Выращивание монокристаллов антимонида индия диаметром 100 мм модифицированным методом Чохральского
Аннотация
На текущий момент во всем мире наблюдается тенденция к увеличению диаметров монокристаллов как элементарных полупроводников, так и полупроводниковых соединений. Имеются сообщения, свидетельствующие об использовании монокристаллов соединений AIIIBV диаметром от четырех до шести дюймов. До настоящего времени в России были получены монокристаллы антимонида индия диаметром до 75 мм.
Антимонид индия является элементной базой наиболее широкой области твердотельной электроники – оптоэлектроники. На его основе изготавливаются линейные и матричные фотоприемники, работающие в спектральном диапазоне длин волн 3—5 мкм, которые используются в качестве смотрящего элемента в системах тепловидения.
В данной работе был проведен подбор тепловых условий выращивания и получены монокристаллы антимонида индия диаметром 100 мм в кристаллографическом направлении [100]. Решение поставленной задачи позволило существенным образов увеличить выход годных фотоприемных устройств.
Монокристаллы диаметром 100 мм выращивали методом Чохральского в двухстадийном процессе. Конструкция графитового теплового узла была увеличена и подобрана под рабочий тигель диаметром 150 мм и загрузку 4,5—5 кг.
Методом Ван дер Пау были измерены электрофизические свойства полученных монокристаллов, которые соответствовали стандартным параметрам нелегированного антимонида индия. С помощью оптического микроскопа проводился подсчет ямок травления по методу 9 полей. Плотность дислокаций в кристаллах диаметром 100 мм составляла ≤ 100 см-2 и соответствовала значениям для кристаллов 50 мм.
Об авторах
Р. Ю. КозловРоссия
Козлов Роман Юрьевич – начальник лаборатории, аспирант НИТУ «МИСиС», 3 курс
С. С. Кормилицина
Россия
Кормилицина Светлана Сергеевна – младший научный сотрудник, аспирант НИТУ «МИСиС», 1 курс
Е. В. Молодцова
Россия
Молодцова Елена Владимировна – ведущий научный сотрудник, к.т.н.
Е. О. Журавлев
Россия
Журавлев Евгений Олегович – студент-практикант, студент НИТУ «МИСиС», магистратура 1 курс
Список литературы
1. Weiss E. /Proc. Infrared Technology and Applications XXXV (Orlando. 2009.), p.72982W-1.
2. Gershon G., Albo A., Eylon M., Cohen O., Calahorra Z., Brumer M., Nitzani M., Avnon E., Aghion I., Kogan I., Ilan E., Tuito A., Ben Ezra M., Shkedy L. / Proc. OPTRO 2014 (Paris. 2014).
3. Бурлаков И. Д., Болтарь К. О., Мирофянченко А. Е., Власов П. В., Лопухин А. А., Пряникова Е. В., Соловьев В. А., Семенов А. Н., Мельцер Б. Я., Комиссарова Т. А., Львова Т. В., Иванов С. В. Исследование структур InSb, выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии // Успехи прикладной физики. 2015. Т. 3. № 6. c. 559-565.
4. Суханов М. А., Бакаров А. К, Протасов Д. Ю., Журавлёв К. С. AlInSb/InSb-гетероструктуры для ИК-фотоприемников, выращенные методом молекулярно-лучевой эпитаксии // Письма в Журнал технической физики. 2020,Т.46,№ 4, с.3-6. / DOI 10.21883/PJTF.2020.04.49040.18055.
5. Д. Л. Алфимова, М. Л. Лунинa, Л. С. Лунинa, О. С. Пащенкоa А. С. Пащенко А. Н. Яценко. Влияние висмута на структурное совершенство упруго-напряженных эпитаксиальных слоев AlGaInSbBi, выращенных на подложках InSb // Поверхность. рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2020, № 8, с. 20–25/ DOI 10.31857/S1028096020080038.
6. Наумов А. В., Попов В. К., Современные охлаждаемые фотоприемные устройства ИК-диапазона. Динамика рынка до и после пандемии // Системы безопасности, 2020, № 3, С. 68-70.
7. Пономаренко В.П., Филачёв А.М. Инфракрасная техника и электронная оптика. Становление научных направлений (1946-2006) –М.: Физматкнига, 2006, 326 с.
8. J.Brouk, K.Alameh, Y.Nemirovsky Design and Characterization of CMOS/SOI Image Sensors // IEEE Transaction on Electron Devices, 2007, V. 54, No. 3, P. 468-475
9. Давыгора А. П., Сыров Ю. В. InSbS3 – новый представитель трубчатых кристаллов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2018, № 11, с. 109–112 / DOI 10.1134/S0207352818110094.
10. M.P.Mikhailova, I.A.Andreev. High-speed avalanche photodiode for the 2-5 mcm spectral range // Mid-infrared Semiconductor Optoelectronics: Springer Ser. Opt. Sci., 2006, V. 118, P. 547 / Springer ISSN: 0342-4111.
11. K.K.Choi. Optimization of corrugated QWIPs for large format, high quantum efficiency and multi-c6 Standardizing large format 5" GaSb and InSb substrate production / B. Martinez e.a. // Infrared Technology and Applications XLIII. SPIE. – 2017. V. – 10177. – P. 101772.
12. Growth and characterization of 6" InSb substrates for use in large-area infrared-imaging applications / M.J. Furlong e.a. // Infrared Technology and Applications XL. SPIE. – 2014. – V. 9070. – P. 907016.olor EPA // Infrared Physics and Technology, 2007, V. 50, ISS. 2-3, P. 124-135.
13. Нашельский А.Я. Технология спецматериалов электронной техники. – М.: Металлургия, 1993. – 368 с.
14. Wafer Technology Ltd [Электронный ресурс]. – Bucks : Wafer Technology Ltd,
15. -. – Режим доступа : http://www.wafertech.co.uk/ , свободный. – Загл. с экрана.
16. MTI Corporation [Электронный ресурс]. – Richmond, CA : MTI Corporation, 2002 - . – Режим доступа: http://www.mtixtl.com/ , свободный. – Загл. с экрана.
17. Xiamen Powerway Advanced Material Co, Ltd. [Электронный ресурс]. − Website. Trail: Products. Compound Semiconductor. // https://www.powerwaywafer.com/compound-semiconductor.html свободный. – Загл. с экрана.
18. Ежлов В.С., Мильвидская А.Г., Молодцова Е.В., Колчина Г.П., Меженный М.В., Резник В.Я. Способ получения крупногабаритных монокристаллов антимонида индия. Заявка № 2012102705/05 от 27.01.2012 на патент РФ.
19. Мильвидский М.Г., Освенский В.Б. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников. – М.: Металлургия, 1984. ˗ 256 с.
20. L.P. Allen, P.J. Flint, G.Meschew, G. Dallas, D. Bakken, G. J. Brown, A. Khoshakhlagh, C. J. Hill. 100mm diameter GaSb substrates with extended IR wavelength for advanced space-based applications, Proc. of the SPIE Defense, Security, and Sensing, Infrared Technology and Applications XXXVII, (25-29 April 2011, Orlando, Florida, USA), paper 8012-124.
21. Ежлов В.С., Мильвидская А.Г., Молодцова Е.В. Исследование свойств крупногабаритных монокристаллов антимонида индия, выращенных методом Чохральского в кристаллографическом направлении 100 // Материаловедение и технология. Полупроводники: сб. статей. – Москва, 2012. – С. 13–17.
Для цитирования:
Козлов Р.Ю., Кормилицина С.С., Молодцова Е.В., Журавлев Е.О. Выращивание монокристаллов антимонида индия диаметром 100 мм модифицированным методом Чохральского. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2021;24(3). https://doi.org/10.17073/1609-3577-2021-3-
Послать статью по эл. почте 