Введение
Глава 1. Обзор современного состояния технологии получения гетер о структур в системе GaNflnGaN/AlGaN 13
1.1 Состояние и перспективы развития рынка оптоэлектронных приборов 13
1.2 Анализ свойств широкозонных полупроводников и твердых растворов на их основе 15
1.3 Проблемы когерентного сопряжения GaN с различными материалами 20
1.4 Сравнительный анализ газофазных методов получения GaN 22
1.4.1 Молекулярно - лучевая эпитаксия 22
1.4.2 Хлоридно - гидридный метод 24
1.4.3 МОС-гидридная технология 26
1.5. Особенности формирования гетероструктур на основе GaN 29
1.5.1. Влияние ориентации подложки сапфира на свойства слоев GaN 29
1.5.2. Излучательная рекомбинация в гетероструктурах с квантовыми ямами InGaN/GaN 32
1.5.3. Роль пьезоэлектрических полей в наборе квантовых ям InxGai xN и барьеров GaN 43
1.5.4. Роль неоднородности распределения индия в квантовых ямах InxGai xN 45
1.5.5. Зависимость квантового выхода излучения от плотности тока в светодиодах 47
Глава 2. Разработка МОС-гидридной технологии получения гетероструктур в системе AlGalnN 50
2.1. Запуск и освоение оборудования для реализации МОС-гидридной технологии 50
2.1.1 Конструктивные особенности установки для эпитаксии 50
2.1.2. Встроенные системы контроля 54
2.2 Исследование влияния технологических режимов на характеристики процесса эпитаксии GaN 55
2.2.1 Влияние скорости вращения подложкодержателя 55
2.2.2 Влияние состава парогазовой смеси и температуры на характер эпитаксиального роста GaN 57
2.3 Получение твердых растворов InxGai xN и AlxGai xN 59
2.3.1 Формирование состава твердых растворов AlxGai xN 59
2.3.2 Формирование состава твердых растворов InxGai xN 61
2.4 Легирование эпитаксиальных слоев GaN и твёрдых растворов InxGai xN и AlxGa,.xN 62
2.4.1 Получение эпитаксиальных слоев GaN n-типа проводимости 63
2.4.2 Получение эпитаксиальных слоев GaN и AlxGai xN р-типа проводимости 65
Глава 3. Создание системы метрологического контроля и исследования свойств квантово-размерных гетероструктур на основе системы AlGalnN 67
3.1 Рентгенодифрактометрические методы исследования структурных свойств слоев AlInGaN 67
3.1.1 Отличительные особенности дифракторметра Vector-GaN для исследования многослойных гетероструктур на основе GaN 67
3.1.2 Исследование структурных свойств многослойных гетероструктур методом высокоразрешающей дифрактометрии 68
3.2 Электр о люминесцентные свойства гетероструктур 74
3.2.1 Установка для измерения электролюминесцентных характеристик 74
3.2.2. Методика измерения электролюминесцентных свойств светодиодной структуры на пластине 75
3.4 Измерение внешнего квантового выхода излучения гетероструктур 76
Глава 4. Формирование функциональных характеристик гетероструктур для светодиодов, содержащих эпитаксиальные слои GaN и слои твёрдых растворов InxGa xN и AlxGabXN 79
4.1 Оптимизация технологических условий формирования гетероструктур 80
4.1.1 Изучение процесса эпитаксии методом рефлектометрии (методика) 80
4.1.2 Исследование технологии выращивания зародышевого слоя GaN на инородной подложке сапфира 82
4.1.2.1 Отжиг подложек сапфира 82
4.1.2.2. Выбор температуры выращивания зародышевого слоя 83
4.1.2.3. Определение оптимальных значений отношения расходов компонентов V7III и расхода ТМГ при выращивании низкотемпературного зародышевого слоя 84
4.1.3 Исследование технологических условий трансформации зародышевых слоев при повышении температуры (стадия 3) 88
4.1.4 Исследование технологии выращивания латеральных слоев GaN при высокой температуре (стадии 4 и 5) 90
4.1.5 Исследование влияния состава газовой атмосферы в реакторе на электрофизические свойства и кристаллографическое совершенство слоев GaN 92 4.1.6. Влияние кислорода на устойчивость процесса гетероэпитаксии нитрида галлия 95 4.2 Оптимизация конструкции и технологии формирования активной квантоворазмерной области гетероструктур 104 4.2.1. Определение влияния конструкции InxGai.xN - квантовых.ям (состава и толщины) и технологических параметров эпитаксии активной области гетероструктуры на длину волны излучения в максимуме спектра 104
4.2.1.1. Результаты исследований при выбранных стандартных условиях эпитаксии 105
4.2.1.2. Результаты исследований тонкой настройки температурного режима при выращивания активной области гетероструктуры 108
4.3. Оптимизация параметров конструкции активной области гетероструктуры с целью увеличения эффективности излучения 111
4.3.1. Исследование влияния профиля распределения индия в квантовых ямах активной области на излучательные характеристики гетероструктуры 111
4.3.2. Определение оптимального количества квантовых ям в активной области гетероструктуры 114
4.4. Оптимизация конструкции и технологии формирования р-области гетероструктур, состоящей из слоев GaN и AlxGai.xN 115
4.4.1. Технология выращивания эпитаксиальных слоев AlxGai xN и GaNp-типа проводимости 115
4.4.2. Технология активации акцепторной примеси магния в эпитаксиальных слоях AlxGai xN и GaN р-типа проводимости 118 4.5 Исследование зависимости излучательных характеристик гетероструктур от степени их кристаллического совершенства 120
Выводы 127
Библиографический список 129
