Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка технологических основ получения высококачественных полупроводниковых соединений AIIIBV и AIIBVI для перспективных приборных разработок

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3153
Организация
АО "Гиредмет"
Руководитель работ
Марков Александр Владимирович
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Внебюджетные средства
5,5 млн

Исследования основных закономерностей формирования перспективных функциональных полупроводниковых, диэлектрических, проводящих материалов и структур, установление взаимосвязи их состава, структуры и свойств. Развитие новых технологических процессов, методов и технологических приемов обработки материалов и структур для улучшения эксплуатационных характеристик и придания им новых или ранее не достижимых функциональных свойств, пригодных для создания эффективных приборов и устройств в соответствии с требованиями электроники, производства и эффективного использования энергии, связи и информационных технологий, медицины и здравоохранения

Этапы проекта

1
09.04.2007 - 30.06.2007
Цели настоящего этапа работы – исследование поведения примеси железа в GaN как элемента, обеспечивающего получение высокоомных слоев, а также оптимизация условий роста кристаллов CdZnTe на основе моделирования полей температуры в системе расплав и разработка режимов получения защитного покрытия на кварцевых контейнерах, обеспечивающего получение кристаллов с требуемыми структурными характеристиками.
Исследованы характеристики слоев GaN(Fe), полученных в различных технологических процессах. Показано, что во всех случаях введение железа приводит к высокому удельному сопротивлению материала, а также появлению в нем центров с энергией активации 0,5-0,6 эВ. Получен ряд данных, свидетельствующих о том, что связь наблюдаемых центров с легированием может быть опосредованной - через генерацию дополнительных структурных дефектов. Проведен анализ процессов, протекающих при легировании нитрида галлия железом из газовой фазы. Обнаружены эффекты перераспределения примеси из легированного в нелегированный слой и формирования полос роста, связанных с периодическим изменением концентрации железа.
Выполнено численное моделирование процесса выращивания кристаллов СdZnTe диаметром 75 мм в условиях выпуклого в расплав фронта кристаллизации. На основе расчетов определены интервалы основных технологических параметров и оптимизирован режим кристаллизации расплава. Для предотвращения контакта расплава с кварцем разработаны режимы формирования защитного плёночного покрытия на внутренней стенке кварцевого контейнера. Опытным путем установлено, что минимальное количество осажденных слоев, обеспечивающее отсутствие контакта материала с кварцевой стенкой в процессе выращивания, должно быть не менее двух.
Развернуть
2
01.07.2007 - 07.12.2007
Разработаны условия получения монокристаллического полуизолирующего нитрида галлия в виде толстых (толщиной свыше 150 мкм) эпитаксиальных слоев с ориентацией (0001), полученных осаждением на сапфировую подложку методом хлорид-гидридной эпитаксии. Выполнены исследования электрических характеристик и структурного совершенства выращенных слоев нитрида галлия, легированного железом. Показано, что разработанные условия роста позволяют воспроизводимо получать полуизолирующие слои нитрида галлия электронного типа проводимости с удельным сопротивлением при комнатной температуре, составляющим 106-107 Ом.см и плотностью дислокаций на уровне (5-10)•106 см-2, что соответствует требованиям технического задания и лучшим опубликованным результатам.
Разработанные в ходе выполнения этапа технологические основы изготовления экспериментальных образцов полуизолирующих слоев нитрида галлия с ориентацией (0001) отражены в лабораторной технологической инструкции, с использованием которой была изготовлена и испытана партия экспериментальных образцов полуизолирующих слоев. По результатам испытаний все экспериментальные образцы признаны соответствующими требованиям технического задания.
Разработаны условия выращивания крупногабаритных (диаметром 75 мм ) кристаллов КЦТ, пригодных для выделения из них монокристаллических пластин диаметром не менее 60 мм, ориентированных по плоскости (111), с концентрацией теллурида цинка 0.03-0,06 мол.долей, плотностью дислокаций не более 1•105 см–2, с величиной удельного сопротивления в интервале значений 1-100 Ом.см для p-типа и 102-104 Ом.см для п-типа электропроводности и оптическим пропусканием в спектральном диапазоне 2-16мкм более 55 %. Предложена конструкция кварцевого контейнера диаметром 80-82мм для компоновки загрузки, разработаны условия синтеза исходной поликристаллической заготовки массой 2000-2200 г. По результатам исследований предложены режимы кристаллизации расплава при выращивании кристаллов КЦТ диаметром 75мм, обеспечивающие получение материала с параметрами по ТЗ.
Проведены исследования механизмов формирования неоднородности крупногабаритных монокристаллов арсенида индия и антимонида индия. Показано, что в кристаллах InAs, сильно легированных серой, отсутствует сколько-нибудь существенная компенсация легирующей примеси и неоднородность электрофизических свойств материала может быть связана только с неоднородностью распределения в кристалле самой легирующей примеси. Анализ неоднородности кристаллов с существенно различным характером макро- и микрораспределения дислокаций, выращенных методами ЧЖГР и VGF, показал, что дислокации не вносят существенного вклада в формирование неоднородности кристаллов InAs(S). Продемонстрирована связь неоднородности таких кристаллов с формой фронта кристаллизации. Определена величина максимально допустимой стрелы прогиба фронта кристаллизации при выращивании кристаллов методом VGF (~15 мм), при которой обеспечивается неоднородность материала на уровне не выше требований технического задания. В кристаллах InAs(S), выращенных методом VGF, не выявлено микрополосчатости в распределении примеси в цилиндрической части слитков, что свидетельствует об отсутствии в них полосчатой микронеоднородности распределения концентрации носителей заряда
В результате исследования неоднородности кристаллов антимонида индия большого диаметра (≥76,2мм) с кристаллографической ориентацией [001] путем измерения удельного сопротивления однозондовым потенциальным методом показано, что неоднородность по удельному сопротивлению во всех исследованных кристаллах колеблется от 16 до 39%, при этом определяющий вклад в эту величину вносит микросоставляющая неоднородности с линейными размерами 100-200 мкм. При легировании монокристаллов антимонида индия большого диаметра как теллуром, так и германием, зависимости неоднородности от концентрации вводимой примеси в исследуемых интервалах не выявлено. Предполагается, что в основе механизма формирования неоднородности распределения удельного сопротивления в легированных монокристаллах антимонида индия большого диаметра лежат особенности тепломассопереноса в расплаве у фронта кристаллизации, а также процессы, формирующие тепловые поля в выращиваемом слитке.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
Разработаны технологические основы изготовления экспериментальных образцов слоев нитрида галлия с неполярной ориентацией.
  Разработаны программа и методика испытаний экспериментальных образцов.
  Изготовлены и испытаны экспериментальные образцы слоев нитрида галлия с неполярной ориентацией и другими параметрами по ТЗ.
  Разработаны режимы выращивания крупногабаритных кристаллов CdZnTe, обеспечивающих на всех стадиях роста выпуклый фронт кристаллизации
  Проведены патентные исследования.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Изготовлены и испытаны экспериментальные образцы слоев кубического нитрида галлия с параметрами по ТЗ.
  Изготовлены и испытаны экспериментальные образцы кристаллов CdZnTe с параметрами по ТЗ.

  Разработаны технологические основы изготовления экспериментальных образцов крупногабаритных кристаллов InAs и InSb.
  Разработана программа и методика испытаний экспериментальных образцов.
  Изготовлены и испытаны экспериментальные образцы крупногабаритных кристаллов InAs и InSb.
  Разработан проект ТЗ на ОКР по разработке промышленных технологий выращивания кристаллов GaN , CdZnTe , InAs и InSb.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Тема
Разработка технологических основ получения функциональных полупроводниковых, диэлектрических и проводящих материалов для перспективных приборных разработок
Продолжительность работ
2007 - 2008, 19 мес.
Бюджетные средства
100 млн
Количество заявок
43
Тема
Разработка методов получения и обработки нового класса функциональных редкометаллических материалов
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
6
Тема
Многофункциональные гомо- и гетероструктуры на основе соединений AIVBIV и AIIIBV для перспективных разработок нового поколения приборов силовой и СВЧ-электроники.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка технологий получения материалов и кристаллических элементов приборов на основе соединений группы А2В6 с новыми функциональными характеристиками и организация их опытно-промышленного производства
Продолжительность работ
2007 - 2008, 17 мес.
Бюджетные средства
120 млн
Количество заявок
1
Тема
Нанокластерированные ферромагнитные материалы для приборов полупроводниковой спиновой наноэлектроники.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
2