Скорость роста эпитаксиального слоя Si

баланс потоков:

в-в диффундирующих из газового потока к поверхности подложки

С_Г и С_П – концентрация осаждаемого п/пр в газовой фазе и на поверхности подложки, ат/см³

α – коэф. массопереноса см/с.

в-в выпадаемого на подложке

k_П – константа скорости поверхностной реакции

В стационарных условиях потоки равны

П_г=П_п , откуда

Разделив обе части ур. на N_c ( концентрация собств.атомов в п/пр, ат/см³ )

получим

По экспериментальным данным рекомендуется принимать α=5…10

Значение k_П = 10⁷ exp(-1,9 эВ/kT)

k=8,62*10^-5 эВ/к.

Концентрация собственных атомов в п/пр

Концентрация осаждаемого п/пр в газовой фазе

Семинар №6 Рост эпитаксиальных слоев из жидкой фазы.

Дано:

ЖФЭ

п/п материал GaSb

начальная температура расплава

T₀ = 873 K

Толщина э.с d=3 мкм = 3*10^-4 см

Скорость охлаждения

R = 45 ⁰C/час

Коэф. диффузии в жидкой фазе

D_ж = 4*10^-5 см²/c

Толщина слоя расплава

l= 2,5 мм = 0,25 см

Масса растворителя (Ga)

m₀ = 4 г

Температура плавления GaSb

T_пл = 985 К

Энтропия плавления GaSb

ΔS_пл = 66,15 Дж/моль*К

Найти:

Параметры процесса:

-время роста

-скорость роста

-эффективность осаждения F

Решение:

Толщина (теоретическая) э.с кристаллизующегося в равновесных условиях:

, где

m – наклон ликвидуса ( )

N – концентрация растворенного вещ-ва в жидкой фазе

диффузионная длина в расплаве

если ,

Если время эпитаксиального процесса , то можно воспользоваться приближением полубесконечной фазы.

Найдем

Уравнение Виланда:

параметр взаимодействия в ж.ф. ω=a-bT,

T₁ = T₀ = 873 K ω₁ = -2247,3 Дж/моль b= 25,1 Дж/моль*К

T₂ = T₀ -5= 868 K ω₂ = -2121,8 Дж/моль

для T₁ = 873 K

x правая часть

0,09 1,0642

0,094 1,0261

0,095 1,0169

0,0945 1,02148

для T₂ = 868 K

x правая часть

0,09 1,0669

0,088 1,0867

0,089 1,0767

0,0893 1,0737

В первом приближении возьмем d=d₀

d – практическая толщина э.с.

,

полубесконечн. ж.ф:

расчитывается по другой формуле:

Рассчитаем d₀ для нового :

Эффективность кристаллизации

Скорость роста э.с

Навеска растворенного вещества GaSb

M(GaSb) = 191,47

M(Ga) = 69,72

A³B⁵

100% - 0,5

X_A3B5 - X_ж = 0,0945 ( при Т₀ )

С еминар №7 Гетерокомпозиции на основе твердых растворов полупроводниковых соединений

Д ано:

Гетероструктура подложка GaSb

Температура эпитаксии T_эп =400 ⁰С =627К

Температура работы прибора на

основе гетероструктуры Т_раб = 77 K

- Выбрать твердый раствор из предлагаемых вариантов, для обеспечения азопериодной гетероструктуры с данной подложкой

- Определить состав р-ра если решеточное согласование обеспечивается при Т_эп

- Определить длину волны излучения оптоэлектроного прибора на основе тв. р-ра при Т_раб.

Условия решеточного согласования при Т_эп

(1)

; (2)

(3)

параметр решетки эпитаксиального слоя ( тв.р-ра)

параметр решетки подложки

1. и (2) → (3)

(4)

(5)

В уравнении (4) перемножим правую часть и приведем подобные члены

Для нахождения длины волны, воспользуемся соотношением Эйнштейна:

Задача №2

Дано:

г етероструктура

подложка GaSb

тв. р-р InAs_1-xSb_x

Температура эпитаксии

Т_эп = 673 К

Заданная толщина

э.с d_эс = 1 мкм

Найти:

- критическую толщину

э.с, при котором в процессе роста начинается генерация дислокаций d_кр

- определить состав э.с удовлетвор. условии структуры совершенства при 300 К

Решеточное согласование при 300 К

Коэффициент Пуассона:

Критическая толщина э.с, при превышении которой в нем начинается генерация дислокаций

1) d_кр = 0,4319418 нм

2) d_кр = 251000 нм = 251 мкм.