автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Металлоорганическая газофазная эпитаксия гетероструктур на основе соединений Al - In - Ga - As для приборов миллиметрового диапазона длин волн

На правах рукописи

Данильцев Вячеслав Михайлович

МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКАЯ ГАЗОФАЗНАЯ ЭПИТАКСИЯ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ А1 - 1п - ва - А& ДЛЯ ПРИБОРОВ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН

05-27.01 — твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наиоэлектроника, приборы на квантовых эффектах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Новгород - 2006

Работа выполнена в Институте физики микроструктур Российской Академии наук

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, В.И. Шашкин

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, Л.К. Орлов

кандидат физико-математических наук, Б.Н.Звонков

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стелычаха, г. Москва

Защита состоится 21 декабря 2006 года в М часов на заседании диссертационного совета Д 002.098.01 при Институте физики микроструктур РАН 603950, Н. Новгород, ГСП-105,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики микроструктур РАН.

Автореферат разослан 20 ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук, профессор

К.П. Гайкович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Известно, что среди материалов СВЧ и оптоэлектроники лидирующее положение занимают арсенид галлия и другие полупроводниковые соединения А3В5. Основное преимущество ОаАэ - более высокие подвижность и насыщенная скорость электронов, чем в вк Это определяет быстродействие, а следовательно, и частотные характеристики полупроводниковых приборов. Поэтому, полупроводниковые структуры на основе арсенида галлия являются основными материалами для создания твердотельных приборов электроники миллиметрового диапазона длин волн.

Получение эпитаксиальных структур для микроволновых приборов является сложным технологическим процессом. Эпитаксиальные приборные структуры должны иметь высокое кристаллическое совершенство и обладать хорошими электрофизическими свойствами. Как правило, это многослойные структуры различного состава и легирования. Толщина отдельных слоев может составлять от нескольких нанометров до нескольких микрон. Состав и уровень легирования слоев должны быть точно выдержаны, граница раздела должна быть резкой и планарной. Большинство структур может быть изготовлено методом молекулярно пучковой эпитак-сии (МПЭ) в сверхвысоком вакууме [1]. К недостаткам метода МПЭ относится сложность, дороговизна и относительно низкая производительность. С МПЭ конкурирует метод металлоорганической газофазной эпнтаксии (МОГФЭ). В МОГФЭ процессе получены все полупроводниковые соединения группы А3В}. При атмосферном давлении в реакторе МОГФЭ получены слои ваАк с подвижностью Н(зок)~200000 см /В-с [2], в реакторе пониженного давления с Щз8вд~335000 сиг/В-с [3]. Использование реакторов пониженного давления с быстродействующими клапанами позволяет выращивать гетероструктуры с резкими интерфейсами. В обоих методах МПЭ и МОГФЭ продемонстрирована возможность заращивания металлических решеток в матрице полупроводника. Относительная простота и высокая производительность являются неоспоримыми достоинствами метода МОГФЭ.

В настоящее время во всем мире проводятся исследования по созданию твердотельных систем для генерации и преобразования излучения в суб- и терагерцовой области частот (~1ТГц) (4], а диод с барьером Шоттки является одним из основных нелинейных элементов, используемых для приёма и преобразования микроволнового излучения. В диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых длин волн в иеохлаждаемых приемниках у него практически нет конкурентов [5]. Изготовление структур для диодов с барьером Шоттки, разработка конструкций, изготовление и исследова-

ние свойств смесительных, умиожительных и детекторных диодов является важной и актуальной задачей современной высокочастотной электроники.

Перспективной задачей метода МОГФЭ является разработка методов осаждения металлических пленок непосредственно в реакторе эпитакси-альной установки в едином технологическом процессе эпитакснальный рост - осаждение металла. В этом случае можно свести к минимуму внешние загрязнения и окисление поверхности полупроводника и получить совершенные контактные слои. Другой важной задачей является контролируемое изменение высоты барьера Шоттки и создание невплавных омических контактов [6,7]. Кроме того, возможность формирования металлических объектов нанометровых размеров с последующим их заращивани-ем в полупроводниковую матрицу может привести к созданию искусст-, венного материала с необычными свойствами [1]. Решение перечисленных задач в едином ростовом цикле является интересной и перспективной задачей для метода МОГФЭ.

Цель работы

Основной целью диссертационной работы являлось изучение физических закономерностей формирования; резких профилей легирования и состава в гетер оструктурах на основе соединений А1 — 1п — Оа • Аэ и тонких металлических пленок алюминия в реакторе МОГФЭ. Прикладная цель работы состояла в изготовлении гетероструктур для приборов миллиметрового диапазона длин волн.

Научная новизна н практическая значимость работы

[.Продемонстрирована возможность получения методом МОГФЭ атомарно резких профилей распределения примеси при 5-легироаании кремнием слоев йаАз. Установлено, что размытие в распределении примеси обусловлено только процессами диффузии в твердой фазе за время осаждения верхнего слоя ОаАэ.

2. В низкотемпературном процессе МОГФЭ с использованием тримети-ламиноалана и диметилэтиламиноалана в качестве источников алюминия, продемонстрирована возможность получения пленок металлического алюминия. Установлено, что слои алюминия обладают удельным сопротивлением 64-3 мкОм-см, что близко к значению удельного сопротивления для объемных образцов металлического алюминия.

3. С использованием техники 5-легирования и осаждения слоя металлического алюминия в реакторе МОГФЭ показана возможность создания не-вплавного омического контакта к п - СаАз с контактным сопротивлением

Рс<10'5 Ом-см2 и прецизионного управления высотой барьера Шоттки Al/GaAs в пределах 0,2 ■*■ 0,7 эВ.

4. Показана возможность создания трёхмерной искусственной среды, представляющей собой монокристаллический GaAs с внедренными наноостровками А1.

5. Экспериментально показано, что снижение температуры роста и использование подложек GaAs(lOO) с малым углом разориентацни (<0,3 *), приводит к увеличению критической толщины упругонапряженных эпи-таксиальных слоев LnGaAs на подложках арсенида галлия.

Практическая значимость работы состоит в разработке методик МОГФЭ гетероструктур полупроводниковых соединений А3В5 и осаждения металла "in situ" для создания селективно легированных гетероструктур металл - полупроводник. На их основе изготовлены; смесительные, детекторные диоды с барьером Щотгки, и умножительные матрицы дня применения в миллиметровом диапазоне длин волн. Характеристики приборов превосходят или соответствуют лучшим из известных аналогов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработанные методики очистки и высокотемпературного отжига графитового подложкодержателя и подложек GaAs в атмосфере арсина и водорода обеспечивают подготовку атомарно чистой поверхности GaAs, необходимой для МОГФЭ высококачественных полупроводниковых структур.

2. Оптимизация процесса S-легирования кремнием соединений А3В5 в условиях МОГФЭ позволяет исключить влияние процессов в газовой фазе на размытие профиля легирования. Диффузия атомов кремния в твердой фазе за время роста покрывающих слоев несущественна при температурах до 650 °С, что да&г возможность реализовать атомарно резкие профили 5-легирования.

3. Пиролиз триметиламиноалана и диметелэтиламиноалана на поверхности GaAs при температуре 150+250 °С в реакторе МОГФЭ позволяет получать чистые и гладкие пленки металлического алюминия с удельным сопротивлением 6 + 8 мкОм*см, что близко к значению объемного материала,

4. Осаждение алюминия в процессе МОГФЭ "in situ" в сочетании с преци-зионнным приповерхностным 5 — легированием кремнием позволяет изготавливать контакты Шоттки с эффективной высотой барьера 0,2+0,7 эВ и невплавные омические контакты Al/n - GaAs.

5. Методом МОГФЭ создана новая искусственная среда - монокристаллический полупроводниковый GaAs с внедренными наностровковыми слоя-

ми А1, обладающая пикосекундноЙ временной динамикой отклика на межзонное оптическое возбуждение.

Апробация работы

Основные результаты представлялись на внутренних семинарах ИФМ РАН, российских и международных конференциях, в том числе: I Всесоюзной конференции "Физика окисных пленок", (Петрозаводск, 2425 февраля, 1982); Всероссийской научно технической конференции "Электроника и Информатика" (Зеленоград, 15-17 ноября, 1995); Всесоюзной конференции по физике полупроводников (Кишинев, 3-5 октября 1988); I, П и V Российских конференциях по физике полупроводников (Нижний Новгород, 10-14 сентября 1993; Зеленогорск, 26 февраля- 1 марта, 1996; Нижний Новгород, 10-14 сентября 2001); Всероссийских совеща-них "Нанофотоннка" (Нижний Новгород, 20 -23 марта 2000 и 17 -20 марта 2003); Всероссийском симпозиуме «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 25 - 29 марта 2005); Российской конференции «Ми-кроэлеюроника-94» (Звенигород, 28ноября-Здекабря 1994); Седьмой Российской конференции "Арсенид галлия" (Томск, 21-23 октября 1999); 11-ой международной микроволновой конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (Севастополь, Крым, Украина, 10-14 сентября 2001); Международных симпозиумах «Наноструктуры» (Санкт -Петербург, 24- 28июня 1996, 23- 27 июня, 1997); 10-ой Международной микроволновой конференции по сверхрешеткам, микроструктурам и микроприборам (США, Небраска, Ликольн 8-10 июля 1997); 10-м Европейском рабочем совещании по металлоорганическоЙ газофазной эпнтаксии (Италия, Лечче, 8-11 июня 2003); 23-ем Международном симпозиуме по сложным полупроводникам (Санкт -Петербург, 23-27 сентября 1996); 23-ей Международной конференции по микроэлектронике (Югославия, Нис, 2002); Международных симпозиумах по исследованию приборов (США, Шарлоттсвиль, 1 - 3 декабря 1993 и 10 - 13 декабря 1997); Всероссийских рабочих совещаниях «Сканирующая зондовая микроскопия» (Нижний Новгород, 28 февраля - 2 марта 2000; 26 февраля - 1 марта 2001; 3-6 марта 2002; 2-5 марта 2003).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 50 работ, включая 23 статьи в научных журналах и 27 публикаций в сборниках тезисов докладов, материалах и трудах конференций. Полный список публикаций приводится в диссертационной работе.

Личный вклад автора в получение результатов

- Определяющий вклад в создание методик роста и изготовление всех типов гетероструктур, описанных в работе (совместно с соавторами работ [А1-А20]).

• Определяющий вклад в исследование влияния свойств подложки GaAs на переходную область подложка эшггаксиальный слой и в разработку предэпигаксиальной подготовки подложек непосредственно в реакционной камере [Аб, А7].

- Основной вклад в разработку методики очистки графитового подложко-держателя установки МОГФЭ (совместно с В.И.Шашкиным и О.И.Хрыкиным) [А5].

- Основной вклад в разработку технологии получения атомарно - резких 5

- легированых кремнием слоев GaAs (совместно с В.И.Шашкиным и

A.В.Мурелем) [А9, А10].

• Основной вклад в методики низкотемпературного осаждения металлического алюминия и наноостровков Al на GaAs "in situ" в реакторе МОГФЭ (совместно с В.И.Шашкиным и О.И-Хрыкиным ) [А13 - А15].

- Равнозначный вклад в разработку методик изготовления структур Al -¿(SO* GaAs "in situ" с заданной высотой барьера Шоттки и процессов формирования омических контактов Al/GaAs (совместно с

B.И.Шашкиным и А.В.Мурелем) [AI2, А16].

- Основной вклад в разработку методов формирования алюминивых наноостровков в объеме монокристаллической полупроводниковой матрицы (совместно с В.И.Шашкиным) [А15, А17].

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Объем диссертации составляет 156 страниц, включая 57 рисунков и б таблиц. Список цитированной литературы составляет 116 наименований, список работ автора по теме диссертации 50 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Pq введении к диссертации обоснована актуальность темы исследований, показана ее научная значимость, сформулированы цели работы, представлены сведения о структуре и содержании работы, а также приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе рассмотрения литературных данных представлены основные закономерности металлоорганической газофазной

эпитаксии гомо- и гетероструктур на подложках ваАя. Рассмотрены основные приемы управления процессом МОГФЭ при изготовлении эпитак-сиальных структур. Обсуждаются возможности создания эпигаксиальных структур с резкими гетеропереходами, закономерности роста и легирования эпигаксиальных слоев баАя, Проведено сопоставление различных легирующих примесей, описаны их достоинства и недостатки при получении эпигаксиальных гетероструктур с резкими интерфейсами.

Во второй главе дано краткое описание используемой установки МОГФЭ. Приведены конструкционные усовершенствования оборудования, позволяющие: повысить чистоту водорода, сократить время выхода установки на рабочий режим, повысить точность дозирования металлоор-ганических соединений. Перечислены методы контроля и диагностики образцов.

Описана тестовая структура, состоящая из 16 слоев арсенида галлия разделенных маркерами (метками) AlAs, которая использовалась для определения ростовых параметров. Для первых трех слоев (время роста 4, 2 и 1мин, соответственно) температура роста составляла 600 °С. Следующие 3 слоя выращивались при 550 °С (4,2 и 1 мин), затем 2 слоя при 525 °С{4 и 8 мин) и 2 слоя при 500 °С (4 и 8 мин). Следующие 5 слоев GaAs (600 °С, 1 мин) составляли ALAs/GaAs периодическую структуру используемую как стандарт толщины при рентгеноструктурных исследованиях. Величина периода сверхрешетки определялась методом рентгеновской дифракции и использовалась для калибровки атомно - силовой микроскопии поперечного скола. АСМ изображение скола указанной структуры приведено на рис. 1а).

Рис.1 а) - АСМ - изображение структуры с 16 метками AlAs. Все расстояния приведены в ангстремах. Стрелка показывает направление роста, б)- Расстояние между маркерами AIAs(D) в зависимости от времени роста GaAs (t) для температур наращивания 500eC (1), 525°С (2), 550'С (3) и 600°С (4).

Толщина (hcaAi) слоя GaAs определялась как:

htUAj=D*hAlAs1 (1)

где D расстояние между маркерами AlAs, и h^. толщина маркеров. Все расстояния измерялись в пяти различных местах. Шаг АСМ сканирования составлял 2,5 нм, ошибка измерения D не превышала 2нм, что сравнимо с непланарностью окисленных маркеров AlAs, Было установлено, что расстояние между маркерами линейно зависело от времени роста GaAs, для каждой температуры роста, что демонстрирует рис.1 б). Толщина AlAs равна величине D при времени роста GaAs равном 0. Угол наклона линий на рис.1 б) давал скорость роста для каждой температуры. Погрешность определения скорости роста при такой методике не превышала 1 нм/мин. Значение энергии активации определенной то зависимости скорости роста GaAs от обратной температуры составляло Е,=ЗЗкКал/моль, что соответствует энергии активации процесса разложения адсорбированных молекул ТМГ и арсина при высоких отношениях V/III в газовой фазе.

Подробно изложена методика предэпитаксиального термического отжига подложек GaAs в атмосфере AsHj + Н2 и AsHj + S1H4+H1 для удаления окисного слоя с их поверхности. Отжиг позволяет получать атомарно чистую поверхность, о чем свидетельствует резкий концентрационный п — п+ переход на границе подложка — эпитаксиальный слой. Измеренная C-V методом протяженность переходов сравнима с дебаевским радиусом экранирования, рассчитанным для слоя с меньшей величиной легирования.

Источником загрязнения слоев при температурах роста выше 600 °С могут быть примеси из графитового подложкодержателя. Разработана методика очистки подложкодержателя путем высокотемпературного отжига непосредственно в реакторе. По резкому улучшению вакуума при медленном охлаждении после отжига можно оценить температуру, при которой прекращается десорбция примеси и становится возможным получение качественных эпитаксиальных слоев.

Показана возможность получения гетероструктур AlGaAs — GaAs с резкими и пленарными интерфейсами. При этом размытие гетерограниц, измеренное с применением послойного Оже- анализа, не превышало 1 нм, что составляет предел разрешения по глубине данного метода. Также были выращены квантовые ямы GaAs в матрице A^Ga^As (х=0,20). Обработка спектров люминесценции подтверждала наличие квантовых ям GaAs толщиной 1,6; 3,3; 5,8; 9 нм.

Исследован эпитаксиальный рост упругонапряженных тонких слоев InGaAs на GaAs с целью получения качественных слоев InGaAs большого состава. Температура роста была Tg=500eC (LT - структуры) или 600°С (НТ). Подложками служили пластины GaAs(lOO) с отклонением 0,2° либо 2°. Структуры состояли из последовательности слоев GaAs/

lRxGat-xAs/GaAs/IiixGa|4As /GaAs (x » 0,35). Промежуточный и покрывающий слои GaAs имели толщину около 14 нм, а толщина двух одинаковых слоев IrijtGai.jAs варьировалась. С помощью АСМ анализировались дефекты поверхности покрывающего слоя GaAs, связанные с слоями InGaAs, с температурой роста и с отклонением среза подложки от (100). Структурные и оптические свойства слоев InGaAs контролировали методами рентгеновской дифрактометрии и фотолюминесценции. Сводные данные о структурах приведены в Таблице I.

Таблица I. Данные о структурах н результаты измерений

Структура т* 5(100), h(InGaAs), R, Пик PL,

°С град. нм нм эВ

LT1A 500 0,2 9 0,15 1,118

LT1B 500 2 9 0,25 1,118

НТЗА 600 оа 8,5 0,39 1,16

НТЗВ 600 2 8,5 4,1 U4

Примечания: 5(100) - отклонение среза подножки; h(InGaAs) - толщина одного слоя Iiio jjGaosjAs; К - шероховатость поверхности по данным АСМ; пик PL - положение пика фотолюминесценции.

Оценка шероховатости производилась по формуле:

Я-ЦМЫМ, (2)

где N - полное число точек на АСМ - изображении, bj - высота в 1-й точке, Ьти - среднее по всем h,.

Как следует из таблицы 1, шероховатость слоев увеличивалась с возрастанием температуры эпитаксин и увеличением угла отклонения среза подложки. Повышение критической толщины с понижением температуры - факт хорошо известный и легко объяснимый, поскольку процессы де-фекгообразования носят термоактивационный характер и имеют определенную энергию активации. Практическое использование таких слоев, тем не менее, ограничено, из-за ухудшения электрических и оптических свойств гетеросгруктур. В этих условиях использование слабоотклонен-ных срезов может предоставлять альтернативный путь увеличения толщины напряженного слоя InGaAs высокого качества.

В главе 2 приводятся результаты изучения возможностей метода МОГФЭ с точки зрения формирования резких распределений примеси при получении легированных кремнием 6-слоев арсенида галлия. Получение 5-легированных структур проводили с прерыванием роста GaAs на время введения примеси. Показано, что таким способом могут выращиваться 5-слои с шириной пика легирования на полувысоте (FWHM) < 5 нм при температурах роста 550-700 "С. При этом максимальная концентрация свободных электронов в 5-слое при заданной температуре и фик-

сированном потоке водорода и реагентов определялась количеством молей БШч - С?, поданных в реактор за время формирования 6-слоя:

£?=/*/, (3)

где f - поток силана (моль/мин), I - время формирования 5-слоя (мин). Температура роста значительно влияет на концентрацию электронов в &-слоях. Большие концентрации электронов в слое при высокой температуре эпнтаксии существуют в достаточно узком диапазоне значений О, что соответствует достаточно малым временам подачи ЭШ* в зону роста при умеренном его расходе. При очень больших значениях 0 и высоких температурах процесса может наблюдаться "перелегирование", приводящее к полному исчезновению пиков от 3 - слоя, по данным С —V метода. Применение методов нестационарной проводимости и емкости показало, что в "перелегированных " образцах имеются глубокие состояния. Плотность их монотонно спадает с удалением от дна зоны проводимости вглубь запрещенной зоны. Часть атомов кремния в "перелегированных" образцах компенсируется этими глубокими состояниями, а другая часть попадает на места мышьяка и становится акцепторами. Таким образом возникает механизм автокомпенсации. Следует отметить, что получению резких профилей при высоких температурах роста (> 650 °С) препятствует диффузия в твердой фазе, которая приводит к уширенню профиля распределения примеси. При понижении температуры роста до 550-600 "С становится возможным получение более резких профилей распределения примеси. 8-слои, выращенные при 600 "С, имели поверхностную концентрацию электронов ¿(„«б-Ю12 см'2, Р\УНМ=,2,5 нм по результатам С-У измерений при 300 К и N,=6,4-1011 см*2, Р\УНМ=1,б нм при 77 К, что сопоставимо с лучшими известными результатами для данных материалов. Холловские измерения позволили независимо определить концентрацию свободных носителей в З-слое, поскольку вклад носителей из объема эпи-таксиального слоя мал (по оценкам < 10мсм*2). Результаты измерений (Ы,-3,8-1012 см*2, ц=2500 см2/В-с при 300 К и N,=3,6*1012 см*2, ц=3700 см /В с при 77 К) свидетельствуют о высоком качестве структур.

В третьей главе изложены результаты исследований роста слоев А1 на СаА5 в процессе МОГФЭ. Осаждение пленок А1 осуществлялось на подложках СаАз (100) с различным отклонением в направлении [110] при давлении в зоне роста 50-100мбар. Алюминий осаждался из триметилами-ноалана (А1Нз*Ы(СНз)з) или диметилэтиламиноалана (АШ^СН^С^)). Газом носителем являлся водород. Вначале осаждался арсенид галлия толщиной не менее 100 нм, а затем - слой А!. Рост ОаАз производился при температурах выше 600 вС, осаждение алюминия проводили при температурах 130-500°С.

В ходе экспериментов обнаружено, что осаждение алюминия на эпи-таксиальный арсенид галлия происходит при температурах более 120°С. На рис. 2 а) показано АСМ - изображение структуры с малым количеством осажденного алюминия на эпитаксиальный баАв. Как видно из рисунка, происходит послойно • ступенчатый рост алюминия. При большем

Рис.2. АСМ - изображения структур с различным количеством осажденного алюминия, а) -монослойные покрытия, б) -наноостровки.

количестве осаждаемого А1, происходит формирование наноостровков. На рис. 2 б) приведено АСМ-иэображение такой структуры. При малом количестве осаждаемого алюминия на GaAs, металлический слой вначале декорирует поверхность полупроводника. При превышении толщины слоя алюминия критической величины, равной нескольким монослоям, происходит формирование алюминиевых наноостровков, поперечные размеры которых зависят от температуры осаждения. Дальнейшее увеличение времени осаждения приводило к росту линейных размеров наноостровков и заполнению всей поверхности.

Проводился анализ состава толстых слоев алюминия. Результаты исследования элементного состава пленок методом послойного Оже- анализа показывали, что кроме углерода и кислорода атмосферного происхождения примеси в пленке алюминия отсутствуют. Данные ренттеяофлуоресцентного анализа, также подтверждают чистоту слоев алюминия.

Исследования электрофизических свойств пленок алюминия толщиной -200 нм показывали ухудшение электрических характеристик при повышении температуры осаждения. Наблюдается увеличение сопротивления (р) с ростом температуры осаждения, причем минимальные значения остаются несколько выше, чем для объемного АГСЗ-10"6 Ом-см), что обычно связывается с загрязнением границ зерен в пленке и использованием в расчете р эффективной толщины слоя, которая превышает толщину сплошного слоя из-за развитого рельефа поверхности. Температурный

коэффициент сопротивления, измеренный в интервале от 80 К до 300 К для слоя алюминия, выращенного при 200 "С, оказался несколько выше, чем для объемного металла (а^З-Ю*3 К*1 против З-Ю'31С1).

В главе 3 также описана возможность формирования совершенных барьеров Шоттки и управления эффективной высотой барьера. Известно, что высоту барьера можно менять путём дополнительного сильного легирования приповерхностной области полупроводника. Особенно эффективно это реализуется при прецизионном 5 - легировании. Результаты экспериментов и численного моделирования для высоты барьера Шоттки в зависимости от значения поверхностной концентрации заряженных доноров - Нщ и глубины залегания 5 - слоя от поверхности хорошо согласуются, что и показано на рис. 3.

СО

п

0,7 0,6 0,5 0,4 0J 02 0,1 0.0,

■ * ч * \ 0 < о а 1

\

\ \ тл /

0, V

.4 \ * Si

2 \ •

\

Рис.3. Эффективная высота барьера в зависимости от уровня 5-легирования для двух расстояний 5-слоя от контакта металл - полупроводник. Хо= 2,5 им (1,1') и 5нм (2,2'). 1,2 - расчет, Г, 2' - эксперимент.

10

15

20

N. см'1 х 10"'J

Исследована возможность формирования невплавных омических контактов. Показано что при использовании метода б - легирования и осаждения металлического алюминия "in situ" возможно изготовление омического контакта с контактным сопротивлением р„ < 10"s Om-cmj.

В конце третьей главы описана методика заращивания металлических наноостровков в объем монокристаллической полупроводниковой матрицы GaAs, В результате была создана искусственная среда, представляющая собой монокристаллический полупроводниковый GaAs с внедренными наноостровками А1. Обсуждаются структурные свойства слоев.

В четвертой главе приведены результаты применения эпитаксиаль-ных структур в макетах приборов.

Эпитаксиальные структуры на основе СаА$ были апробированы в микроволновых планарных смесительных диодах с барьером Шоттки. Смесительные диоды Шоттки с субмикронным размером анода изготавливались на базе гетероструктур п-ОаАв-п+СаАв-АЮаАв. Тонкие слои А1хСа)4 Аэ с х>0,4 использовались в качестве стоп-слоев, что позволяет полиостью удалять подложку. Параметры изготовленных диодов представлены в таблице 2,

Таблица 2. Параметры диодов Шоттки с субмиконнымн размерами анода_

Диаметр анода, мкм Уцроб. в Л К,, Ом С*, фФ ТГЦ

0,6-0,8 3,545 1,07-1,1 7-12 0,8-1,2 >10

Примечания: У^ - обратное напряжение пробоя, С^ - барьерная емкость, ^ - предельная частота, т) -фактор неидеальности, - последовательное сопротивление диода.

Предельная частота рассчитывалась по формуле:

^=1/(271^), (4)

Приводятся результаты использования структур А1-(1п)ОаАз-5(3 ¡)-ваА$ с пониженной эффективной высотой барьера Шоттки в планарных детекторных диодах, работающих без постоянного смещения. Применение таких диодов в детекторах миллиметрового диапазона обеспечивает низкий шум и высокую чувствительность приёма. При детектировании сигналов в диапазоне 80-^140 ГГц получены рекордные значения вольт-ваттной чувствительности у = 5000 В/ Вт и пороговой мощности ЫЕР=ЗхЮ'12 ВтхГц"2.

В заключительном параграфе Главы 4 приводятся результаты исследования динамики фотовозбужденных носителей при воздействии мощного светового импульса на 9-слойную периодическую структуру с наноост-ровками А! зарощеннымн в матрицу ваАз. Было получено, что такая искусственная среда обладает пикосекундной временной динамикой отклика на межзонное оптическое возбуждение.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертационной работе.

Основные результаты работы

1. Методом МОГФЭ получены атомарно-резкие профили распределения примеси при 5-легировании кремнием слоев ваАз. Согласно данным С—V

профилирования характерный масштаб области локализации электронов составляет 2,5 нм (при 300 К) и 1,6 нм (при 77 К). Превышение поверхностной концентрации 6-1012 ш~2 приводит к уширению в распределении примеси и автокомпенсации из-за возникновения глубоких уровней в запрещенной зоне.

2. Предложена оригинальная методика калибровки скорости роста путем выращивании тестовой гетероструктуры, состоящей из последовательности слоёв GaAs, разделенных нанометровымн маркерами AlAs. Использована визуализация слоев на поперечном сколе структуры с помощью АСМ и калибровочные данные РД о периоде встроенной сверхрешётки GaAs/AlAs. Точность определения скорости роста для слоёв нанометро-вой толщины составляла <1нм/мин. Для реактора МОГФЭ в диапазоне температур 500+600°C и давлении 100 мБар уточнено значение энергии активации разложения адсорбированных молекул ТМГ в присутствии ар-сина (Еа=33 кКал/моль),

3. Впервые исследованы закономерности осаждения алюминия на GaAs при пиролизе ТМАА и ДМЭАА в реакторе МОГФЭ пониженного давления "in situ". Определена структура, морфология и электрофизические характеристики плёнок разной толщины. При температурах 150+250°С формируются чистые и гладкие пленки алюминия. Значения удельного сопротивления 6+8 мкОм-см и температурного коэффициента 3-10 Ом/°С близки к параметрам объёмного материала.

4. Впервые методом МОГФЭ изготовлены эпитаксиальные структуры на основе GaAs с металлическим контактом AI. При оптимальных температурах осаждения алюминия 150+200°С формируются барьеры Шоттки с высотой -0,7 эВ и фактором неидеальности 1,02+1,06. За счёт 5-легировання кремнием приповерхностного слоя GaAs можно управлять эффективной высотой барьера Шоттки в диапазоне 0,2+0,7 эВ. При высокой поверхностной концентрации ~101Э см' получены невплавные омические контакты к n-GaAs с контактным сопротивлением <10*jOm'cm3,

5. На основе структур AI-(In)GaAs-S(Si)-GaAs с пониженной эффективной высотой барьера Шоттки изготовлены детекторные диода, работающие без постоянного смещения. Применение таких диодов в детекторах миллиметрового диапазона обеспечивает низкий шум и высокую чувствительность приёма. При детектировании сигналов в диапазоне 80+140 ГГц получены рекордные значения вольт-ваттной чувствительности 7=5000 В/Вт и пороговой мощности NEP=3-10* ВтТц .

Список цитированной литературы

1. The Technology and Physics of Molecular Beam Epitaxy. Edited by E.H.C. Parker/ New York and London: Plenum Press, 1985. - 686p.

2. Hanna, M.C. Atmospheric pressure organometallic vapor phase epitaxy growth high — mobility GaAs using trimethilgallium and arsine/ M.C. Hanna, Z.H. Lu, E.G. Oh, E. Mao, and A. Majerfeld// Applied Physics Letters - 1990. V.57-P. 1120-1122.

3. Razeghi, M. High — purity GaAs layers grown by low- pressure metalorganic chemical vapor deposition/ M. Razeghi, F. Ohmes, J. Nagle, M, Defour, O. Acher, and P. Bove// Applied Physics Letters- 1989. V. 55 - P. 1677-1679.

4. Crowe, T.W. Progress toward solid - state local oscillators at 1 THzi' T.W. Crowe, T.C. Grein, R. Zimmermann, and P. Zimmermann// IEEE Microwave and Guided Wave Letters - 1996. V.6 - P. 207 - 208.

5. Crowe, T.W. GaAs Schottky diodes for THz mixing applications/ T.W. Crowe, R.J. Mattauch, H.P. Roser, W.L. Bishop, W.C.B. Peatman, X. Liu//. Proceedings of the IEEE. - 1992. V.80 P. 1827 - 1841.

6. Sassen, S. Barrier height engineering on GaAs THz shottky diodes by means of high - low doping, InGaAs - and InGaP - layers/ S. Sassen, B. Witzigmann, C. Wolk, H. Brugger// IEEE Transaction on Electron Devices - 2000. V. 47 -P. 24 - 32.

7. Schubert, E.F. Delta-doped ohmic contacts to n- GaAs/ E.F. Schubert, J.E. Cunningham, W.T. Tsahg, and Т.Н. Chiu// Applied Physics Letters - 1986. V. 49-P. 292-294.

Список работ автора по теме диссертации

А 1. Дроздов, М.Н, Сверхвысокое разрешение при послойном оже-анализе гетероструктур InGaAs/GaAs с глубоко залегающими квантовыми ямами/ М.Н. Дроздов, В.М. Данильцев, Ю.Н. Дроздов, Д.В. Мастеров, О.И. Хры-кин, В.И. Шашкин// Письма в ЖТФ. - 1996. • Т.22. • Вып. 18. - С.61 -66. А 2. Дроздов, М.Н. Субнанометровое разрешение по глубине при послойном анализе с использованием скользящих Оже-электронов/ М.Н. Дроздов, В.М. Данильцев, Ю.Н. Дроздов, О.И.Хрыкин, В.И. Шашкин //Письма в ЖТФ. - 2001. - Т.27. - Вып.5. - С. 59-66.

А 3. Дроздов, М.Н. Новый метод определения резкости гетеропереходов InGaAs/GaAs при послойном Оже-анализе/ М.Н. Дроздов, В.М. Данильцев, Ю.Н. Дроздов, О.И. Хрыкин, В.И. Шашкин//Письма в ЖТФ. -2001. -Т.27. - Вып. 20. -С. 51-56.

А 4. Drozdov, Yu.N. Cross-Sectional AFM of GaAs-based Multilayer Het-erostructure with Thin AlAs Marks / Yu. N. Drozdov, V.M. Danil'tsev,

N.V. Vostokov, G.L. Pakhomov, V.l. Shashkin //Physics of Low-Dimensional Structures. - 2003. - Vol.3/4. - P. 49-54.

Л 5. Данильцев, B.M. Применение ACM для исследования режимов эпи-таксиального роста гетерострукгур AlGaAs / GaAs/ В.М. Данильцев, Н.В. Востоков, Д.М. Гапонова, М.Н. Дроздов, Ю.Н. Дроздов, A.B. Мурель, ДА. Пряхин, О.И. Хрыкин. В.И. Шашкин// Всероссийский Симпозиум «Нано-физика и наноэлектроника», Нижний Новгород, 25 -29 марта, 2005, Материалы Симпозиума. — С. 118-119.

А б. Болдыреве кий, П.Б. Формирование селективных структур GaAs в процессе обработки анодных окисных пленок/ П.Б. Боддыревский, В.М. Данильцев, A.A. Краснов, В.А. Соловьев// Электронная техника • сер.б, "Материалы" - 1984. - вып.7 (192). - С. 76 - 78.

А 7. Болдыревский, П.Б. Исследование процессов получения и термообработки анодных окисных пленок на GaAs/ П.Б. Боддыревский, В.М, Данильцев, В.Н. Кванин, A.A. Краснов// 1 Всесоюзная конференция *'Физнка окисных пленок", Петразаводск, 24-25 февраля, 1982, Тезисы докладов. -С. 77-78.

А 8. Данильцев, В.М. Применение метода брюстеровской рефлектометрии для контроля состояния поверхности GaAs в MOCVD реакторе атмосферного давления/ В.М. Данильцев, А.Ю. Лукьянов, М.А. Новиков, О.И. Хрыкин, В.И. Шашкин// Заводская лаборатория -1995.- Ла 10.-С. 16-19. А 9. Данильцев, В.М. Получение предельно резких профилей распределения примесей в дельта - легированных слоях GaAs при металлоорганиче-ской газофазной эпнтакенн/ В.М. Данильцев, И.В, Ирин, A.B. Мурель,

B.И. Шашкин// Неорганические материалы - 1994. - Т. 30. №8. -

C. 1026 -1029.

А 10. Алешкин, В.Я. Глубокие состояния в S- легированном кремнием GaAs. В Л. Алешкин, В.М. Данильцев, A.B. Мурель, О.И, Хрыкин, В.И. Шашкин// Физика и техника полупроводников - 1998. - Т.32. - Кв6. -С. 733-738.

All. Востоков, Н.В. Исследование структур со сдвоенными слоями InGaAs вблизи перехода через критическую толщину/ Н.В.Востоков, Д.М.Галонова, В.М Данильцев, М.Н.Дроздов, Ю.Н.Дроздов, А.В.Мурель, О.И.Хрыкин, В.И.Шашкнн //Микросистемная техника. - 2001, - №12. -С. 18-22.

А 12. Шашкин, В.И. Управление эффективной высотой барьера в эпитак-сиальных структурах AV n-GaAs, изготовленных в едином цикле металло-органической газофазной эпитаксни/ В.И. Шашкин, A.B. Мурель, Ю.Н. Дроздов, В.М. Данильцев, О.И. Хрыкин// Микроэлектроника — 1997. -Т. 26. №1.-С. 57-61.

А 13 . Данильцев, В.М. Осаждение пленок алюминия на арсенид галлия в

процессе металлоорганической газофазной эшггаксии с использованием триметиламиналаиа / В.М. Данильцев, С.А. Гусев, М.Н. Дроздов, Ю.Н. Дроздов, О.И. Хрыкин, В.И. Шашкин, Б.М. Булычев// Поверхность. РСНИ. -1996. №1. - С. 36-41.

А 14. Востоков, Н.В. Формирование и исследование металлических нано-объектов AI на GaAs /Н.В.Востоков, В.М.Данильцев, Ю.Н. Дроздов,

A.В.Мурель, О.И.Хрыкин, В.И.111ашкин //Поверхность. РСНИ. - 2000. -№11. - С.84-88.

А 15. Востоков, Н.В. Формирование нанокластеров А1 и их заращивание слоем GaAs в условиях металлоорганической газофазной эшггаксии /Н.В. Востоков, В.М. Данильцев, М.Н. Дроздов, Ю.Н. Дроздов, А,В. Мурель,

B.И. Шашкин //Известия Академии Наук: Серия физическая - 2004. -Т. 68. —№1. -С.55-57.

А 16. Шашкин, В.И. Управление характером токопереноса в барьере Шоггки с помощью S — легирования: расчет и эксперимент для Al/GaAs/ В.И. Шашкин, А.В. Мурель, В.М. Данильцев, О.И, Хрыкин// Физика и техника полупроводников —2002. - Т. 36. Вып. 5, с. 537-542. А 17. Востоков, Н.В. Изучение свойств структур с нанокластерами А1, внедренными в матрицу GaAs/ Н.В. Востоков, СЛ. Гусев, В.М. Данильцев, МЛ. Дроздов, Ю.Н. Дроздов, А.И. Корытин, А.В. Мурель, В.И. Шашкин// Физика и техника полупроводников-2005. - Т.39. №1. - С.92-95. А 18. Molodnyakov, S.P. Submicron Planar Schottky Diodes for Submillimeter Wavelengths/ S.P. Molodnyakov, V.I. Shashkin, D.G. Paveliev, L.V. Sukhodoev, V.M. Daniltsev, A.S. Molodnyakov// International Semiconductor Device Research Symposium, Charlottesville, USA, December 1-3, 1993. Proceedings. -P. 377-380.

A 19. Шашкин, В.И. Разработка технологии встречно включённых торцевых диодов для терагерцовых умножителей частоты/ В.И. Шашкин, BJI, Вакс, Е.А. Вопилкин, В.М. Данильцев, А.Ю. Климов, М.И. Кузнецов, А.В. Мурель, В.В. Рогов, О.И. Хрыкин// 11-ая международная микроволновая конференция "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии", Севастополь, Крым, Украина, 10-14 сентября 2001, Материалы конференции. - С. 430 - 431.

А 20. Шашкин, В.И. Микроволновые детекторы на основе низкобарьерных планарных диодов Шоттки и их характеристики/ В.И.Шашкин, В.Л.Вакс, В.М.Данильцев, А.В.Масловский, А.В. Мурель, С.Д.Нихифоров, О.И. Хрыкин, Ю.И. Чеченин// Известия вузов. Радиофизика- 2005. - Т. XLVIП. №6. -С. 544-551.

Даннльцев Вячеслав Михайлович

МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКАЯ ГАЗОФАЗНАЯ ЭПИТАКСИЯ ГЕТЕРОСГРУКТУР НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ А1 - 1п - С.а - А* ДЛЯ ПРИБОРОВ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ДЛИН ВОЛН

Автореферат Подписано к печати 13.11.2006 г. Тираж 100 экз.

Отпечатано на ризографе в Институте физики микроструктур РАН, 603950, г. Н. Новгород, ГСП-105

Введение

Глава 1. Металлоорганическая газофазная эпитаксия полупроводниковых соединений

А3В5 и твердых растворов на их основе (Обзор литературы)

1.1. Пиролиз металлоорганических соединений и гидридов

1.2. Управление процессом эпитаксиального роста в газотранспортной установке

1.3. Легирование эпитаксиальных структур

1.4. Выводы

Глава 2. Методики получения полупроводниковых гетероструктур и тонких слоев в процессе металлоорганической газофазной эпитаксии

2.1. Введение

2.2. Описание установки эпитаксиального роста и методик контроля эпитаксиальных структур

2.3. Условия роста и свойства эпитаксиальных слоев

2.4. Эпитаксиальный рост полупроводниковых структур с тонкими слоями с резким изменением легирования и состава

2.5. Эпитаксиальный рост упругонапряженных тонких слоев InGaAs на GaAs

2.6. Получение 6-легированных слоев GaAs

2.7. Выводы

Глава 3. Осаждение наноостровковых и сплошных металлических пленок А1 на атомарно чистую поверхность GaAs в условиях металлоорганической газофазной эпитаксии

3.1. Введение

3.2. Начальные стадии осаждения А1 на атомарно чистую поверхность GaAs

3.3. Структура и свойства пленок алюминия на поверхности GaAs

3.4. Электрические свойства тонких алюминиевых пленок и контактов на их основе

3.5. Вариация высоты барьера Шоттки А1-5(n) - GaAs и формирование невплавных омических контактов

3.6. Оптимизация процесса 8- легирования с целью контролируемого управления высотой барьера Шоттки в А1 -5(n) - GaAs

3.7. Эпитаксия GaAs поверх наноостровковых пленок алюминия

3.8. Выводы

Глава 4. Апробация эпитаксиальных гетероструктур в приборах миллиметрового диапазона длин волн

4.1. Введение

4.2. Формирование мембранных структур для смесительных диодов Шоттки с субмикронным анодом

4.3. Структура для умножительной матрицы торцевых диодов Шоттки

4.4. Детекторные диоды миллиметрового диапазона на основе структур с пониженным эффективным барьером Шоттки

4.5. Малоинерционный отклик искусственной среды на основе GaAs с внедренными массивами А1 наноостровков

4.6. Выводы

Актуальность темы

Известно, что основным материалом микроэлектроники является кремний. Это объясняется рядом причин: возможностью получения очень чистого материала, простотой его легирования и хорошими изолирующими свойствами естественного окисла кремния (оксида кремния). В СВЧ и оптоэлектронике лидирующее положение занимает арсенид галлия и другие полупроводниковые соединения А3В5. Основное преимущество GaAs - более высокая подвижность и насыщенная скорость электронов, чем в Si. Это определяет быстродействие, а следовательно, и частотные характеристики полупроводниковых

3 5 приборов. Поэтому, полупроводниковые структуры А В на основе арсенида галлия являются одним из основных материалов для создания твердотельных приборов электроники миллиметрового диапазона длин волн [1].

Получение эпитаксиальных структур для различных микроволновых приборов является сложным технологическим процессом. Эпитаксиальные приборные структуры должны иметь высокое кристаллическое совершенство и обладать хорошими электрофизическими свойствами. Как правило, это многослойные структуры различного состава и легирования. Толщина отдельных слоев может составлять от нескольких нанометров до нескольких микрон. Состав и уровень легирования слоев должны быть точно выдержаны, граница раздела должна быть резкой и планарной. Большинство структур может быть изготовлено методом молекулярно пучковой эпитаксии (МПЭ) в сверхвысоком вакууме. Достоинство технологии МПЭ - достаточно большой набор средств контроля параметров процесса и свойств слоев во время эпитаксиального наращивания [2, 3]. К недостаткам относится сложность, дороговизна и относительно низкая производительность. С МПЭ конкурирует технология металлоорганической газофазной эпитаксии (МОГФЭ). В

3 5

МОГФЭ процессе получены все полупроводниковые соединения группы А В . Методом МОГФЭ при атмосферном давлении в реакторе получены слои GaAs с подвижностью Ц(50К)~200000 см2/В-с [4], а в реакторе пониженного давления с |i(3gK)~335000 см2/В-с [5]. Использование реакторов пониженного давления в процессах МОГФЭ с быстродействующими клапанами позволяет выращивать гетероструктуры с резкими интерфейсами. В обоих методах МПЭ и МОГФЭ продемонстрирована возможность заращивания металлических решеток в матрице полупроводника [6 - 8]. При получении эпитаксиальных слоев на подложках окислов (например широкозонных нитридов третьей группы на сапфире) метод МОГФЭ опережает МПЭ, как в производственных, так и исследовательских проектах. Относительная простота и высокая производительность являются неоспоримыми достоинствами процесса МОГФЭ.

Диод с барьером Шотгки является самым простым и наиболее давно изучаемым прибором микроэлектроники. Однако стремление улучшить его параметры не ослабевает и в настоящее время. Во всем мире проводятся исследования по созданию твердотельных систем для генерации и преобразования излучения в суб- и терагерцовой области частот (~1ТГц) [9, 10], и диод с барьером Шоттки является одним из основных нелинейных элементов, используемых при приёме и преобразовании микроволнового излучения. В диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых длин волн в неохлаждаемых приёмниках у него практически нет конкурентов [11]. Изготовление структур для диодов с барьером Шоттки, разработка конструкций, изготовление и исследование свойств смесительных, умножительных и детекторных диодов является важной и актуальной задачей современной высокочастотной электроники.

Известно, что свойства контактов Шоттки сильно зависят от процесса получения полупроводниковых слоев, подготовки поверхности и условий осаждения металла на полупроводник, что обусловлено их чувствительностью к состоянию границы раздела [12]. Поэтому важной задачей является разработка методов осаждения металлических пленок непосредственно в реакторе эпитаксиальной установки в едином технологическом процессе эпитаксиальный рост - осаждение металла. В этом случае можно свести к минимуму внешние загрязнения и окисление поверхности полупроводника и получить совершенные контактные слои. Также важной задачей является контролируемое изменение высоты барьера Шоттки и создание невплавных омических контактов [13, 14]. Кроме того, возможность формирования металлических объектов нанометровых размеров с последующим их заращиванием в полупроводниковую матрицу может привести к созданию искусственного материала с необычными свойствами [3]. Сравнительно просто задача осаждения металла решается в условиях молекулярно-пучковой эпитаксии, менее очевидны способы осаждения металла, без деградации свойств поверхности полупроводников, в газотранспортных установках. Решение перечисленных задач в едином ростовом цикле является интересной и перспективной задачей для метода металлоорганической газофазной эпитаксии.

Основные цели работы

Основной целью диссертационной работы являлось изучение физических закономерностей формирования: резких профилей легирования и состава в гетероструктурах на основе соединений А1 - In - Ga - As и тонких металлических пленок алюминия в реакторе МОГФЭ. Прикладная цель работы состояла в изготовлении гетероструктур для приборов миллиметрового диапазона длин волн.

Научная новизна

1. Продемонстрирована возможность получения методом МОГФЭ атомарно резких профилей распределения примеси при 5-легировании кремнием слоев GaAs. Установлено, что размытие в распределении примеси обусловлено только процессами диффузии в твердой фазе за время осаждения верхнего слоя GaAs.

2. В низкотемпературном процессе МОГФЭ с использованием триметиламиноалана и диметилэтиламиноалана в качестве источников алюминия, продемонстрирована возможность получения пленок металлического алюминия. Установлено, что слои алюминия обладают удельным сопротивлением 6^8 мкОм-см, что близко к значению удельного сопротивления для объемных образцов металлического алюминия.

3. С использованием техники 5-легирования и осаждения слоя металлического алюминия в реакторе МОГФЭ показана возможность создания невплавного

5 2 омического контакта к n - GaAs с контактным сопротивлением рс<10~ Ом-см и прецизионного управления высотой барьера Шоттки Al/GaAs в пределах 0,2 0,7 эВ.

4. Показана возможность создания трёхмерной искусственной среды, представляющей собой монокристаллический GaAs с внедренными наноостровками AI.

5. Экспериментально показано, что снижение температуры роста и использование подложек GaAs(lOO) с малым углом разориентации (<0,3°), приводит к увеличению критической толщины упругонапряженных эпитаксиальных слоев InGaAs на подложках арсенида галлия.

Практическая значимость работы

Практическая значимость работы состоит в разработке методик МОГФЭ гетероструктур полупроводниковых соединений A3BS и осаждения металла "in situ" для создания селективно легированных гетероструктур металл - полупроводник. На их основе изготовлены: смесительные, детекторные диоды с барьером Шоттки, и умножительные матрицы для применения в миллиметровом диапазоне длин волн. Характеристики приборов превосходят или соответствуют лучшим из известных аналогов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Разработанные методики очистки и высокотемпературного отжига графитового подложкодержателя и подложек GaAs в атмосфере арсина и водорода обеспечивают подготовку атомарно чистой поверхности GaAs, необходимой для МОГФЭ высококачественных полупроводниковых структур.

2. Оптимизация процесса 8-легирования кремнием соединений А3В5 в условиях МОГФЭ позволяет исключить влияние процессов в газовой фазе на размытие профиля легирования. Диффузия атомов кремния в твердой фазе за время роста покрывающих слоев несущественна при температурах до 650 °С, что даёт возможность реализовать атомарно резкие профили 5-легирования.

3. Пиролиз триметиламиноалана и диметелэтиламиноалана на поверхности GaAs при температуре 150-7-250 °С в реакторе МОГФЭ позволяет получать чистые и гладкие пленки металлического алюминия с удельным сопротивлением 6 -н 8 мкОм*см, что близко к значению объёмного материала.

4. Осаждение алюминия в процессе МОГФЭ "in situ" в сочетании с прецизионнным приповерхностным 5 - легированием кремнием позволяет изготавливать контакты Шоттки с эффективной высотой барьера 0,2-Ю,7 эВ и невплавные омические контакты Al/n - GaAs.

5. Методом МОГФЭ создана новая искусственная среда - монокристаллический полупроводниковый GaAs с внедренными наностровковыми слоями AI, обладающая пикосекундной временной динамикой отклика на межзонное оптическое возбуждение.

Личный вклад автора в получение результатов

- Определяющий вклад в создание методик роста и изготовление всех типов гетероструктур, описанных в работе (совместно с соавторами работ [А1 - А50]). Определяющий вклад в исследование влияния свойств подложки GaAs на переходную область подложка - эпитаксиальный слой и в разработку предэпитаксиальной подготовки подложек непосредственно в реакционной камере [А15, А16].

- Основной вклад в разработку методики очистки графитового подложкодержателя установки МОГФЭ (совместно с В.И.Шашкиным и О.И.Хрыкиным) [А14].

- Определяющий вклад в разработку и создание двухкамерного реактора для выращивания гетероструктур с резкими гетерограницами между слоями разного состава при атмосферном давлении в зоне роста [А18].

- Основной вклад в разработку технологии получения атомарно - резких 5 -легированых кремнием слоев GaAs (совместно с В.И.Шашкиным и А.В.Мурелем) [А19-А22].

- Основной вклад в методики низкотемпературного осаждения металлического алюминия и наноостровков А1 на GaAs "in situ" в реакторе МОГФЭ (совместно с В.И.Шашкиным и О.И.Хрыкиным ) [ А32 - А37].

- Равнозначный вклад в разработку методик изготовления структур А1 - 5(Si)- GaAs "in situ" с заданной высотой барьера Шоттки и процессов формирования омических контактов Al/GaAs (совместно с В.И.Шашкиным и А.В.Мурелем) [АЗО, А35, А38, А39].

- Основной вклад в разработку методов формирования алюминивых наноостровков в объеме монокристаллической полупроводниковой матрицы (совместно с В.И.Шашкиным) [А37, А40 - А42].

Апробация работы

Основные результаты представлялись на российских и международных конференциях: 1 Всесоюзной конференции "Физика окисных пленок", (Петрозаводск, 24-25 февраля, 1982); Всероссийской научно техническая конференция "Электроника и Информатика" (Зеленоград, 15-17 ноября, 1995); Всесоюзной конференции по физике полупроводников (Кишинев, 3-5 октября 1988); I, II и V Российских конференциях по физике полупроводников (Нижний Новгород, 10-14 сентября 1993; Зеленогорск, 26 февраля- 1 марта, 1996; Нижний Новгород, 10-14 сентября 2001); Всероссийских совещаних "Нанофотоника" (Нижний Новгород, 20 -23 марта 2000 и 17 -20 марта 2003); Всероссийском симпозиуме «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 25 - 29 марта 2005); Конференции «Микроэлектроника-94» (Звенигород, 28 ноября-3 декабря 1994); Седьмой Российской конференции "Арсенид галлия" (Томск, 21-23 октября 1999); 11-ой международной 8 микроволновой конференции "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (Севастополь, Крым, Украина, 10-14 сентября 2001); Симпозиумах «Наноструктуры» (Санкт - Петербург, 24- 28июня 1996, 23- 27 июня, 1997); 10-ой Международной микроволновой конференции по сверхрешеткам, микроструктурам и микроприборам (США, Небраска, Ликольн 8-10 июля 1997); 10-м Европейского рабочего совещания по металлоорганической газофазной эпитаксии (Италия, Лечче, 8-11 июня 2003); 23 Международном симпозиуме по сложным полупроводникам (Санкт-Петербург, 23-27 сентября 1996); 23-ей Международной конференции по микроэлектронике (Югославия, Нис, 2002); Международных симпозиумах по исследованию приборов (США, Шарлоттсвиль, 1 - 3 декабря 1993 и 10-13 декабря 1997); Всероссийских рабочих совещаниях «Сканирующая зондовая микроскопия» (Нижний Новгород, 28 февраля - 2 марта 2000; 26 февраля - 1 марта 2001; 3-6 марта 2002; 2-5 марта 2003).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 50 работ, включая 23 статьи в отечественных и зарубежных реферируемых журналах и 27 публикаций в сборниках тезисов докладов, материалов и трудов конференций.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Объем диссертации составляет 156 страниц, включая 57 рисунков и 6 таблиц. Список цитированной литературы составляет 116 наименований, список работ автора по теме диссертации 50 наименований.

4.6. Выводы

На основе разработанных технологий металлоорганической газофазной эпитаксии изготовлены гетероэпитаксиальные мембранные структуры для планарных смесительных диодов с барьером Шоттки с субмикронным диаметром анода, умножительных матриц торцевых диодов и детекторных диодов с пониженной высотой барьера на основе структур А1 -8(n) - GaAs.

Оценка параметров планарных смесительных гетеродиодов с барьером Шоттки с субмикронным диаметром анода по статическим характеристикам показывает перспективность их применения в терагерцовом диапазоне частот. Результаты испытаний были сопоставимы с лучшими из известных по литературе.

Показано, что применение диодов с пониженной эффективной высотой барьера Шоттки в детекторах миллиметрового диапазонов обеспечивает высокочувствительный приём излучения без использования постоянного смещения. При измерении характеристик широкополосного детектирования сигналов в диапазоне 80-Й40 ГГц обеспечиваются значения вольт-ваттной чувствительности />1000 В/Вт и пороговой мощности NEP<\0'u ВтТц~1/2. Лучшие характеристики на выделенных частотах диапазона у=5ООО В/Вт и А^Р-З+б-Ю"12 ВтТц"1/2. В коротковолновой части миллиметрового диапазона длин волн чувствительность уменьшается пропорционально квадрату частоты. Измеренные характеристики в диапазоне до 300 ГГц соответствуют лучшим результатам для детекторов, работающих без смещения.

В процессе металлоорганической газофазной эпитаксии показана возможность создания трехмерной искуственной среды, представляющей собой монокристаллический GaAs с внедренными наноостровками А1. Измерения времен релаксации коэффициента отражения от структур с наноостровками, демонстрируют малое (несколько пикосекунд) время жизни фотовозбужденных носителей заряда.

Заключение

В диссертации получены следующие основные результаты:

1. Методом МОГФЭ получены атомарно-резкие профили распределения примеси при 8-легировании кремнием слоев GaAs. Согласно данным C-V профилирования характерный масштаб области локализации электронов составляет 2,5 нм (при 300 К) и 1,6 нм (при 77 К).

12 -2

Превышение поверхностной концентрации 6Т0 см приводит к уширению в распределении примеси и автокомпенсации из-за возникновения глубоких уровней в запрещенной зоне.

2. Предложена оригинальная методика калибровки скорости роста путём выращивании тестовой гетероструктуры, состоящей из последовательности слоев GaAs, разделенных нанометровыми маркерами AlAs. Использована визуализация слоёв на поперечном сколе структуры с помощью АСМ и калибровочные данные РД о периоде встроенной сверхрешётки GaAs/AlAs. Точность определения скорости роста для слоёв нанометровой толщины составляла <1нм/мин. Для реактора МОГФЭ в диапазоне температур 500+600°С и давлении 100 мБар уточнено значение энергии активации разложения адсорбированных молекул ТМГ в присутствии,арсина (Еа=33 кКал/моль).

3. Впервые исследованы закономерности осаждения алюминия на GaAs при пиролизе ТМАА и ДМЭАА в реакторе МОГФЭ пониженного давления "in situ". Определена структура, морфология и электрофизические характеристики плёнок разной толщины. При температурах 150+250 °С формируются чистые и гладкие плёнки алюминия. Значения удельного сопротивления 6+8 мкОм-см и температурного коэффициента 3-10-4 Ом/°С близки к параметрам объёмного материала.

4. Впервые методом МОГФЭ изготовлены эпитаксиальные структуры на основе GaAs с металлическим контактом А1. При оптимальных температурах осаждения алюминия 150+200°С формируются барьеры Шоттки с высотой -0,7 эВ и фактором неидеальности 1,02+1,06. За счёт 8-легирования кремнием приповерхностного слоя GaAs можно управлять эффективной высотой барьера Шоттки в диапазоне 0,2+0,7 эВ. При высокой поверхностной

13 -2 концентрации ~10 см получены невплавные омические контакты к n-GaAs с контактным

-5 2 сопротивлением <10 Ом-см .

5. На основе структур Al-(In)GaAs-8(Si)-GaAs с пониженной эффективной высотой барьера Шоттки изготовлены детекторные диоды, работающие без постоянного смещения. Применение таких диодов в детекторах миллиметрового диапазона обеспечивает низкий шум и высокую чувствительность приёма. При детектировании сигналов в диапазоне 80-М 40 ГГц получены рекордные значения вольт-ваттной чувствительности у=5000 В/Вт и пороговой мощности NEP=3 -10 12 Вт-Гц Ш.

1. Шур, М. Современные приборы на основе арсенида галлия/ М. Шур. М.:Мир, 1991. - 632 с.

2. Herman, М.А. Molecular Beam Epitaxy, Fundamental and Current Status/ M.A. Herman, H. Sitter. 2nd Edition Springer - Verlag Berlin Heidelberg New York, 1996. - 453p.

3. The Technology and Physics of Molecular Beam Epitaxy. Edited by E.H.C. Parker/ New York and London: Plenum Press, 1985. 686p.

4. Hanna, M.C. Atmospheric pressure organometallic vapor phase epitaxy growth high -mobility GaAs using trimethilgallium and arsine/ M.C. Hanna, Z.H. Lu, E.G. Oh, E. Mao, and A. Majerfeld// Applied Physics Letters 1990. V.57 - P. 1120 -1122.

5. Razeghi, M. High purity GaAs layers grown by low- pressure metalorganic chemical vapor deposition/ M. Razeghi, F. Ohmes, J. Nagle, M, Defour, 0. Acher, and P. Bove// Applied Physics Letters - 1989. V. 55 - P.1677 -1679.

6. Mishra, U. Permeable base Transistor A new technology/ U. Mishra, E. Kohn, N.J. Kawai, L.F. Eastman// IEEE Transactions on Electron Devices - 1982. V. ED-29 - P. 1707 - 1708.

7. Asai, Hiromitsu. Lateral growth process over tungsten gratings by metalorganic chemical vapor deposition/ Hiromitsu Asai, Seigo Ando // journal of Electrochemical Society 1985. V. 132-P. 2445-2453.

8. Crowe, T.W. Progress toward solid state local oscillators at 1 THz/ T.W. Crowe, T.C. Grein, R. Zimmermann, and P. Zimmermann// IEEE Microwave and Guided Wave Letters - 1996. V.6 - P. 207 - 208.

9. Moussessian, A. A terahertz grid frequency doubler/ A. Moussessian, M.C. Wanke, Y. Li, Jung Chih Chiao, F.A. Hegmann, S. James Allen, T.W. Crowe, and D.B. Rutledge// IEEE MTT-S Digest - 1997. - P. 683 - 686.

10. Crowe, T.W. GaAs Schottky diodes for THz mixing applications/ T.W. Crowe, R.J.

11. Mattauch, H.P. Roser, W.L. Bishop, W.C.B. Peatman, X. Liu//. Proceedings of the IEEE.1992. V.80-P. 1827- 1841.

12. Айнспрук, Н. Арсенид галлия в микроэлектронике./ Н. Айнспрук, У. Уиссмен. -М.: Мир, 1988. -555 с.

13. Sassen, S. Barrier height engineering on GaAs THz shottky diodes by means of high low doping, InGaAs - and InGaP - layers/ S. Sassen, B. Witzigmann, C. Wolk, H. Brugger// IEEE Transaction on Electron Devices - 2000. V. 47 - P. 24 - 32.

14. Schubert, E.F. Delta-doped ohmic contacts to п-GaAs/ E.F. Schubert, J.E. Cunningham, W.T. Tsang, and Т.Н. Chiu// Applied Physics Letters 1986. V. 49 - P. 292-294.

15. Manasevit, H.M. Single crystal gallium arsenide on insulating substrates/ H.M. Manasevit// Applied Physics Letters 1968, V.12 - P. 156 -159.

16. Manasevit, H.M. The use metalorganics in the preparations of semiconductor materials/ H.M. Manasevit//Journal of Electrochemical Society- 1971. V. 118 -P. 647 650.

17. Manasevit, H.M. The use metalorganics in the preparations of semiconductor materials/ H.M. Manasevit, W.T. Simpson// Journal of Electrochemical Society 1969. V. 116 -P. 1725 - 1732.

18. Ludowise, M.J. Metalorganic chemical vapor deposition of III V semiconductors/ M.J. Ludowise// Journal of Applied Physics - 1985. V.58 - P.31-55.

19. Duchemin, J.P. Metalorganic chemical vapor deposition/ J.P. Duchemin, S. Hersee, M. Razeghi, and M.A. Poisson// Thompson CSF Orsay, Franse, 1985. - P.677-719.

20. Behet, M. MOVPE growth of III-V compounds for optoelectronic and electronic application/ M. Behet, R. Hovel, A Kohl, A. Mesquida Kusters, B. Opitz and K. Heime// Microelectronics Journal 1996. V. 27 - P. 297 - 334.

21. Roberts, J.S. MOVPE growth of AlGaAs using trimethilamine alane/ J.S. Roberts, C.C. Button, J.P.R. David, A.C. Jones and S.A. Rushworth// Journal of Crystal Growth 1990. V.104-P. 857 -860.

22. Yun, Jong-Ho. Metal organic chemical vapor deposition of aluminium from dimethylethylamine alane/ Jong-Ho Yun, Byong - Youp Kim, Shi - Woo Rhее// Thin Solid Films - 1998. V.312 - P. 259 - 262.

23. Kobayashi, Naoki. Reduced carbon contamination in OMVPE grown GaAs and AlGaAs/ Naoki Kobayashi and Toshiki Makimoto// Japanese Journal of Applied Physics 1985. V. 25 - P. L824 -L826.

24. Jones, A.C. Growth of low carbon content AlxGaixAs by reduced pressure MOVPE using trimethyleamine alane/ A.C. Jones and S.A. Rushworth// Journal of Crystal Growth 1990. V.106 - P. 253 - 257.

25. Jones, A.C. Growth of AlxGai.xAs by reduced pressure MOVPE using trimethyleamine alane/ A.C. Jones, S.A. Rushworth, D.A. Bohling and G.T. Muhr// Journal of Crystal Growth -1990. V.106-P. 246-252.

26. Kushibe, M. Heavy carbon doping in metalorganic chemical vapor deposition for GaAs/ using a low III V ratio M. Kushibe, K. Eguchi, M. Funanizu, and Y. Ohba// Applied Physics Letters - 1990. V. 56 - P.1248 -1250.

27. Razeghi, M. The MOCVD Challenge. V.2./ M. Razeghi. Bristol: UK by J W Arrowsmith LTD, 1995.-443 p.

28. Baliga, Jayant. Hillocks on epitaxial GaAs growth from trimethilgailium and arsine/ Jayant Baliga, Sorab К Ghandhi. // Journal of Crystal Growth 1974. V.26 - P. 314 - 316.

29. Ito, S. Properties of epitaxial gallium arsenide from trimethilgailium and arsine/ S. Ito, T. Shinohara, I. Seki// Journal of Electrochemical Society 1973. V. 120 - P. 1419 - 1423.

30. Samuelson, L. Electrical and optical properties of deep levels in MOVPE grown GaAs/ L. Samuelson, P. Omling, H. Titze, H.G. Grimmens// Journal of Crystal Growth 1981. V. 55-P. 164- 172.

31. Roth, A.P. Residual shallow acceptors in GaAs layer grown metal organic vapor phase epitaxy/ A.P. Roth, S. Chabonneau, R.G. Goodchild// Journal of Applied Physics -1983. V. 54 - P. 5350 - 5357.

32. Актуальные проблемы материаловедения. Выпуск 2. Под ред. Э. Калдиса. М.: Мир. -1983.-276 с.

33. Самсонов, Д.П. Скорость роста GaAs в системе ТМГ АбНз - Н2/ Д.П. Самсонов, Н.М. Коренчук, С.С. Стрельченко// Электронная техника. Серия Материалы - 1974. -Вып. 6-С. 45-48.

34. Haaske, G. Metalorganic chemical vapor deposition of high purity GaAs using tertiarybutilarsine/ G. Haaske, S.P. Watkins, and H. Burkhard// Applied Physics Letters -1989. V. 54-P.2029-2031.

35. Speckman, D.M. Vapor deposition of high purity GaAs epilayers using monoethylarsine/ D.M. Speckman and J.P. Wendt// Applied Physics Letters - 1990. V. 56 - P. 1134 - 1136.

36. Nakanisi, T. Grouth of high purity epilayers by MOCVD and their applications to microwave MESFET's/ T. Nakanisi, T. Udagawa, A. Tanaka, K. Kamei// Journal of Crystal Growth - 1981. V. 55 - P. 255 - 262.

37. Kuech, T.F. Doping and dopant behavior in (Al,Ga)As grown by metalorganic vapour phase epitaxy/ T.F. Kuech, M.A. Tischler, R. Potemski, F. Cardone and G. Scila// Jurnal of Crystal Growth 1989. V.98.-P. 174-187.

38. Pitts, B.L. Gas phase reaction of trimethyleamine alane in low pressure organometallic vapor phase epitaxy of AlGaAs/ B.L. Pitts, D.T. Emerson and J.R. Shealy// Applied Physics Letters 1993. V.62-P. 1821 - 1823.

39. Hou, H.G. Growth study of AlGaAs using dimethylethylamine alane as the aluminum precursor/ H.G. Hou, W. G.Breiland, B.E. Hammons, R.M. Biefeld, K.S. Baucom, and R.A. Stall// Journal of Electronic Materials 1997. V.26 - P. 1178 - 1183.

40. Ohuchi, Atsushi. Trimethilgallium supply without the use of bubbling in GaAs growth by metalorganic vapor phase epitaxy/ Atsushi Ohuchi, Hideo Ohno, Shunsuke Ohtsuca and Hideci Hasegawa// Japanese Journal of Applied Physics 1988. V. 27 - P. 2420.

41. Fulem, M. Vapor pressure of metal organic precursors/ M. Fulem, K. Ruzicka, E. Hulicius, T. Sumecek, K. Melichar, J. Pangrac, S.A. Rashworth, L.M. Smith// Journal of Crystal Growth 2003. V. 248 - P. 99 - 107.

42. Duchemin, J.P. A new method for the growth of GaAs epilayer at low H2 pressure/ J.P. Duchemin, M. Bonnet, F. Koelsh, D. Huyghe// Journal of Crystal Growth 1978. V. 45 -P. 181-186.

43. Kimura, Kozo. Low pressure OMVPE of GaAs Using Triethylgallium/ Kozo Kimura, Shigenori Takagishi, Seishi Horigushi, Koichi Kamon, Minori Minara and Makoto Ishii// Japanese Journal of Applied Physics - 1986. V. 25 - P. 1393 - 1396.

44. Makarov, Yu.N. On the flow regimes in VPE reactors/ Yu.N. Makarov, A.T. Zhmakin// Journal of Crystal Growth 1989. V. 94 - P. 537 - 550.

45. Patnaik, S. Hydrodynamic dispersion in rotating disc OMVPE reactors: Numerical simulation and experimental measurements/ S. Patnaik, R.A. Brown and C.A. Wang// Journal of Crystal Growth - 1989. V. 96 - P. 153 - 174.

46. Van de Ven, J. Gas phase depletion and flow dynamics in horizontal MOCVD reactors/ J. Van de Ven, G.M.J. Rutten, M.J. Raaijmakers and L.J. Giling// Journal of Crystal Growth -1986. V. 76-P. 352-372.

47. Goodins, C. A new inlet area design for horizontal MOVPE reactors/ C. Goodins, N.J. Mason, P.J. Walker and D.P. Jebb// Journal of Crystal Growth 1989. V. 96-P. 13-18.

48. Ehlers, H.L. Scanning pholuminescense study of the spatial uniformity of the growth rates of OMVPE grown GaAs quantum wells/ H.L. Ehlers, A.W.R. Leitch and J.S. Vermaak// Journal of Crystal Growth 1989. V. 96 - P. 101 - 106.

49. Dapkus, P.D. Hight purity GaAs prepared from trimethylgallium and arsine/ P.D. Dapkus, H.M. Manasevit, K.L. Kess, T.S. Low, C.E. Stillman// Journal of Crystal Growth 1981. V. 55 - P. 10-23.

50. Stringfellow, G.B. Increase in luminescence efficienty of AlxGal-x As grown by organometallic VPE/ G.B. Stringfellow, G. Horn// Applied Physics Letters 1979. V. 34 -P. 794-796.

51. Di Forte- Poisson, M.A. Effect de l'introduction de l'oxidene au cours de la croissance de I'arseniure de gallium aluminium par la methode des organometallic/ M.A. Di Forte -Poisson// Revue technique Thompson - CSF -1981. -V. 13 - P. 43-54.

52. Hersee, S.D. A new approach to the "gettering" of oxygen during the growth of GaAlAs by low pressure MOCVD/ S.D. Hersee, M.A. Di Forte Poisson, H.M. Manasevit// Journal of Crystal Growth - 1981. V. 55 - P. 53 - 57.

53. Kim, Keunjoo. Temperature dependent critical layer thickness for strained - layer heterostructures/ Keunjoo Kim and Yong Нее Lee// Applied Physics Letters - 1995. V. 67 -P. 2212-2214.

54. Hallais, J.P. Croissanse epitaxiale de semiconductors a partir de compouses organometalliques at d'hydrydes/ J.P. Hallais// ActaElectronica- 1978. V.21 -P. 129 138.

55. Glew, R.W. H2Se doping of MOCVD grown GaAs and AlxGai.xAs/ R.W. Glew// Journal de Physique 1982. V.43-P. C5281 -5286.

56. Sakagushi, H. Systematic study on Si and Se doping of MOVPE GaAs/ H. Sakagushi, R. Suzuki and T. Meguro// Journal of Crystal Growth 1988. V. 93 - P. 602 - 606.

57. Chang, C.Y. Enhancement of growth rate due to tin doping in GaAs epilayer grown by low pressure metal organic chemical vapor deposition/ C.Y. Chang, M.K. Lee, Y.K. Su, W.C. Hsu// Journal of Applied Physics -1983. V. 54 - P. 5464 - 5465.

58. Bass, S.J. Silicon and germanium doping of epitaxial gallium arsenide grown by the trimethylgallium arsine method/ S.J. Bass// Journal of Crystal Growth - 1979. V. 47 -P. 613-618.

59. Furuhata, Naoki. Heavy Si doped GaAs grown by metalorganic chemical vapor deposition/ Naoki Furuhata, Koichi Kakimoto, Masai Yoshida, and Taibun Kamejima// Journal of Applied Physics -1988. V. 64 - P. 4692 - 4695.

60. Moffat Harry, K. Gas phase and surface reactions in Si doping of GaAs by si lanes/ Harry K. Moffat, T.F. Kuech, Klavs F. Jensen, and P.-J. Wang// Journal of Crystal Growth 1988. V. 93-P. 594-601.

61. Chang, C.Y. Investigation of Zinc incorporation in GaAs epilayers grown by low pressure by metalorganic chemical - vapor deposition/ C.Y. Chang, L.P. Chen, and C.H. Wu// Journal of Applied Physics -1987. V. 61 - P. 1860 - 1863.

62. Wang, P.J. Deep level and minority carrier lifetime in MOVPE p tipe GaAs/ P.J. Wang, T.F. Kuech, M.A. Tishler, P.M. Money, G.J. Scilla and F. Cardone// Journal of Crystal Growth - 1988. V. 93 - P. 569 - 575.

63. Tejwani, M.J. Grown and diffusion of abrupt berillium doped profiles in gallium arsenide by organometallic vapor phase epitaxy/ M.J. Tejwani, H. Kanber, B.M. Paine, and J.M. Whelan// Applied Physics Letters - 1988. V. 53 - P. 2411 -2413.

64. Cunningham, J.E. Heavy carbon doping of metalorganic chemical vapor deposition grown GaAs using carbon tetrachloride/ J.E. Cunningham, M.A. Haase, M.J. McColum, J.E. Baker, and G.E. Stillman// Applied Physics Letters 1989. V. 54 - P. 1905 - 1907.

65. Ploog, K. Fundamental studies and device application б doping in GaAs layers and in AlxGaixAs/GaAs heterostructures/ K. Ploog, M. Hauser, and A. Fisher// Applied Physics A 1988. V.45-P.233-244.

66. Ильичев, Э.А. б легированные структуры в технологии арсенидгаллиевых И С/ Э.А. Ильичев, Э.А. Полторацкий, Г.С. Рычков// Микроэлектроника - 1996. - Том 25. № 3. -С. 188-202.

67. Schmidt, Peter. Silicon spike doping of GaAs with АР - MOVPE/ Peter Schmidt, Knut Deppert// Journal of Crystal Growth - 1991. V. 107 - P. 259 - 262.

68. Li, G. Resent progress in б doping of III - V semiconductors grown by metal organic vapor phase epitaxy/ G. Li and C. Jagadish// Solid - State Electronics - 1997. V.41 -P. 1207-1225.

69. Hollan, L. Epilayer substrate interfase in GaAs VPE/ L. Hollan// 4-th Int. Conf. Vapour Growth and Epitaxy, Nagoya, 1978. Prepr. Nagoya, 1978, P. 107 -108.

70. Ирин, И.В. Автоматизированный измерительный комплекс для электрохимического CV-профилирования/ И.В. Ирин, А.В. Мурель// Приборы и техника эксперимента. 1993. №6. С. 150-155.

71. Stringfellow, G.B. Organometallic Vapour Phase Epitaxy: Theory and Practice/ G.B. Stringfellow. - Boston: Academic Press - 1989. -398 p.

72. Larsen, C.A. Kinetic of reaction between trimethilgallium and arsine/ C.A. Larsen, C.H. Li, N.I. Buchan, G.B. Stringfellow and D.W. Brown// Journal of Ciystal Growth 1990. V.102 -P. 126-136.

73. Kuech, T.F. Doping and dopant behavior in (Al,Ga)As grown by metalorganic vapour phase epitaxy/ T.F. Kuech, M.A. Tischler, R. Potemski, F. Cardone and G. Scila// Journal of Crystal Growth 1989. V.98.-P. 174-187.

74. Чернов, А. А. Современная кристаллография. Том 3. Образование кристаллов/ А. А.Чернов, Е. И. Гиваргизов, X. С. Багдасаров, В.А. Кузнецов, J1.H. Демьянец, А.Н. Лобачев,- М.: Наука, 1980. 407 с.145

75. Durstan, D. J. Strain and strain relaxation in semiconductors/ D. J. Durstan// Journal of Material Science: Materials in Electronics 1997. V. 8 - P. 337-375.

76. Nabetani, Y. Critical thickness of InAs grown on misoriented GaAs substrates/ Y. Nabetani, A. Wakahara, A. Sasaki// Journal of Applied Physics 1995. V.78 - P.6461-6468.

77. Ekenstedt, M. J. Mediation of strain from InGaAs layers through GaAs barriers in multiple quantum well structures/ M. J. Ekenstedt, W. Q. Chen, T. G. Andersson, J. Thordson// Applied Physics Letters 1994. - V.65. - P.3242-3244.

78. Makimoto, T. Reduction of Deep Level Concentration in GaAs Layers Grown by Flow-Rate/ Modulation Epitaxy T. Makimoto, Y. Yamautchi, Y. Horikoshi// Japanese Journal of Applied Physics 1988. V.27 - P.L152 - L154.

79. Auret, F.D. A comparison of Deep Level Defects in OMVPE GaAs Layers Grown on Various GaAs Substrate Types/ F.D. Auret, M. Nel, A.W.R. Leitch// Journal of Crystal Growth 1988 V.89 - P. 308-312.

80. Zhu, H. Z. Deep levels in MOCVD GaAs grown under different Ga/As mol fractions/ H.-Z. Zhu, Y. Adachi, T. lkoma// Journal of Ciystal Growth- 1981. V.55. - P.154-163.

81. Cunningham, J.E. Diffusion Limited 6- Doping Profiles in GaAs Grown by Gas Sourse Molecular Beam Epitaxy/ J.E. Cunningham, Т.Н. Chiu, A. Ourmazd, W. Jan, and T.Y. Kuo// Journal of Crystal Growth-1990. V.105 P.lll-115.

82. Chiu, Т.Н. Diffusion Studies of the Si 6-Doped GaAs by Capasitance-Voltage Measurement/ Т.Н. Chiu, J.E. Cunningham, B. Tell, and E.F. Schubert// Journal of Applied Physics -1988. V.64-P.1578-1580.

83. Schubert, E.F. Delta Doping of III-V Compound Semiconductors: Fundamentals and device application/ E.F. Schubert// Journal of Vacuum Science and Technology A 1990. V.8.-P. 2980-2996.

84. Schubert, E.F. Spatial Resolution of the Capacitance-Voltage Profiling Technique on Semiconductors with Quantum Confinement/ E.F. Schubert, R.F. Kopf, J.M. Kuo, H.S. Luftman, and P.A. Garbinski// Applied Physics Letters 1990. V.57 - P.497-499.

85. Rhoderic, E.H. Metal Semiconductor Contacts. Second Edition/E.H. Rhoderic end R.H. Williams - Oxford: Clarendon Press, 1988. - 252p.

86. Зи, С. Физика полупроводниковых приборов. Ч.1./ С. Зи. М.: Мир, 1984. - 456с.

87. Myburg, G. Summary of Schottky barrier height data on epitaxially grown n and p - GaAs/ G. Myburg, F.D. Auret, W.E. Meyer, C.W. Louw, M.J. van Staden// Thin Solid Films -1998. V. 325-P. 181-186.

88. Брянцева, T.A. Диоды Шотки с пониженным барьером на основе тонкопленочных контактов Au + Ge/GaAs/ Т.А. Брянцева, В.Е. Любченко, Е.О. Юневич// Радиотехника и электроника-1995. Вып.8-С. 1306-1310.

89. Missous, М. Very low resistance поп alloyed and in situ ohmic contacts to n - GaAs using 5 - doped surface layers/ M.Missous, T.Taskin// Semiconductor Science and Technology -1993. V. 8, P. 1848- 1853.

90. Kupka, R.K. Minimal ohmic contact resistance limits to n tipe semicondactors/ R.K. Kupka, W.A. Anderson// Journal of Applied Physics - 1991. V. 69 - P. 3623 - 3632.

91. Geraldo, J.M. The effect of the planar doping on the electrical transport properties at the Akn-GaAs(lOO) interface: Ultrahigh effective doping/ J.M. Geraldo, W.N. Rodrigues,

92. G. Mederios-Ribero, A.G. de Olivera// Journal of Applied Physics 1993. V. 73- P. 820-823.

93. Востоков, Н.В. Электрические свойства наноконтактов металл полупроводник/

94. H.В. Востоков, В.И. Шашкин// ФТП. 2004. - Том 38. вып. 9 - С. 1084 - 1089.

95. Maeda, N. Epitaxial growth of AI films on modified AlAs(OOl) surfaces/ N. Maeda, M. Kawashima, and Y. Horikoshi// Journal of Applied Physics 1993. V. 74 - P. 4461-4471.

96. Beach, D.B. Chemical vapor deposition of aluminum from trimethylamine alane/ D.B. Beach, S.E. Blum, F.K. LeGoues// Journal of Vacuum Science and Technology - 1989. V. A7 - P. 3117-3118.

97. Karpov, I. Chemical vapor deposition of AI from dimethylethylamine alane on GaAs(100)c(4x4) surfaces/1. Karpov, G. Bratina, L. Sorba, A. Franciosi, M.G. Simmonds and W.L. Gladfelter// Journal of Applied Physics 1994. V. 76 - P. 3471-3478.

98. Popov, С. Laser-induced chemical vapor deposition of aluminum from trimethylamine alane/ C.Popov, B. Ivanov, V. Shanov// Journal of Applied Physics 1994. V. 75 -P. 3687-3689.

99. Физико- химические методы обработки поверхности полупроводников. Под ред. Б.Д. Луфт/ М: Радио и связь. 1982. - 136 с.

100. Юб.Вайнштейн, Б.К. Современная кристаллография. Т. 3. Образование кристаллов/ Б.К. Вайнштейн, В.М. Фридкин, В.Л. Инденбом. М.: Наука, 1979. - 407 с.

101. Saglam, М. Series resistanse calculation for metal insulator - semiconductor Shottky barrir diodes/ M. Saglam, E. Ayyildiz E., A. Gumus, A. Turut, H. Efeoglu, S.Tuzemen// Applied Physics A: Material Sciense & Processing - 1996. V.62 - P.269 - 273.

102. Callegari, A. Effect of interface states on electrical properties of W, WSix, and WA1X Shottky contacts on GaAs/ A. Callegari, D. Ralph, N.J. Braslau// Journal of Applied Physics -1987. V.62,-P. 4812-4820.

103. Ishibashi, A. Ultra thin - channelled GaAs MESFET with double - 8 - doped layers/ A. Ishibashi, K. Funato, Y. Mori// Electronics Letters - 1988. V. 24 - P. 1034-1035.

104. ПО.Бурштейн, Э. Туннельные явления в твердых телах./Э. Бурштейн, С. Лундквист. М.: Мир, 1973.-422 с.

105. Сох, R.H. Ohmic contacts for GaAs devices/ R.H. Cox, H. Strack// Solid State Electronics -1967. V.10.-P. 1213-1218.

106. Tan, I.H. A self-consistent of Schrodinger Poisson equations using a nonuniform mesh/ I.H. Tan, G.L. Snider, E.L. Hu//Journal of Applied Physics 1990. V. 68 - P. 4071 - 4176.

107. Волков, Л.В. Двумерные матрицы антенно-связанных диодов с барьером Шоттки для формирования изображений в миллиметровом диапазоне волн/ Л.В. Волков, В.Е. Любченко, О.А. Тихомиров// Радиотехника и электроника 1995. Вып.2 - С. 322 - 324.

108. Achermann, M. Ultrafast carrier dynamics around nanoscale Shottky contacts studied by femtosecond far and near - field optics/ M. Achermann, U.Siegner, L.-E.Wernersson, U.Keller// Applied Physics Letters - 2000. V. 77 - P. 3370 - 3372.

109. Список работ автора по теме диссертации

110. А 2. Дроздов, М.Н. Послойный ОЖЕ- анализ сверхвысокого разрешения: Проблема минимизации аппаратурных погрешностей/ М.Н. Дроздов, В.М. Данильцев, Н.Н. Салащенко, Н.И. Полушкин, О.И. Хрыкин, В.И. Шашкин// Письма в ЖТФ. 1995. - Т.21. Вып.18. 1995. С. 1-7.

111. А 9. Drozdov, Yu.N. Cross-Sectional AFM of GaAs-based Multilayer Heterostructure with Thin AlAs Marks /Yu.N. Drozdov, V.M.Danil'tsev, N.V. Vostokov, G.L. Pakhomov, V.I. Shashkin // Physics of Low-Dimensional Structures. 2003. - Vol.3/4. - P. 49-54.

112. A 10. Pakhomov, G.L. AFM study of dry etched cleavages of AlxGai.x As/ GaAs heterostructure G.L. Pakhomov; N.V. Vostokov; V.M. Daniltsev and V.I. Shashkin// Physics of Low-Dimensional Structures. 2002. Vol. 5/6. - P. 247 - 254.

113. A.Ю. Лукьянов, М.А. Новиков, О.И. Хрыкин, В.И. Шашкин// Заводская лаборатория 1995. -№ 10.-С. 16-19.

114. B.М. Данильцев, И.В. Ирин, А.В. Мурель, В.И. Шашкин// 1 Российская конференция по физике полупроводников, Нижний Новгород, 10-14 сентября, 1993. Тезисы докладов. - Т.2. -С. 355.

115. А 21. Aleshkin, V.Ya. Band tailing in Si delta- doped GaAs/ V.Ya. Aleshkin, V.M. Danil'tsev,

116. B.М. Данильцев, А.В. Мурель, О.И. Хрыкин, В.И. Шашкин// Физика и техника полупроводников 1998. - Т.32. - №6. - С. 733-738.

117. А 23. Danilov, I. Electrical isolation of a silicon S doped layer in GaAs by ion irradiation/ I. Danilov, J.P. de Sorza, H. Boudinov, A.V. Murel, V.M. Danil'tsev, V.I. Shashkin// Applied Physics Letters - 1999. - V.75. - P. 1917-1919.

118. А 33. Гусев, С.А. Осаждение алюминия на эпитаксиальный арсенид галлия в едином MOCVD процессе с использованием триметиламиналана/ С.А. Гусев, В.М. Данильцев, М.Н. Дроздов,

119. А 38. Шашкин, В.И. Управление характером токопереноса в барьере Шоттки с помощью 5 -легирования: расчет и эксперимент для Al/GaAs/ В.И. Шашкин, А.В. Мурель,

120. B.М. Данильцев, О.И. Хрыкин// Физика и техника полупроводников 2002.-Т.36. Вып. 5,1. C. 537-542.

121. А 43. Molodnyakov, S.P. Submicron Planar Schottky Diodes for Submillimeter Wavelengths/ S.P. Molodnyakov, V.I. Shashkin, D.G. Paveliev, L.V. Sukhodoev, V.M. Daniltsev,

122. A.S. Molodnyakov// International Semiconductor Device Research Symposium, Charlottesville, USA, December 1-3, 1993. Proceedings. P. 377-380.

123. A 44. Шашкин, В.И. Разработка технологии встречно включённых торцевых диодов для терагерцовых умножителей частоты/ В.И. Шашкин, B.JI. Вакс, Е.А. Вопилкин,