. наук, зав. НПК−2, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, стр. 1

ezhlov@yandex.ruМильвидскаяА. Г.MilvidskayaA. G.

кандидат техн. наук, зав. лабораторией, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, стр. 1

milvidskaya.a@giredmet.ruМолодцоваЕ. В.MolodtsovaE. V.

кандидат техн. наук, ведущий научный сотрудник, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, стр. 1

 

milvidskaya.a@giredmet.ruМеженныйМ. В.MezhennyiM. V.

вед.инженер, ОАО «Оптрон», 105187, г. Москва, Щербаковская ул., д. 53

mvmezh@gmail.comОАО «Гиредмет»РоссияJSC GiredmetRussian FederationОАО «Оптрон»РоссияJSC OptronRussian Federation201315032015041317Copyright © Ежлов В.С., Мильвидская А.Г., Молодцова Е.В., Меженный М.В., 20152015Ежлов В.С., Мильвидская А.Г., Молодцова Е.В., Меженный М.В.Ezhlov V.S., Milvidskaya A.G., Molodtsova E.V., Mezhennyi M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/81

Проведено исследование свойств нелегированных монокристаллов антимонида галлия  диаметром более 60 мм, выращенных методом Чохральского в кристаллографическом направлении [100].  Установлено, что снижение плотности дислокаций в крупногабаритных нелегированных монокристаллах антимонида галлия может быть достигнуто как с использованием известных технологических приемов в процессе выращивания, так и с помощью легирования изовалентной примесью (индием). Показано, что введение в технологический процесс выдержки при температуре, близкой к температуре кристаллизации, на стадии выхода  кристалла на диаметр в течение 1 ч и термообработки в посткристаллизационном состоянии при температуре 650 оС в течение 3 ч позволяет достичь в нелегированных монокристаллах антимонида галлия диаметром ~60 мм значения плотности дислокаций (3—5) ⋅ 103  см−2. Установлено,  что образование дислокаций в крупногабаритных монокристаллах антимонида галлия  обусловлено двумя температурными диапазонами, о чем свидетельствует различная морфоло- гия следов дислокаций. Определены значения критических напряжений образования дислокаций в интервале температур 420—690 оС. Показано, что легирование изовалентной примесью (In до концентраций  (2—4)⋅ 1018 ат/см3) приводит к существенному увеличению критических напряжений образования дислокаций и, следовательно, снижению их средней плотности до (4—5) ⋅ 102  см−2, что открывает перспективу получения крупногабаритных малодислокационных монокристаллов антимонида галлия.  

 

The properties of Chochralski grown [100] undoped GaSb crystals with diameters > 60 mm have been studied. We found that the dislocation density reduction in large undoped crystals can be achieved both by the well known technological approaches and by isovalent impurity (indium) doping. We show that the introduction of two additional annealing stages, one being close to the moment the crystal reaches the target diameter (the length of this stage is 1 hour, the temperature being close to the melting point) and the other being 3 h long post−growth annealing at 650 °C, reduces the dislocation density in ~60 mm diameter crystals to (3—5) · 103 cm−2. We found that dislocations in large GaSb crystals form in two distinct temperature ranges as evidenced by the difference in the morphology of the dislocation traces. The dislocation critical stresses were identified in the 420—690 °C temperature range. It is demonstrated that isovalent doping (In, concentration in the range (2—4) · 1018 cm−3 leads to a significant incr ase in dislocation critical stresses and, accordingly, to a drastic decrease in the average dislocation density to (4—5) · 102 cm−2. This opens new prospects for obtaining large low dislocation density GaSb crystals.

антимонид галлиямонокристаллметод Чохральскогодефектыплотность дислокацийлегированиеgallium antimonidesingle crystaМинистерства образования и науки Российской ФедерацииReferencesHvostikov, V. P. Termofotoelektricheskie preobrazovateli teplovogo i koncentrirovannogo solnechnogo izlucheniya / V. P. Hvostikov, O. A. Hvostikova, P. Yu. Gazaryan, M. Z. Shvarc, V. D. Rumyancev, V. M. Andreev // Fizika i tehnika poluprovodnikov. − 2004. − V. 38, Iss. 8. − P. 988—993.Hvostikov, V. P. Termofotoelektricheskie preobrazovateli teplovogo i koncentrirovannogo solnechnogo izlucheniya / V. P. Hvostikov, O. A. Hvostikova, P. Yu. Gazaryan, M. Z. Shvarc, V. D. Rumyancev, V. M. Andreev // Fizika i tehnika poluprovodnikov. − 2004. − V. 38, Iss. 8. − P. 988—993.Levin, R. V. Termofotopreobrazovateli na osnove antimonida galliya / R. V. Levin, B. V. Pushnyi, V. P. Hvostikov, M. N. Mizerov, V. M. Andreev // Fotonika−2008: Tez. − Novosibirsk, 2008. − P. 86.Levin, R. V. Termofotopreobrazovateli na osnove antimonida galliya / R. V. Levin, B. V. Pushnyi, V. P. Hvostikov, M. N. Mizerov, V. M. Andreev // Fotonika−2008: Tez. − Novosibirsk, 2008. − P. 86.Danilova, T. N. Svetodiody na osnove tverdyh rastvorov GaSb dlya srednei infrakrasnoi oblasti spektra 1,6—4,4 mkm / T. N. Danilova, V. E. Zhurtanov, A. N. Imenkov, Yu. P Yakovlev. // Fizika i tehnika poluprovodnikov. − 2005. − V. 39, Iss. 11. − P. 1281— 1308.Danilova, T. N. Svetodiody na osnove tverdyh rastvorov GaSb dlya srednei infrakrasnoi oblasti spektra 1,6—4,4 mkm / T. N. Danilova, V. E. Zhurtanov, A. N. Imenkov, Yu. P Yakovlev. // Fizika i tehnika poluprovodnikov. − 2005. − V. 39, Iss. 11. − P. 1281— 1308.Murti, M. R. 1.7—1.9 μm InxGa1−xAs/InyAl1−yAs light−emitting diodes lattice−mismatched grown on GaAs / M. R. Murti, B. Grietens, C. Van Hoof, G. J. Borghs // J. Appl. Phys. − 1995. − V. 78, N 1. − P. 578—580.Murti, M. R. 1.7—1.9 μm InxGa1−xAs/InyAl1−yAs light−emitting diodes lattice−mismatched grown on GaAs / M. R. Murti, B. Grietens, C. Van Hoof, G. J. Borghs // J. Appl. Phys. − 1995. − V. 78, N 1. − P. 578—580.Alferov, Zh. I. Tendencii i perspektivy razvitiya solnechnoi energetiki / Zh. I. Alferov, V. M. Andreev, V. D. Rumyancev // Fizika i tehnika poluprovodnikov. − 2004. − V. 38, Iss. 8. − P. 937—948.Alferov, Zh. I. Tendencii i perspektivy razvitiya solnechnoi energetiki / Zh. I. Alferov, V. M. Andreev, V. D. Rumyancev // Fizika i tehnika poluprovodnikov. − 2004. − V. 38, Iss. 8. − P. 937—948.Mil’vidskii, M. G. Fiziko−himicheskie osnovy polucheniya razlagayushihsya poluprovodnikovyh soedinenii / M. G. Mil’vidskii, O. V. Pelevin, B. A. Saharov. − M. : Metallurgiya, 1974. − 392 p.Mil’vidskii, M. G. Fiziko−himicheskie osnovy polucheniya razlagayushihsya poluprovodnikovyh soedinenii / M. G. Mil’vidskii, O. V. Pelevin, B. A. Saharov. − M. : Metallurgiya, 1974. − 392 p.Smirnov, V. M. Sobstvennye tochechnye defekty i mikrodefekty v monokristallah antimonida galliya / V. M. Smirnov, A. A. Kalinin, V. T. Bublik, A. G. Braginskaya // Kristallografiya. − 1986. − V. 31, N 3. − P. 345—349.Smirnov, V. M. Sobstvennye tochechnye defekty i mikrodefekty v monokristallah antimonida galliya / V. M. Smirnov, A. A. Kalinin, V. T. Bublik, A. G. Braginskaya // Kristallografiya. − 1986. − V. 31, N 3. − P. 345—349.Mezhennyi, M. V. Kriticheskie napryazheniya i temperaturnye diapazony obrazovaniya dislokacii v monokristallah fosfida indiya i antimonida galliya pri vyrashivanii iz rasplava / M. V. Mezhennyi, A. G. Braginskaya, S.S. Shifrin // Mater. 9−go sovesh. po polucheniyu profilirovannyh kristallov i izdelii sposobom Stepanova i ih primeneniyu v narodnom hozyaistve. − L., 1982. − P. 102.Mezhennyi, M. V. Kriticheskie napryazheniya i temperaturnye diapazony obrazovaniya dislokacii v monokristallah fosfida indiya i antimonida galliya pri vyrashivanii iz rasplava / M. V. Mezhennyi, A. G. Braginskaya, S.S. Shifrin // Mater. 9−go sovesh. po polucheniyu profilirovannyh kristallov i izdelii sposobom Stepanova i ih primeneniyu v narodnom hozyaistve. − L., 1982. − P. 102.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.