Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1 Физико-химические свойства оксида галлия и арсенида галлия 5
1.1 Полиморфизм оксида галлия 5
1.2 Электронная структура Р-ОазОз 6
1.3 Свойства структур Оа2Оз/ CuI 7
1.4 Свойства структур GaN/ Sn: Оа2Оз 11
1.5 Свойства структур ZnO/ Ga2O3 13
1.6 Физические и химические свойства GaAs 16
1.7 Выводы по главе 1 и постановка задачи 17
Глава 2 Методика эксперимента 19
2.1 Методика изготовления образцов 19
2.1.1 Технология нанесения пленки Ga2O3 19
2.1.2 Методика нанесения контактов 19
2.2 Методика измерений темновых вольт-амперных характеристик и при
воздействии УФ-излучения 20
2.3 Методика измерений вольт-фарадных и вольт-амперных характеристик 21
Г лава 3 Результаты эксперимента и их обсуждение 23
3.1 Структуры Ga2O3/n-GaAs 23
3.2 Структуры Ga2O3/p-GaAs 28
3.3 Структуры Ga2O3/GaAs:Cr 31
3.4 Выводы по главе 3 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 39
В настоящее время производители электронного оборудования и материалов для микроэлектронной промышленности направляют все больше усилий на поиск разумной альтернативы кремнию. В связи с этим оксид галлия вызывает большой интерес у научных исследователей, так как он обладает рядом физических и химических свойств, благодаря которым может составить значительную конкуренцию востребованным материалам.
ОазОз является полупроводником n-типа проводимости, обладающим высоким удельным сопротивлением (р ~ 1013 Ом-см), большими значениями диэлектрической проницаемости (г =10.2 - 14.2). Свойства оксида галлия могут варьироваться в зависимости от исходных компонентов, методики получения, после ростовой обработки, легирующей примеси и т.д. Оксид галлия обладает прозрачностью в видимой области спектра, поскольку ширина его запрещенной зоны равна Eg ~ (4.8 - 5.3) эВ. Это позволяет оксиду галлия участвовать в создании тонкопленочных полевых транзисторов и датчиков УФ диапазона на его основе.
Актуальность разработок УФ-датчиков на новых материалах обусловлена их применением в космической и военной технике, научных исследованиях, медицине. Существующие на сегодняшний день датчики УФ не удовлетворяют полному набору требований и обладают рядом недостатков. Таким образом, разработка детектирующих устройств на новых материалах представляет несомненный интерес.
Объектом исследования в данной работе являются пленки оксида галлия, полученные ВЧ-магнетронным распылением на подложках GaAs.
Цель работы: показать возможность использования структур Ga2O3-GaAs в качестве детекторов глубокого ультрафиолетового излучения.
В данной работе сообщается о том, как влияет излучение с длиной волны 1 = 254нм на характеристики структур Ga2O3-GaAs при работе на постоянном сигнале и на частоте 1МГц.
Результаты работы могут быть использованы для улучшения характеристики существующих приборов или создания новых устройств на основе оксида галлия, таких как датчики ультрафиолетового излучения, тонкоплёночные полевые транзисторы, газовые сенсоры.
В работе проведены исследования электрических и фотоэлектрических характеристик структур Ga2Os/GaAs с разным типом проводимости подложки. Анализируя выше изложенные данные, приходим к выводу, что при использовании одного и того же метода нанесения пленок оксида галлия их свойства структур Ga?Os/GaAs существенно зависят от материала подложки.
По результатам исследований можно сделать следующие выводы:
1. Образцы на основе n-GaAs проявляют свойства МДП-структур с присущими им особенностями поведения вольт-фарадных и вольт-сименсных характеристик. При воздействии излучения с 1 = 254 нм обратные токи увеличиваются, а прямые уменьшаются. Структуры Ga?Os/GaAs способны работать в автономном режиме и для данного образца Uxx = 0.45 В, и 1кз составляет единицы мкА.
2. Для структур на основе р-GaAs ВФХ описываются кривыми, которые свойственны анизатипным гетероструктурам. В данном случае при воздействии излучения с 1 = 254 нм обратный ток увеличивается на три-четыре порядка, что позволяет использовать такие структуры в качестве детекторов УФ-излучения. Подобно образцам на основе п- материала структуры Ga2Os/p-GaAs обладают фотовольтаическим эффектом. Среднее напряжение холостого хода равно 0.6 В и ток короткого замыкания составляет несколько нА.
3. Анализ темновых и ВАХ при освещении показал, что GaAs:Cr обладает ^-типом проводимости. При неоднократном опросе образцов во время непрерывного действия УФ- излучения наблюдаются небольшие изменения II, что говорит о стабильной работе таких структур в качестве детекторов УФ-излучения. Благодаря этому свойству образцы, иследованный в данной работе, пригодны для использования в космическом пространсве. Напряжение холостого хода увеличвается в 2 раза и составляет 0.8 В, ток короткого замыкания единицы нА.
4. Независимо от типа подложки времена отлики и восстановления для структур Ga2Os/GaAs составляют 1 секунду и меньше.
Публикации по теме работы.
Результаты работы с публикацией докладов были представлены:
1) Постерный доклад. Детекторы УФ излучения на основе структур Ga2O3-GaAs. О.С. Киселева, В.В. Копьев, Б.О. Кушнарев, В.Л. Олейник. 12-13 декабря 2023;
2) Устный доклад. Солнечно слепые гетероструктуры Ga2O3/GaAs:Cr,
чувствительные к УФ излучению. О. С. Киселева, Б. О. Кушнарев, В. Л. Олейник, А. В. Цымбалов. 17-26 апреля 2023;
3) Устный доклад. Электрофизические свойства структур Ga2O3/GaAs. О. С. Киселева, Б. О. Кушнарев, А. В. Цымбалов. 2-58 мая 2023.
