автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Исследование кристаллогенезиса полупроводников A III B V из висмутсодержащих расплавов

На правах рукописи —_ >

ИССЛЕДОВАНИЕ КРИСТАЛЛОГЕНЕЗИСА ПОЛУПРОВОДНИКОВ АШВУ ИЗ ВИСМУТСОДЕРЖАЩИХ

РАСПЛАВОВ (на примере 1п8ЫМ, А11п8ЬШ)

Специальность 05.27.06 - «Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 2003

Работа выполнена на кафедре физики Волгодонского института Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор

ЛУНИН ЛЕОНИД СЕРГЕЕВИЧ

доктор технических наук, профессор

ПОПОВ ВИКТОР ПАВЛОВИЧ

кандидат физико-математических наук, доцент ВАСИЛЬЕВА ТАТЬЯНА АНАТОЛЬЕВНА

Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН, г.Санкт-Петербург

Защита состоится "2" июля 2003 года в 10м часов на заседании диссертационного Совета К 212.304.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук при ЮжноРоссийском государственном техническом университете по адресу: 346428, г.Новочеркасск Ростовской области, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Автореферат разослан "29" мая 2003 г.

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

Ученый секретарь У

диссертационного Совета к.т.н., доцент ^у^Т^гЛ С-А- ГОРШКОВ

2ооз-<

(1701

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Современный рост объема информационных, познавательных и управляющих потоков, охватывающий все области науки, техники и повседневной жизни требует создания соответствующей материально-технической базы для обработки кодированных массивов данных. Общеизвестно, что многие практически важные задачи в микроэлектронике, материаловедении и целом ряде других областей решаются при создании новых монокристаллических материалов, например, многокомпонентных твердых растворов (МТР) полупроводников.

В настоящее время в России и за рубежом[1] значительное внимание уделяется изучению МТР АШВУ, объемным и низкоразмерным гетероструктурам на их основе, выработке оптимальных технологий их получения и применения, накоплению значительного объема фундаментальных и «практических» статистических данных.

Введение висмута в МТР АгаВу позволяет эффективно формировать заданную энергетическую структуру кристалла и управлять морфологическими и фотоэлектрическими характеристиками как узкозонных, так и широкозонных МТР[2-4]. Самая высокая подвижность электронов и наименьшая ширина запрещенной зоны антимонида индия (среди бинарных соединений) позволяют значительно повысить пороговую чувствительность и быстродействие фотоприемников, созданных на основе твердых растворов, изопериодных 1пБЬ, а также расширить их спектральный диапазон[2].

Из различных технологических методов получения приборов на основе МТР АШВУ в силу ряда преимуществ - относительная простота, многофункциональность, дешевизна - широко распространенными все еще являются методы жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ)[2].

При получении из расплава объемных монокристаллов методами управляемой кристаллизации основной задачей является создание оптимальных технологических режимов, обеспечивающих вероятность зарождения и роста из метастабильного состояния как можно меньшего числа центров кристаллизации во избежание нежелательного роста поликристалла и полиморфизма. Решение данной задачи связано с моделированием кинетики начальных стадий

кристаллообразования с участием квантовых объектов, описание

|'ОС и/'.ЦИПНАЛЬНЛЯ

БИБЛИОТЕКА С.Петерб; 09 Ш>3

которых всегда носит вероятностный характер. Таким образом, необходим статистический подход при исследовании и описании кристаллогенезиса. При построении практически применимых моделей кристаллогенезиса в общем необходим разумный баланс теории и эксперимента с учетом существенных свойств описываемых объектов и влияющих на них факторов, так как построение строгой теории кристаллизации при увеличении числа компонентов в многокомпонентном расплаве с учетом всех факторов математически невозможно.

К началу выполнения данной работы в литературе имелась информация о кристаллогенезисе элементарных и бинарных полупроводников, ограниченная для трехкомпонентных твердых растворов (ТТР), разрозненная - для четырех (ЧТР) и пятикомпонентных (ПТР) ТР АгаВ\ Для висмутсодержащих МТР АШВУ, получаемых из расплавов методами ЖФЭ, подобных сведений нет, поэтому тема данной работы актуальна с научной и прикладной точек зрения.

Цель и задачи исследования

Целью работы является исследование закономерностей процесса роста эпитаксиальных слоев (ЭС) твердых растворов (ТР) ЫБЬШ и АПпБЬШ методом градиентной жидкофазной кристаллизации (ГЖК). Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

- теоретическое моделирование и экспериментальное исследование закономерностей начальной стадии кристаллизации МТР /и56В/, АПгЕЫП из висмутсодержащих расплавов АШВУ;

- экспериментальное исследование кинетики роста ЭС гетероструктур при подпитке раствора-расплава твердой и жидкой фазами;

- анализ распределения компонентов кристаллизующихся ЭС данных МТР;

- исследование структурного совершенства полученных ЭС;

- разработка аппаратурно-методического оформления исследования закономерностей роста МТР из многокомпонентных висмутсодержащих расплавов АШВУ;

- разработка практических рекомендаций по оптимизации технологических режимов получения МТР.

Научная новизна

1. Проведено теоретическое моделирование роста кристаллов из

многокомпонентных висмутсодержащих расплавов АШВУ на основании стохастического подхода и экспериментально исследована зависимость кристаллогенезиса в образцах расплавов антимонида индия и некоторых ТР на его основе (1пБЬШ, АИпБЪШ) от различных технологических факторов при ЖФЭ.

2. Экспериментально получены зависимости скорости роста ЭС от различных факторов в поле температурного градиента.

3. Исследованы технологические особенности метода ГЖК, разработана технологическая оснастка для исследования кинетики роста кристаллов из висмутсодержащих расплавов.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Методика, позволяющая исследовать зависимость кристаллогенезиса висмутсодержащих ТР из расплавов от различных факторов, основывается на экспериментальном определении функции распределения времени ожидания появления первого центра кристаллизации.

2. Кинетика зародышеобразования в висмутсодержащих расплавах АШВУ описывается в зависимости от технологических условий получения разного вида экспоненциальной функцией распределения времени ожидания появления центров кристаллизации.

3. Для указанных систем существует дискретный ряд переохлаждений, при которых наиболее вероятно появление зародыша и начало кристаллизации расплавов: для 1пБЬ АТ=17.5К;20.5К.;25К, которые для 1пБЬШ и АИг&ЫН изменяются в зависимости от концентрации висмута и алюминия в жидкой фазе.

4. Добавление висмута увеличивает, а алюминия уменьшает скорость роста ЭС в процессах ГЖК при прочих равных условиях.

5. Оптимальное качество и свойства получаемых ЭС достигаются при содержании висмута в расплаве зоны от 30 до 75%, рост содержания висмута свыше 75% в расплаве жидкой зоны увеличивает дефектность структуры, а менее 30% может не обеспечивать формирование требуемых свойств ЭС.

Практическая значимость

1. В рамках используемого стохастического подхода получены экспериментальные зависимости скорости роста от различных факторов, характеризующие кинетику роста кристаллов 1пБЬШ и АИт&ЫЯ из расплавов.

2. Получены экспериментальные зависимости скорости роста ЭС

висмутсодержащих МТР InSbBi, AlInSbBi от различных факторов в поле температурного градиента.

3. Разработаны рекомендации по оптимизации технологических режимов получения МТР InSbBi и AlInSbBi.

4. Результаты работы могут быть использованы для других вариантов ЖФЭ, например, дня метода нормальной кристаллизации.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Восьмой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники» (Дивноморское, ТРТУ, 2002), VIII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, МЭИ, 2002), Международной Научной Конференции «Кристаллизация в наносистемах» (Иваново, 2002), Международной конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии» (Ульяновск, 2002), X Национальной конференции по росту кристаллов (Москва, РАН, Институт Кристаллографии им. A.B. Шубникова, 2002), межвузовских научно-технических конференциях, а также на конференциях, совещаниях, семинарах лаборатории физики полупроводников ВИ ЮРГТУ и кафедры физики ЮРГТУ.

Достоверность результатов обеспечивается использованием хорошо зарекомендовавших себя аналитических и численных методов математики, физики, физической химии, строгой обоснованностью приближений в моделях, согласием результатов работы с результатами других авторов.

Публикации и вклад автора

По результатам исследований опубликовано 15 печатных работ, в которых изложены основные положения диссертации. Основные результаты работы получены автором самостоятельно.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, содержит 4JH_ печатных страниц текста и Z9 иллюстрацию. Список литературы включает /^наименование.

Основное содержание работы

Во введении дается краткая характеристика работы, в частности, обосновывается актуальность темы, цель и задачи исследования, новизна работы, ее достоверность, научная и практическая ценность, перечисляются основные положения, выносимые на защиту, отмечается апробация работы.

Глава! содержит обзор литературных источников, имеющих, на взгляд автора, отношение к тематике диссертации. Проведен критический анализ теоретических и экспериментальных работ, посвященных МТР АШВУ, их свойствам и возможностям применения. Особое внимание уделено кристаллогенезису из расплавов, начиная с анализа фазовых равновесий в гетеросисгемах. Обсуждаются аспекты моделей, описывающих зарождение и рост кристаллов. Рассмотрены особенности и возможности различных методов получения МТР АШВУ и исследования закономерностей кристаллообразования для ЖФЭ. Рассмотрены особенности движения жидких зон в поле температурного градиента применительно к многокомпонентным системам. Обоснованы и сформулированы задачи исследования.

Глава 2 посвящена моделированию процессов кристаллизации многокомпонентных висмутсодержащих расплавов. Формулируются основные положения модели в рамках используемого стохастического подхода.

Классическая кинетическая теория зарождения кристаллов[5,6] основана на описании зародышевых фазовых образований как обычных маленьких капелек или кристалликов. Необходим подход, использующий активационные механизмы зародышеобразования. Одним из аспектов зарождения и роста кристалла является вероятностный характер спонтанного образования новой фазы, то есть зарождение центров кристаллизации, как гомогенное, так и гетерогенное, является случайным процессом во времени и в пространстве, поскольку возникает необходимость флуктуационного или туннельного преодоления энергетического барьера.

При решении поставленной задачи мы считали, что процесс зародышеобразования протекает по схеме случайного процесса гибели и размножения[7,8].

Тогда кинетика процесса описывается однородной системой дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами (основная система дифференциальных уравнений кинетики зародышеобразования[8]):

dp.it)/Л = -\р0(1)+ц1рх0), М ('У =\-iPk-1 (О- (Л + А )л (0+Мк+хРк+х (О,

¿рп{!)/Ж=Лп_1рп_1(1).

где к0-вероятность перехода системы из состояния Е0 в Еп через Л, вероятность перехода из состояния Е1 в Е} и т.д., а через ц1 -вероятность перехода из состояния Е1 в Е0 и т.д., т.е. вероятности отрыва одиночных атомов от соответствующих комплексов. Вероятность перехода системы из состояния Еп в Е^ мы полагаем равной нулю (//п=0), т.е. состояние Е системы является поглощающим; />Д) - вероятность нахождения системы в состоянии Ег

Проведенный на основании подобной модели теоретический анализ закономерностей начальной стадии кинетики зарождения в расплавах показывает, что в зависимости от формы энергетического барьера и начальных состояний процесса кинетика гетерогенного зарождения описывается различными экспоненциальными функциями (или их суперпозицией) распределения времени ожидания появления первого центра кристаллизации Е(1), при этом скорость зарождения центров кристаллизации 5(АТ,1) может быть определена в данный момент времени ;= т по формуле:

Л

где V- объем ростовой системы, Е- функция распределения времени ожидания появления первого центра кристаллизации.

В главе построены простые приближенные выражения для функции распределения времени ожидания появления первого центра кристаллизации и временной зависимости скорости зарождения центров кристаллизации. Поскольку скорость зародышеобразования чувствительна к воздействию большого числа факторов: чистоты вещества, термической предыстории, переохлаждения (пересыщения), скорости охлаждения, наличия различных полей, механических воздействий, а также зависит от природы вещества тигля и подложки, эти выражения позволяют для построения конкретных технологических режимов использовать идею «черного ящика».

В третьей главе описаны аппаратурное оформление и методика, используемые для выращивания многокомпонентных твердых растворов 1п8Ь1хВ1х и А1у1п18Ь1В1х на подложках 1пЭЬ в поле температурного градиента и исследования кинетики их кристаллизации. Обсуждаются особенности аппаратурно-методического оформления технологии выращивания твердых растворов структур путем перекристаллизации многокомпонентных гетеросистем в поле температурного градиента. В наших исследованиях из многочисленных вариантов формирования жидкой зоны наиболее эффективно зарекомендовал себя способ прод авливания расплава между подложкой и источником (с помощью поршня или сдвигом верхней части кассеты относительно нижней, имеющей соответствующую геометрию -образование сэндвича). Гомогенизация расплава проводилась в отсутствие подложек при температуре 800850 К. Кристаллизация гетероструктур осуществлялась вторым отдельным этапом. Рабочий диапазон температур роста был определен методом визуально-термического анализа (700-723 К) при градиенте С до 30 град/см.

В главе подробно описана методика исследования кинетики стационарного процесса зарождения центров кристаллизации путем определения экспериментальных функций распределения времени ожидания появления первого центра кристаллизации методом одной пробы:

(2)

где т - число проб, закристаллизовавшихся к моменту времени /, а п - число всех испытаний в данной серии с заданным переохлаждением, составом жидкой фазы и т.д. Момент времени появления первого центра кристаллизации фиксируется по скачку температуры, регистрируемом находящейся в защитной ампуле в расплаве термопарой (теплота кристаллизации). Далее по формуле (1) определяется вид зависимости скорости зарождения.

В четвертой главе описываются результаты экспериментальных исследований кинетики кристаллизации ТР /«56В/, АИпЯЬВг из расплава и движения зон при их росте в поле температурного градиента согласно методике, описанной в главе 3.

Исследования кинетики кристаллизации ТР проводили при предварительных перегревах расплава 5-60°, выдержке в перегретом состоянии 0,5-10 минут и скорости охлаждения расплава 3-30°/мин.

Разброс величины переохлаждения расплавов составлял 5-40°. Она заметно уменьшается при малых (5°) и больших (50-60°) перегревах расплава и возрастает при средних перегревах, а также при уменьшении скорости охлаждения расплава.

Средние переохлаждения расплавов в исследованных пределах почти не зависят от скорости охлаждения расплава /«56 и лишь незначительно возрастают с увеличением длительности его выдержки в перегретом состоянии. Начиная с некоторого значения перегрева ЛТ и выше, переохлаждения расплава уже мало зависят от величины перегрева.

Для расплавов 1пБЬ1хВ1х (рис. 1, а, кривые: 1 - х=0.01; 2 - 0.025; 3 - 0.05) наблюдается увеличение переохлаждения по сравнению с 1пБЬ и небольшой рост переохлаждения с увеличением содержания висмута в расплаве. Так же как и для расплавов 1пБЬ, величина среднего переохлаждения мало зависит от предварительного перегрева, начиная с некоторой величины АТ.

Для четырехкомпонентных расплавов А11пи 5ЬиШх (рис. 1, б, кривые 1 - х=0.005, _и=0.05; 2 - 0.01,0.05; 3 - 0.6*1,0?08)наблюдается увеличение переохлаждения при увеличении содержания алюминия наряду с ростом концентрации висмута в расплаве.

Более четко влияние различных факторов выявляется при построении зависимостей ^АТ) (рис. 2 и 3). Так, скорость зарождения центров кристаллизации уменьшается не только с возрастанием перегрева, но также и с уменьшением скорости охлаждения расплава и с увеличением доли А1 в ТР. Можно отметить некоторый рост с увеличением содержания В/. На рисунках видно, что реальная зависимость 3(АТ) имеет экстремальный вид при некоторых переохлаждениях. Этот ряд температур является вполне определенным для каждого вещества и существенно не зависит в исследованных пределах от термической предыстории, массы, скорости охлаждения, перемешивания расплава и содержания в нем некоторых примесей, что соответствует общей теории кинетики зародышеобразования. Наличие нескольких максимумов на кривой J(AT) легче обнаруживается при малых перегревах и скоростях охлаждения, причем высота их уменьшается с возрастанием перегрева и с уменьшением скорости охлаждения расплава. Более отчетливо выявляется положение и высота максимумов при увеличении выдержки расплава в перегретом состоянии, однако небольшой интервал длительности выдержки (0,5-10 мин.) не позволил

достаточно точно определить влияние этого фактора.

с*30

(С

о.

Л20 н

<10

3 ^ 2- —■—• " о — о п .. ° о

........ ■ _—■ а 1 ■

о

40

(О ' О.4

^30

20

10

0

20 , 40 А Т , град

20

40

А!*" ,фад

60

а)

о А О о

------ •—о—А • • • —3

60

б)

Рнс.1. Зависимость величины переохлаждения АТ от перегрева ЛТ: а) 1пБЫН, б) АИпБЬШ. Комментарии в тексте

Наличие подобных экстремумов можно объяснить изменением формы и величины энергетического барьера зарождения с изменением конфигурации критического зародыша.

Полная информация о зависимости ик=/(М), где М некоторый фактор, позволяет сделать процедуру управления ТВР процесса в поле температурного градиента наиболее гибкой.

На рис. 4 видно, что скорость зоны увеличивается с ростом толщины зоны, температуры и ее градиента, стремясь к некоторому стационарному при данном содержании компонентов в зоне и прочих равных условиях значению. Можно выделить область роста (/<50100 мкм) и область малого изменения кривизны кривых ик при больших толщинах зон (/>100 мкм), что соответствует 1>1нас, где ок: 0^=0.9. Согласно современной теории ГЖК, в первой области рост лимитируется процессами на межфазных границах зоны (кинетический режим), при больших толщинах зон скорость движения

№ к ри во й 1 2 3 4 5

т, г. 50 50 25 25 15

АТ*, гра д. 25 25 55 70 70

м и н . 0.5 0.5 1 1 5

с1Т/с11, гра д/м и н . 20 10 20 20 5

X, мол .до л. 0.025 0.025 0.05 0.05 0.01

Рис. 2. Влияние предварительного перегрева ЛТ*, времени выдержки в перегретом состоянии (, скорости охлаждения ЛТШ, массы расплава л», концентрации висмута в твердой фазе х на скорость зарождения центров

кристаллизации твердого раствора 1п$Ь^Шх. I

Кривые получены для графитовых тиглей

!

зоны может несколько уменьшаться (переходный режим), стремясь "

при этом к стационарному значению, когда процесс кристаллизации 1

лимитируется преимущественно диффузией компонентов в расплаве '

(диффузионный режим). Таким образом, совокупность экспериментальных данных позволяет сделать вывод, что при >50 1

мкм скорость роста ЭС полностью определяется диффузией в расплаве.

Если провести анализ зависимости ик(1) с помощью характеристических координат, то можно сделать вывод о преимущественном дислокационном механизме роста ЭС в поле (

температурного градиента. Тангенс угла наклона прямой при I

№кривой 1 2 3 4 5

т, г. 45 45 45 25 25

Д Т*, гра д. 25 25 55 70 70

г, мин. 5 5 1 1 10

с1Т/Л, гра д/ми н. 20 5 20 10 3

X, МО Л.ДО л. 0.005 0.01 0.01 0.03 0.03

у, МО л.дол. 0.05 0.05 0.08 0.08 0.08

Рис. 3. Влияние предварительного перегрева ЛТ*, времени выдержки в перегретом состоянии (, скорости охлаждения ЛТ/Л, массы расплава т, концентрации висмута х и алюминия у в твердой фазе на скорость зарождения центров кристаллизации твердого раствора АПп1^5Ь1хВ1х. Кривые получены для графитовых тиглей

известном коэффициенте диффузии в расплаве позволяет оценить для кристаллизующейся границы соответствующий кинетический коэффициент. При очень малых толщинах (/<20 мкм) стабильного движения зоны достичь не удалось, она распадалась на "капли" или блокировалась. Причиной блокировки является, по-видимому, влияние дополнительной движущей силы, связанной с разностью химических потенциалов веществ на межфазных границах. Возмущения зоны, вызываемые микронеровностями поверхности подложки, также

/ МКМ I, МКМ

а) б)

Рис. 4. Экспериментальная зависимость скорости движения жидкой зоны от ее толщины, температуры и градиента температуры соответственно для ТР Ль»,„В/, (а) и АПп^Ь^В^ (б): а) 1 - Г=690 К,С=15 К/см, состав /л.-01=3:1; 2 - Т=700 К, 6=15 К/см, состав /л.А'=1:1; 3 - Г=725 К, С=15 К/см, состав /я.-А'=2-3; 4 - Г=725 К, 6=25 К/см, состав /и:В«=2-3,- б) 1 - Г=690 К, С=15 К/см, состав А1:1п:В'1=\ИЛ-, 2 - Г=700 К, (7=15 К/см, состав Л/.7л.-В«'=1:2:7; 3 -Т=725 К, (?=15 К/см, состав А1:1п:В1=1в:1; 4 - Т=725 К, С=25 К/см, состав АЬ1н:В1=\-ЛЛ\

приводят к ее распаду. Известно[2], что если между зоной и кристаллом происходит обмен частицами, ее толщина также может изменяться. Если в зоне имеется летучий компонент (/45, БЬ), I растет. Влияние этого эффекта можно уменьшить, если сэндвич изолировать от окружающей среды (герметичная или закрытая технологическая кассета) и в реакторе создано избыточное давление ~ 1.5-2.5 атм.

Результаты экспериментального исследования зависимости скорости движения зоны от начального состава приведены на рис. 5.

Увеличение скорости движения жидкой зоны с возрастанием весовой доли висмута в расплаве, по-видимому, объясняется повышением однородности жидкой фазы, стабилизирующим действием висмута, уменьшением энергетических барьеров активации кристаллизационных процессов в расплаве зоны, на что указывает общий характер кривых на рис. 5. При этом улучшается как устойчивость фронта кристаллизации, так и качество выращиваемых из расплавов ЭС.

25

0

// 3

У

100 200 300 400 500 /,мкм

а)

100 200 300 400 500 /,мкм

б)

Рис. 5. Экспериментальная зависимость скорости движения жидкой зоны от ее толщины и содержания компонентов для ТР ¡п$Ь1хШх (а) и А11н,^5Ь1^Вг1 (б): а) Т-715 К, в=18 К/см: 1 - 1п:В1=3:1; 2 - 1п:В(=1.1; 3 - 1п:Ш=2:3; 4 - 1п:В1=2:4; б) Т=715К, в=18К/см:1- А1:1п:В1=1:3:5; 2-А1:1п:В1=1:2:7;3-А1:1п:В1=1:3:7; 4-АШ:В1=1:7:11

При добавлении алюминия принципиальных изменений кинетических механизмов не наблюдается, на что указывает вид кривых, при этом фактор решеточного несоответствия становится более значимым и скорость роста в целом снижается.

На рис. 6 изображены кривые зависимости скорости движения зоны от температуры процесса. Видно, что с увеличением технологической температуры процесса скорость движения зон растет. Исследовалось также влияние длительности и температуры процесса гомогенизации расплава при подготовке.

Результаты экспериментов показывают, что скорость движения зон немного возрастает при увеличении длительности процесса гомогенизации и его температуры.

В работе проводилось также исследование структурного совершенства получаемых в указанном температурном интервале ЭС и исследование распределения компонентов по толщине ЭС. Показывается возможность получения как варизонных слоев, так и однородных по составу (при использовании жидких зон с большим процентным содержанием висмута).

/г

Рис. 6. Экспериментальная зависимость скорости движения жидкой зоны от температуры процесса для ТР 1п8Ь1хВ'1х (а) и АПп^Ь^В^ (б): а) 1 -1=60 мкм.,

<7=15 К/см., состав /я:2?/=4:2; 2-/=100 мкм., С=15 К/см., состав 1п:В1= 1:1; 3 - /=100 мкм., <7=20 К/см., состав /л.В/=1:1; 4 -1=200 мкм., (7=20 К/см., состав 1н:В1=2-3; 5 - /=300 мкм., С=25 К/см., состав /я:В/=4:2; б) 1 - /=60 мкм., 6=15 К/ см., состав А1:1п:В1=1 ¡3:5; 2 -/=100 мкм., 6=15 К/см., состав Л/.7л.В/=1:2:7; 3 - /=100 мкм., С=15 К/см., состав А1:Гп:В1=\-ЗЛ; 4 -1=200 мкм., (7=20 К/см., состав А1:1п:В1=\¿7:11; 5 - /=300 мкм., <7=25 К/см., состав И 1:1п:В1= 1:4:7

Глава завершается практическими рекомендациями по оптимизации технологических режимов на основе установленных закономерностей кристаллизации рассматриваемых ТР.

Основные результаты и выводы

1. Введение висмута в МТР АШВУ позволяет добиться ряда преимуществ: улучшения устойчивости фронта кристаллизации в расплаве, совершенства ЭС, фотоэлектрических характеристик, дополнительного варьирования величины запрещенной зоны.

2. Представленная физико-математическая модель показывает, что в зависимости от формы энергетического барьера и начальных состояний процесса кинетика гетерогенного зарождения описывается экспоненциальной функцией распределения или суперпозицией экспоненциальных функций распределения времени ожидания появления первого центра кристаллизации.

3. Проведенные исследования кинетики зарождения 1пБЬ и твердых растворов 1п8Ь1хВ1х и А1^1п1БЬ1хВ1х из расплава показали наличие

дискретного ряда переохлаждений, при которых наиболее вероятно появление зародыша и начало кристаллизации расплавов: для IrtSb АТ=17,5К;20,5К;25К, которые для InSbBi и AlInSbBi изменяются в зависимости от концентрации висмута и алюминия в жидкой фазе.

4. Зависимость скорости зарождения центров кристаллизации от времени и переохлаждения может содержать множество максимумов или минимумов, что объясняется изменением формы и величины энергетического барьера при образовании и развитии зародышей. При большой длительности процесса скорость зарождения центров кристаллизации во всех случаях асимптотически приближается к стационарному значению.

5. В поле температурного градиента были получены твердые растворы InSb1Bix (лг<0.05) и AlInl ySbl Bix О<0.25, *<0.05).

6. Экспериментально получены зависимости скорости движения зон для TP InSbl xBix и А lInlySblxBix, установлено, что рост ЭС происходит преимущественно по дислокационному механизму. Даны рекомендации по получению совершенных ЭС в поле температурного градиента.

7. Показана возможность получения как варизонных, так и однородных ЭС TP при использовании жидких зон с различным процентным содержанием компонентов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Благин A.B., Кодин В.В., Разумовский П.И., Баранник A.A. Эпитаксия варизонных структур IrtSbl Bix с модулированным потенциалом / Новые методы теоретических и экспериментальных исследований материалов, приборов и технологий: Сб. науч. тр. / Волгодонский ин-т ЮРГТУ. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2001. - С. 1116.

2. Благин A.B., Баранник A.A. Синтез элементной базы лавинных ИК-фотодиодов / Радиоэлектроника, электроника и энергетика: Тез. докл. восьмой науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. В 3-х т., 28 февр,-1 марта 2002 г. - М.: Изд-во МЭИ, 2002. - Т. 1. - С. 157-158.

3. БлагинаЛ.В., Лунина О.Д., Баранник A.A. Структура и свойства пятикомпонентных твердых растворов AlGaInSb<Bi>. / Оптика, оптоэлектроника и технологии: Тр. междунар. конф. - Ульяновск: УлГУ, 2002. - С. 76.

4. Благин A.B., БлагинаЛ.В., АлфимоваД.Л., Баранник A.A. Свойства многослойных гетероструктур AlInSbBi-InSb / Оптика,

/

Г

оптоэлектроника и технологии: Тр. междунар. конф. - Ульяновск: УлГУ, 2002. - С. 77.

5. Лунин JI.C., Благин A.B., Овчинников В.А., Баранник A.A. Исследование влияния условий кристаллизации в поле температурного градиента на дислокационную структуру висмутидов/Изв. вузов Сев,-Кавк. регион. Техн. науки. - 2002. - № 1. - С. 72-76.

6. Лунин JI.C., Благин A.B., ВалюховД.П., Лисицын С.А., Баранник A.A. Структура и свойства твердых растворов Л//л$><Я/>, полученных в поле температурного градиента / Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2002. - № 1. - С. 76-80.

7. Благин A.B., КодинВ.В., Алфимова Д.Л., Баранник A.A. Влияние условий выращивания на распределение InBi в варизонных слоях InSbuBiz, полученных при однократном проходе плоской зоны / Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2002. -№ 3. - С. 48-49.

8. Благин A.B., Баранник A.A., Русинов C.B. Низкоразмерные гетероструктуры GalnSbBi/InSb, полученные в поле температурного градиента / Кристаллизация в наносистемах: Сб. тез. междунар. науч. конф., 10-12 сент. 2002 г.-Иваново, 2002.-С. 82.

9. Кодин В.В., Алфимова Д.Л., Разумовский П.И., Баранник A.A. Распределение антимонида индия в варизонных слоях InSblxBix, полученных зонной перекристаллизацией / Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Тр. восьмой междунар. науч.-техн. конф., (Дивноморское, Россия, 14-19сент. 2002 г.). - Таганрог: ТРТУ, 2002. - Ч. 1. - С. 87-88.

10.¡Лунин Л.С., Лунина М.Л., Благин A.B., Баранник A.A. Быстродействующие датчики ик-излучения на основе многослойных TCiepocrpyKrypAlInSbBi/InSb /Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Тр. восьмой междунар. науч.-техн. конф., (Дивноморское, Россия, 14-19 сент. 2002 г.). -Таганрог: ТРТУ, 2002,-4.1.-С. 116-118.

И. Благин A.B., Драка O.E., Овчинников В.А., Баранник A.A. Электронный спектр сверхрешеток InSblxBi-InSb / Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Тр. восьмой междунар. науч.-техн. конф., (Дивноморское, Россия, 14-19 сент. 2002 г.). - Таганрог: ТРТУ, 2002. - Ч. 1. - С. 172-173.

12. Афиногенова М.А., Благин A.B., Благина Л.В., Баранник A.A. Механизмы роста макроступеней кристаллов при градиентной кристаллизации твердых растворов / Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2002. - Спецвып. - С. 47-48.

13. Благин A.B., КодинВ.В., Попов А.И., Баранник A.A. Исследование

электрических свойств варизонных гетероструктур InSbBi/InSb / Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2002. - Спецвып. - С. 93-95.

14. Лунин Л.С., Благин А.В., Овчинников В.А., Баранник А.А. Фотоэлектрические характеристики гетероструктур InGaAsSbBi/InSb /X национальная конференция по росту кристаллов НКРК-2002: Тез.докл., Москва, 24-29 нояб. 2002г. - М.: ИК РАН, 2002. - С. 542.

15. Лунин Л.С., Благин А.В., Баранник А.А. Влияние условий переохлаждения расплава при формировании гетероструктур AlGa Int Sb^Bi/InSb / Изв. РАН. Сер. Неорганические материалы.

- 200i-hll -С. 1423-1425.

Цитированная литература

1. Алферов Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур//ФТП. 1998.Т.32.№ 1.С. 3-19.

2. Лозовский В. Н, Лунин Л. С., Благин А. В. Градиентная жидкофазная кристаллизация многокомпонентных полупроводниковых материалов.

- Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2003.376 е.: ил. Ъ.ДейбукВ.Г., ВиклюкЯ.И., РаренкоИ.М, Расчет зонной структуры твердого раствора InSbBiИ ФТП. 1999. Т.ЗЗ. Вып.З. С.289-292.

4. Акчурин Р.Х., Акимов О.В. Тонкослойные упругонапряженные гетероструктуры InAs] z SbBi/InSb: расчет некоторых физических параметров // ФТП. 199$. Т.2$. Вып.2. С.362-369.

5. Френкель Я. И. Кинетическая теория жидкостей / Собр. избран, тр. -М.: Изд-во АН СССР, 1959 (-Л.: Наука, 1975).

6. Volmer М. Kinetik der Phasenbilding, Dresden-Leipzig, 1933 (Фольмер M. Кинетика образования новой фазы / пер. с нем. К. М. Горбуновой подред .А. А. Чернова, предисловие Р. Каишева. -М.: Наука, 1986. 204 с.: ил.).

7. ТахаА.Х. Введение в теорию операций/пер. с англ. В. И. Тюпти, А.А. Минько. - М.-СПб-Киев: Изд. дом «Вильяме», 2001.912 е.: ил.

8. Кидяров Б.И. Кинетика образования кристаллов из жидкой фазы. -Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1979.134 с.: ил.

t.if

2ооЗ-_А

1170I 1701

ВВЕДЕНИЕ

ГЛА В А 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Многокомпонентные твердые растворы АШВУ на основе 1пБЬ, их свойства и применение.

1.2. Кристаллогенезис многокомпонентных гетеросистем АШВУ.

1.3. Методы получения и исследования кристаллообразования МТР АШВУ.

1.4. Кинетика градиентной жидкофазной кристаллизации МТР АШВУ.

1.5. Постановка задачи исследования.

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ КИНЕТИКИ НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ ОБРАЗОВАНИЯ

ЦЕНТРОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ.

2 1. Вероятностные закономерности в кинетике зарождения при постоянном пересыщении и переохлаждении.

2 2. Система дифференциальных уравнений кинетики зародышеобразования и её общее решение.

2.3. Определение скорости зарождения центров кристаллизации по статистическим данным кинетики начальной стадии процесса зарождения.

2.4. Влияние граничных условий на вид закономерностей кинетики зарождения кристаллов.

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 3. ТЕХНИКА ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РОСТА МТР

ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ВИСМУТСОДЕРЖАЩИХ

РАСПЛАВОВ АШВУ.

3 1. Аппаратурное оформление выращивания М'ГР в поле температурного градиента.

3.2. Подготовка исходных материалов и методика проведения выращивания ЭС в поле температурного градиента. ф 3.3. Методика исследования кинетики кристаллообразования МТР и движения жидких зон.

3.4. Технологическое оформление статистического термического анализа.

ВЫВОДЫ

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МТР ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ВИСМУТСОДЕРЖАЩИХ РАСПЛАВОВ АШВУ.

4.1. Экспериментальное исследование процессов зародышеобразования твердых растворов на основе 1пБЬ.

4.2. Экспериментальное исследование зависимостей, характеризующих движение зон, от различных факторов.

43. Исследование морфологии и распределения компонентов в эпитаксиальных слоях.

Современный рост объема информационных, познавательных и управляющих потоков, охватывающий все области науки, техники и повседневной жизни требует создания соответствующей материально-технической базы для обработки кодированных массивов данных. Общеизвестно, что многие практически важные задачи в микроэлектронике, материаловедении и целом ряде других областей решаются при создании новых монокристаллических материалов, например, многокомпонентных твердых растворов (МТР) полупроводников.

В настоящее время в России и за рубежом[1] значительное внимание уделяется изучению МТР А11^', объемным и низкоразмерным гетероструктурам на их основе, выработке оптимальных технологий их получения и применения, накоплению значительного объема фундаментальных и «практических» статистических данных.

Введение висмута в МТР АШВУ позволяет эффективно формировать заданную энергетическую структуру кристалла и управлять морфологическими и фотоэлектрическими характеристиками как узкозонных, так и широкозонных МТР. Самая высокая подвижность электронов и наименьшая ширина запрещенной зоны (среди бинарных соединений) позволяют значительно повысить пороговую чувствительность и быстродействие фотоприемников, созданных на основе твердых растворов, изопериодных ///Л'Л, а также расширить спектральный диапазон[2].

Из различных технологических методов получения приборов на основе МТР АШВУ в силу ряда преимуществ - относительная простота, многофункциональность, дешевизна -широко распространенными являются методы жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ)[2].

При получении из расплава объемных монокристаллов методами управляемой кристаллизации основной задачей является создание оптимальных технологических режимов, обеспечивающих вероятность зарождения и роста из метастабильного состояния как можно меньшего числа центров кристаллизации во избежание нежелательных роста поликристалла и полиморфизма. Решение данной задачи связано с моделированием кинетики начальных стадий кристаллообразования с участием квантовых объектов, описание которых всегда носит вероятностный характер. Очевидно, при исследовании и описании кристаллогенезиса необходим статистический подход. При построении практически применимых моделей кристаллогенезиса в общем необходим разумный баланс теории и эксперимента с учетом существенных свойств описываемых объектов и влияющих на них факторов, так как построение строгой теории кристаллизации при увеличении числа компонентов в многокомпонентном расплаве с учетом всех факторов математически невозможно.

К началу выполнения данной работы в литературе имелась информация о кристаллогенезисе элементарных и бинарных полупроводников, ограниченная для трехкомпонентных ТР (ТТР), разрозненная - для четырех (ЧТР) и пятикомпонентных (ПТР) ТР АШВУ. Для висмутсодержащих МТР АШВУ, получаемых из расплавов методами ЖФЭ подобных сведений нет, поэтому тема данной работы актуальна с научной и прикладной точек зрения.

Цель и задачи исследования

Целью работы является исследование закономерностей процесса роста эпитаксиальных слоев (ЭС) твердых растворов (ТР) 1п$ЬВ1 и АПпЗЬШ методом градиентной жидкофазной кристаллизации (ГЖК).

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

-теоретическое моделирование и экспериментальное исследование закономерностей начальной стадии кристаллизации МТР /«Л'Л/?/, АИпЗЬЫ из висмутсодержащих расплавов А,ПВ*;

- экспериментальное исследование кинетики роста ЭС гетероструктур при подпитке раствора-расплава твердой и жидкой фазами;

- анализ распределения компонентов кристаллизующихся ЭС данных МТР;

- исследование структурного совершенства полученных ЭС;

- разработка технологического оформления исследования закономерностей роста МТР из многокомпонентных висмутсодержащих расплавов А"'ВГ;

- разработка практических рекомендаций по оптимизации технологических режимов получения МТР.

Научная новизна

1. Проведено теоретическое моделирование роста кристаллов из многокомпонентных висмутсодержащих расплавов АШВУ на основании стохастического подхода и экспериментально исследована зависимость кристаллогенезиса в образцах расплавов антимонида индия и некоторых ТР на его основе (/мЛ'й/?/, АПпЗЬШ) от различных технологических факторов при ЖФЭ.

2. Экспериментально получены зависимости скорости роста ЭС от различных факторов в поле температурного градиента.

3. Исследованы технологические особенности метода ГЖК, разработана технологическая оснастка для исследования кинетики роста кристаллов из висмутсодержащих расплавов.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Методика, позволяющая исследовать зависимость кристаллогенезиса висмутсодержащих ТР из расплавов от различных факторов, основывается на экспериментальном определении функции распределения времени ожидания появления первого центра кристаллизации.

2. Кинетика зародышеобразования в висмутсодержащих расплавах AmBv описывается в зависимости от технологических условий получения разного вида экспоненциальной функцией распределения времени ожидания появления центров кристаллизации.

3. Для указанных систем существует дискретный ряд переохлаждений, при которых наиболее вероятно появление зародыша и начало кристаллизации расплавов: для InSb АТ~ = 17.5К;20.5К;25К, которые для InSbfíi и AllnSbfíi изменяются в зависимости от концентрации висмута и алюминия в жидкой фазе.

4. Добавление висмута увеличивает, а алюминия уменьшает скорость роста ЭС в процессах ГЖК при прочих равных условиях.

5. Оптимальное качество и свойства получаемых ЭС достигаются при содержании висмута в расплаве зоны от 30 до 75%, рост содержания висмута свыше 75% в расплаве жидкой зоны увеличивает дефектность структуры, а менее 30% может не обеспечивать формирование требуемых свойств ЭС.

Практическая значимость

1. В рамках используемого стохастического подхода получены экспериментальные зависимости скорости роста от различных факторов, характеризующие кинетику роста кристаллов InSbfíi и AllnSbfíi из расплавов.

2. Получены экспериментальные зависимости скорости роста ЭС висмутсодержащих МТР InSbfíi, AllnSbfíi от различных факторов в поле температурного градиента.

3. Разработаны рекомендации по оптимизации технологических режимов получения МТР InSbfíi и AllnSbfíi.

4. Результаты работы могут быть использованы для других вариантов ЖФЭ, например, для метода нормальной кристаллизации.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Восьмой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники» (Дивноморское, ТРТУ, 2002), VIII Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, МЭИ, 2002), Международной Научной

Конференции «Кристаллизация в наносистемах» (Иваново, 2002), Международной конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии» (Ульяновск, 2002), X Национальной конференции по росту кристаллов (Москва, РАН, Институт Кристаллографии им. A.B. Шубникова, 2002), межвузовских научно-технических конференциях, а также на конференциях, совещаниях, семинарах лаборатории физики полупроводников ВИ ЮРГТУ и кафедры физики ЮРГТУ.

Достоверность результатов обеспечивается использованием хорошо зарекомендовавших себя аналитических и численных методов математики, физики, физической химии, строгой обоснованностью приближений в моделях, согласием результатов работы с результатами других авторов.

Публикации и вклад автора

По результатам исследований опубликовано 15 печатных работ, в которых изложены основные положения диссертации. Основные результаты работы получены автором самостоятельно.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, содержит 140 печатных страниц текста, 29 иллюстраций. Список литературы включает 130 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ работ, посвященных полупроводниковым соединениям АШВУ, их свойствам и применению, методам получения, показал, что введение висмута в МТР АШВУ позволяет добиться ряда преимуществ: улучшения устойчивости фронта кристаллизации в расплаве, совершенства ЭС, фотоэлектрических характеристик, дополнительного варьирования величины запрещенной зоны, что определило выбор объектов для исследования.

2. Найдены конструкционные решения реализации установки и кассет (тиглей) для создания оптимальных условий исследования кристаллизации МТР из расплавов на основе антимонида индия.

3. Теоретический и экспериментальный анализ закономерностей начальной стадии кинетики зарождения в расплавах и АИпЯЬВ! показывает, что в зависимости от формы энергетического барьера и начальных состояний процесса кинетика гетерогенного зарождения описывается экспоненциальной функцией распределения или суперпозицией экспоненциальных функций распределения времени ожидания появления первого центра кристаллизации.

Показан возможный вид зависимости скорости зарождения центров кристаллизации от времени для одно-, двух-, трех- и многобарьерного процесса зарождения. Для двухбарьерного процесса зарождения зависимость скорости зарождения центров кристаллизации от времени может быть стационарной, нестационарной, монотонно возрастающей со временем от начального значения 3(0) до стационарной величины Зст, нестационарной, монотонно убывающей со временем от 3(0) до Зст• Для трех- и многобарьерного процессов зарождения зависимость скорости зарождения центров кристаллизации от времени и переохлаждения, помимо изложенных вариантов, может быть также экстремальной с максимумом или минимумом для скорости зарождения центров кристаллизации при некоторой длительности процесса, причем, как показывает эксперимент, таких экстремумов на кривой может быть множество. Проведенные исследования кинетики зарождения ¡пБЬ и твердых растворов 1п8Ь1В1х и А11п1^Ь1Шг из расплава показали наличие дискретного ряда переохлаждений, при которых наиболее вероятно появление зародыша и начало кристаллизации расплавов: для 1п$Ь АТ= 17,5К;20,5К;25К, которые для и АИпЪЬВг изменяются в зависимости от концентрации висмута и алюминия в жидкой фазе. Наличие экстремумов, положение которых зависит от состава, на данных зависимостях можно объяснить характерным для данных соединений изменением (эволюцией) величины и формы энергетического барьера зарождения. Неограниченный рост кривых при больших переохлаждениях объясняется началом ярко выраженной объемной кристаллизацией расплавов.

В поле температурного градиента получены ГС InSbi.xBix.lnSb и А1у1п!.^Ь/,ХВ1Х Ь^Ь (дг<0.05, у<0.08). Метод ЗПГТ позволяет получать МТР на основе 1пЯЬ с высоким кристаллическим совершенством, степень которого определяется составом ЭС и зависит от условий роста и подготовки исходных материалов. Плотность дислокаций в ЭС Alylni.ySbi.xBix 1п$Ь и lflSb/.xBix■ 1/>ЬЪ, выращенных из жидкой фазы в поле температурного градиента, меньше, чем в подложке и зависит от устойчивости фронта кристаллизации и температурных условий процесса.

Экспериментально исследованы условия роста, получены зависимости скорости движения зон для ТР 7/?Л'/>,и А/1п, Л'ЛгШ( установлено, что рост ЭС происходит преимущественно по дислокационному механизму.

Даны рекомендации по получению совершенных ЭС 1п5Ь1В1ж и А11п15Ь1В1г в поле температурного градиента.

Список используемых сокращений

АСЭ - атомно-слоевая эпитаксия; ВЧ - высокочастотный;

ГЖК - градиентная жидкофазная кристаллизация;

ГС - гетероструктура;

ГФЭ - газофазная эпитаксия;

ДГС - двойная гетероструктура;

ЖФЭ - жидкофазная эпитаксия;

ЗГТГТ - зонная перекристаллизация градиентом температуры;

ИК или ик - инфракрасный;

КДС - когерентная диаграмма состояния;

КРС - квантово-размерные структуры;

КРЭ - квантово-размерный эффект;

КСП - контрольно-следящие приборы;

КТР - коэффициент теплового расширения;

МН - молекулярное наслаивание;

МОС - металлоорганические соединения;

МПЭ - молекулярно-пучковая эпитаксия;

МТР - многокомпонентные твердые растворы;

ОП - оптоэлектронные приборы;

ПЖТ - пар-жидкость-твердое (метод получения);

ПТР - пятикомпонентный твердый раствор;

РФД- равновесная фазовая диаграмма,

СР - сверхрешетки;

ТВР - температурно-временной режим;

ТР - твердые растворы;

ТТР - трехкомпонентный твердый раствор;

ФД - фотодиоды (фотодетекторы);

ФР - фазовые равновесия;

ХС - химическая сборка;

ЧТР - четырехкомпонентный твердый раствор; ЭЖЭ - электрожидкостная эпитаксия; ЭС - эпитаксиальные слои;

АШВУ или А3В5 - полупроводниковые соединения элементов третьей (А) и пятой (В) групп периодической таблицы Д И. Менделеева.

133

1. Алферов Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур // ФТП. 1998. Т.32. № 1. С. 3-19.

2. Лозовский В.Н, Лунин Л.С., Плагин A.B. Градиентная жидкофазная кристаллизация многокомпонентных полупроводниковых материалов. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ BIII, 2003. 376 е.: ил.

3. Welker Н. И Zs. Naturforsch., 7а, 744, 1952, Welker H., Zs. Naturforsch., 8a, 248, 1953.

4. Чупрунов E.B., Хохлов А.Ф., Фаддеев M.А. Кристаллография. М.: Изд-во Физико-математической литературы, 2000. 496 е.: ил.

5. Павлов П.В., Хохлов А. Ф. Физика твердого тела. М.: Высшая школа, 2000. 494 е.: ил.

6. Лозовский В.Н., Лунин Л.С. Пятикомпонентные твердые растворы соединений AinBv. (Новые материалы оптоэлектроники) Ростов-на-Дону: изд-во РГУ, 1992. 193 е.: ил.

7. Крапухин В.В., Соколов H.A., Кузнецов Г Д. Физико-химические основы технологии полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1982. 352 е.: ил.

8. Привалов В.И., Тихоненко О.И. Огттоэлектронные структуры на многокомпонентных полупроводниках. Минск: Высшая школа, 1981. 391 е.: ил.

9. Дейбук В.Г., Виююк Я.И., Раренко И.М. Расчет зонной структуры твердого раствора InSbBi. И ФТП. 1999. Т.ЗЗ. Вып.З. С.289-292.

10. Акчурин Р.Х., Сахарова Т.В. Получение узкозонных твёрдых растворов InAsSbBi методом жидкофазной эпитаксии // Письма в ЖТФ. 1992. Т. 18. Вып. 10. С. 16-20.

11. Акчурин Р.Х., Жегашн В.А., Сахарова Т.В., Серегин C.B. Получение многослойных гетероструктур на основе арсенида-антимонида-висмутида индия методом «капиллярной» жидкофазной эпитаксии. // Письма в ЖТФ. 1997. Т.23. №7. С.51-55.

12. Акчурин Р.Х., Комаров Д.В. Формирование многослойных упругонапряженных гетерокомпозиций методом жидкофазной эпитаксии. I. Теоретические аспекты проблемы и расчетная модель. //ЖТФ. 1997. Т.67. №7. С.42-50.

13. Волошин А.Э., Вермке А., и др. Влияние условий эпитаксиального роста на характер твёрдого раствора, образующегося в слоях InSb<Bi> И Изв. РАН. Серия Неорганические материалы. 1991. Т.27. № з. С.451-456.

14. Марончук И.Е., Шутов C.B., Кумоткгша Т.Ф. Выращивание эпитаксиальных слоев арсенида галлия из раствора в расплаве висмута // Изв. РАН. Серия Неорганические материалы. 1995. Т.31. №12. С.1520-1522.

15. Фалъковскгш Л.А. Физические свойства висмута. // УФН. 1968. Т.94. №1. С. 3-41.

16. Твердые растворы в полупроводниковых системах. Справочник. / под ред. B.C. Земскова. - М.: Наука, 1978. 197 е.: ил.

17. Onabe К. Thermodinamics of type A.xBxC}.yDy III-V qurternary solid solutions // J. Phis. Chem. Solids. 1982. 43.11. p. 1071 -1086.

18. Казаков А.И., Мокрицкий В.А., Романенко В.H., XumoeaJI. Расчет фазовых равновесий в многокомпонентных системах. М.: Металлургия, 1987.

19. Курбатов Л.Н. Оптоэлектроника видимого и инфракрасного диапазонов спектра. М.: Изд-во МФТИ, 1999. 320 е.: ил.

20. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. Л.: Наука, 1989. 310 е.: ил.

21. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. СПб.: Лань, 2002. 480 с. ил.

22. Jordan A.S., Ilegems M. Solid-Liquid Equilibria for Quaternary Solid Solution Involving Compound Semiconductors // J. Phys. and Chem. Solids. 1975. V.36. №4. P.329-342.

23. ЗайманД. Модели беспорядка II пер. с англ. M.: Мир, 1978, 658 е.: ил.

24. Литвак A.M., 1 ¡арыков H.A. Новый термодинамический метод расчета фазовых диаграмм двойных и тройных систем, содержащих In, Ga, As и Sb. // Известия РАН. Серия Неорганические материалы. 1991. Т.27. №2. С.225-230.

25. Кузнецов В.В., Москвин П.П., Сорокин B.C. Неравновесные явления при жидкостной гетероэпитаксии полупроводниковых твердых растворов. М.: Металлургия, 1991, 175 е.: ил.

26. Акчурин Р.Х., Акимов О.В. Тонкослойные упругонапряженные гетероструктуры InAsi.x. ySbxBiy/InSb: расчет некоторых физических параметров. // ФТП. 1995. Т.29. Вып.2. С.362-369.

27. Frank F.C., Van Der Merve J.A. //Proc. Roy. Soc. Edinburgh. A. 1949. V.198. №1052. P.205-225.

28. Тхорик Ю.А., Хажт Jl.C. Пластическая деформация и дислокации несоответствия в гетероэпитаксиальных системах. Киев: Наукова думка, 1983, 304 е.: ил.

29. Уманский В.Е. Исследование деформированного состояния полупроводниковых гетероструктур на основе соединений AinBv с помощью электронного зонда: автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. физ.-мат. наук. Л., 1983.

30. Ван-дер-Мерве Дж. X. //Монокристаллические пленки: Сб. статей. -М.: Мир, 1966. С. 172-201.

31. BrebnckR. F. // Met. Trans. 1971. V.2. P. 1657-1663, 3377-3381.

32. Труфманов А.П. Структурная динамика многокомпонентных твердых растворов A3B5 и А4В6, формируемых в поле температурного градиента: Дис на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Новочеркасск, 2001.

33. Stringfelhw O.G. Calculation of Ternary and Quarternary III-V-Phase Diagrams // J. Crystall Growth. 1974. V.27. P.21-27.

34. Лозовский В.H., Лунин Л.С., Аскарян Т.А. Термодинамический анализ устойчивости пятикомпонентных твердых растворов соединений AmBv // Изв. АН СССР. Серия Неорганические материалы. 1989. Т.25. JV»4. С. 540-546.

35. Сорокин B.C., Рубцов Э.Р. Расчет спинодальных изотерм в пятикомпонентных твердых растворах А3В5. // Изв. РАН. Серия Неорганические материалы. 1993. Т.29. №1. С. 28-32. 42.1'иббс Д.В. Термодинамические работы. M-JI: Гостехиздат, 1950.

36. Volmer M. Kinetik der Phasenbilding, Dresden-Leipzig, 1933 (Фольмер M. Кинетика образования новой фазы. / пер. с нем. K.M. Горбуновой под ред. A.A. Чернова, предисловие Р. Каишева. М.: Наука, 1986. 204 е.: ил.).

37. Becker R., Döring W. // Ann Phys. 1935. 24. C.719.

38. Kaischew R., Stranski J.N. UZ PhysChem. 1934. B26. S.1001 (УФН. 1939. T.21. №4.1. С.408).

39. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. / Собр. избран, тр. М: Изд-во АН СССР, 1959 ( - Л.: Наука, 1975).

40. Зельдович Я.Б. П ЖЭТФ. 1942. №12. С.525.

41. VolmerМ, Veber А. HZ. Phys. Chem. 1929. 119. S.227.

42. Turnball D., Fischer J. C. HJ. Phys. Chem. 1949. 17. P.74.

43. Холломон Д.Н., Торнбалл Д. Н Успехи физики металлов. Т.1. М.: Металлургиздат, 1959. С.304.

44. Lothe J., Pound GM. Hl. Phys. Chem. 1968. 48. P.1849.

45. Овсиенко Д.Е. Зарождение и рост кристаллов из расплава. / АН Украины, Институт металлофизики. Киев: Наукова Думка, 1994. 254 е.: ил.

46. Kossei W. //Naturwis. 1930. 18. S.901.

47. KaischewR., StranskiJ.N. //Z.Phys Chem. 1934. B26. S.100.

48. Turnball D. II J. Phys. Chem. 1950. 18. №2. P.198.

49. Кукуитш C.A., Осипов A.B. Рост, структура и морфологическая устойчивость зародышей, растущих из расплавов эвтектического состава. // ФТТ. 1997. Т.39. №8. С. 1464-1469.

50. Слезав В.В., Шмельцер Ю.П. Кинетика распада твердого раствора с образованием новой фазы сложного стехиометрического состава. // ФТТ. 2001. Т.43. Вып.6. С.1101-1109.

51. Павлов В.В. О «кризисе» кинетической теории жидкости и затвердевания: (Необходимость изменения традиционной молекулярной модели жидкости и твердого тела). / Урал. гос. горно-геол. акад. Екатеринбург: УПТА, 1997. 391 с.

52. Слезав В.В. Фазовые превращения в конденсированных средах при конечной скорости образования метастабильного состояния. // ФТТ. 2003. Т.45. Вып.2. С.317-320.

53. Петухов Б.В. Кинетика распада метастабильных состояний разупорядоченной линейной системы//ФТТ. 1999. Т.41. Вып.11. С.1988-1993.

54. Кидяров Б.И. Кинетика образования кристаллов из жидкой фазы. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1979. 134 е.: ил.

55. Слезав В.В. Метод виртуальных сред в теории фазовых превращений первого рода. // ФТТ. 2000. Т.42. Вып 4. С.733-740.

56. Воронков В.В. Теория роста кристаллов из расплава; послойный рост и формообразование: автореф. дис. на соиск. уч. степ. докт. физ.-мат. наук. М., 1983. 32 с.

57. Алфинцев Г.А. Кинетика, механизм и формы роста кристаллов из расплава: автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. физ.-мат. наук. К., 1981.

58. Чалмерс Б. Теория затвердевания. / пер. с англ. В.А. Алексеева, под ред. д.т.н. hi.В. Приданцева. М.: Металлургия, 1968.

59. Скрипов В.П. Метастабильная жидкость. М.: Наука, ГРФМЛ, 1972.

60. Лодиз Р., Паркер Р. Рост монокристаллов. М.: Мир, 1974. 540 е.: ил.

61. Ежовскгш Ю.К. Поверхностные наноструктуры перспективы синтеза и использования//Химия. Соросовский образовательный журнал. 2000. Т.6. №1. С.56—63.

62. Хеерман М. Полупроводниковые сверхрешетки / пер. с англ. М.: Мир, 1989. 582 е.: ил.

63. Alferov Zh., Andreev V.M., Konnikov S.G., Larionov V.R., Pushny В. V. New LPE Method of Obtaining AlGaAs Heterostructures. // Kristall und Techni. 1976. V.U. №10. P. 1013-1020.

64. RezekE., ShichijoH., VojakB.A., HolonyakN. //Jr. Appl. Phys. Lett. 1977. 31. P.534.

65. Кулюткина Т.Ф., Марончук И.Е., Шорохов A.B. Выращивание субмикронных слоев при импульсном охлаждении насыщенного раствора-расплава // Письма в ЖТФ. 1995. Т.21. Вып 20. С.1-5.

66. Пфанн В.Дж. Зонная плавка. М.: Мир, 1970. 366 е.: ил.

67. Лозовский В.II., Константинова Г.С. Изотермический вариант метода движущегося растворителя // Кристаллография. 1978. Т.23. Вып.1. С.288-229.

68. Лозовский В.II., Лунин Л.С., Попов В.П. Зонная перекристаллизация градиентом температуры полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1987.

69. Киреев Е.И. Исследование кинетики зонной плавки с градиентом температуры в системах кремний-золото, кремний-алюминий, кремний-алюминий-золото: Дис. на соиск. уч. степ. канд. физ.-мат. наук. Новочеркасск, 1974. 192 с.

70. Геворкян В.А., Голубев JI.В., Хачатрян А.Е., Шмарцев Ю.В. К вопросу о кинетике роста в равновесной электрожидкостной эпитаксии //ЖТФ. 1983. Т.53. Вып.З. С.545-549.

71. Колмогоров А.Н. ИИгв. АН СССР. Сер. матем. 1937. №3. С.355.

72. ZiabickiA. II J Chem Phys. 1968. 48. P.4368, 4374.

73. KashchievD. //SurfSei. 1969. 14. P.209.

74. KashchievD. // Surf.Sei. 1969. 18. P.293.

75. Паунд Г.М. В сб. «Жидкие металлы и их затвердевание». ГИТЛ по Ч. и Ц. Металлургии. М., 1962. С. 107.

76. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965.

77. Чернов А.А. О движении включений в твердых телах // ЖЭТФ. 1956. Т.31. №5. С.709-804.

78. Тиллер В.А. Перемещение жидкой зоны через твердое тело I, II // Зонная плавка. М.: Металлургия, 1966. С.110-130.

79. Tiller W.A. Migration of liquid zone through a solid. Part III // J. Appl. Phys. 1965. V.36. №1. P.261-264.

80. Hurle D.T.J., Mullin J.B., Pike E.R. Thin alloy zone critallization // J.Mat. Science. 1967. V.2. №1. P.46-62.

81. Гегузин Я.Е., Кривоглаз M.A. Движение микроскопических включений в твердых телах. -М.: Металлургия, 1971. 344 е.: ил.

82. Cline Н.Е., Anthony T.R. The interaction of liquid droplets with a grain boundary in large accelerational fields // Phil. Mag 1971. V.24. №189. P.695-703.

83. Лозовский B.H. К теории движения жидких включений в кристаллах под действием градиента температуры// Изв. вузов. Физика. 1971. №12. С.24-29.

84. Лозовский В.Н., Константинова Г.С. Теория зонной перекристаллизации градиентом температуры в двухкомпонентной системах // В сб. Кристаллизация и свойства кристаллов Новочеркасск. 1972. Т.259. С.35-49.

85. Lozovski V.N., Popov V.P. Temperature gradient zone melting // Prog. Cryst. Growth Charact. 1983. V.6. №1. P. 1-23.

86. Лозовский B.H., Марьев В.Б. Кинетика роста эпитаксиальных слоев фосфида галлия при зонной перекристаллизации градиентом температуры // Изв. вузов. Физика. 1974. №7. С.115-118.

87. Kleinknecht Н.Р. Lateral traveling solvent growth in indium arsenid // J. Appl. Phys. 1966. V.37. №6. P.2116-2122.

88. Wright M.A. The growth of a-SiC from varions chromium alloys by a traveling solvent method // J. Electrochem Soc. 1965. V. 112. № 1. P. 1114-1117.

89. Лозовский B.H., Колесниченко А.И. Рост кремния из слоя движущегося растворителя, обогащенного редкоземельными металлами // Изв. вузов. Физика. 1982. №1. С.13-17.

90. Губенко Н.Я. Влияние степени упорядоченности расплава на кинетику кристаллизации // В кн.: Рост полупроводниковых кристаллов и пленок. Новосибирск. 1984. С.34-43.

91. Лозовский В.Н., Зурнаджян B.C. Эффект вынужденной конвекции при зонной перекристаллизации и свойства кристаллов. Новочеркасск. 1978. Вып.5. С. 110-115.

92. Лозовский В.Н., Зурнаджян B.C., Князев С.Ю. Влияние вынужденной конвекции на скорость роста при зонной перекристаллизации градиентом температуры И В сб.: Кристаллизация и свойства кристаллов. Новочеркасск. 1981. С.3-9.

93. Гершанов В.Ю., Гермаиюв С.И. К методике исследования кинетики кристаллизации методом ЗПГТ при снижении температуры с постоянной скоростью // В сб.: Кристаллизация и свойства кристаллов. Новочеркасск. 1981. С.66-72.

94. Удянская А.И. Исследование зонной плавки с градиентом температуры в системе кремний-алюминий // В кн.: Зонная плавка с градиентом температуры. Новочеркасск. 1967. Т. 170. С.31—40.

95. Петросян С.Г., Шик А.Я., Шмарцев Ю.В. К теории жидкостной эпитаксии с градиентом температуры//ФТТ. 1974. Т. 16. Вып.2. С.392-397.

96. Никишин С.А. К анализу массопереноса при электрожидкостной эпитаксии арсенида галлия//ЖТФ. 1983. Т.53. Вып.З. С.538-544.

97. Лозовский В.Н. Зонная плавка с градиентом температуры. М.: Металлургия, 1972. 240 е.: ил.

98. Вольф Г.А., Млавский А.И. Зонная плавка с растворителем // В кн.: Рост кристаллов. -М.: Мир, 1977. Т.1. С.244-292.

99. Лозовский В.Н., Константинова Г.С., Качинюк А.И. Термодинамический аспект зонной перекристаллизации градиентом температуры // В сб.: Кристаллизация и свойства кристаллов. Новочеркасск. 1977. Вып 4. С. 13-26.

100. Taxa А.X. Введение в теорию операций. / пер. с англ. В.И. Тюпти, A.A. Минько. М -СПб-Киев: Изд. дом «Вильяме», 2001. 912 е.: ил.

101. Ван Кампен Н.Г. Стохастические процессы в физике и химии. / пер. с англ. Г.А. Хоменко, под ред. проф. С.С. Моисеева. М.: Высшая школа, 1990. 376 е.: ил.

102. Волков И.К, Зуев СМ., Цветкова Г.М. Случайные процессы. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2000. 448 е.: ил.

103. Роберте Ф.С. Дискретные математические модели с приложениями к социальным биологическим и экологическим задачам. / пер. с англ. A.M. Раппопорта, С.И. Травкина. -М: Наука, ГРФМЛ, 1986. 496 е.: ил.

104. Козлов Б. А., Ушаков И. А. Краткий справочник по расчету надежности радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. радио, 1966.

105. Гумбелъ Э. Введение в теорию порядковых статистик. М.: Статистика, 1970.

106. Саати Т. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения. М.: Сов. радио, 1965 (Saaty Т. Elements of queueing theory with applications, Dover, New York, 1983 ).

107. Боровков A.A. Вероятностные процессы в теории массового обслуживания. — М.: Наука, 1972.

108. Барлоу Р., Прошан Ф. Математическая теория надежности. М.: Сов. радио, 1969.

109. Козлов Б.А. Резервирование с восстановлением. М.: Сов. радио, 1969.

110. Курош А Г. Курс высшей алгебры. М.: Физматгиз, 1963. 432 е.: ил.

111. Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания. М.: Наука, 1966.

112. Бокун Г.С., Вихренко B.C., Наркевич И.И., Ротт Л.А. К статистической теории фазовых переходов кристалл-жидкость, жидкость-газ и кристалл-газ. // Докл. АН СССР. -1973. Т.212. №6. С.54-61.

113. Герасименко B.C., Любое Б.Я. Механизм и кинетика кристаллизации. Минск: Наука и техника, 1969,

114. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. М.: ГИФМЛ, 1961.

115. Разумовский П.И. Разработка физико-химических основ получения пятикомпонентных твердых растворов InGaAsSbP в поле температурного градиента: Дис на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Новочеркасск, 2000.

116. Horn L., Masing А. //Z Elektrochem. 1940. 46. S.109.

117. Сысоев И.А. Метод зонной перекристаллизации градиентом температуры в технологии оптоэлектронных приборов на основе многокомпонентных соединений АШВ1'\ Дис на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Новочеркасск, 1993.

118. Физическое металловедение. / под ред. Р. Кана. М.: Мир, 1968. Вып. 11.

119. Hilsum С., Rees Н. D. Three-level oscillator: a new for transferred-electron device. -"Electron letters", 1970. V.6. JV«9. P.277-278.

120. Лунина О.Д. Варизонные гетероструктуры AIxGai.xAs GaAs, выращенные в поле температурного градиента, и их свойства: Дис на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. -Новочеркасск, 1982.