Анотація до роботи:

Штанько О.Д. Вплив дефектів на зміну властивостей кристалів напівізолюючого нелегованого арсеніду галію в термічних процесах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла.

Виконано експериментальні дослідження зміни об’ємних і поверхневих властивостей монокристалів напівізолюючого нелегованого арсеніду галію з різним відхиленням складу від стехіометричного в термічних процесах під впливом власних і домішкових дефектів їх структури.

Установлені основні закономірності зміни від часу гомогенізуючого та розчинюючого відпалів з загартуванням кристалів фізичних параметрів в об’ємі монокристалів двох груп: з надлишковим відносно стехіометричного складу вмістом миш’яку і з надлишком галію.

Визначено, що поверхнева термостабільність електрофізичних характеристик кристалів НІН GaAs погіршується зі збільшенням вмісту вакансій миш’яку, а також зі зростанням щільності дислокацій. Поліпшення термостабільності відбувається при використанні режиму довготривалого (більше двох годин) охолодження кристалів.

Показано, що зниження рекомбінаційної активності центрів EL2, яке зумовлене формуванням комплексів EL2-Cu, має місце в тому випадку, коли атом міді в складі комплексу займає позицію атома галію. Крім міді на випромінювальну рекомбінацію через центри EL2 також впливають атоми кадмію і селену. Встановлено, що значення механічних напружень при неоднорідному розподілі атомів домішки залежать від вакансійного складу кристала, якщо дифузія домішки відбувається по вакансіях галію і не залежать від нього при міжвузловому механізмі дифузії.

Проведені комплексні дослідження формування в термічних процесах властивостей кристалів напівізолюючого нелегованого арсеніду галію з різним відхиленням складу від стехіометричного під впливом власних і домішкових точкових дефектів і щільності дислокацій. Отримані результати дали змогу зробити такі висновки:

1. В умовах гомогенізуючого і розчинюючого відпалів з наступним загартуванням зразків електрофізичні, рекомбінаційні та механічні властивості кристалів нетривіально залежать від часу термообробки t.

При гомогенізуючому відпалі для кристалів з надлишком миш’яку існують екстремуми цих залежностей (t=30-40 хв.). Екстремуми виникають у результаті первинного зростання концентрації точкових дефектів і подальшого стікання таких дефектів на дислокації. У кристалах з надлишком галію екстремуми виражені слабкіше або відсутні. Отримане пояснюється зниженням рекомбінаційної активності дислокацій внаслідок зміни складу білядислокаційних атмосфер.

В умовах розчинюючого відпалу екстремуми (t=55-65 хв.) відповідних залежностей існують при надлишку галію. Екстремуми зумовлені первинним розпадом асоціатів галію і подальшим збільшенням концентрації вакансій миш’яку в результаті розчинення білядислокаційних атмосфер. У кристалах з надлишком миш’яку зі зростанням t відбувається монотонне зростання або зниження значень параметрів внаслідок розчинення таких атмосфер.

2. Поверхнева термостабільність питомого опору кристалів погіршується зі зростанням в них концентрації вакансій миш’яку і щільності дислокацій. Збільшення тривалості охолодження поліпшує термостабільність питомого опору внаслідок зниження поверхневої концентрації домішкових акцепторів.

3. Під впливом атомів кадмію знижується інтенсивність випромінювальної рекомбінації через центри EL2 у кристалах з надлишком миш’яку, а під впливом атомів селену – в кристалах з надлишком галію. Отримане пов’язано зі зменшенням концентрації центрів EL2 у результаті формування відповідних електрично неактивних комплексів: дефект EL2 – кадмій на позиції атома галію та EL2 – селен на позиції атома миш’яку.

До складу комплексів EL2-Cu, переважно, входить мідь, що займає позицію атома галію.

4. Величина механічних напружень, які формуються в результаті неоднорідного розподілу атомів домішки, залежить від вакансійного складу кристалів, якщо дифузія відбувається по вакансіях галію. Дана залежність обернено пропорційна величині співвідношення концентрацій вакансій миш’яку і галію z у кристалі.

При міжвузловому механізмі дифузії домішок в області значень 2

Публікації автора:

1. Литвинова М.Б., Шутов С.В., Лебедь О.Н., Штанько А.Д. Влияние времени термообработки на физические свойства полуизолирующего GaAs

   //Петербургский журнал электроники. - 2000. - №1(22). - С. 27-31.

   2. Литвинова М.Б., Штанько А.Д., Елисеев А.В., Шутов С.В. Устройство для исследования эффекта Холла в слабых магнитных полях // Известия Вузов. Радиоэлектроника. - 2000. - Т.43, № 5-6.- С. 76 - 78.

   3. Литвинова М.Б., Штанько А.Д. Механические напряжения в примесной диффузионной зоне монокристаллов GaAs с различной

   дефектной структурой // Известия РАН. Неорганические материалы. – 2005. - Т. 41, № 8. - С. 903 - 906.

   4. Литвинова М.Б., Штанько А.Д. Формирование механических напряжений в монокристаллах полуизолирующего нелегированного арсенида галлия в результате высокотемпературного отжига

   //Оптоэлектроника и полупроводниковая техника.- 2005. - Т.40. – С.228-233.

   5. Litvinova M.B., Shutov S.V., Stan’ko A.D., Kurak V.V. Radiative recombination through EL2 centers in selenium and cadmium single crystals

   doped gallium arsenide кадмием // Functional Materials. – 2006. – V.13, №3 P. 538 - 541.

   6. Штанько А.Д., Шутов С.В. Влияние термообработки на формирование поверхностных характеристик монокристаллов полуизолирующего нелегированного арсенида галлия с различной дефектной структурой //Вестник ХНТУ.- 2006. - №3(26). – С.21-25.

   7. Shutov S.V., Shtan’ko A.D., Litvinova M.B., Kurak V.V. Unstoichiometric crystals under heat treatment //Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics. - 2007. – V.10, № 4. – Р.26-30.

   8. Литвинова М.Б., Штанько А.Д. Влияние дефектной структуры монокристаллов арсенида галлия на формирование механических напряжений в примесной диффузионной зоне / Тези доповідей ІІ Української наукової конференції з фізики напівпровідників. – Чернівці.- 2004. - С.178.

   9. Litvinova M.B., Chertcova N.Y., Seliverstova S.R., Shtan'ko A.D. The influence of a weak electrical field on the exciton radiation in compensated gallium arsenide monocrystals / Physics of electrоnic materials, International Conference Proceedings. – Kaluga, Russia.- 2005. – Р.305-306.

   10. Литвинова М.Б. Штанько А.Д., Шутов С.В. Вакансионный состав монокристаллов полуизолирующего нелегированного арсенида галлия /Тези доповідей V міжнародної школи-конференції „Актуальні проблеми фізики напівпровідників”.- Дрогобич. -2005. – С.117.

   11. Литвинова М.Б., Шутов С.В., Штанько А.Д. Сравнительный анализ высоко-и-низкотемпературной обработки монокристаллов полуизолирующего нелегированного GaAs с различным дефектным составом / Девятая Всероссийская конференция “GaAs-2006”. – 2006. –Россия, Томск 3-5 октября. - С.54.

   12. Лебедь О.Н., Литвинова М.Б., Шутов С.В., Штанько А.Д. Усилитель напряжения для исследования эффекта Холла в слабых магнитных полях / Труды Восьмой международной научно-практической конференции „Современные информационные и электронные технологии”, Одесса. - 2007. - С.293.