Введение к работе
Актуальность темы диссертации определяется широким развитизм разработок и производства полупроводниковых приборов, действие которых основано на квантоворазмерных эффектах,-в том числе весьма интенсивными работами по поиску технологии создания приборов на квантовых проволоках. При этом характеристики таких приборов существенно зависят от свойств как границ раздела гетероструктур, так и границы кристалл-вакуум, находящихся в многопаратетрической зависимости от технологических параметров выращивания кристалла и его послеростовой обработки, поэтому экспериментальной путь определения влияния условий роста на формирование границ раздела при выращивании полупроводников из молекулярных пучков весьма дорог и методически слоган. '
Таким образом, создание физико-математической модели выращивания полупроводниковых кристаллов ^ из молекулярных пучков димеров анионов и атомарного потока катионов, допускающей воз?,юз-ность исследования влияния технологически значащих параметров, а также возможность вклкнения и выключения отдельных кинетических процессов роста, на процесс формирования границ раздела, является актуальным.
Цель работы состоит в построении компьютерной Монте-Карло модели выращивания полупроводниковых кристаллов А^У* из молекулярных пучков димеров анионов и атомарного потока катионов, применимой для оптимизации технологического процесса выращивания кристаллов арсенида галлия, и исследовании с помощью созданной модели влияния на формирование граница раздела кристалл-вакуум условий роста, и угла разориентацяи грани от. направления [001 ].
Научная новизна работы состоит в еле душем:
I. Создана оригинальная модель выращивания полупроводниковых кристаллов іґЕ3 на грани (001) из молекулярных пучков димеров анионов и атомарного потока катионов, в которой:
- впервые процессы "Миграции дймера аниона в физически адсорбированном состоянии и конфигурационно-зависимой диссоциативной хемосорбции дймера аниона рассмотрены как термоактивированный процессы. Тем самым сделан первый шаг к учету реальных химических реакций на поверхности растущего кристалла;
- впервые процесс миграции атомов в хемосорбированном состоянии рассмотрен как анизотропный по кристаллографическим на-
правлениям процесс;
впервые все константа кинетических процессов для случая выращивания арсенида галлия экспериментально обоснованы;
впервые на каждом шаге рассмотрения кинетических процессов определяетсяполная группа возможных событий, и лишь затем рассматривается вероятность каждого из них определяется, какой именно процесс реализуется.
-
Впервые проведено сопоставление параметров, получаемых при моделировании реальных условий роста, с экспериментально наблвдаемыми при этих же условиях роста характеристиками.
-
Впервые с помощью созданной модели иссследована динамика развития рельефа растущего кристалла GaAs в зависимости от угле угла разориентации грани от направления [001].
Практическая значимость работы состоит в следующем:
в применимости созданной компьютерной Монте-Карло модели выращивания полупроводниковых кристаллов 1сг из молекулярных пучков димеров анионов и атомарного потока катионов как средства оптимизации технологического процесса выращивания кристаллов при изменении одного или нескольких технологически значащих параметров;
в исследовании с помощьв созданной модели роли отдельных кинетических процессов и их влияния на процесс молекулярно-пучковой зпитаксии в целом;
в исследовании совместного влияния угла разориентации грани 1001] в сторону И10] и условий роста на динамику развития рельефа поверхности растущего кристалла и его электрофизические свойства.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на: семинарах лаборатории по исследования поверхности твердых тел и технологий микроэлектроники НАД РАН, на семинарах и научно-технических советах отдела технологий функциональной электроники АО "Авангард", на семинаре Interdisciplinary Research Centre tor Semiconductor Materials, University or London, а также на конференциях: VIII General Conference of the European Physical Society, Amsterdam, the Netherland. September, 1990; 2nd International Conference on Computational Physics,-Amsterdam, the Netherland, September, 1990; 13th General Conference or the Condensed Matter Division- of the European Physical Society, Regens-
burg, tbe Federal Republic of Gentany, Karen, 1993. По теме диссертация опубликовано 14 работ. Положения, выносимые на защиту:
-
Компьютерная Иовте-Карло мэдаль выращивания бинарных полупроводников ?їг та молекулярных пучков динаров анионов и атомарного потока металлов. На примере арсеняда галлия сравнением моделируемых параметров и экспериментально регистрируемых характеристик показана адекватность отображения модельв реального про-цесеса МПЭ-роста на грани (001).
-
Существование процесса миграции физически адсорбированной молекулы &sz в общем процессе ЫПЭ^-роста GaAs.
-
Существование процесса миграции химически адсорбированного атома аниона в общем процессе ШЭ-роста соединений 4^.
-
Существование фазового сдвига осцилляции интенсивности участков дифракционного рефлекса, сформированных, с разной сте-пеньв влияния взаимодействия первичных электронов со ступенями катионов и анионов на границе раздела кристалл-вакуум.
-
Результаты оптимизаций процесса роста при исследовании совместного влияния условий роста и угла разоркентации грани от направления 1001] на динамику развития рельефа поверхности растущего кристалла и его злекрофязические свойства.
Объем и структура диссертации, диссертация состоит из введения, пяти глав, заклотения и списка литературы. Работа содержит 134 страниц, вклшая 88 страниц текста, 30 рисунков и список литературы из 104 наименований.
