Гетероструктури на основі монокристалічних та поруватих сполук А2В6 та А3В5, отримані методом радикало-променевої епітаксії - Автореферат

Актуальність теми визначається широким використанням гетероструктур на основі сполук А3В5 та А2В6 у промисловому виробництві приладів оптоелектроніки (надяскраві світловипромінюючі діоди, лазерні діоди, фотодетектори та ін.) і високочастотної та силової електроніки (діоди, біполярні та польові гетеро-транзистори тощо). Для масового застосування бажаним є здешевлення виробництва таких приладів, що можливо шляхом заміни дорогих сапфірових і карбід-кремнієвих підкладок на більш дешеві й такі, що легко обробляються, зокрема на основі широко розповсюджених напівпровідників Si та GAAS. Разом з тим, розробка дешевих технологій масового виробництва приладів електроніки гальмується через те, що ряд фундаментальних фізичних питань залишаються не вирішеними, в першу чергу, одна із серйозних проблем, що виникає при епітаксійному нарощуванні (наприклад, GAN на GAAS) полягає в значному розходженні постійних граток і температурних коефіцієнтів розширення плівки GAN і підкладки GAAS. Використання гетероструктур на основі таких підкладок дозволить у перспективі збільшити термін служби приладів оптоелектроніки та надвисокочастотної техніки. Таким чином, актуальність наукової проблеми, яка вирішується в даному дисертаційному дослідженні, обумовлена необхідністю розвитку наукових знань про фізико-технологічні процеси цілеспрямованого керування складом власних дефектів, а також практичними потребами підвищення ефективності використання гетероструктур з мінімальними механічними напруженнями за рахунок застосування поруватих підкладок на основі сполук А3В5 та А2В6.Запропоновано та проаналізовано моделі процесів росту тонких плівок GAN на підкладках GAAS, а саме: а) дифузійно-рекомбінаційна, основним компонентом якої є дифузія азоту по вакансіях мишяку та по міжвузлях; б) кінетично-дифузійна, повязана з генераційно-рекомбінаційними та кінетичними процесами росту плівок, обумовленого рекомбінацією азоту з вакансіями мишяку. Проведено аналітичне та чисельне моделювання процесів росту тонких епітаксійних плівок GAN на підкладках GAAS та профілів розподілу атомів основних хімічних елементів, що входять до складу сполук епітаксійної плівки GAN та монокристалічної підкладки GAAS. За кімнатної температури в спектрах ФЛ плівок GAN (отриманих за Т= 973 К) спостерігається слабкий пік 3,37 ЕВ, основна доля випромінювання припадає на смугу, що знаходиться в діапазоні 1,7-2,0 ЕВ. Вони становлять 1 ГПА - для плівок GAN, отриманих на монокристалічних підкладках GAAS, 0,4 ГПА - для плівок GAN, отриманих на поруватих підкладках GAAS з розміром кристалітів 100 нм та 0,1 ГПА - для плівок GAN, отриманих на поруватих підкладках GAAS з розміром кристалітів 20 нм. Зміщення моди Е2 відносно її номинального положення (значення Е2 моди для обємних зразків GAN дорівнює 567,8 см-1) для ненапруженої підкладки для плівок GAN, отриманих на поруватих підкладках GAAS для зразків серії А (), є значно більшим, ніж для плівок GAN, отриманих на поруватих підкладках GAAS для зразків серії В (см-1).За допомогою комплексних експериментальних досліджень процесів формування гетероструктур ZNO/ZNS(ZNSE) при обробці сульфідів (селенідів) цинку в радикалах атомарного кисню: - встановлено, що на поверхні плівки ZNS:Mn утворюється шар, збагачений киснем, аж до виникнення тонкого шару ZNO, що підтверджується появою в спектрах ФЛ зеленої смуги ZNO, а в спектрах фотодеполяризації - фотоструму в області 3,2-3,4 ЕВ відповідних Eg оксиду цинку, під шаром ZNO утворюється (за досить високої температури обробки) шар ZNS1-XOX з малим значенням x, що не перевищує 0,013. визначено та вивчено фізичний механізм дефектоутворення в плівках ZNS:Mn при обробці їх в радикалах кисню, який повязаний не тільки з витягуванням іонів цинку на поверхню, що супроводжується генерацією VZN (такий механізм підтверджується посиленням синьої смуги (2,7 ЕВ) у спектрі ФЛ), але й дифузією іонів кисню вглиб плівки з утворенням там ізовалентних пасток [Os2-]O і їх комплексів з іонами Mn2 . Виявлено й вивчено блакитну смугу ФЛ у монокристалічних шарах ZNS:Tm р-типу, отриманих методом радикало-променевої епітаксії, область випромінювання яких знаходиться в межах 2,2-2,7 ЕВ і включає в себе вузькі лінії з максимумами при енергії 2.23; 2,56; 259; 2,62; 2,64 ЕВ що відповідають електронним переходам іонів Tm3 зі збудженого 1G4 стану в основний 3H6 . Достовірність результатів висновків і рекомендацій підтверджується комплексністю проведених досліджень з використанням системи добре апробованих експериментальних методик (рентгенівський аналіз, вторинна іонна мас-спектроскопія, рентгенівська фотоелектронна спектроскопія, растрова електронна мікроскопія, спектральний аналіз, комбінаційне розсіювання світла, електронна спектроскопія для хімічного аналізу) та зіставленням отриманих із різних експериментів одних і тих самих фізичних параметрів і характеристик, відтворюваністю результатів досліджень, узгодженням результатів з даними інших авторів, коли таке порівняння було можливим, високим міжнародним рейтингом та імпакт-факт

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ