Сычикова Я.А., Кидалов В.В., Балан А.С., Коноваленко А.А.

Бердянский государственный университет

Исследование сегрегационных явлений, возникающих при выращивании фосфида индия

Фосфид индия (InP) имеет большие перспективы широкого промышленного производства. На основе фосфида индия создаются обладающие высокими характеристиками полевые транзисторы и другие СВЧ приборы. Монокристаллические пластины InP используются в качестве подложек для выращивания различных гетероструктур, на основе которых создаются эффективные источники излучения (инжекционные лазеры, светодиоды) и быстродействующие фотоприемники для систем волоконно-оптических линий связи.

Получение кристаллов с регулируемыми электрофизическими свойствами (такими, как тип проводимости, удельное сопротивление, концентрация и подвижность носителей заряда и др.) необходимо для производства на их основе лазеров и светодиодов. Для реализации этой задачи используют процессы легирования электрически активными примесями. Концентрация примесей, являющаяся функцией скорости роста кристалла, имеет периодичность и вызывает т.н. «полосчатость легирования». Это отчасти объясняется тем, что скорость роста кристалла на микроскопическом уровне не одинакова, а циклична. Выявление полос роста кристалла (линий сегрегации примеси) является важной технологической задачей, целью которой является получение кристаллов с наименьшей концентрацией дефектов и равномерное распределение их по поверхности и объему слитка.

Для выявления структурной неоднородности использовался метод избирательного электрохимического травления. Электролитом служил раствор плавиковой кислоты, воды и этилового спирта в отношении 1:2:1.

После электрохимического травления на поверхности образцов появились концентрические кольца – темные и светлые полосы, которые видны невооруженным взглядом (рис.1).

Рис.1. Полосы, образовавшиеся на поверхности кристалла InP(111) n-типа после селективного травления в растворе HF:C₂H₅OH:Н₂О (1:2:1), j = 50мА/см², t = 10мин.

При помощи SЕМ удалось установить, что темные полосы – это места более плотного скопления пор – ямок травления (рис.2). Травление происходило локально именно в областях дефектов структуры кристалла.

Рис.2. Изображение пористой поверхности InP, полученное с помощью SЕМ.

Ширина каждой полосы составляет приблизительно 100мкм. Темные кольца имеют четкие внешние границы, тогда как границы, направленные внутрь кристалла более размыты. Полосчатая неоднородность распределения компонентов - очень широко распространенное явление при выращивании монокристаллов. Также можно наблюдать увеличение концентрации входных отверстий пор по направлению от центра к периферии кристаллов. Понятие “полосчатость” отражает картину в продольном сечении кристалла, на самом деле соответствующие области простираются в двух измерениях параллельно в зависимости от способа выращивания, флуктуациями температуры или процессов переноса, связанных с концентрацией растворенных компонентов перед фронтом роста, с понижением температуры плавления и т.д. Следует отметить что, полосчатость не всегда легко наблюдать и поэтому ее можно не заметить. Метод электрохимического травления позволил выявить подобные композиционные неоднородности структуры кристалла.