МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра микро- и наноэлектроники

отчет

по лабораторной работе

по дисциплине «Физика полупроводников»

Тема: «Статистика электронов в полупроводниках»

Вариант № 9

Студенты гр.
Преподаватель		Кучерова О.В.

Санкт-Петербург

2025

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Свойства

Фосфид индия (InP) — монокристаллический полупроводниковый материал, относящийся к классу соединений (химическое соединение индия и фосфора). Является важным прямозонным полупроводниковым материалом, обладающим рядом преимуществ, включая высокую скорость дрейфа насыщенных электронов, сильную радиационную стойкость, хорошую теплопроводность, высокую эффективность фотоэлектрического преобразования и большую ширину запрещенной зоны. InP имеет кристаллическую структуру цинковой обманки с шириной запрещенной зоны 1,34 эВ и подвижностью от 3000 до 5000 см2 /В*с при комнатной температуре. 

В результате данных особенностей приборы, изготовленные с использованием чипов из фосфида индия, могут работать на чрезвычайно высоких частотах, превышающих 100 ГГц, с широкой полосой пропускания, минимальными внешними помехами и высокой стабильностью. 

Зонная структура фосфида индия представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Зонная структура фосфида индия

В таблице 1 представлены основные параметры исследуемого материала.

Таблица 1. Основные параметры InP

Постоянная решётки	5,8687 А
Eg при Т = 300 К	1,344 эВ
Eg при Т = 0 К	1,421 эВ
Эффективная масса электронов проводимости	m*e = 0,08m0
Эффективная масса дырок	m*p = 0,6m0
Подвижность электронов	5400 см²/(В·с)
Подвижность дырок	200 см²/(В·с)
Собственная концентрация носителей заряда	1,3· см-3
Удельное сопротивление	8,6·107 Ом·см

2. Получение

Вытягивание из расплава по методу Чохральского. Процесс осуществляется в атмосфере H2, инертных газов или в вакууме.

Методы направленной и зонной кристаллизации расплава в установках горизонтального или вертикального типа с использованием нагревателей сопротивления или индукционного нагрева. При получении монокристаллов необходимой кристаллографической ориентации используют ориентированные определенным образом монокристаллические затравки.

Кристаллизация из газовой фазы с использованием методов сублимации из газовой фазы и химических транспортных реакций.

3. Применение

Материал используется для создания сверхвысокочастотных транзисторов, диодов Ганна. Твердые растворы на основе InP используются для создания светодиодов, лазерных диодов, лавинных фотодиодов. По высокочастотным свойствам превосходит арсенид галлия.

Подложки из фосфида индия широко используются в производстве оптических модульных устройств, сенсорных устройств, высокопроизводительных радиочастотных устройств и т. д.

4. Выбор примеси

Атомы примесей IV группы могут занимать как узлы А3, так и В5, проявляя донорные или акцепторные свойства. Замещение должно сопровождаться наименьшей деформацией кристаллической решётки.

В данной работе рассматривается применение полупроводника в гетеролазерах на основе InGaAsP/InP (длина волны излучения 1.55 мкм) с квантово-размерными слоями, изготовленными методом МОС-гидридной эпитаксии.

Основными легирующими примесями при получении кристаллов n-типа являются S, Se, Te, Si, Ge, Sn, а для p-типа – Zn и Cd. В нашем случае для работы лазера в качестве примесей используются Si ( ) и Zn ( ).

Другой пример использования кремния в качестве донора в соединении А3В5 описывается в статье "ДОНОРНЫЙ УРОВЕНЬ КРЕМНИЯ В СИЛЬНО ЛЕГИРОВАННОМ GaN".