РЕФЕРАТ 3
Введение 4
1. Обзор литературы 6
1.1 Структура и дефекты МЛЭ пленок КРТ на подложках из GaAs 6
1.2 Ионная имплантация 14
2. Методика эксперимента 19
2.1 Дифференциальные холловские измерения 20
Список использованной литературы 23
Твердый раствор КРТ широко используется при создании эффективных инфракрасных (ИК) фотоприемников в спектральном диапазоне от 1 до 30 мкм. Успешное применение этого узкозонного материала в качестве чувствительного ИК элемента требует точного определения электрических параметров носителей заряда. Обычно параметры вычисляют из зависимостей коэффициента Холла и электрической проводимости от магнитного поля и температуры [1].
Использование различных физических процессов позволяет разрабатывать различные типы инфракрасных детекторов, работающих в широком диапазоне температур (от температуры жидкого азота до комнатной).
Дальнейшее развитие многоэлементных приемников из КРТ требует увеличения размера подложки и однородности физических свойств по площади поверхности.
В настоящее время основное исследование сосредоточено на росте, легировании и характеристиках КРТ на подложках CdZnTe, потому что наибольшее совершенство кристаллов достигается именно при таком сопряжении материалов. CdZnTe подложки большой площади (до 40x60 мм2) доступны и используются для роста КРТ. Но кристаллическое совершенство и содержание Zn неоднородны по площади поверхности [2]. Кроме того, недостатками подложек CdZnTe являются высокая стоимость, отсутствие точного контроля примесей при росте, существенное отличие коэффициента теплового расширения от кремниевых и низкая механическая прочность [3].
Поэтому зачастую используют “альтернативные” подложки такие как GaAs или Si. Эпитаксиальный рост КРТ на этих подложках необходим для изготовления недорогих и больших площадей массивов инфракрасных фокальных плоскостей [4].
В отечественной промышленной технологии производства эпитаксиальных гетероструктур КРТ МЛЭ наиболее часто используются подложки из GaAs ориентации (310). Стоимость квадратного сантиметра подложки из GaAs значительно ниже, чем подложки из CdZnTe. К тому же по прочности подложечный материал из арсенида галлия значительно превосходит прочность подложек из CdZnTe.
В последние годы внимание сосредоточено на мышьяке в качестве легирующей примеси p-типа из-за низкого коэффициента диффузии в материале КРТ, но поведение этой примеси в КРТ, особенно при ионной имплантации пока еще недостаточно изучено.
С помощью измерений коэффициента Холла можно определить тип проводимости полупроводника, концентрацию носителей заряда в материале и их подвижность. Данный метод достаточно легко реализуем, а полученные результаты измерений сравнительно просто интерпретируются. Электрофизические параметры образцов КРТ определялись из измерений эффекта Холла методом Ван дер Пау [24]. Измерения проводились при постоянном токе, протекающем через образец (I = 1 мА), для двух
направлений тока и двух направлений постоянного магнитного поля. Ошибка измерений коэффициента Холла не превышала 15 %.
Образцы крепились с помощью клея БФ-6 на специальный держатель, показанный на рисунке 10. Сам образец КРТ приклеивался к подложке из поликора, а по краям подложки приклеивались контакты из индия треугольной формы. Далее индиевые контакты примазывались к поверхности образца. В металлизированные дорожки держателя впаивалась тонкая медная проволока. Проволока вдавливалась в индиевые контакты таким образом, чтобы не нарушился контакт при воздействии низкой температуры азота во время измерений.
Рисунок 10 - Изображение держателя образца
Определение распределения объемной концентрации электронов по глубине материала после ионной имплантации проводилось методом дифференциальных холловских измерений, который заключается в измерении электрофизических параметров образца при последовательном удалении тонких слоев заданной толщины с поверхности ионно-легированного слоя. Из измерений определялась слоевая концентрации электронов NS, которая является интегральной концентрацией электронов во всем легированном слое. На основе значений слоевой концентрации для каждого шага травления находилось распределение слоевой концентрации электронов по глубине ионно-имплантированного слоя [17].
Затем производилось сглаживание полученных зависимостей NS от толщины стравленного слоя, и объемная концентрация носителей заряда определялась по формуле:
&ns
~Kd
Для построения профилей электрически активных дефектов проводилось травление всех образцов, кроме исходного. Тонкие слои материала удалялись путем химического травления в 0.02% растворе брома в диметилформамиде. Образцы наклеивались на групповую фторопластовую кассету и помещались в наклонный вращающийся стакан с травителем. После процесса травления пробный образец (не относящийся к измерениям) помещался в микроинтерферометр МИИ-4М и наблюдалась картина интерференции (рис. 11), по которой определялась глубина стравленного слоя.
