ivdon3@bk.ru
Обсуждаются результаты теоретического и экспериментального исследования процессов синтеза тонкопленочных структур GaInAsBi, формируемых на подложках InAs в поле температурного градиента. Изучены особенности межфазного взаимодействия в системе In-As-Sb в присутствии изовалентных растворителей (In, Bi). Определены значения параметров взаимодействия и коэффициентов распределения компонентов системы. Представлены оптимальные технологические режимы получения гетероструктур на основе InAs. Экспериментально изучены свойства поверхности эпитаксиальных слоев. Установлено, что главными управляющими параметрами являются температура термомиграции и ее градиент. Показано, что синтезированные полупроводниковые материалы могут найти эффективное применение в электронных устройствах нового поколения – электрооптических модуляторах и сверхчувствительных сенсорных элементах.
Ключевые слова: эпитаксиальная структура, кристаллизация, перекристаллизация, расплав, коэффициент сегрегации, металлоорганическое соединение, вольтовая чувствительность, ближний ИК-диапазон, твердый раствор, оптическая характеристика
В работе исследованы процессы жидкофазной эпитаксии нового материала инфракрасной оптоэлектроники – арсенида индия, легированного висмутом при использовании ступенчатого теплового поля. Проведен анализ равновесия фаз в процессе роста твердого раствора. Показана возможность формирования мезоструктуры (модуляции состава по координате роста). Рассмотрены проблемы дефектообразования в композитных слоях, выращенных из расплава. Обсуждаются пути уменьшения плотности дислокаций в градиентных слоях. Разработан относительно несложный способ управления тепловым полем температуры в зоне кристаллизации и новая технологическая процедура последовательной кристаллизации твердых растворов с мезоструктурой.
Ключевые слова: твердые растворы, жидкофазная эпитаксия, арсенид индия, мезоструктура, ступенчатое тепловое поле, генерация дислокаций
В работе осуществлено моделирование композитной структуры графен-MnО на основе минимизации функционала электронной плотности.
Ключевые слова: эффективный заряд, графен, пассивированная поверхность, функционал плотности, интерфейс, работа выхода, энергетический зазор, зонная структура
В работе содержится анализ результатов моделирования электрофизических параметров светоизлучательных твердых растворов GaInAsSb/GaSb. В модели учитываются три типа тока – дрейф, термоэлектронная эмиссия и туннелирование через потенциальные барьеры. Модель оболочки оперирует массивами внешних и внутренних фотонов (генерация которых осуществляется внешними устройствами и внутри устройства, например, светоизлучающего диода). Устройство моделируется дискретными элементами в виде двухмоторных квадратных матриц. В работе построены графики зависимостей мощности излучения от силы тока и вольт-амперная характеристика (ВАХ) светодиодного устройства. Массив носителей описан статистикой Ферми. В явном виде раскрыты индикаторы моделирования, основанные на особенностях зонной структуры полупроводниковых систем. Обсуждены результаты экспериментов, показавшие удовлетворительное согласие с данными, полученными на основе расчетов.
Ключевые слова: твердые растворы, Sim Windows 1,5, излучающие структуры, токи, ограниченные пространственным зарядом, электрофизические параметры
В работе представлены результаты моделирования эволюции системы, соотнесенные с экспериментальными данными двухфазных систем, в частности, результатами экспериментальных исследований кинетики кристаллизации твердых растворов с мезоструктурой
Ключевые слова: энтропия, негэнтропия, коэнтропия, мера упорядоченности, структурное разнообразие, нормальное распределение, диссипативные системы, асимметричное строение, ортогональные распределения, инверсия зависимости
Обсуждаются экспериментальные исследования структуры эпитаксиальных слоев элементной базы оптоэлектроники ближнего ИК диапазона. Рассмотрены возможности формирования в поле температурного градиента эпитаксиальных пленок узкозонного материала – антимонида-висмутида индия с управляемым по геометрии слоя составом. Описана технология получения твердых растворов на основе соединений А3В5 методом возвратно-поступательного движения жидкого включения в поле градиента температуры. Определены условия обогащения эпитаксиальных слоев компонентами с низкой растворимостью. Показано, что факторами управления являются стартовый состав расплава, его топология, дистанция термомиграции, градиент температуры и количество циклов перемещения жидкой зоны. В частности, там, где это необходимо, можно получить однородный по координате роста слой при исходном варизонном распределении компонентов. В ходе многостадийного процесса оказываются возможными программируемые скачки концентраций и, в перспективе, получение мезоструктуры слоя (сверхрешетки с периодом 300 нм и менее). Приведены результаты рентгеноструктурных исследований узкозонных твердых растворов, показаны пути формирования пленок с заданным распределением компонентов. Определено предельное содержание висмута в структуре с допустимым уровнем дефектов. Для системы InSbBi-InSb уточнено значение постоянной решетки.
Ключевые слова: твердые растворы, перекристаллизация, градиентная жидкофазная эпитаксия, термомиграция, антимонид-висмутида индия, толщина расплава, градиент температуры, компоненты, координата роста, эпитаксиальные слои
В статье осуществлено моделирование фазовых равновесий в многокомпонентных системах соединений А3В5 и рассчитаны составы жидкой фазы, равновесной с заданным твердым раствором. Применена модель избыточных термодинамических функций, в которой учитываются процессы образования ассоциатов в расплаве вблизи температур солидуса. Разработанный алгоритм позволяет решать и прямую задачу (в которой входными параметры являются температура роста слоев и состав твердой фазы, отвечающий ожидаемым приборным характеристикам) и обратную задачу (по заданной жидкой фазе ищется температура роста и состав твердого раствора). Определены предельные концентрации легирующих компонентов – мышьяка и висмута. Обсуждаются структурные и электрофизические характеристики многокомпонентных полупроводниковых гетеросистем А3В5, твердые растворы которых кристаллизуются из жидкой фазы в градиентном тепловом поле. Впервые качественно описан механизм внедрения примесей в решетку эпитаксиальных слоев многокомпонентных твердых растворов. С увеличением толщины кристаллизуемой пленки термодинамически равновесное замещение атомами висмута сурьмы завершается и имеет место внедрение атомов Bi в междоузлия. Взаимодействие соседних атомов с валентными электронными оболочками Bi становится более симметричным, что обусловливает рост концентрации. При этом возрастает также концентрация дефектов пленки вблизи ее тыльной поверхности. Полученные значения электрофизических параметров позволяют сделать вывод о приборной пригодности исследуемых материалов.
Ключевые слова: твердые растворы, мезоструктура, антимонид, легирование, жидкая фаза, фазовые превращения, бинарные соединения, ассоциаты, постоянная решетки, многокомпонентные системы
В работе содержится анализ результатов экспериментов по получению излучательных структур на основе антимонида галлия, формируемых методом термомиграции расплава в полупроводниковой матрице.
Ключевые слова: термомиграция, твердые растворы, градиентная эпитаксия, диод с мелкой мезой, антимонид галлия, фундаментальный переход, спектры фотолюминесценции