На основе обобщения литературных данных и результатов, полученных самими авторами, дано описание зонной структуры и основных физических свойств одного из интереснейших полупроводниковых кристаллов — арсенида галия. Рассмотрена технология получения кристаллов и электронно-дырочных переходов на их основе.

Табл. 28, рис. 209, библ. 1199 назв.

…К настоящему времени накопилось обширное количество экспериментального материала, относящегося к получению и исследованию свойств кристаллов арсенида галлия и приборов на его основе. Эти данные разбросаны по многочисленным изданиям, часть из которых уже превратилась в библиографическую редкость.

Наступила, на наш взгляд, пора обобщить весь имеющийся в литературе материал об арсениде галлия. За рубежом некоторыми авторами написаны обзорные статьи об арсениде галлия. На русском языке таких работ ещё нет. Правда, некоторое обобщение данных об арсениде галлия содержится в переведённых на русский язык монографиях и в сборниках переводных статей, но эти работы посвящены всей группе соединений типа A^IIIB^V, и арсенид галлия, естественно, освещён в них довольно ограниченно.

Предлагаемая вниманию читателей монография написана коллективом авторов, каждый из которых внёс свой вклад в совершенствование технологии получения кристаллов арсенида галлия, изучение свойств и практического использования их. В ней на основе обобщения литературных данных и результатов, полученных самими авторами, дано обстоятельное описание зонной структуры, электрических, тепловых, оптических, фотоэлектрических и люминесцентных свойств кристаллов арсенида галлия. Рассмотрены технология получения, очистки и легирования кристаллов, а также методы изготовления электронно-дырочных переходов и их электрические, электролюминесцентные и фотоэлектрические свойства.

Мы надеемся, что книга окажется полезной не только для научных работников, исследующих свойства арсенида галлия, но и для широкого круга работников науки и промышленности, занимающихся разработкой, технологией изготовления и применением полупроводниковых приборов, а также аспирантов и студентов старших курсов, изучающих физику и технологию полупроводников и полупроводниковых приборов.

Так как настоящая монография представляет собой первый опыт обобщения сведений об арсениде галлия и объём её ограничен, то, естественно, она не может претендовать на полноту охвата материала. В частности, не рассмотрены твёрдые растворы и гетеропереходы на основе арсенида галлия, магнитные, пьезоэлектрические свойства, свойства поверхности…

ПРЕДИСЛОВИЕ
Редакторы

Предисловие	7
Введение	9

Г л а в а 1. Получение и физико-химические свойства	12

1.0. Общие представления	12
1.0.1. Кристаллическая структура (12). 1.0.2. Химическая
связь (15). 1.0.3. Диаграмма состояний (18)
1.1. Исходные элементы, галлий и мышьяк	22
1.1.0. Введение (22). 1.1.1. Галлий (22). 1.1.2. Мышьяк (23)
1.2. Методика выращивания монокристаллов	25
1.2.0. Специфика выращивания кристаллов арсенида галлня (25).
1.2.1. Горизонтальная направленная кристаллизация (27).
1.2.2. Горизонтальная зонная плавка (29). 1.2.3. Бестигельная
зонная плавка (31). 1.2.4. Метод Чохральского (33).
1.2.5. Эпитакспальные методы (36)
1.3. Примеси и дефекты	47
1.3.0. Общие представления (47). 1.3.1. Элементы I группы
периодической системы (49). 1.3.2. Элементы II группы (51).
1.3.3. Элементы III и V групп (53). 1.3.4. Элементы IV
группы (54). 1.3.5. Элементы VI группы (55). 1.3.6. Поведение
кислорода, хрома, марганца, железа, никеля и кобальта.
Полуизолирующий арсенид галлия (57)
1.4. Очистка арсенида галлия	60
1.4.0. Общие представления (60). 1.4.1. Источники
загрязнения (62). 1.4.2. Зонная плавка арсенида галлия (66).
1.4.3. Получение чистого арсенида галлия в присутствии
кислорода (67)

Г л а в а 2. Зонная структура	70

2.0. Введение	70
2.1. Свойства симметрии энергетических зон в кристаллах
со сфалеритной структурой	71
2.2. Вывод зонной структуры арсенида галлия из известной зонной
структуры германия	79
2.3. Применение kp-метода для исследования спектра электронов вблизи
симметричных точек	81
2.4. Количественные расчёты зонной структуры арсенида галлия	86

Г л а в а 3. Оптические свойства	90

3.0. Введение	90
3.1. Оптические свойства кристалла при отсутствии внешних полей	91
3.1.1. Межзонные переходы (92). 3.1.2. Внутризонные
переходы (110). 3.1.3. Взаимодействие света с кристаллической
решёткой (123)
3.2. Магнитооптические эффекты	130
3.2.1. Межзонные эффекты (132). 3.2.2. Внутризонные
эффекты (138)
3.3. Электрооптические эффекты	146
3.4. Пьезооптические эффекты	151

Г л а в а 4. Явления переноса	156

4.0. Введение	156
4.0.1. Основные формулы (156). 4.0.2. Перенос в арсениде
галлия (158)
4.1. Общие свойства	160
4.1.1. Эффект Холла и электропроводность (160).
4.1.2. Подвижность (162). 4.1.3. Магнетосопротивление (163)
4.2. Кристаллы с мелкими примесными уровнями	165
4.2.1. Эффект Холла и электропроводность (166).
4.2.2. Подвижность (169). 4.2.3. Эпитаксиальные кристаллы (173).
4.2.4. Примесная зона (175). 4.2.5. Отрицательное
магнетосопротивление (181). 4.2.6. Другие явления (186)
4.3. Сильно легированные кристаллы	188
4.3.0. Введение (188). 4.3.1. Вырождение электронного газа
в арсениде галлия (189). 4.3.2. Эффект Холла. Энергетический
спектр (193). 4.3.3. Электропроводность и подвижность.
Особенности рассеяния носителей тока (196)
4.4. Тепловые свойства	200
4.4.1. Термо-э.д.с. (200). 4.4.2. Термомагнптные эффекты (205).
4.4.3. Теплопроводность (209)
4.5. Зависимость электрических свойств от давления	213
4.6. Влияние сильного электрического поля на эффекты переноса	217
4.7. Эффект Ганна	225
4.8. Механизм рассеяния носителей тока	246
4.8.1. Рассеяние на тепловых колебаниях решётки (246).
4.8.2. Рассеяние на дефектах (252)

Г л а в а 5. Фотоэлектрические явления	256

5.0. Общие представления	256
5.1. Фотопроводимость	258
5.1.1. Спектральное распределение собственной
фотопроводимости (258). 5.1.2. Спектральное распределение
примесной фотопроводимости (259)
5.2. Высокая фоточувствительность полуизолирующих кристаллов	261
5.3. Термостимулированная проводимость	264
5.4. Колебания фототока в высокоомных кристаллах	265
5.5. Время жизни носителей тока	266
5.5.1. Арсенид галлия с концентрацией носителей тока выше
10¹⁵ см^—3 (266). 5.5.2. Полуизолирующий арсенид галлия (272).
5.5.3. Некоторые замечания, касающиеся измерения времени жизни
в кристаллах арсенида галлия (275)
5.6. Глубокие уровни в арсениде галлия	277

Г л а в а 6. Излучательная рекомбинация	281

6.0. Введение	281
6.1. Излучательная рекомбинация в нелегированных кристаллах	282
6.2. Влияние примесей элементов II и VI групп на спектры краевого
излучения	291
6.3. Фотолюминесценция кристаллов, легированных кремнием и германием	300
6.3.1. Кремний (300). 6.3.2. Германий (307)

Г л а в а 7. Контакт арсенид галлия — металл	314

7.0. Введение	314
7.1. Общие закономерности для контакта металл — полупроводник	316
7.1.0. Выпрямляющий контакт (316). 7.1.1. Образование
потенциального барьера в контакте металл-полупроводник (317).
7.1.2. Характеристика ток-напряжение (318). 7.1.3. Характеристика
ёмкость-напряжение (323). 7.1.4. Фотоэлектрические свойства (327)
7.2. Методика создания контактов арсенид галлия — металл	328
7.2.1. Методика создания выпрямляющих контактов (328).
7.2.2. Методика создания омических контактов (330).
7.2.3. Контроль свойств омических контактов (330)
7.3. Свойства выпрямляющего контакта арсенид галлия — металл	332
7.3.1. Высота барьера (332). 7.3.2. Характеристика
ток-напряжение (333). 7.3.3. Характеристика
ёмкость-напряжение (334). 7.3.4. Фотоэлектрические
свойства (334)
7.4. Омический контакт арсенид галлия — металл	335
7.4.1. Требования к омическому контакту (335). 7.4.2. Свойства
металлов, используемых для контактов (337). 7.4.3. Омические
контакты для арсенида галлия (340). 7.4.4. Тонкие
контакты (345). 7.4.5. Приведенное сопротивление контакта (347)

Г л а в а 8. Электронно-дырочные переходы	349

8.0. Введение	349
8.1. Методика получения р-n-переходов	350
8.1.1. Способы создания р-n-переходов и контроля их
параметров (350). 8.1.2. Диффузия примесей в арсениде
галлия (353). 8.1.3. Диффузионные р-n-переходы (361).
8.1.4. Эпитаксиальные р-n-переходы (366). 8.1.5. Сплавные
р-n-переходы (370)
8.2. Электрические и электролюминесцентные свойства р-n-переходов	372
8.2.0. Введение (372). 8.2.1. р-n-переходы в слаболегированном
арсениде галлия (374). 8.2.2. р-n-переходы в среднелегированном
арсениде галлия (381). 8.2.3. Туннельные р-n-переходы (390)
8.3. Фотоэлектрические свойства р-n-переходов в арсениде галлия	401
8.3.1. Основные закономерности вентильного фотоэффекта
в р-n-переходах (401). 8.3.2. Теоретическое выражение для
чувствительности р-n-перехода к монохроматическому свету (403).
8.3.3. Спектры фоточувствительности в области энергий фотонов
hω < 2ε_g (406). 8.3.4. Спектры фоточувствительности и квантовый
выход внутреннего фотоэффекта при hω > 2ε_g (410).
8.3.5. Особенности фотоэффекта вблизи края основной полосы
поглощения (414). 8.3.6. Кинетика собственного фотоэффекта
в р-n-переходах (417). 8.3.7. Примесной фотоэффект
в р-n-переходах (417). 8.3.8. Фотоэлектрическое преобразование
энергии в р-n-переходах (420). 8.3.9. Применение р-n-переходов
для обнаружения электромагнитного излучения и частиц высоких
энергий (427)

Литература	431

Книги на ту же тему

Арсенид галлия в микроэлектронике, Айнспрук Н., Уиссмен У., ред., 1988
Волноводная оптоэлектроника, Тамир Т., ред., 1991
Физика полупроводниковых соединений элементов III и V групп, Маделунг О., 1967
Поверхностные свойства германия и кремния, Боонстра А., 1970
Сложные алмазоподобные полупроводники, Горюнова Н. А., 1968
Излучательная рекомбинация в полупроводниках: Сборник статей, Покровский Я. Е., ред., 1972
Точечные дефекты в полупроводниках. Теория, Ланно М., Бургуэн Ж., 1984
Статистическое взаимодействие электронов и дефектов в полупроводниках, Винецкий В. Л., Холодарь Г. А., 1969
Квантовые процессы в полупроводниках, Ридли Б., 1986
Флуктуационные явления в полупроводниках, Ван-дер-Зил А., 1961
Квантовая теория явлений электронного переноса в кристаллических полупроводниках, Зырянов П. С., Клингер М. И., 1976
Оптические процессы в полупроводниках, Панков Ж., 1973
Оптические свойства полупроводников в видимой и ультрафиолетовой областях спектра, Тауц Я., 1967
Электроны и фононы в ограниченных полупроводниках, Басс Ф. Г., Бочков В. С, Гуревич Ю. Г., 1984
Плазма и токовые неустойчивости в полупроводниках, Пожела Ю. К., 1977
Электронные процессы на поверхности полупроводников при хемосорбции, Волькенштейн Ф. Ф., 1987
Физико-химия поверхности полупроводников, Волькенштейн Ф. Ф., 1973
Неравновесные приповерхностные процессы в полупроводниках и полупроводниковых приборах, Зуев В. А., Саченко А. В., Толпыго К. Б., 1977

elapsed time 0.022 sec

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему