АММИАЧНАЯ МОЛЕКУЛЯРНО-ПУЧКОВАЯ ЭПИТАКСИЯ ГЕТЕРОСТРУКТУР AlGaN НА ПОДЛОЖКАХ САПФИРА
https://doi.org/10.35596/1729-7648-2019-125-7-144-151
Аннотация
В работе с целью разработки технологии роста гетероструктур на основе Al(Ga)N
исследовалось влияние различных условий роста гетероструктур молекулярно-пучковой эпитаксией на свойства слоев AlN и AlGaN. Были установлены условия для роста буферных слоев AlN, которые позволили достигнуть среднеквадратичного значения величины шероховатостей 0,7 нм. Показано, что увеличение толщины слоя AlN приводит к уменьшению плотности краевых дислокаций, в то время как явной зависимости плотности винтовых дислокаций от толщины слоя не наблюдалось. Минимальные полученные значения плотности проникающих дислокаций для слоя AlN толщиной 1,25 мкм составили nкраев. = 5,9×109 см-2 и nвинт. = 2,2×107 см-2. В результате оптимизации температуры роста AlGaN была выращена серия слоев толщиной 0,15 мкм, показавших стимулированное излучение на длинах волн λ = 330 нм, 323 нм, 303 нм и 297 нм с пороговыми плотностями мощности 0,7 МВт/см2, 1,1 МВт/см2, 1,4 МВт/см2 и 1,4 МВт/см2 соответственно. Установленные условия эпитаксии слоев AlN и AlGaN на подложках сапфира были использованы для роста транзисторной структуры AlGaN/GaN на подложке сапфира с двумерным электронным газом, который имел подвижность 1950 см2/(Вс) при концентрации 1,15×1013 см-2. Полученные результаты важны для создания излучающих оптоэлектронных полупроводниковых приборов, работающих в УФ области спектра, а также приборов силовой и высокочастотной электроники на основе нитридов.
исследовалось влияние различных условий роста гетероструктур молекулярно-пучковой эпитаксией на свойства слоев AlN и AlGaN. Были установлены условия для роста буферных слоев AlN, которые позволили достигнуть среднеквадратичного значения величины шероховатостей 0,7 нм. Показано, что увеличение толщины слоя AlN приводит к уменьшению плотности краевых дислокаций, в то время как явной зависимости плотности винтовых дислокаций от толщины слоя не наблюдалось. Минимальные полученные значения плотности проникающих дислокаций для слоя AlN толщиной 1,25 мкм составили nкраев. = 5,9×109 см-2 и nвинт. = 2,2×107 см-2. В результате оптимизации температуры роста AlGaN была выращена серия слоев толщиной 0,15 мкм, показавших стимулированное излучение на длинах волн λ = 330 нм, 323 нм, 303 нм и 297 нм с пороговыми плотностями мощности 0,7 МВт/см2, 1,1 МВт/см2, 1,4 МВт/см2 и 1,4 МВт/см2 соответственно. Установленные условия эпитаксии слоев AlN и AlGaN на подложках сапфира были использованы для роста транзисторной структуры AlGaN/GaN на подложке сапфира с двумерным электронным газом, который имел подвижность 1950 см2/(Вс) при концентрации 1,15×1013 см-2. Полученные результаты важны для создания излучающих оптоэлектронных полупроводниковых приборов, работающих в УФ области спектра, а также приборов силовой и высокочастотной электроники на основе нитридов.
Об авторах
Н. В. Ржеуцкий
«Институт физики НАН Беларуси»
Россия
Россия
Ржеуцкий Н.В., к.ф.-м.н., старший научный сотрудник
220072, Минск, пр. Независимости, 68-2
Я. А. Соловьев
ОАО «Интеграл» – управляющая компания холдинга «Интеграл»
к.т.н., доцент, заместитель директора филиала «Транзистор»
к.т.н., доцент, заместитель директора филиала «Транзистор»
А. Г. Войнилович
«Институт физики НАН Беларуси»
научный сотрудник
научный сотрудник
И. Е. Свитенков
«Институт физики НАН Беларуси»
научный сотрудник
научный сотрудник
А. Н. Петлицкий
ОАО «Интеграл» – управляющая компания холдинга «Интеграл»
к.ф.-м.н., доцент, директор ГЦ «Белмикроанализ» филиала «НТЦ Белмикросистемы»
к.ф.-м.н., доцент, директор ГЦ «Белмикроанализ» филиала «НТЦ Белмикросистемы»
Д. В. Жигулин
ОАО «Интеграл» – управляющая компания холдинга «Интеграл»
начальник сектора ГЦ «Белмикроанализ» филиала «НТЦ Белмикросистемы»
начальник сектора ГЦ «Белмикроанализ» филиала «НТЦ Белмикросистемы»
Е. В. Луценко
«Институт физики НАН Беларуси»
к.ф.-м.н., доцент, заместитель заведующего центром
к.ф.-м.н., доцент, заместитель заведующего центром
Список литературы
1. Mishra U.K., Parikh P., Wu Y. F. AlGaN/GaN HEMTs: An overview of device operation and applications. Proceedings of the IEEE. 2002; 90:1022. DOI: 10.1109/JPROC.2002.1021567.
2. Alyamani A., Lutsenko E.V., Rzheutski M.V., Zubialevich V.Z., Vainilovich A.G., Svitsiankou I.E., Shulenkova V.A., Yablonskii G.P., Petrov S.I., Alexeev A.N. AlGaN/GaN high electron mobility transistor heterostructures grown by ammonia and combined plasma-assisted ammonia molecular beam epitaxy. Japanese Journal of Applied Physics. 2019; 58:SC1010. doi: 10.7567/1347-4065/ab06b4.
3. Xiong J., Tang J., Liang T., Wang Y., Xue C., Shi W., Zhang W. Characterization of crystal lattice constant and dislocation density of crack-freeGaN films grown on Si(111). Appl. Surf. Sci. 2010; 257:1161-1165. DOI:10.1016/j.apsusc.2010.07.073.
4. Alexeev A.N., Krasovitsky D.M., Petrov S.I., Chaly V.P., Mamaev V.V., Sidorov V.G. Specific features of NH3 and plasma-assisted MBE in the fabrication of III-N HEMT heterostructures. Semiconductors. 2015; 49:92-94. DOI: 10.1134/S1063782615010029.
5. Neumayer D. A., Ekerdt J. G. Synthesis of Gallium Nitride Nanoparticles by Microwave Plasma Enhanced CVD. Chemical Vapor Deposition. 1996; 16:151-156. DOI: 10.1002/cvde.200906811.
6. Fu W. Y., Kappers M. J., Zhang Y., Humphreys C. J., Moram M. A. Dislocation Climb in c-Plane AlN Films. Appl. Phys. Express. 2011; 4:065503. DOI:10.1143/APEX.4.065503.
7. Li X.-H., Wang S., Xie H., Wei Y. O., Kao T.-T., Satter Md. M., Shen S.-C., Yoder P. D., Detchprohm T., Dupuis R. D., Fischer A. M., Ponce F. A. Growth of high
8. Webb J. B., Tang H., Bardwell J. A., Moisa S., Peters C., MacElwee T. Defect reduction in GaN epilayers and HFET structures grown on (0 0 0 1)sapphire by ammonia MBE. Journal of Crystal Growth. 2001; 79: 584-589. doi.org/10.1016/S0022-0248(01)01266-0.
9. Alexeev A.N., Borisov B.A., Chaly V.P., Demidov D.M., Dudin A.L., Krasovitsky D.M., Pogorelsky Yu.V., Shkurko A.P., Sokolov I.A., Stepanov M.V., Ter-Martirosyan A.L. The growth rate evolution versus substrate temperature and V/1II ratio during GaN MBE using ammonia. Mater. Res. Soc. Internet J. Nitride Semicond. Res. 1999; 4:e6. DOI: https://doi.org/10.1557/S1092578300000624.
10. Pikhtin N., Hegazy H.H. Fundamental absorption edge of semiconductor alloys with the direct-gap energy-band structure. 2009; 43:1259. doi:10.1134/S1063782609100029.
Рецензия
Для цитирования:
Ржеуцкий Н.В., Соловьев Я.А., Войнилович А.Г., Свитенков И.Е., Петлицкий А.Н., Жигулин Д.В., Луценко Е.В. АММИАЧНАЯ МОЛЕКУЛЯРНО-ПУЧКОВАЯ ЭПИТАКСИЯ ГЕТЕРОСТРУКТУР AlGaN НА ПОДЛОЖКАХ САПФИРА. Доклады БГУИР. 2019;(7 (125)):144-151. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2019-125-7-144-151
For citation:
Rzheutski M.V., Solovjov J.A., Vainilovich A.G., Svitsiankou I.Ya., Pyatlitski A.N., Zhyhulin D.V., Lutsenko E.V. AMMONIA MOLECULAR BEAM EPITAXY OF AlGaN HETEROSTRUCTURES ON SAPPHIRE SUBSTRATES. Doklady BGUIR. 2019;(7 (125)):144-151. (In Russ.) https://doi.org/10.35596/1729-7648-2019-125-7-144-151
Просмотров: 573
Послать статью по эл. почте 