Введение к работе
Актуальность темы. Полупроводниковые материалы с большой шириной запрещенной зоны позволяют решать задачи в создании электронных приборов с новыми характеристиками и в расширении областей их применения в более .четких условиях. Карбид кремния (Si.C ) среди широкоэонных материалов выделяется, прежде всего, своей исключительно высокой химической, температурной и радиационной \ стойкостью. На основе карбида кремния изготавливаются приюоры, работающие при высоких температурах, светодиоды излучающие в зеленой, синей и ультрафиолетовой области спектра. Широкое применение карбида кремния сдерживается дороговизной его монокристаллов, сложностью получения монокристаллических структурно совершенных пленок.
Одним из основных способов' получения как пластинчатых монокристаллов, так и пленок карбида кремния, является метод химической газофазной эпитаксии (ГФЭ). Высокая температура процесса роста при выращивании методом ГФЭ, сложность применяемых реагентов, испарение различных элементов с подложек и конструкционных узлов ростовой установки оказывают существенное влияние на состав газовой фазы ( отношение bvC должно быть 1:1 ) и на структурное совершенство получаемого материала..В результате, реальная структура Si С , получаемого методом ГФЭ, имеет сложный характер и оказывает влияние на электрофизические свойства. Однако, влияние состава газовой фазы на процессы роста и структурное совершенство SlC подробно не исследовано. При выращивании пленок p-SiC на . подложках кремния St , в связи с большим различием параметров решеток (свыше 4055), структуры Si-SiC имеют переходный слой, структура которого довольно сложна и нуждается в подробном исследовании, т.к. исследование которого может дать информацию о механизме формирования p-StC монокристаллической пленки на подложке Si .
Несмотря на перспективность SiC как радиационно-стойкого материала недостаточно исследованы радиационные дефекты (РД) в нем, реяимы термообработки и влияние отжига на свойства «с-St С, содержащего РД.
. ..-4.-.-,f , %
.При исследовании.реальной структуры S iC дополнительную информацию, может дать применение метода вторично-ионной м&сс-спектро-метрии (ВИМО. Однако, имеется малое число работ, в которых. ?тот метод использовался для исследования SlC '.
Целью настоящей работы является усовершенствование технологии
получения,SlC методом.ГФЭ, исследование кристаллической струк
туры и дефектов в карбиде кремния и их влияние на электрофизи
ческие свойства, і - . - *
Для достижения указанной цели в работе были поставлены следующие основные задачи:
--Усовершенствование технологии выращивания эпитаксиальных пленок SlC . Исследование ростовых дефектов, образующихся при росте js-SiC на подложках Si..
Исследование влияния ростовых дефектов на электрофизические свойства-SlC ^Исследование отжига РД, образующихся при нейтронном облучении «l- SlC .
Исследование распыления р-5іСпри облучении ионами цезия и инертных газов методом MMG и влияния .ростовых дефектов на масс-
.-СПЄКТШ. ;\ Ч А .">'.*-.'. .ч ;'- ' . '. '
'; Научная новизна.!. Разработан способ улучшения однородности
теплового поля.нагревателя и заняты подложек и растущей фазы от
загрязнения примесями из нагревателя, заниженный патентом Узбе
кистана,' .* ; \\.' ";...' ;; .
И.Комплексными исследованиями с применением электронной, растровой и оптической микроскопии, рентгеновского микроанализа и метода SiMG показано наличие включений второй фазы в матрице монокристаллического SlC.
-
Впервые показано, что как включения кремния, так и кремниевая подложка в гетероструктуре Sl-biC имеют на границе с кар -о'идом кремния промежуточный слей окиси кремния.
-
Зпервые показано, что в нейтроннооблученном карбиде кремния содержится две группы РД,- отличающихся температурами отжига и энергиями активации отжига. Показано, что термоотжиг РД в карбиде кремния следует проводить в бескислородной атмосфере.
родкости теплового поля и защиты подложек от загрязнения примесями из нагревателя могут использоваться при выращивании моно- кристаллического карбида кремния. '
Ленные по реальной структуре карбида кремния, получаемых методом ГФЭ могут быть ислользованы при разработке электронных , приборов на базе карбида кремния и гетероструятур Si-SiС.
Данные по отжигу РД в карбиде кремния мої/т быть использованы при изготовлении приборов радиационной технологией,а данные по влиянии атмосферы отжига при разработке режимов термообработки карбида кремния.
Основные защищаемые положения: I. Разработан способ оптимизации тепловых условий выращивания и защиты подложек от загрязнения примесями, защищенный патентами Узбекистана.
2. Электронной и оптической микроскопией, рентгеновским микроа
нализом и методом ВИМС показано, что нарушение отношения Si:=4--4
в составе газовой фазы в сторону кремния приводит к появлению
включений второй фазы - кремния, а при нарушении в сторону угле
рода - во второй фазе углерод. и
3. Показано, что на начальной стадии роста гетеропереуэдов Si-
p,-SiC, слой карбида кремния содержит как островки разоркентиро-
ванные относительно подложки, так и островки с сохранением ориен
тации. Затем, быстрое разрастание ориентированных островков
приводит к сплошному монокристаллическому слою, при толщине бо
лее Z MKM. . ..-,. .'"-.''
4. По измерениям ВАХ гетеропереходов Ьі-SiC и масс-спектров
карбида кремния, содержащих включения кремния показано, что как
Si включения, так и кремниевая подложка на границе с карбидом кремния имеют промежуточный слой окиси кремния.
-
По данным оптического поглощения л электрофизических измерений показано, что нейтроннооблученный карбид кремния содержит две группы РД, отличающихся анергиями откига (0,5 f.1,5) эВ для Тот* менаа 700С и~3 зВ. для Готж более 900С.
-
Показано, что отжиг РД в карбиде кремния следует проводить і бескислородной среде. Полное восстановление исходной концентрации электронов в карбиде.кремния при отжига а вакууме происходит при 1100С.
Апробация работь?. Основные результаты работы докладывались на III Всесоюзном совещании "Физика и технология широкозокных полупроводников" (Махачкала 1986 год); Всесоюзной научной конференции "Фотоэлектрические явления в полупроводниках" (Ташкент, 1989 год); Республиканской научной практической конференции посвященной ЄО0 - летию М. Улугбека (Гулистан, 1994 год); Международной конференции молодых физиков по Твердотельной электронике (Наманган, 1994 год); Международной конференции "Новые материалы и приборы" (Ташкент, 1994 год) и на научных семинарах ФТИ НПО "Физика-Солнце" АН РУз.
Публикации: Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 13 работах и защищены двумя патентами Узбекистана.
Структура и объем: Диссертационная работа состоит из введения» четырех глав и заключения. Общий объем работы 116 страниц, из них 72 страниц текста, 33 рисунка, 3 таблицы и список цитированной .-литературы из 130 наименований.
