Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время метод молекулярно-пучковой апитаксии является одной из наиболее прогрессивных технологий в области создания шлупроводниковых приборов на основе соединений АдВ5 для микро- и оптоалектроники. Дальнейший прогресс полупроводниковой техники связан с развитием как аналитического приборостроения, так и оптимизацией технологических режимов выращивания структур. Одной из. важных задач, позволящих решить проблему получения структур с равномерными по поверхности образца кристаллографическими н электрофизическими свойствами, является создание метода расчета оптимального взаимного расположения молекулярных источников и подложки в ростовой камере установок МПЭ с обязательным учетом различных функциональных нагрузок, которые несут элементы III, 7 и легирующих групп. Актуальной также представляется получения поверхностей и границ раздела полупроводншсов различного состава с заданшши оптическими и электрофизическими свойствами, на которые непосредственное влияние оказывают условия роста. Детальное исследование этой задачи экспериментальным путем осложнено в силу ряда обстоятельств, поэтому возникает необходимость создания математических моделей ИПЭ-роста с предусмотренной возможностью изменения параметров, определящих технологические режимы выравнивания пленок.
Цель работы состоит в построении метода расчета оптимального взаимного расположения молекулярных источников цилиндрического типа для элементов III, 7 и легирующих групп и подложки в ростовой камере установок МПЭ; созданий компьютерных моделей роста полупроводниковых соединений AgBg в методе МПЭ и его разновидностях; теоретическом исследовании влияния условий роста на формирование границы раздела кристалл-вакуум в метода МПЭ и его разновидностях и определение оптимальных условий роста; теоретическом исследовании временных зависимостей плотности моноатомных ступеней на поверхности, средней высоты и шероховатости бинарных соединений А3В5, сравнении с имеющимися експериментальними и
теоретическими результатами и анализе получонаых ровультатов.
Научная новизна работы определяется следующим.
I.Впервые разработан метод расчета оптимального взаимного расположения молекулярных источников цилиндрического тина для элементов III, V и легирующих групп и подложки в ростовой камере установок МПЭ.
г. Разработаны оригинальные компьютерные модели роста соединений АдВ5 из пучков димеров анионов и атомарных катионов в методах молекулярно-пучковой и миграционно-стимулированной эпи-таксии. На основании экспериментальных данных получены новые величины констант, используемых в моделировании роста бинарных соединений AgBg.
-
Вперые пр^влдено теоретическое исследование влияния температуры подложки и соотношения потоков элементов III и V групп на оланарность поверхности в случав выращивания GaAs в методах молекулярно-пучковой и миграционно-стимулированной апитаксии.
-
Проведено изучение динамики роста бинарных полупроводниковых соединенна AgBg в методе молекулярно-пучковой апитаксии. Впервые изучены зависимости средней высоты, шероховатости и плотности моноатомных ступенвй на поверхности от времени роста при различных температурах подложки и соотношениях потоков элементов V и III групп.
-
с помощью математического моделирования роста GaAs впервые проведено исследование влияния краевых аффектов на характер динамических зависимостей. Установлены различия на временных зависимостях плотности моноатомных ступеней на поверхности при получении информации с различных областей подложки.
Практическая ценность работы. Результаты, полученные с яомощы) метода расчета оптимального взаимного расположения молекулярных источников и подложки были использованы при разработке установок класса ЭП. Предложенные в работе компьютерные модели роста соединений АдВ5 позволяют производить выбор технологических режимов при выращивании структур с заранее заданными свойствами, включая ширину переходной области гетерограницы и шеро-
ховатость поверхности. Получвнннд в результате моделирования зависимости дают возможность определения (с точки зрения планар-носта поверхности) оптимальных апитаксияльных методов и условий роста для решения различных классов задач. Приведенные результаты указывают на необходимость определения конкретного места подложки для достоверности иолучаеглоа информации. Комплексное использование метода расчета молекулярных источников и подложки и компьютерных моделей роста создает предпосылки для переноса технологии получения структур с одного типа установок на другой с измененной геометрией и диаметром образца, а также совершенствовать уже полученные экспериментальные результаты.
Апробация результатов работы. Основные результаты, полученные в диссертационной работе докладывались на : Всесоюзной конференции "Поверхность-89", Черноголовка, 1989, I Всесоюзной конференции по физическим основам твердотельной электроники, Ленинград, 1989, Координационном совес;ании социалистических стран по физическим проблемам оптоэлектронака "0птоэлвктроника-8Э", Баку, 1939, I Республиканской конференции ЛатвССР "Численные метода моделирования технологических процессов", Рига, 1989, II Международной шголе но современным апитаксиальным технологиям, Пловдив, Болгария, 1990, III Всесоюзной конференции "Моделирование роста кристаллов", Рига, 1990, V Всесоюзной конференции но физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах, Калуга, 1990, VIII Международной Общей конференции Европейского физического общества "Тенденции современной физики", Амстердам, Нидерланды, 1990, II Международной конференции по компьютерной физике, Амстердам, Нидерланды, 1990, I Международной конференции "Приоритетные направления в научном приборостроении", Ленинград, 1990.
По теме диссертации опубликовано 13 работ.
Положения, выносимые на защиту:
-
Метод расчета оптимального взаимного расположения молекулярных источников цилиндрического типа и подложки.
-
Компьютерные модели роста соединений AgBg из пучков ди-
мэров анионов и атомарных катионов в методах молекулярно-
пучковой и мшрационно-стнмулированной зпитаксии. '
3. Метод мнграциошю-стимулированной апитаксии является
предпочтительныы для получения сверхрезких границ раздела.
4. Новые результаты по исследованию влияния условий роста
на планарность поверхности, плотность моноатомных ступеней, сре
дний) высоту и шероховатость растущей пленки.
6. Результаты расчетов с помощью метода Монте-Карло для распределения атомов по слоям в кубической системе для случая низких температур.
6. Характер временных зависимостей плотности мошатомных ступеней на поверхности зависит от конкретной области подложки, с которой получается информация.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 128 страниц, включая 86 страниц текста, 22 рисунка, список литературы из 119 наименований и приложений.
