Электрофизические свойства и оптимизация параметров эпитаксиальных псевдоморфных НЕМТ структур с односторонним и двухсторонним дельта - легированием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат физико-математических наук Климов, Евгений Александрович

• Климов, Евгений Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Климов, Евгений Александрович

Содержание

Введение

Глава 1. Типы наногетероструктур с высокой подвижностью

электронного газа и их свойства

1.1. Двумерный электронный газ

1.2. Выбор способа легирования

1.3. Механизмы роста напряженных эпитаксиальных слоев

1.4. Классификация транзисторных структур

1.4.1. Полевые транзисторы с барьером Шоттки

1.4.2. Полевые транзисторы с высокой подвижностью электронов

1.4.3. Псевдоморфные полевые транзисторы с высокой подвижностью электронов

1.4.4. Метаморфные ваАБ МНЕМТ и наногетероструктуры на 1пР

Глава 2. Методы выращивания наногетероструктур и их

характеризация

2.1. Молекулярно-лучевая эпитаксия: принцип работы и блок-схема установки

2.2. Установка МЛЭ ЦНА-24, принцип ее работы и блок-схема

2.2.1. Устройство и работа установки

2.2.2. Устройство и работа составных частей установки

2.3. Калибровка установки МЛЭ по скоростям роста слоев наногетероструктуры и концентрации легирующей примеси

2.3.1. Калибровочные процессы роста

2.3.2. Определение скоростей роста соединений А3В5

2.3.3. Калибровка концентрации легирования донорными примесями

2.3.4. Определение качества буферного слоя ваАв и электрофизических параметров эпитаксиальных пленок

2.4. Методы измерений параметров эпитаксиальных структур

2.4.1. Метод эффекта Холла

2.4.2. Метод спектроскопии фотолюминесценции

Глава 3. Моделирование зонной структуры РНЕМТ структур с помощью численного решения самосогласованной системы уравнений Шредингера и Пуассона

3.1. Расчет зонной структуры

3.2. Анализ особенностей зонной структуры в РНЕМТ наногетероструктурах с односторонним дельта легированием

3.3. Анализ особенностей зонной структуры в РНЕМТ наногетероструктурах с двухсторонним дельта легированием

Глава 4. Исследование электрофизических параметров РНЕМТ структур с односторонним легированием кремнием

4.1. Электрофизические свойства модулированно- и дельта-легированных РНЕМТ транзисторных структур на основе А^СаихАзЛПуОаьуАз/ОаАз

4.2. Влияние температуры роста спейсерного АЮаАэ слоя на электрофизические параметры и структурные свойства слоев РНЕМТ наногетероструктуры

4.3. Исследование влияния толщины барьерного слоя на электрофизические свойства односторонне легированных РНЕМТ наногетероструктур АЮаАзЛпСаАз/ОаАБ

Глава 5. Исследование электрофизических и структурных свойств РНЕМТ наногетероструктур с двусторонним дельта - легированием

кремнием на основе АЮаАзАпСаАв/АЮаАз

Заключение

Благодарности

Список литературы

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электрофизические свойства и оптимизация параметров эпитаксиальных псевдоморфных НЕМТ структур с односторонним и двухсторонним дельта - легированием»

Введение

Актуальность темы исследования

Метод молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) открыл широкие возможности в создании искусственных полупроводниковых структур практически любого типа и с заданными свойствами. Процесс эпитаксиального роста при МЛЭ позволяет реализовывать контролируемый рост слоев толщиной до атомных размеров различных химических элементов и/или соединений. Эпитаксиальные слои при этом обладают очень высоким структурным совершенством [1-3]. В настоящее время без структур, выращенных с помощью МЛЭ, невозможно представить себе ни окружающую нас действительность и реальность, ни фундаментальную физику твердого тела и полупроводников, ни современную электронику с телекоммуникационными системами.

Особенностью современного этапа развития СВЧ электроники является все более широкое внедрение наногетероструктурных соединений для создания качественно новых систем связи с улучшенными характеристиками. А одним из основных элементов или элементной базой почти всех СВЧ устройств, является СВЧ транзистор.

Первые полевые транзисторы с высокой подвижностью двумерного электронного газа были изготовлены на основе гетероструктур AlGaAs/GaAs и нашли широкое применение в СВЧ электронике. В частности они используются для создания СВЧ транзисторов, высокочастотных усилителей, генераторов, высокоскоростных переключателей в различных коммуникационных системах [4]. Однако, наряду с достигнутыми результатами и изготавливаемыми приборами, такие структуры не могут в полной мере удовлетворить современные потребности и прежде всего в мощных цепях. AlGaAs/GaAs НЕМТ (high electron mobility transistor) структуры обладают ограничениями по концентрации двумерного электронного газа, а значит и по мощности, а также по пробивным напряжениям. Для улучшения параметров НЕМТ структур, а

именно повышения быстродействия и мощности СВЧ приборов необходимо разрабатывать оптимальную конструкцию наногетероструктур и технологию их выращивания.

К таким структурам относятся псевдоморфные AlxGai.xAsZIiiyGai.yAs/GaAs (РНЕМТ) структуры. В таких структурах тонкий напряженный эпитаксиальный слой 1пуОа1.уАз, с содержанием 1п < 22 % выращивается между СаАэ и АЮаАв барьерными слоями [5]. В этом случае высота формирующего квантовую яму барьера увеличивается за счёт понижения дна зоны проводимости в напряжённом 1пуСа1.уА8 слое. С увеличением разрыва зоны проводимости ДЕС, возрастает плотность электронов в канале. Также возрастает их подвижность за счет меньшей эффективной массы электронов в ШуСа^уАв по сравнению с СаАв [5-8]. Из-за большого несоответствия параметров решетки 1пАз и ваАБ (Аа/а = 7,2 %) мольная доля 1п и толщина ¡ПуСа^уАв должны быть меньше некоторых критических величин [9, 10], например для х = 0,25 с! < 20 нм. Возрастание подвижности в РНЕМТ структурах позволяет повысить частотный диапазон СВЧ транзисторов.

Анализ основных характеристик электронного транспорта в РНЕМТ транзисторных структурах, таких как подвижность 20 электронов це и концентрация п8 показывает, что идет постоянный поиск и усовершенствование технологических приемов создания транзисторных структур, а также оптимизация базовой структуры [11-15]. Величины це и п8 в основном зависят от способа и уровня легирования донорных слоев, толщины спейсерного слоя, но при этом на значения этих параметров могут оказывать влияние и технологические приемы, такие как, например, введение дополнительных субслоев при использовании 8-легирования. Кроме этого, реально измеряемые значения р.е и п3 методом эффекта Холла получаются усреднением этих величин по всем проводящим слоям. Т.е. при определенных соотношениях параметров структур возможно появление параллельной проводимости, что будет искажать реальные значения це и п8 в канале 1пуСа1_уАз. Как известно,

наличие параллельного канала проводимости ухудшает управляемость и параметры транзистора [14].

Таким образом, работы по оптимизации параметров РНЕМТ структур, приводящих к улучшению электрофизических характеристик, является актуальной задачей.

Основной целью диссертационной работы являлись: 1) разработка алгоритма выбора оптимальной конструкции РНЕМТ структуры для малошумящих и мощных усилителей СВЧ диапазона; 2) выбор оптимальных технологических режимов получения РНЕМТ структур с наилучшими электрофизическими параметрами; 3) исследование электрофизических и структурных характеристик выращенных наногетероструктур.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• Проведение расчета профиля зоны проводимости, положения уровней размерного квантования, распределения электронной плотности с помощью решения самосогласованной системы уравнений Шредингера-Пуассона в РНЕМТ структурах с односторонним и двухсторонним легированием.

• Анализ данных расчета и выбор близких к оптимальным параметров РНЕМТ структур: а) для малошумящих усилителей (односторонне легированные РНЕМТ структуры), и б) для мощных СВЧ транзисторов (двухсторонне легированные РНЕМТ структуры).

• Исследование электрофизических, структурных и оптических свойств РНЕМТ структур с односторонним легированием при изменении способа легирования (модулированное легирование и 8-81 легирование), уровня легирования и толщины спейсерного слоя.

• Исследование электрофизических, структурных и оптических (фотолюминесценция) свойств РНЕМТ гетероструктур с двухсторонним 5-81 легированием при разных значениях суммарной концентрации легирования при сохранении соотношения концентрации легирования

верхнего и нижнего 8- слоев ]Ч82ЛЧ51=4:1 и 3:1. Для этого был выращен набор образцов с диапазоном изменения ]Ый2+М§1 от 3.8-1012 до 8.3-1012 см"2.

• Исследование зависимости подвижности и распределения концентрации электронов в подзонах в РНЕМТ гетероструктурах с двухсторонним легированием с помощью эффекта Шубникова-де-Гааза в зависимости от уровня легирования.

Объекты исследования. В работе исследованы РНЕМТ наногетероструктуры двух типов, выращенные методом МЛЭ на полуизолирующих подложках ваАз с ориентацией (100). 1-й тип - это РНЕМТ структуры AlxGai.xAsZInyGai.yAs/GaAs с односторонним легированием, и И-й тип - РНЕМТ структуры AlxGai.xAsZInyGai.yAs/AlxGai.xAs/GaAs с двухсторонним легированием. Для выяснения возможностей улучшения электрофизических характеристик в исследуемых структурах дополнительно вводились один или несколько монослоев СэАб перед и после нанесения 8-легированного кремнием слоя. Также исследовались свойства РНЕМТ структур при различных способах легирования - модулированное (в образцах I типа) и 8-легирования (в образцах I и II типа). В образцах изменялись концентрация легирования кремнием, соотношение концентраций доноров в нижнем и верхнем дельта-слоях (в образцах II типа), толщина спейсерного и барьерного слоев А1хСа1.хА8, а также технологические условия их формирования.

Исследуемые образцы были выращены в ИСВЧПЭ РАН методом МЛЭ на установке ЦНА-24 (производство НИТИ, Россия, г. Рязань). В качестве исходных материалов в установке МЛЭ использовались мышьяк марки ОСЧ с содержанием остаточных примесей <10~5% (714), галлий марки ОСЧ с содержанием остаточных примесей <10"6% (814), алюминий марки ОСЧ с содержанием остаточных примесей <10"5% (6Ш), индий марки ОСЧ с содержанием остаточных примесей <10"5% (714). В качестве легирующей примеси использовался высокоомный сверхчистый кремний с удельным

сопротивлением более 5000 Омсм. Структуры выращивались на полуизолирующих подложках GaAs с ориентацией (100), как на отечественных (фирмы "Элма-Малахит"), так и на импортных (фирмы "Wafer technology").

Использованные методы исследования. По измерениям эффекта Холла в слабом магнитном поле при температурах 300 К и 77 К анализировались удельное сопротивление, холловская концентрация и подвижность электронов. Оптические свойства образцов исследовались методом низкотемпературной спектроскопии фотолюминесценции при температуре 77 К. Расширенные исследования электрофизических параметров проведены при помощи измерения температурных зависимостей сопротивления в интервале температур от 4.2 К до 300 К. В частности, измерено магнетосопротивление и эффект Холла в исследуемых образцах при низких температурах в квантующем магнитном поле до 6 Тл (физический ф-т МГУ им. М.В. Ломоносова). Из эффекта осцилляций Шубникова-де-Гааза определена концентрация электронов в подзонах как с высокой подвижностью электронов, так и с низкой. Для структурной характеризации образцов применялся метод исследования кривых дифракционного отражения вблизи рефлекса (400) в геометрии 0/20 (Институт кристаллографии им. A.B. Шубникова РАН). Из данных измерений определены толщины и состав слоев InyGai.yAs и AlxGai.xAs.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• Определено оптимальное строение слоев псевдоморфной гетероструктуры с квантовой ямой AlGaAs/InGaAs/GaAs с односторонним 8-легированием кремнием при помощи самосогласованного расчета зонной структуры, в условиях одновременно высокой концентрации электронов в квантовой яме и отсутствия параллельной проводимости по легированному слою.

• Впервые обнаружено, что в оптимизированных РНЕМТ структурах повышение температуры роста спейсерного слоя от 590 до 610°С при неизменности остальных параметров и условий роста приводит к

увеличению подвижности /4 на 53% и 69% при Т=300 К и Т-11 К, соответственно. Показано, что обнаруженное увеличение подвижности /4 сохраняется в температурном диапазоне 1СН-15°С выше, чем температура роста барьерного слоя.

Показана эффективность введения субслоев ваАэ до и после формирования 5-81 слоя и канала ЫваАв, которая выражается в улучшении электрофизических и структурных свойств РНЕМТ наногетероструктур.

Впервые показано, что повышение мольной доли А1Аз в барьерном слое А1хОа1.хА8 в тонком верхнем приповерхностном слое, толщиной 15-К20 А, до значений от х = 0.23 до х = 0.26, как в односторонне, так и в двухсторонне легированных РНЕМТ структур позволяет, не влияя на электрофизические параметры РНЕМТ структуры, облегчить подбор селективного травителя при формировании и подгонки затвора СВЧ транзисторов для улучшения и получения необходимых характеристик СВЧ приборов.

Показано, что разработанный алгоритм оптимизации (расчет зонной диаграммы структур, выбор оптимальных технологических режимов роста каждого из слоев, введение монослоев ваАв на границах раздела) РНЕМТ гетероструктуры является эффективным для получения наилучших электрофизических параметров РНЕМТ структур для приборных применений в различных частотных и мощностных диапазонах. Практическая значимость работы

Проведен комплекс работ по оптимизации технологических режимов роста каждого из слоев составляющих РНЕМТ структуру (сверхрешетки АЮаАзАЗаАз, буферного слоя ваАв, канала 1пуСа1.уА8, барьерного слоя А1хОа1.хАз и 5-81 монослоя).

1

2. Продемонстрирована возможность увеличения подвижности электронов в канале ЬЮаАз РНЕМТ структуры на 50% за счет увеличения температуры роста спейсерного слоя по отношению к барьерному слою, что важно для приборных приложений.

3. Показана эффективность повышения содержания мольной доли алюминия толщиной 15^20А в конце барьерного слоя А1хОа].хА8 от х = 0.23 до х = 0.26. Последнее способствует более надежному срабатыванию селективного травителя при формировании подзатворного заглубления.

4. Проведенные исследования РНЕМТ наногетероструктур с односторонним и двухсторонним легированием методами эффекта Холла, спектроскопии фотолюминесценции, эффекта Шубникова-де-Гааза и рентгеновской дифрактометрии позволили детально изучить и описать наблюдаемые в образцах эффекты и особенности, а также предложить набор РНЕМТ структур для различных диапазонов СВЧ приборов в рамках проводимых в ИСВЧПЭ РАН научно-исследовательских работ.

5. Предложена и разработана последовательность оптимизации РНЕМТ структуры, позволяющая получать малошумящие усилители (МШУ) и монолитные интегральные схемы (МИС) с требуемыми параметрами.

6. Результаты работы использованы при проектировании и изготовлении мощных СВЧ транзисторов, МШУ и МИС на основе РНЕМТ структур, выращенных на подложках ваАБ при выполнении НИР «Исследование и разработка приборного ряда гетероструктурных псевдоморфных СВЧ транзисторов (мощных, средней мощности и малошумящих) для приемопередающих модулей АФАР Х-диапазона» шифр: «Омега-2004-И», «Исследование и разработка технологии монолитных СВЧ-микросхем на Р-НЕМТ гетероструктурах для приемо-передающих модулей АФАР X-диапазона с выходной мощностью до 10-15Вт» шифр: «Локатор-2004-гетеро», и «Поисковые исследования по созданию СВЧ- приборов в диапазоне частот до ЮОГГц для систем связи и радиолокации военного

назначения» шифр: «Декаметр», а также при выполнении проектов по Программам фундаментальных исследований Президиума РАН «Квантовые наноструктуры» шифр: «Яма» и «Основы фундаментальных исследований нанотехнологий и наноматериалов» шифр: «Рассогласование».

Основные положения, выносимые на защиту

Результаты теоретического анализа зависимости параметров зонной структуры (профиля зонной структуры, уровней размерного квантования распределение электронной плотности) от толщины барьерного и спейсерного слоев, а также от уровня легирования в РНЕМТ структурах с одно- и двухсторонним 8-81 легированием.

• Экспериментальные данные по исследованию электрофизических и структурных характеристик выращенных методом МЛЭ односторонне и двухсторонне легированных РНЕМТ структур.

• Результаты выбора и обоснования физических принципов формирования каждого из слоев РНЕМТ наногетероструктур, а также введения монослоев ваАз в РНЕМТ гетероструктурах.

• Результаты совершенствования электрофизических параметров РНЕМТ наногетероструктур при корректировании температуры роста спейсерного слоя. Обнаруженный эффект увеличения подвижности двумерного электронного газа р.е на 69% при температуре жидкого азота и це на 50% при комнатной температуре в оптимизированных РНЕМТ гетероструктурах при увеличении температуры роста только спейсерного слоя от 590 до 610°С.

• Результаты исследования электронного магнетотранспорта в РНЕМТ наногетероструктурах с двухсторонним легированием в зависимости от уровня легирования кремнием.

Публикации по теме работы

1. Г.Б. Галиев, И.С. Васильевский, Е.А. Климов, В.Г. Мокеров. Электрофизические свойства модулированно- и дельта-легированных Р-НЕМТ транзисторных структур на основе AlxGal-xAs/InyGal-yAs/GaAs // Микроэлектроника, 2005, Т. 34, №6, С. 403-409

2. Г.Б. Галиев, И.С. Васильевский, Е.А. Климов, В.Г. Мокеров, A.A. Черечукин. Влияние температуры роста спейсерного слоя на подвижность двумерного электронного газа в РНЕМТ-структурах // Физика и техника полупроводников, 2006, Т. 40, В. 12, С. 1479-1483

3. Г.Б. Галиев, И.С. Васильевский, Е.А. Климов, В.Г. Мокеров, A.A. Черечукин, P.M. Имамов, И.А. Субботин, Э.М. Пашаев. Влияние температуры роста спейсерного слоя на электрофизические и структурные свойства РНЕМТ-структур // Журнал технической физики, 2007, Т. 77, В. 4, с.50-55

4. И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, Е.А. Климов, В.Г. Мокеров, С.С. Широков, P.M. Имамов, И.А. Субботин. Электрофизические и структурные свойства двусторонне дельта-легированных РНЕМТ гетероструктур на основе AlGaAs/InGaAs/AlGaAs // Физика и техника полупроводников, 2008, Т. 42, В. 9, С. 1102-1109

5. P.A. Хабибуллин, И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, Е.А. Климов, Д.С. Пономарев, В.П. Гладков, В.А. Кульбачинский, А.Н. Клочков, H.A. Юзеева. Влияние встроенного электрического поля на оптические и электрофизические свойства Р-НЕМТ наногетероструктур AlGaAs/InGaAs/GaAs // Физика и техника полупроводников, 2011, Т. 45, В. 5, С. 666-671

6. Е.А. Климов. Псевдоморфные НЕМТ наногетероструктуры с односторонним 5-легированием: от оптимизации электрофизических параметров структур до изготовления малошумящих транзисторов X-диапазона. // Оборонная техника, 2012, В. 1, С. 23-26

7. G. Galiev, I. Vasil'evskii, P. Bokov, E. Klimov, A. Cherechukin, S. Shirokov. Electro-physical properties of doped AlGaAs/InGaAs/GaAs pseudomorphic HEMT structures // Abstracts of International Conference «Micro- and nanoelectronics - 2005», Moscow Zvenigorod, Russia, 2005, P2-11

8. Васильевский И.С., Галиев Г.Б., Климов E.A., Новожилов С.А., Черечукин А.А., Широков С.С. Электрофизические свойства модулированно- и дельта-легированных Р-НЕМТ транзисторных структур // Международная научная конференция «Актуальные проблемы физики твердого тела» ФТТ-2005, Минск, 2005, сб.трудов, С. 459-461

9. Васильевский И.С., Галиев Г.Б., Климов Е.А., Мокеров В.Г., Широков С.С. Электрофизические свойства двухсторонне легированных НЕМТ структур AlGaAs/InGaAs/AlGaAs при изменении уровня легирования // VIII Российская конференция по физике полупроводников «Полупроводники-2007», Екатеринбург, 2007, сб. тезисов, С. 178

10. Р.А. Хабибуллин, И.С. Васильевский, Е.А. Климов. Оптимизация электрофизических параметров Р-НЕМТ структур типа п-AlGaAs/InGaAs/n-AlGaAs для мощных СВЧ-транзисторов // Научная сессия МИФИ-2007, Москва, 2007, сб. научных трудов, Т. 15, С. 49-51

11. Д.С. Пономарев, И.С. Васильевский, Е.А. Климов. Электрофизические параметры Р-НЕМТ l-ô структур n-AlGaAs/InGaAs/GaAs для малошумящих СВЧ-транзисторов // Научная сессия МИФИ-2007, Москва, 2007, сб. научных трудов, Т. 15, С. 51-53

12. И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, Е.А. Климов, Р.А. Хабибуллин. Исследование электронного транспорта в квантовых наногетероструктурах AlGaAs/InGaAs/AlGaAs/GaAs с двухсторонним дельта-легировантем кремнием // 6-я Курчатовская молодежная научная школа, Москва, 2008, сб. аннотаций работ, С. 212

13. Р.А. Хабибуллин, И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, Е.А. Климов. Транзисторные структуры с высокой электронной плотностью на основе

AlGaAs/InGaAs/AlGaAs: моделирование и экспериментальное исследование // Научная сессия МИФИ-2008, Москва, 2008, сб. научных трудов, Т. 2, С. 181-183

14. P.A. Хабибуллин, И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, Е.А. Климов. Исследование электронного транспорта в квантовых наногетероструктурах AlGaAs/InGaAs/AlGaAs/GaAs с высокой электронной плотностью // Научная сессия МИФИ-2009, Москва, 2009, сб. тезисов, Т. 2, С. 86

15. Л.П. Авакянц, П.Ю. Боков, И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, Е.А. Климов, A.B. Червяков. Спектроскопия фотоотражения дельта-легированных РНЕМТ - структур на основе AlGaAs/InGaAs/GaAs // IX Российская конференция по физике полупроводников «Полупроводники-2009»,Новосибирск, Томск, 2009, сб. тезисов, С. 178

16. И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, Е.А. Климов, Ю.А. Матвеев, В.А. Кульбачинский, В.П. Гладков, P.A. Хабибуллин. Влияние поверхностного потенциала на фотолюминесценцию квантовых ям AlGaAs/InGaAs/GaAs // 7-я Курчатовская молодежная научная школа, Москва, 2009, сб. аннотационных работ, С. 215

17. P.A. Хабибуллин, И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, Е.А. Климов, В.П. Гладков. Исследование электронного транспорта в квантовых наногетероструктурах AlGaAs/InGaAs/AlGaAs/GaAs с высокой электронной плотностью // Научная сессия МИФИ-2009, Москва, 2009, сб. научных трудов, Т. III, С. 64-67

18. И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, Е.А. Климов, В.А. Кульбачинский, P.A. Хабибуллин, В.П. Гладков. Влияние встроенного электрического поля на спектры фотолюминесценции в наногетероструктурах AlGaAs/InGaAs/GaAs // Научная сессия МИФИ-2010, Москва, 2010, сб. аннотаций докладов, Т. 2, С. 174

19. P.A. Хабибуллин, И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, В.П. Гладков, Е.А. Климов, А.Н. Клочков, H.A. Юзеева, В.А. Кульбачинский. Влияние

встроенного электрического поля на спектры фотолюминесценции в наногетероструктурах AlGaAs/InGaAs/GaAs // Труды научной сессии НИЯУ МИФИ-2010, Москва, 2010, Т. III, С. 18-21 20. Васильевский И.С., Галиев Г.Б., Климов Е.А., Хабибуллин P.A., Пономарев Д.С. Разработка Р-НЕМТ гетероструктур с тонким подзатворным барьером для приборов КА и V диапазонов // Научно-практическая конференция по физике и технологии наногетероструктурной СВЧ-электроники «Мокеровские чтения», Москва, 2011, тезисы докладов, С.46-47

Апробация результатов работы

Основные результаты данной работы докладывались на международных и всероссийских научных конференциях:

International Conference on Micro- and Nanoelectronics, ICMNE-2005, (Звенигород), 2005; Международной научной конференции «Актуальные проблемы физики твердого тела» ФТТ-2005, (Минск), 2005; VIII Российской конференции по физике полупроводников, (Екатеринбург), 2007; Научной сессии МИФИ-2007, (Москва), 2007; 6-ой Курчатовской молодежной научной школы, (Москва), 2008; Научной сессии МИФИ-2009, (Москва), 2009; IX Российской конференции по физике полупроводников, (Новосибирск-Томск), 2009; 7-ой Курчатовской молодежной научной школы, (Москва), 2009; Научной сессии МИФИ-2010, (Москва), 2010, Научно-практической конференции по физике и технологии наногетероструктурной СВЧ-электроники «Мокеровские чтения» (Москва), 2011.

Заключение диссертации по теме «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах», Климов, Евгений Александрович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении приведены основные результаты и выводы.

1. Проведена оптимизация двухсторонне легированных РНЕМТ наногетероструктур типа АЮаАэЛпСаАз/АЮаАз/СаАз с помощью расчетного моделирования зонной структуры. С помощью самосогласованного расчёта проанализированы зонные диаграммы при различной толщине спейсерного слоя, распределении доноров и суммарной концентрации легирования кремнием. В результате анализа выбрана оптимизированная РНЕМТ структура, в которой отсутствует параллельная проводимость. При увеличении толщины спейсерного слоя более 6 нм возникает параллельная проводимость по дельта - легированному слою, что приводит к уменьшению подвижности электронов.

2. По результатам расчетов методом МЛЭ были выращены РНЕМТ структуры с различным уровнем легирования и на них исследован электронный транспорт, магнетотранспорт при низких температурах, фотолюминесценция и рентгеновская дифракция.

3. Исследовано влияние температуры роста спейсерного слоя на электронные транспортные свойства в РНЕМТ наногетероструктурах с односторонним легированием. Для этого были выращены РНЕМТ образцы с различной температурой роста спейсерных слоёв 590, 600 и 610°С. Обнаружено, что повышение температуры роста спейсерных слоёв (при прочих равных условиях) позволяет увеличить подвижность двумерного электронного газа более чем на 69% при Т=77К и на 50% при Т=300К при практически неизменных значениях концентрации электронов. Установлено, что увеличение подвижности электронов при повышении температуры роста спейсерных слоев коррелирует со степенью кристаллического совершенства этого слоя.

4. Анализ изменения подвижности и концентрации электронов в двухсторонне легированных РНЕМТ наногетероструктурах по исследованиям эффекта Холла и эффекта Шубникова-де-Гааза показал, что подвижность электронов при увеличении концентрации донорного легирования уменьшается. Наблюдается сублинейная зависимость концентрации электронов в основной подзоне квантовой ямы при увеличении уровня легирования. Это связано с заполнением верхних (2 и 3) подзон размерного квантования. С помощью спектроскопии фотолюминесценции показано, что переходы на первый и второй электронные уровни в квантовой яме хорошо согласуются с расчетными данными.

5. В работе, с помощью использования комплексных методов исследования, таких как: эффект Холла, рентгенодифракционные, фотолюминесцентные и магнетотранспортные измерения установлена связь электрофизических параметров РНЕМТ структур с технологическими условиями роста отдельных слоев. А сопоставление экспериментальных данных с расчетными показали их хорошее согласие, а также позволили более точно интерпретировать полученные результаты.

6. Показана эффективность введения монослоев GaAs перед и после нанесения 8-Si слоя в РНЕМТ наногетероструктурах.

7. Предложен и опробован метод повышения мольной доли AlAs в барьерном слое AlxGai.xAs в тонком приповерхностном слое толщиной ~ 15^20А до значений х от 0.23 до х=0.26. Показано, что это позволяет, не влияя на электрофизические параметры РНЕМТ структуры, облегчить подбор селективного травителя для формирования подзатворного заглубления ("recess") при изготовлении затворов в СВЧ транзисторах.

8. Продемонстрировано, что разработанный и предложенный алгоритм комплексной оптимизации РНЕМТ наногетероструктуры является эффективным для получения наногетероструктур с наилучшими электрофизическими параметрами.

Благодарности.

Я глубоко благодарен моему первому научному руководителю и основателю ИСВЧПЭ РАН, безвременно от нас ушедшему член -корреспонденту РАН, профессору Владимиру Григорьевичу Мокерову, под чьим чутким руководством я начинал свою трудовую и научную деятельность, который и определил мое основное направление научной и производственной работы. Я глубоко признателен и моему научному руководителю, заведующему лабораторией «Исследования процессов формирования низко-размерных электронных систем в наногетероструктурах соединений АЗВ5» ИСВЧПЭ РАН Талибу Бариевичу Галиеву, под руководством которого я научился всем тонкостям роста гетероструктур, а в последствии и завершил начатый труд диссертационной работы. Я глубоко ценю внимание своего научного консультанта и отличного друга, доцента Ивана Сергеевича Васильевского, который оказал неоценимую помощь в представлении результатов, особенно в разделе, посвященному расчету зонной структуры.

Искренне благодарен действующему директору ИСВЧПЭ РАН, профессору Петру Павловичу Мальцеву, за помощь и содействие в организационных вопросах.

Я благодарен С.С. Широкову, P.M. Имамову, И.А. Субботину - за помощь в проведении исследований по характеризации структур. Я также благодарен всем своим регулярным соавторам, всем ученым и инженерам, с которыми мне довелось плодотворно сотрудничать в течение работы над диссертацией.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Климов, Евгений Александрович, 2012 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Ж. И. Алфёров. История и будущее полупроводниковых гетероструктур // ФТП, 1998, Т. 32, В.1, С. 3-18

[2] Л. Ченг, К. Плог. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры // М.: Мир, 1989, 584 с.

[3] John R. Arthur. Molecular beam epitaxy // Surface Science, 2002, V. 500, P. 189-217

[4] Шур M. Современные приборы на основе арсенида галлия // М: Мир., 1991,

632 с.

[5] Tan K.L., Dia R.M., Streit D.C., Han A.C., Trinh T.Q., Velebir J.R., Liu P.H.,

Lin Т., Yen H.C., Sholley., Shaw L. Ultralow-Noise W-band Pseudomorpic InGaAs HEMT"s. // IEEE Electron Device Lett., 1990, V. 11, №7, P. 303305.

[6] Tan K.L., Dia R.M., Streit D.C., Lin. Т., Trinh Т., Han A.C., Liu P.H., Chow

P.D., Yen H.C. 94-GHz 0.1 |im T-Gate Low-Noise Pseudomorpic InGaAs HEMT"s. // IEEE Electron Device Lett., 1990, V. 11, № 12, P. 585-587

[7] Y. Habbad, D. Deveaud, H.-J. Btihlmain, M. Ilegems. Low-frequency noise measurements of AlxGai_xAs/InyGaiAs/GaAs high electron mobility transistors // J. Appl. Phys., 1995, V.78, №4, P. 2509-2514

[8] Chou Y.C., Li G.P., Chen Y.C., Wu C.S., Yu K.K., Midford T.A. Off State Breakdown Effects on Gate Leakage Current in Power Pseudomorphic AlGaAs/InGaAs HEMT"s. // IEEE Electron Device Lett., 1996, V. 17, № 11, P. 479-481

[9] Toyoshima H., Niwa Т., Yamazaki J., Okomoto A. Suppression of In surface

segregation and growth of modulation-doped N-AlGaAs/InGaAs/GaAs structures with a high In composition by molecular-beam epitaxy. // J. Appl. Phys., 1994, V. 75, № 8, P. 3908-3913

[10] Radhakrishan K., Yoon S.F., Li H.M., Han Z.Y., Zhang D.H. Photoluminescence studies of strained InxGai-xAs-Al0.28Ga0.72As

heterostructures grown by molecular-beam epitaxy. // J. Appl. Phys., 1994, V. 76, № 1, P. 246-250

[11] Wojtowicz M., Pascua D., Han A.-C., Block T.R., Streit D.C. Photoluminescence characterization of MBE grown AlGaAs/InGaAs/GaAs pseudomorphic HEMTs. // Journ. Cryst. Growth., 1997, V. 175/176, P.930-934

[12] Chen T.N., Huang Y.S., Shou T.S., Tiong K.K., Lin D.Y., Pollak F.H., Goorsky

M.S., Streit D.C., Wojtowicz M. Room temperature polarized photoreflectance and photoluminescence characterization of AlGaAs/InGaAs/GaAs high electron mobility transistor structures. // Physica E, 2000, V. B, P. 297-305

[13] Cao X., Zeng Y., Kong M., Pan L., Wang B., Zhu Z., Wang X., Chang Y., Chu

J. Photoluminescence of AlGaAs/InGaAs/GaAs pseudomorphic HEMTs with different thickness of spacer layer.// Journ. Cryst. Growth., 2001, V. 231, P. 520-524

[14] Look D.C., Jogai B., Stutz C.E., Sherriff R.E., DeSalvo G.C., Rogers T.J., Ballingall J.M. Magneto-Hall characterization of delta-doped pseudomorphic high electron mobility transistor structures. // J. Appl. Phys., 1994, V. 76, № 1, P. 328-331

[15] Cao X., Zeng Y., Cui L., Kong M., Pan L., Wang B., Zhu Z. Using phoyoluminescence as optimization criterion to achieve high-quality InGaAs/AlGaAs pHEMT structure // Journ. Cryst. Growth., 2001, V. 227-228, P. 127-131

[16] Oelgart, G. Grummt, G. Lippold, R. Pickenhain, R. Schwabe, L. Lehmann. Hall

effect, photoluminescence and DLTS investigation of the DX centre in AlGaAs // Semicond. Sei. Technol., 1990, V.5, P. 894-899

[17] L. Pavesi, M. Guzzi. Photoluminescence of AlxGal-xAs alloys // J. Appl. Phys.,

1994, V.75, P. 4779-4842

[18] A. Leuther, A. Forster, H. Luth, H. Holzbrecher, U. Breuer. DX centres,

conduction band offsetsand Si-dopant segregation in AlxGal-xAs/GaAs heterostructures // Semicond. Sei. Technol., 1996, V.l 1, P. 766-771

[19] Ридли Б. Квантовые процессы в полупроводниках // М.: Мир, 1986, 304 с.

[20] К. Kalna, S. Roy, A. Asenov, К. Elgaid, I. Thayne. Scaling of pseudomorphic

high electron mobility transistors to decanano dimensions // Solid-State Electronics, 2002, V. 46, №5, P. 631-638

[21] M.V. Fischetti. Monte Carlo simulations in technologically significant semiconductors of the diamond and zinc-blende structures. // Part I: Homogeneous transport. IEEE Trans Electron Dev., 1991, V. 38, P. 634-648

[22] P.A. Houston, A.G.R Evans. Electron drift velocity in n- GaAs at high electric

fields. // Solid-State Electron, 1983, V. 20, P. 197-204

[23] Т.Н. Windhorn, L.W. Cook, G.E. Stillman. The electron velocity-field characteristics for n-InO:53GaO:47As at 300 K. // IEEE Electron Dev, Lett., 1982, V. 3,№ 1,P. 18-20

[24] D. J. Dunstan, S. Young, R. H. Dixon. Geometrical theory of critical thickness

and relaxation in strained-layer growth // J. Appl. Phys., 1990, V. 70, P.3038 -3045

[25] R. S. Sandhu, G. Bhasin, C. D. Moore, G. D. U'Ren, M. S. Goorsky, T. P. Chin,

M. Wojtowicz, T. R. Block, D. C. Streit. Corimpason of strained channel InGaAs high electron mobility structures grown on InP and GaAs // J. Vacuum Science and Technology B, 1999, V. 17, P. 1163-1166

[26] S.C. Jainyz, M. Willander, H. Maes. Stresses and strains in epilayers, stripes and

quantum structures of III-V compound semiconductors // Semicond. Sci. Technol., 1996, V.l 1, P. 641-671

[27] Н.Н.Леденцов, В.М.Устинов, В.А.Щукин, П.С.Копьев, Ж.И.Алферов, Д.

Бимберг. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры. Обзор // ФТП, 1998, Т. 32, С. 385

[28] A. Polimeni, A. Patane, М. Capizzi, F. Martelli, L. Nasi, and G. Salviati. Self-

aggregation of quantum dots for very thin InAs layers grown on GaAs // Phys. Rev. В1996,, V. 53, P. R4213-R4234

[29] К.Т. Chan, M.J. Lightner, G.A. Patterson, K.M. Yu. Growth studies of pseudomorphic GaAs/InGaAs/AlGaAs modulation-doped field-effect transistor structures // Appl. Phys. Lett., 1990, V. 56, P. 2022-2024

[30] S. C. Jain,T. J. Gosling, J. R. Willis,D. H. Totterdell, and R. Bullough A new

study of critical layer thickness, stability and strain relaxation in pseudomorphic GexSii.x strained epilayers // Philos. Mag., 1992, A 65, №5, P.1151-1167

[31] J.H. Matthews, A.E. Blakesley. "Defects in epitaxial multilayers. I. Misfit

dislocations" // J. Cryst. Growth, 27 p. 118-127 (1974)

[32] M.S. Goorsky, J.W. Eldredge, S.M. Lord, J.S. Harris. Structural properties of

highly mismatched InGaAs-based devices grown by molecular beam epitaxy on GaAs substrates // J. Vacuum Science and Technology B, 1994, V. B12, P. 1034-1037

[33] I. J. Fritz, S. T. Picraux, L. R. Dawson, T. J. Drummond, W. D. Laidig, N. G.

Anderson. Dependence of Critical Layer Thickness on Strain for InxGalxAs/GaAs Strained-Layer Superlattices // Appl. Phys. Lett., 1985, V. 46, №10, P. 967-969

[34] T. G. Anderson, Z. G. Chen, V. D. Kulakovski, A. Uddin, J. T. Vallin. Variation

of Critical Layer Thickness with In Content in Strained InxGai.xAs-GaAs Quantum Wells Grown by Molecular Beam Epitaxy // Appl. Phys. Lett., 1987, V. 51, №10, P. 752-754

[35] F. Fournier, R.A. Metzger, A. Doolittke, A.S. Brown, C.C. Coman. Growth

dynamics of InGaAs/GaAs by MBE // J. Cryst. Growth, 1997, V. 175, P. 203210

[36] J.P. Silveira, J.M. Garcia, F. Briones. Limited In incorporation during pseudomorphic InAs/GaAs growth and quantum dot formation observed by in situ stress measurements // Appl. Surf. Sci., 2002, V. 188, P. 75-79

[37] В.Г. Дубровский, Ю.Г. Мусихин, Г.Э.Цырлин, B.A. Егоров, H.K. Поляков,

Ю.Б. Самсоненко, А.А. Тонких, Н.В. Крыжановская, Н.А. Берт, В.М.

Устинов. Зависимость структурных и оптических свойств ансамблей квантовых точек в системе InAs/GaAs от температуры поверхности и скорости роста // ФТП, 2004, Т. 38, В. 3, С. 342-348

[38] U. Meirav, М. Heiblum, F. Stem High-mobility variable-density 2DEG in

inverted GaAs- AlGaAs heterojunctions // Appl. Phys. Lett., 1988, V. 52, №15, P. 1268-1270

[39] L. Gottwaldt, K. Pierz, F. J. Ahlers, E. O. Gobel, S. Nau, T. Torunski, W. Stolz

Correlation of the physical properties and the interface morphology of AlGaAs/GaAs heterostructures // J. Appl. Phys., 2003, V.94, №4, P. 24642472

[40] K.J. Chao, N. Liu, C.-K. Shih, D.W. Gotthold, B.G. Streetman. Factors influencing the interfacial roughness of InGaAs/GaAs heterostructures: A scanning tunneling microscopy study // Appl. Phys. Lett., 1999, V. 75, №12, P. 1703-1705

[41] H. Shtrikman, M. Heiblum, K. Seo, D. E. Galbi, L. Osterling. High-mobility

inverted selectively doped heterojunctions // J. Vacuum Science and Technol B, 1988, V. 6, №2, P. 670-673

[42] V.M. Airaksinen, J.J. Harris, D.E. Lacklison, R.B. Beall, D. Hilton, C.T. Foxon,

S.J. Battersby. "The effect of strong localization on the mobility of electrons in modulation-doped inverted structures" // J. Vacuum Science and Technol B, 1988, V. 6, P. 1151-1155

[43] K.H. Ploog, O. Brandt. InAs monolayers and quantum dots in a crystalline GaAs

matrix// Semicond. Sci. Technol., 1993, V. 8, P.8229-8235

[44] D. Leonard, K. Pond, P.M. Petroff. Critical layer thickness for self-assembled

InAs islands on GaAs // Phys. Rev. B, 1994, V. 50, P. 11687-11692

[45] Jie Sun, Peng Jin, Zhan-GuoWang. Extremely low density InAs quantum dots

realized in situ on (100) GaAs // Nanotechnology, 2004, V. 15, P. 1763-1766

[46] E.F. Schubert, C.W. Tu, R.F. Kopf, J.M. Kuo, L.M. Lunardi. Diffusion and drift

of Si dopants in 8-doped n-type Al/ja^As // Applied Physics Letters, 1989, V. 54, P. 2592-2594

[47] A. Leuther, A. Forster, H. Luth, H. Holzbrecher, U. Breuer. DX centres,

conduction band offsetsand Si-dopant segregation in AlxGal-xAs/GaAs heterostructures // Semicond. Sci. Technol., 1996, V.l 1 , P. 766-771

[48] Nozaki, Т., M. Ogawa, H. Terao and H. Watanabe Gallium arsenide and related

compounds // Inst. Phys. Conf. Ser., 1975, No.24, Chapt. 2, P.46

[49] Стриха В.И., Бузанева E.B., Радзиевский И.А. Полупроводниковые приборы с барьером Шоттки (физика, технология, применение) // Под ред. В. И. Стрихи. М., «Сов, радио», 1974, 248 с.

[50] Полевые транзисторы на арсениде галлия. Принципы работы и технологии

изготовления: Пер. с англ. // Под ред. Д. В. Ди Лоренцо, Д. Д. Канделуола. - М.: Радио и связь, 1988. - 496 с.

[51] Дулин В.Н.Электронные и квантовые приборы СВЧ // М.: Энергия, 1972,

224 с

[52] Андрушко JI.M., Федоров Н.Д. Электронные и квантовые приборы СВЧ. //

М.: Радио и связь, 1981, 208 с

[53] Г.Уотсон. СВЧ-полупроводниковые приборы и их применение. // М.: Мир,

1972, 660 с

[54] C.S. Wu, F. Ren, S.J. Pearton, M. Ни, С.К. Pao, R.F. Wang. High efficiency

microwave power AlGaAs/InGaAs PHEMTs fabricated by dry etch single gate recess // IEEE Trans. Electr. Dev., 1995, V. 42, №8, P. 1419-1424

[55] C. Gaquiere, J. Griinemitt, D. Jambon, E. Delos, D. Ducatteau, M. Werquin,

D. Treron, P. Fellon. A high-power W-band pseudomorphic InGaAs channel PHEMT // IEEE Electr. Dev. Let., 2005, V. 26, №8, P. 533-534

[56] M.T. Yang, Y.J. Chan, C.H. Chen, J.I. Chyi, R.M. Lin, J.L. Shien. Characteristics of pseudomorphic AlGaAs/In^Gai As (0<x<0.25) doped-

channel field-effect transistors // J. Appl. Phys., 1994, V. 76, №4, P. 24942498

[57] P.W. Yu, B. Jogai, T.J. Rogers, P.A. Martin, J.M Ballingall. Temperature

dependence of photoluminescence in modulation-doped pseudomorphic high electron mobility transistor AlxGa,-xAs/ In^Gai-^As/GaAs structures // J. Appl. Phys., 1994, V. 76, №11, P. 7535-7540

[58] X. Cao, Y. Zeng, M. Kong, L. Pan, B. Wang, Zh. Zhu. The keys to get high

transconductance of AlGaAs/InGaAs/GaAs pseudomorphic HEMTs devices // Solid-State Electronics, 2001, V. 45, №5, P. 751-754

[59] B. A. Miller and P. B. Kirby Molecular beam epitaxy growth interrupt and

temperature studies on doped and undoped single quantum well pseudomorphic structures // Appl. Phys. Lett., 1992, V. 61, P. 432-435

[60] Г.Б. Галиев, И.С. Васильевский, E.A. Климов, В.Г. Мокеров. Электрофизические свойства модулированно- и дельта-легированных Р-НЕМТ транзисторных структур на основе AlxGa^As/InyGa^yAs/GaAs // Микроэлектроника, 2006, Т. 35, №2, С. 83-89

[61] В. Jogai. P.W. Yu and D.C. Streit Free electron distribution in S-doped InGaAs/AlGaAs pseudomorphic high electron mobility transistor structures // J. Appl. Phys., 1994, V. 75, №3, P. 1586-1589

[62] T. Schweizer, K. Kohler, P. Ganser. Principle differences between the transport

properties of normal AlGaAs/InGaAs/GaAs and inverted GaAs/InGaAs/AlGaAs modulation doped heterostructures // Appl. Phys. Lett., 1992, V. 60, №4, P. 469-471

[63] Е.С.Семенова, А.Е.Жуков, А.П.Васильев, С.С.Михрин, А.Р.Ковш, В.М.Устинов, Ю.Г.Мусихин, С.А.Блохин, А.Г.Гладышев, Н.Н.Леденцов Метаморфные модулированно-легированные гетероструктуры InAlAs/InGaAs/InAlAs с высокой подвижностью электронов на подложках GaAs // ФТП., 2003, Т. 37, В. 9, С. 1127-1129

[64] D.C. Dumka, G. Cueva, W.E. Hoke, P.J. Lemonias, I. Adesida, 0.13 jim gate-

length Ino.52Alo.48As-Ino.53Gao.47 As metamorphic HEMTs on GaAs substrate // Proceedings of the 58th Device Research Conference, Denver, 2000, P. 83-84

[65] Whelan, C.S., Marsh, P.F., Hoke, W.E., McTaggart, R.A., Lyman, P.S., Lemonias, P.J., Lardizabal, S.M., Leoni, R.E., Lichwala, S.J., Kazior, T.E., Millimeter-wave Low-Noise and High-Power Metamorphic HEMT Amplifiers and Devices on GaAs Substrates, IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2000, V. 35, №9, P. 1307-1311

[66] K. van der Zanden, M. Behet, G. Borghs. Comparison of Metamorphic InGaAs/InAlAs HEMT's on GaAs with InP based LM HEMT's // CS MANTECH, 1999, P. 143

[67] K. Kawada, Y. Ohno, S. Kishimoto, K. Maezawa, H. Nakata. Comparison of

Electrical Characteristics of Metamorphic HEMTs with InP HEMTs and PHEMTs // Jpn. J Appl. Phys, 2003, Part 1, V. 42; №4B, P. 2219-2222

[68] D W Tu, S Wang, J S M Liu, K C Hwang, W Kong, P C Chao, K Nichols. High-

performance double-recessed InAlAs/InGaAs power metamorphic HEMT on GaAs substrate // IEEE Microwave And Guided Wave Lett., 1999, V. 9, № 11, P. 458-460

[69] Svensson S.P., Andersson T.G. Film thickness distribution at oblique evaporation // J. Vacuum Sci. Technol., 1982, V. 20, P.245-247.

[70] Myers T.H., Schetzina J.F. Molecular beam source for high vapor pressure materials // J. Vacuum Sci. Technol., 1982, V. 20, P. 134-136

[71] Curless J. A. Molecular beam epitaxy beam flux modeling // J. Vacuum Sci. Technol. B, 1985, V. 3, P. 531-534

[72] Shchekochikhin Yu.M. In: Proceedings of the Summer School on Physical and Technical Basis of MBE, Eberswalde GDR, 1979, P. 86

[73] Svensson S.P., Andersson T.G. Transformation between perpendicular and oblique incidence at evaporation // J. Phys. E.: Sci. Instrum., 1981, V. 14, №9, P. 1076-1081

[74] A.B. Гук, В.Э. Каминский, В.Г. Мокеров, Ю.В. Федоров, Ю.В. Хабаров. Оптическая спектроскопия двумерных электронных состояний в модулировано-легированных гетероструктурах N-AlGaAs/GaAs // ФТП, 1997, Т.31, №11, С. 1367-1374

[75] А.Ю. Егоров, А.Г. Гладышев, Е.В. Никитина, Д.В. Денисов, Н.К. Поля ков,

Е.В. Пирогов, A.A. Горбацевич. Двухканальные псевдоморфные НЕМТ-гетероструктуры InGaAs/AlGaAs/GaAs с импульсным легированием // ФТП, 2010, Т. 44, В.7, С. 950-954

[76] Ю.В. Хабаров, В.В. Капаев, В.А. Петров, Г.Б. Галиев. Исследования физических явлений в полупроводниковых наноструктурах с использованием планарно-неоднородных слоев. Фотолюминесценция структур с электронными 8 - легированными слоями. // ФТП, 2006, Т.40, В.5, С. 572-583

[77] Ломов A.A., Имамов P.M., Гук, A.B., Федоров Ю.В, Хабаров Ю.В., Мокеров В.Г. Влияние параметров структуры отдельных слоев на фотолюминесцентные свойства системы InxGai_xAs-GaAs // Микроэлектроника, 2000, Т. 29, № 6, С. 410-416

[78] A.M. Афанасьев, Г.Б. Галиев, P.M. Имамов, Е.А. Климов, A.A. Ломов, В.Г. Мокеров, В.В. Сарайкин, М.А. Чуев. Структурная характеризация двойных квантовых ям AlGaAs/GaAs/AlGaAs с тонкими разделяющими AlAs-слоями с помощью рентгеновской дифракции. // Микроэлектроника, 2003, Т 32, №3, С. 202-209

[79] И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, Г.В Ганин, P.M. Имамов, Е.А. Климов, A.A. Ломов, В.Г. Мокеров, В.В. Сарайкин, М.А. Чуев. Влияние легирования барьерных слоев AlGaAs на структурные и электрофизические свойства системы n-AlGaAs/GaAs/n-AlGaAs с тонким разделяющим AlAs слоем внутри GaAs. // Микроэлектроника, 2005, Т 34, №1, С. 52-62

[80] L.P. Avakyants, P.Yu. Bokov, A.V. Chervyakov, G.B. Galiev, I.S. Vasil'evskii, E.A. Klimov, V.A. Kulbachinskii. Interband optical transitions in the GaAs modulation doped quantum wells: photoreflectance experiment and self-consistent calculations. // Semicond. Sci. Technol., 2006, V. 21, P. 462-466

[81] И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, E.A. Климов, В.Г. Мокеров, P.M. Имамов, И.А. Субботин. Электрофизические и структурные свойства квантовых ям InyGai.yAs/InxAli.xAs/InP с различным содержанием InAs. // Кристаллография, 2010, Т 55, №1, С.7-11

[82] L.P. Avakyants, P.Yu. Bokov, A.V. Chervyakov, G.B. Galiev, E.A. Klimov. Room temperature photoreflectance investigation of undoped and doped GaAs/AlGaAs qantum well structures. // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 2004, T.5401, C.605-612

[83] F. Stern, S. das Sarma. Electron energy levels in GaAs-GaAlAs heterojunctions // Phys. Rev. B, 1984, V. 30, P. 840-848

[84] E.A.B. Cole, T. Boettcher, С. M. Snowden. Corrections to the calculation of bulk electron densities in quantum wells of HEMTs // Semicond. Sci. Tech., 1997, V. 12, P 100-110

[85] K. Inoue, H. Sakaki, J. Yoshino, T. Hotta. Self-consistent calculation of electronic states in AlGaAs/GaAs/AlGaAs selectively doped double-heterojunction systems under electric field // J. Appl. Phys., 1987, V. 58, P. 4277-4281

[86] M.I. Ke, D. Westwood, R.H. Williams, M.J. Goodfrey. Theoretical and experimental investigations of the electronic structure for selectively Ô-doped strained InGaAs/GaAs quantum wells // Phys. Rev. B, 1995, V. 51, P. 50385042

[87] H. Марч, В. Кон, П. Вашишта, С. Лундквист, А. Уильяме, У. Барт, Н. Лэнг

«Теория неоднородного электронного газа». // М.; Мир., 1987,400 с.

[88] W. Kohn, L. J. Sham. Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects // Phys. Rev., 1965, V. 140, P. Al 133-A1138

[89] W. Nakwaski. Effective masses of electrons and heavy holes in GaAs, InAs, AlAs and their ternary compounds // Physica B, 1995, V. 210, P. 1-25

[90] R.C. Miller, D.A. Kleinman, A.C. Gossard. Energy-gap discontinuities and effective masses for GaAs-AbcGal -xAs quantum wells // Phys. Rev. B, 1984, V. 29, P. 7085-7087

[91] H. Kroemer. Band offsets at heterointerfaces: theoretical basis, and review, of recent experimental work// Surface Science, 1986, V. 174 P.299-306

[92] H.M. Cheong, J.H. Burnett, W. Paul, P.F. Hopkins, A.C. Gossard. Hydrostatic-pressure dependence of band offsets in GaAs/AlxGal-xAs heterostructures // Phys. Rev. B., 1994, V. 49, P. 10444-10449

[93] G. Ji, D. Huang, U.K. Reddy, T.S. Henderson, R. Houdre, H. Morko?. Optical investigation of highly strained InGaAs-GaAs multiple quantum wells // J. Appl. Phys., 1987, V. 62, №8, P. 3366-3373

[94] V.D. Kulakovskii, T.G. Andersson, L.V. Butov. Band edge offset in strained InGaAs/GaAs quantum wells measured by high-excitation photoluminescence // Semicond. Sci. Technol., 1993, V. 8, P. 477-480

[95] A. J. Ekpunobi, A. O. E. Animalu Band offsets and properties of AlGaAs/GaAs

and AlGaN/GaN material systems // Superlattices and Microstructures, 2002, V. 31, №5, P. 247-252

[96] S. Niki, C.L. Lin, W.S.C. Chang, H.H. Wieder. Band-edge discontinuities of strained-layer InxGa 1 -jcAs/GaAs heterojunctions and quantum wells // Applied Physics Letters, 1989, V. 55, №13, P. 1339- 1341

[97] W.S. Chi, Y.S. Huang. The determination of the band offsets in strained-layer InGaAs/GaAs quantum wells by low-temperature modulation spectroscopy // Semicond. Science Technol., 1995, V. 10, P. 127-137

[98] Y. Hirota, Y. Watanabe, F. Maeda, T. Ogino. Relaxation of band bending on GaAs(OOl) surface by controlling the crystal defects near the surface // Appl. Surf. Sci., 1997, V. 117, P. 619-623

[99] W.Y. Chou, G.S. Chang, W.C. Hwang, J.S. Hwang. Analysis of Fermi level pinning and surface state distribution in InAlAs heterostructures // J. Appl. Phys., 1998, V. 83, №7, P. 3690-3695

[100] H. Shen, M. Dutta, L. Fotiadis, P.G. Newman, R.P. Moerkirk, W.H. Chang, R.N. Sacks. Photoreflectance study of surface Fermi level in GaAs and GaAlAs // Appl. Phys. Lett., 1990, V. 57, P. 2118-2120

[101] P. А. Лунин. Электронные свойства дельта-легированных GaAs/AlxGai_xAs структур. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук. Москва, 1999, 178 с.

[102] I. Vurgaftman, J.R. Meyer, L.R. Ram-Mohan. Band parameters for III-V compound semiconductors and their alloys // J. Appl. Phys., 2001, V. 89, №11, P. 5815-5875

[103] S. Adachi. Material parameters of Inl-xGaxAsyPl-y and related binaries // J. Appl. Phys., 1982, V. 53, №12, P. 8775-8792

[104] T. Hisaka, H. Sasaki, T. Katoh, K. Kanaya. Achievement of high performance and high reliability in a 38/77 GHz InGaAs/AlGaAs PHEMT MMIC // IEICE Electron. Express, 2010, V. 7, №5, P. 558-562

[105] L. Gunter, D. Dugas, X. Yang, P. Seekell. The First 0.1 micron 6" GaAs PHEMT MMIC Process // CS MANTECH, 2006, P. 23-25

[106] A. Brinciotti, G. Di Maio, G. Ravasi. PHEMT device for microwave power applications based on a double delta doped heterostructure with a stop etch layer// Gallium Arsenide Applications Symposium. GAAS, 1997, P 309-312

[107] M. Wojtowicz, T. Block, R. Lai, M. Barsky, An-Chich Han, and D. Streit. MBE Production of HEMT Material for Commercial Applications // CS MANTECH, 1999, P. 2573-2577

[108] W. E. Hoke, P. S. Lyman, W. H. Labossier, S. K. Brierley, H. T. Hendriks, S. R. Shanfield, L. M. Aucoin, Т. E. Kazior. High performance double pulse doped pseudomorphic AlGaAs/InGaAs transistors grown by molecular-beam epitaxy. // J. Vac. Sci. and Technol. B, 1992, V.10, P. 1066-1069

[109] Moreira, M.V. Baeta, M.A. Py, M. Gailhanou, M. Ilegems. Electrical characterization of pseudomorphic GaAs/InGaAs/AlGaAs and AlGaAs/InGaAs/AlGaAs modulation doped field effect transistor-type heterostructures grown by molecular-beam epitaxy // J. Vac. Sci. and Technol. B, 1992, V.10.P. 103-109

[110] C.S. Wu, C.K. Pao, W. Yau, H. Kanber, M. Hu, S.X. Bar, A. Kurdoghlian, Z. Bardai, D. Bosch, C. Seashore, M. Gawronski. Pseudomorphic HEMT manufacturing technology for multifunctional Ka-band MMIC applications // IEEE Trans, on Microwave Theory and Techniq., 1995, V.43, P. 257-266

[111] G. L. Zhou, W. Liu, M. E. Lin. Charge density control of single and double 8-doped PHEMT grown by molecular beam epitaxy // J. of Crystal Growth, 2001, V. 227-228, P. 218-222

[112] X. Deng, W. Liu, M.E. Lin, J. Zhang. Role of molecular beam epitaxy parameters on InGaAs surface roughness // J. Vac. Sci. Technol. B, 2001, V.19,P. 1558-1561

[113] A.M. Афанасьев, P.M. Имамов. Структурная диагностика "квантовых" слоев методом двухкристальной рентгеновской дифрактометрии // Кристаллография, 2003, Т. 48, №5, С.786-801

[114] Т. Unuma, Т. Takahashi, Т. Noda, М. Yoshita, Н. Sakaki, М. Baba, Н. Akiyama. Effects of interface roughness and phonon scattering on intersubband absorption linewidth in a GaAs quantum well // Appl. Phys. Lett., 2001, V. 78, P. 3448-3450

[115] X. Hue; B. Boudart, Y. Crosnier. Gate recessing optimization of GaAs/A10.22Ga0.78As heterojunction field effect transistor using citric acid/hydrogen peroxide/ammonium hydroxide for power applications // J. Vac. Sci. Technol. B, 1998, V.16, №5, P. 2675-2679

[116] A.R. Clawson Guide to references on III—V semiconductor chemical etching // Materials Science and Engineering: R: Reports, 2001, V. 31, №1-6, P. 1-438

[117] S.K. Brierley. Quantitative characterization of modulation-doped strained quantum wells through line-shape analysis of room-temperature photoluminescence spectra // J. Appl. Phys., 1993, V. 74, P. 2760-2767

[118] C.H Якунин, Э.М Пашаев, А А Зайцев, И.А. Субботин, M.A. Рзаев, P.M. Имамов. Структура сверхрешеток SI/SI l-xGex по данным рентгеновских методов диагностики // Микроэлектроника, 2005, Т. 34, №4, С. 291-301

об использовании результатов диссертационной работы Климова Евгения Александровича

Комиссия в составе: председатель Сеничкин А.П., члены комиссии: Галиев Г.Б., Павлов А.Ю., Лисицкий А.П. составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы Е.А. Климова «Электрофизические свойства и оптимизация параметров эпитаксиальных псевдоморфных НЕМТ структур с односторонним и двусторонним дельта - легированием», представленной на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, использованы в научных разработках Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники Российской академии наук при выполнении следующих НИР: «Локатор-2004-гетеро», «Декаметр», «МЕТА-60-90», а также при выполнении проектов по Программам фундаментальных исследований Президиума РАН «Квантовые наноструктуры» и «Основы фундаментальных исследований нанотехнологий и наноматериалов».

В частности, в указанных НИР и Программах фундаментальных исследований Президиума РАН по разработанному в главах 3-5 диссертационной работы алгоритму оптимизации (расчет зонной диаграммы структур, выбор оптимальных технологических режимов роста каждого из слоев, введение монослоев ОаАэ на границах раздела) РНЕМТ наногетероструктур с односторонним и двухсторонним 6-легированием были выращены структуры для приборных применений в различных частотных и мощностных диапазонах. Изготовленные на их основе приборы полностью соответствовали требованиям ТЗ.

Председатель комиссии,

Зам. директора ИСВЧПЭ РАН

к.т.н.

Члены комиссии: Зав. лаб. №101, д.ф.-м.н. Зав. лаб. №104, к.т.н. Зав. лаб. №106, к.т.н.

А.П. Сеничкин