Марки GaAs

GaAs общего применения монокристаллический материал в виде слитков диаметров 12мм, получаемых методом Чохральского или направленной кристаллизации. Выпускается 4 типов:

1. АГЭ

2. АГЭТ

3. АГДЦ

4. АГП

Где А и Г означают GaAs, Э Д - электронного или дырочного типа проводимости, Т или Ц - легирующий материал теллур, цинк, П – полуизолирующий. К буквенному обозначению добавляются 2 цифры: первая показывает концентрацию основных носителей заряда, а вторая величину показателя степени десятичного порядка концентрации основных носителей заряда и маркируют материал, таким образом, АГЭ-1-15, АГЭ-1-16, АГЭТ-4-18, АГД-23-18, АГДЦ-14-19. GaAs монокристаллический для эпитаксиальных структур получают методом Чохральского и выпускают марок ЭАГЭТ и ЭАГЭО. Первая буква указывает на эпитаксиальное наращивание, АГ - GaAs, Э – электронный тип проводимости, Т или О – легирующая примесь (теллур или олово). И так же к буквам прибавляются цифры: первая показывает концентрацию основных носителей заряда, а вторая степень десятичного порядка концентрации основных носителей заряда. Эпитаксиальные пленки GaAs, получаемые методом жидкостной эпитаксии основанной на кристаллизации расплавов галлий мышьяк, которые широко применяются для производства пп. Размеры пленок зависят от режима выращивания.

Схема установки для зонной плавки

Т_ос – самая низкая температура, Т_пл – температура плавления, Т_z – температура расплавленной зоны. Температура узкой зоны Т_z должна быть выше температуры плавления соединения GaAs, которая в свою очередь больше температуры основной части трубки. Так как трудно поддержать температуру основную по длине трубки, тогда расплавленная зона беспрерывно движется в продольном направлении. Таким образом, осуществляется зонная перекристаллизация. Выращивание монокристаллов GaAs проводится так же по методу вытягивания из расплава по Ч. Тогда в этом методе необходимы видоизменения связанные с разложением GaAs. В данном случае следует учитывать:

1. вытягивание должно происходить в закрытом сосуде

2. все части установки, соприкасающиеся с парами мышьяка должны иметь температуру выше температуры конденсации мышьяка.

3. при температурах 700-1300С пары мышьяка исключительно реакционно способные. А потому части прибора, с которым контактирует мышьяк, должны быть изготовлены из кварца или графита.

Влияние примесей на свойства GaAs исследованы достаточно подробно. Цинк и кадмий действуют в GaAs как акцепторы, а S, Se, Te как доноры. Максимальную концентрацию носителей 10²⁰ дают цинк и селен. Акцепторные уровни цинка расположены выше потолка валентной зоны на расстоянии 0,08эВ. Медь в GaAs ведет себя как сложный акцептор, создающий не менее 3 уровней, близко расположенных к потолку валентной зоны. Она (медь то есть) диффундирует в GaAs со значительной скоростью по междоузлиям. Железо ведет себя в GaAs как акцепторная примесь. При 800 градусах в вакууме начинается термическая диссоциация на компоненты.

GaP

Перспективный пм группы А₃В₅ с температурой плавления 1500С. Из-за большой ширины запрещенной зоны 4,2эВ GaP отличается высокой химической стойкостью. Он стоек при нагреве до 700-800С. Он устойчив к большинству кислот и щелочей, кроме плавиковой и «царской водяры». При взаимодействии с кислотами образуется очень токсичное вещество фосфин (PH₃). GaP поликристаллический выпускается в виде слитков и шайб, диаметром примерно 40мм, а слитки примерно 50мм и толщиной от 0.5 до 50мм. Поликристаллический GaP имеет электронный тип проводимости. Концентрация носителей заряда 5*10⁷см^-3. И подвижность до 60см²/в*с. Он является исходным материалом для получения монокристаллического материала. При выращивании монокристаллов в расплав добавляют легирующие добавки (теллур или цинк). GaP монокристаллический представляет собой дендрические пластины размером 5x5x1.5мм. Предназначены для производства п/п источников света и выпускаются электронного или дырочного типов проводимости марки ФГЭТ-к/10, ФГЭТ-о/20, где ФГ – GaP, Э – тип проводимости, Т – теллур, буквы в числителе, дроби обозначают цвет света свечения (к – красный, о – orange), знаменатель - минимальное значение яркости свечение в нитах. Монокристаллический GaP электронного типа проводимости имеет концентрацию основных носителей заряда от 5*10¹⁶_-5*10¹⁷_, а дырочного 1*10¹⁷_-8*10¹⁸ типа. Подвижность электронов в материале электронного типа проводимости равна 80см²/в*с, а в дырочном 50см²/в*с.

Соединение	Eg, эВ	μn см2/в*с	μp см2/в*с	Тип межзонных переходов
AlP	2.45	80	30	Не прямой
GaP	2.26	190	120	-//-
JnP	1.35	4600	150	прямой
GaAs	1.45	8500	450	-//-
JnAs	0.36	3300	460	-//-

JnAs – пм, используемый в приборах с гальвано-магнитным эффектом. Обладает высокой подвижностью электронов, что позволяет изготавливать на его основе приборы повышенной чувствительности. Используются так же в оптоэлектронных устройствах, оптических фильтрах, лазерах, источниках инфракрасного излучения, фотоприемниках. Ширина запрещенной зоны при 300К равна 0.36эВ. Основным способом получения является синтез из элементов в откаченных и запаянных кварцевых ампулах. Синтез, очистка зонной плавкой, выращивание монокристаллов по Ч. проводится в таких же условиях что и GaAs. Небольшие кристаллы могут быть выращены в вакууме из пара содержащего монохлорид индия и мышьяк. Рост кристалла наблюдается при температурах на 100-300С ниже его точки плавления. Химическая реакция, лежащая в основе этого метода, выражена уравнением. Этим способом выращивают иголки JnAs. Рост кристаллов при паровой фазе происходит легче, если за место JnAs использовать JnJ. JnAs после зонной очистки и вытягивания монокристалла имеет электронную проводимость. Это обусловлено примесями серы и силена в исходном мышьяке. Щелочные металлы и кальций не растворяются в JnAs и не влияют на его электрические свойства. Энергия ионизации всех примесей меньше 0.005эВ, а потому примеси сильно влияют на свойства JnAs уже при низких температурах. На JnAs были получены p/n переходы, которые дают значительные по величине фото ЭДС. Постоянная времени фотоэлемента изготовленного из арсенида индия равна 7мкс. JnAs является самым перспективным материалом для изготовления сверхвысокочастотных транзисторов, которые могут работать при низких температурах. JnAs является незаменимым для термоэлектрогенераторов и инфракрасных детекторов. Чистый JnAs это темно-серое вещество с металлическим блеском. Температура плавления 943С. Устойчив на воздухе при нормальных условиях. Окисляется при температуре выше 450С. Монокристаллы получают методом Ч. или горизонтальной направленной кристаллизации и выпускаются следующих марок ИМЭ-1, ИМДЦ-1, ИМ соответственно JnAs, Э и Д – тип проводимости, Ц 0 тип примеси.