Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологических основ получения высококачественных полупроводниковых соединений AIIIBV и AIIBVI для перспективных приборных разработок

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3153
Организация
АО "Гиредмет"
Руководитель работ
Марков Александр Владимирович

Исследования основных закономерностей формирования перспективных функциональных полупроводниковых, диэлектрических, проводящих материалов и структур, установление взаимосвязи их состава, структуры и свойств. Развитие новых технологических процессов, методов и технологических приемов обработки материалов и структур для улучшения эксплуатационных характеристик и придания им новых или ранее не достижимых функциональных свойств, пригодных для создания эффективных приборов и устройств в соответствии с требованиями электроники, производства и эффективного использования энергии, связи и информационных технологий, медицины и здравоохранения

Этапы проекта

1
09.04.2007 - 30.06.2007
Цели настоящего этапа работы – исследование поведения примеси железа в GaN как элемента, обеспечивающего получение высокоомных слоев, а также оптимизация условий роста кристаллов CdZnTe на основе моделирования полей температуры в системе расплав и разработка режимов получения защитного покрытия на кварцевых контейнерах, обеспечивающего получение кристаллов с требуемыми структурными характеристиками.
Исследованы характеристики слоев GaN(Fe), полученных в различных технологических процессах. Показано, что во всех случаях введение железа приводит к высокому удельному сопротивлению материала, а также появлению в нем центров с энергией активации 0,5-0,6 эВ. Получен ряд данных, свидетельствующих о том, что связь наблюдаемых центров с легированием может быть опосредованной - через генерацию дополнительных структурных дефектов. Проведен анализ процессов, протекающих при легировании нитрида галлия железом из газовой фазы. Обнаружены эффекты перераспределения примеси из легированного в нелегированный слой и формирования полос роста, связанных с периодическим изменением концентрации железа.
Выполнено численное моделирование процесса выращивания кристаллов СdZnTe диаметром 75 мм в условиях выпуклого в расплав фронта кристаллизации. На основе расчетов определены интервалы основных технологических параметров и оптимизирован режим кристаллизации расплава. Для предотвращения контакта расплава с кварцем разработаны режимы формирования защитного плёночного покрытия на внутренней стенке кварцевого контейнера. Опытным путем установлено, что минимальное количество осажденных слоев, обеспечивающее отсутствие контакта материала с кварцевой стенкой в процессе выращивания, должно быть не менее двух.
Развернуть
2
01.07.2007 - 07.12.2007
Разработаны условия получения монокристаллического полуизолирующего нитрида галлия в виде толстых (толщиной свыше 150 мкм) эпитаксиальных слоев с ориентацией (0001), полученных осаждением на сапфировую подложку методом хлорид-гидридной эпитаксии. Выполнены исследования электрических характеристик и структурного совершенства выращенных слоев нитрида галлия, легированного железом. Показано, что разработанные условия роста позволяют воспроизводимо получать полуизолирующие слои нитрида галлия электронного типа проводимости с удельным сопротивлением при комнатной температуре, составляющим 106-107 Ом.см и плотностью дислокаций на уровне (5-10)•106 см-2, что соответствует требованиям технического задания и лучшим опубликованным результатам.
Разработанные в ходе выполнения этапа технологические основы изготовления экспериментальных образцов полуизолирующих слоев нитрида галлия с ориентацией (0001) отражены в лабораторной технологической инструкции, с использованием которой была изготовлена и испытана партия экспериментальных образцов полуизолирующих слоев. По результатам испытаний все экспериментальные образцы признаны соответствующими требованиям технического задания.
Разработаны условия выращивания крупногабаритных (диаметром 75 мм ) кристаллов КЦТ, пригодных для выделения из них монокристаллических пластин диаметром не менее 60 мм, ориентированных по плоскости (111), с концентрацией теллурида цинка 0.03-0,06 мол.долей, плотностью дислокаций не более 1•105 см–2, с величиной удельного сопротивления в интервале значений 1-100 Ом.см для p-типа и 102-104 Ом.см для п-типа электропроводности и оптическим пропусканием в спектральном диапазоне 2-16мкм более 55 %. Предложена конструкция кварцевого контейнера диаметром 80-82мм для компоновки загрузки, разработаны условия синтеза исходной поликристаллической заготовки массой 2000-2200 г. По результатам исследований предложены режимы кристаллизации расплава при выращивании кристаллов КЦТ диаметром 75мм, обеспечивающие получение материала с параметрами по ТЗ.
Проведены исследования механизмов формирования неоднородности крупногабаритных монокристаллов арсенида индия и антимонида индия. Показано, что в кристаллах InAs, сильно легированных серой, отсутствует сколько-нибудь существенная компенсация легирующей примеси и неоднородность электрофизических свойств материала может быть связана только с неоднородностью распределения в кристалле самой легирующей примеси. Анализ неоднородности кристаллов с существенно различным характером макро- и микрораспределения дислокаций, выращенных методами ЧЖГР и VGF, показал, что дислокации не вносят существенного вклада в формирование неоднородности кристаллов InAs(S). Продемонстрирована связь неоднородности таких кристаллов с формой фронта кристаллизации. Определена величина максимально допустимой стрелы прогиба фронта кристаллизации при выращивании кристаллов методом VGF (~15 мм), при которой обеспечивается неоднородность материала на уровне не выше требований технического задания. В кристаллах InAs(S), выращенных методом VGF, не выявлено микрополосчатости в распределении примеси в цилиндрической части слитков, что свидетельствует об отсутствии в них полосчатой микронеоднородности распределения концентрации носителей заряда
В результате исследования неоднородности кристаллов антимонида индия большого диаметра (≥76,2мм) с кристаллографической ориентацией [001] путем измерения удельного сопротивления однозондовым потенциальным методом показано, что неоднородность по удельному сопротивлению во всех исследованных кристаллах колеблется от 16 до 39%, при этом определяющий вклад в эту величину вносит микросоставляющая неоднородности с линейными размерами 100-200 мкм. При легировании монокристаллов антимонида индия большого диаметра как теллуром, так и германием, зависимости неоднородности от концентрации вводимой примеси в исследуемых интервалах не выявлено. Предполагается, что в основе механизма формирования неоднородности распределения удельного сопротивления в легированных монокристаллах антимонида индия большого диаметра лежат особенности тепломассопереноса в расплаве у фронта кристаллизации, а также процессы, формирующие тепловые поля в выращиваемом слитке.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
Разработаны технологические основы изготовления экспериментальных образцов слоев нитрида галлия с неполярной ориентацией.
  Разработаны программа и методика испытаний экспериментальных образцов.
  Изготовлены и испытаны экспериментальные образцы слоев нитрида галлия с неполярной ориентацией и другими параметрами по ТЗ.
  Разработаны режимы выращивания крупногабаритных кристаллов CdZnTe, обеспечивающих на всех стадиях роста выпуклый фронт кристаллизации
  Проведены патентные исследования.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Изготовлены и испытаны экспериментальные образцы слоев кубического нитрида галлия с параметрами по ТЗ.
  Изготовлены и испытаны экспериментальные образцы кристаллов CdZnTe с параметрами по ТЗ.

  Разработаны технологические основы изготовления экспериментальных образцов крупногабаритных кристаллов InAs и InSb.
  Разработана программа и методика испытаний экспериментальных образцов.
  Изготовлены и испытаны экспериментальные образцы крупногабаритных кристаллов InAs и InSb.
  Разработан проект ТЗ на ОКР по разработке промышленных технологий выращивания кристаллов GaN , CdZnTe , InAs и InSb.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Тема
Разработка технологических основ получения функциональных полупроводниковых, диэлектрических и проводящих материалов для перспективных приборных разработок
Продолжительность работ
2007 - 2008, 19 мес.
Бюджетные средства
100 млн
Количество заявок
43
Тема
Разработка методов получения и обработки нового класса функциональных редкометаллических материалов
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
6
Тема
Разработка технологий получения материалов и кристаллических элементов приборов на основе соединений группы А2В6 с новыми функциональными характеристиками и организация их опытно-промышленного производства
Продолжительность работ
2007 - 2008, 17 мес.
Бюджетные средства
120 млн
Количество заявок
1
Тема
Конструкционные стали с ультрадисперсной и наноструктурой, методы их получения и обработки
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
10
Тема
Разработка методов получения ферромагнитных полупроводниковых структур для устройств электроники и информатики, работающих на новых функциональных принципах.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 20 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
4