Бинарные проводники AIIIBV : GaAs

Метод Чохральского с жидкостной герметизацией расплава слоем борного ангидридаявляется одним из основных в производстве монокристаллов GaAs.Этот метод используется для получения нелегированного GaAs. Недостатком метода Чохральскогоявляется высокая плотность дислокаций (1,104 до 2,105 см-2 в зависимости от диаметра слитка).Для снижения температурных градиентов и, соответственно, снижения плотности дислокаций было предложено несколько модификаций метода:Выращивание растущего кристалла в условиях полной герметизации. Однако при малых радиальный градиентах, характерных для этого метода, затруднено поддержание диаметра растущего кристалла. Однако, этот метод непригоден для промышленного использования, так какне позволяет выращивать достаточно длинные кристаллы.Выращивание с контролируемым давлением паров мышьяка. Использование этого метода позволило значительно снизить плотность дислокаций в монокристаллах арсенида галлия. Недостатком этого метода является высокая стоимость оборудования.Для получения арсенида галлия с высоким удельным сопротивлением (ПИ-GaAs) используют:галлий и мышьяк чистотой не хуже 7N; тигли из пиролитического нитрида бора;управление содержанием фонового углерода, определяющим величину удельного сопротивления и подвижности носителей заряда в материале.Для получения кристаллов n-типа проводимости, легированных Si, используется метод направленной кристаллизации в вариантах по Бриджмену. Монокристаллы GaAsвыращивают в кварцевых контейнерах. Но этот метод не позволяет получить кристаллы большого диаметра,так как используемые контейнерные материалы имеют низкую механическую прочность. Суть метода молекулярно-лучевой эпитаксии составляет выращивание в сверхвысоком вакууме при помощи молекулярных/атомарных пучков, направленных на поверхность полупроводниковой пластины-подложки, монокристаллических тонких пленок и многослойных структур, состоящих из разнообразных химических соединений и твердых растворов. Выращивание производится с помощью молекулярных и атомных пучков в сверхвысоком вакууме путем нанесения тонких пленок этих материалов на поверхность полупроводниковой пластины при строгом контроле состава, структуры и толщины каждого слоя в процессе его нанесения. Высокая температура подложки способствует миграции атомов по поверхности, в результате чего атомы занимают строго определенные положения. Этим определяется ориентированный рост кристалла формируемой пленки на подложке.ПрименениеGaAs- важный полупроводник, занимает третье место по объему использования в промышленности после кремния и германия. Полупроводники GaAs применяются в:1) высокочастотных интегральных схемах (ИС) и дискретных микроэлектронных приборах(нелегированный полуизолирующий (ПИ) GaAs с высоким удельным сопротивлением 107 Ом.см). Монокристаллы нелегированного GaAs, применяемые в производстве высокочастотных приборов, помимо высокого удельного сопротивления должны иметь высокие значения подвижности носителей заряда и высокую макро- и микроскопическую однородность распределения свойств как в поперечном сечении, так и по длине выращенных слитков;2) светодиодах и лазерах (сильнолегированный кремнием GaAs n-типа проводимости с низкой плотностью дислокаций);3) оптоэлектронике для изготовления инжекционных лазеров, свето- и фотодиодов, фотокатодов;4) туннельных диодах, способных работать при более высоких частотах, чем германиевые и на более высоких температурах, чем кремниевые;3) инфракрасной оптике (монокристаллы полуизолирующего арсенида галлия, легированные хромом);4) оптоэлектронных приборах(монокристаллы GaAs, легированные цинком или теллуром);Также мультислойные полупроводники на основе GaAs нашли широкое применение в фотопроводящих террагерцовых антеннах [5]. В настоящее время ведутся исследования мультислойных структур LT-GaAs (low-temperaturegrownGaAs, низкотемпературный арсенид галлия),для использования в современных сверхскоростных коммуникациях. Например, в сверхбыстрых оптических сетевых коммутаторах. Создание таких коммутаторов многократно увеличит скорость передачи данных. Также этот материал используется для быстрых и чувствительных фотодетекторов [6].ЗаключениеПолупроводник GaAs является третьим по масштабам использования в промышленности после кремния и германия. Некоторые свойства GaAs превосходят свойства кремния. Например, арсенид галлия обладает более высокой подвижностью электронов, которая позволяет приборам работать на частотах до 250 ГГц. Приборы на основе GaAs генерируют меньше шума, чем кремниевые приборы на той же частоте. Из-за более высокой напряженности электрического поля пробоя приборы из арсенида галлия могут работать при большей мощности по сравнению с Si. Эти свойства делают GaAs широко используемым в полупроводниковых лазерах, некоторых радарных системах. Полупроводниковые приборы на основе арсенида галлия имеют более высокую радиационную стойкость, чем кремниевые, что обусловливает их использование в условиях радиационного излучения (например, в солнечных батареях, работающих в космосе).Хотя изготовление полупроводников на основе GaAsимееет свои трудности, этот материал является очень перспективным и обладает большими возможностями.Список использованной литературыИ. А. Случинская, Основы материаловедения и технологии полупроводников, Москва — 2002Рябцев Н. Г. Материалы квантовой электроники. М. «Советское радио», 1972, 384 с. “Материалы Электронной Техники" В.В. Пасынков, В.С. Сорокин. 1986 г.Материал из Мегаэнциклопедии Кирилла и МефодияShao-Heng C., Ming-Long F., Pin S. Investigation and Comparison of Work Function Variation for FinFET and UTB SOI Devices Using a Voronoi Approach // Electron Devices, IEEE Trans. Electron Devices, IEEE Trans. Electron Devices, IEEE Trans. 2013. Vol. 60, № 4. P. 1485–1489. Obata T. et al. Photoluminescence of nearly stoichiometric LT-GaAs and LT-GaAs/AlAs MQW // J. Cryst. Growth. 2001. Vol. 228. P. 112–116. 4. Mikulics M. et al. Ultrafast low-temperature-grown epitaxial GaAs photodetectors transferred on flexible plastic substrates // Ieee Photonics Technol. Lett. 2005. Vol. 17, № 8. P. 1725–1727.