Влияние дизайна метаморфного буфера на электрофизические и структурные свойства эпитаксиальных метаморфных НЕМТ наногетероструктур In0.7Al0.3As/In0.7Ga0.3As/In0.7Al0.3As на подложках GaAs и InP тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат физико-математических наук Пушкарёв, Сергей Сергеевич

• Пушкарёв, Сергей Сергеевич
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Пушкарёв, Сергей Сергеевич

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений и условных обозначений

Введение

Глава 1 Применение, электронные и релаксационные свойства, особенности конструкции и технологии эпитакисального роста метаморфных

НЕМТ наногетероструктур 1пА1Аз/1пОаА8ЯпА1Аз

1.1 Использование метаморфных наногетероструктур в сверхвысокочастотной полупроводниковой электронике

1.2 Двумерный электронный газ

1.3 Релаксация напряжённых эпитаксиальных слоёв

1.4 Конструкционные особенности метаморфного буфера

1.4.1 Метаморфные буферы с разным профилем состава

1.4.2 Инверсная ступень, завершающая метаморфный буфер

1.5 Технологические режимы роста метаморфного буфера

1.6 Фильтрация дислокаций с помощью сверхрешёток

1.7 Выводы по первой главе

Глава 2 Экспериментальные методы и оборудование

2.1 Молекулярно-лучевая эпитаксия

2.2 Методы измерения и исследования электрофизических и структурных характеристик наногетероструктур

2.2.1 Метод Ван дер Пау

2.2.2 Измерения на холловских мостиках

2.2.3 Атомно-силовая микроскопия

2.2.4 Рентгеновская дифрактометрия

2.2.5 Электронная микроскопия

2.2.6 Спектроскопия фотолюминесценции

2.2.7 Вторично-ионная масс-спектрометрия

2.3 Выводы по второй главе

Глава 3 Исследование влияния различных конструкций метаморфного буфера на электрофизические и структурные параметры МНЕМТ наногетероструктур

3.1 Общая идеология выращенных МНЕМТ наногетероструктур

3.2 Исследование влияния введения рассогласованных сверхрешёток внутрь линейного метаморфного буфера на электрофизические и структурные свойства МНЕМТ наногетероструктур

3.3 Исследование влияния введения инверсных ступеней внутрь линейного метаморфного буфера на электрофизические и структурные свойства МНЕМТ наногетероструктур

3.4 Исследование влияния использования ступенчатого метаморфного буфера на электрофизические и структурные свойства МНЕМТ наногетероструктуры

3.5 Выводы по третьей главе

Глава 4 Исследования выращенных МНЕМТ наногетероструктур методом

рентгеновской дифрактометрии и спектроскопии фотолюминесценции

4.1 Исследование выращенных МНЕМТ наногетероструктур методом рентгеновской дифрактометрии

4.1.1 Вводная информация

4.1.2 Полученные результаты

4.1.3 Моделирование релаксации метаморфного буфера

4.1.4 Сравнение релаксационной модели метаморфного буфера с экспериментом

4.2 Взаимосвязь фотолюминесцентных и электрофизических свойств выращенных МНЕМТ наногетероструктур

4.3 Выводы по четвёртой главе

Глава 5 Применение оптимизированной метаморфной технологии при

разработке МНЕМТ транзисторов

Заключение

Благодарности

Список литературы

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

EDX - energy-dispersive X-ray spectroscopy — энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия

НЕМТ — high electron mobility transistor — транзистор с высокой подвижностью электронов

МНЕМТ— metamorphic НЕМТ- metamorphic high electron mobility transistor MOCVD — metal-organic chemical vapor deposition — химическое осаждение из газовой фазы металлоорганических соединений

РНЕМТ — pseudomorphic НЕМТ — pseudomorphic high electron mobility transistor

SL - superlattice - сверхрешётка

ACM - атомно-силовая микроскопия

ВИМС - вторично-ионная массовая спектроскопия

ЗШУ - загрузочно-шлюзовое устройство

КДО - кривая дифракционного отражения

КЯ - квантовая яма

МБ - метаморфный буфер

МИС - монолитная интегральная схема

МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия

НВГМ - насос вакуумный геттерный магниторазрядный

НМД - насос магниторазрядный диодный

ПНИР - поисковая научно-исследовательская работа

ПРЭМ - просвечивающая растровая электронная микроскопия

ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия

РЭМ - растровая электронная спектроскопия

СВЧ - сверхвысокочастотный

ФЛ - фотолюминесценция

ФЭУ - фотоэлектронный умножитель

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние дизайна метаморфного буфера на электрофизические и структурные свойства эпитаксиальных метаморфных НЕМТ наногетероструктур In0.7Al0.3As/In0.7Ga0.3As/In0.7Al0.3As на подложках GaAs и InP»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Для обработки сверхвысокочастотных и терагерцевых электромагнитных сигналов применяются так называемые транзисторы с высокой подвижностью электронов {high electron mobility transistor — НЕМТ), изготовленные на базе полупроводниковых гетероструктур. Такие многослойные гетероструктуры на основе полупроводниковых соединений из группы AmBw с резкими интерфейсами и с наноразмерными слоями успешнее всего реализуются с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии. Активной областью таких гетероструктур (в дальнейшем - НЕМТ наногетероструктур) является наноразмерная квантовая яма (КЯ) с двумерным электронным газом.

В настоящее время на базе наногетероструктур на подложках InP получены транзисторы с самыми высокими частотными характеристиками. Так, в работе [1] сообщается о НЕМТ транзисторе с составной квантовой ямой Ino.52Alo.48As/Ino.53Gao.47As/InAs/Ino.53Gao.47As/Ino.52Alo.48As на подложке InP с длиной затвора 30 нм, на котором получены значения граничных частот усиления по току fT = 644 ГГц и по мощности /Пах = 681 ГГц. Такие высокие значения рабочих частот по сравнению с традиционными псевдоморфными НЕМТ (РНЕМТ) транзисторами с КЯ Alo.2Gao.8As/Ino.2Gao.8As/Alo.2Gao.8As на подложках GaAs обусловлены двумя факторами. Во-первых, уменьшением эффективной массы электрона при увеличении содержания In в активной области и соответствующим увеличением подвижности электронов и дрейфовой скорости насыщения электронов в таких структурах. Во-вторых, возможностью большего легирования барьерного слоя InvAli__vAs с большим х благодаря меньшей концентрации образующихся /Ж-центров. Но относительно высокая стоимость подложек InP по сравнению с GaAs, их меньшая технологичность, в основном вызванная хрупкостью и меньшим размером подложек, стимулировали работы по замене подложек InP на подложки GaAs.

Альтернативой использования подложек 1пР оказалась метаморфная технология, которая позволяет выращивать эпитаксиальные слои (эпислои) в случаях, когда параметры решётки эпислоёв и подложки сильно различаются. Суть метаморфной технологии заключается в выращивании между подложкой и активной областью наногетероструктуры толстого слоя с изменяющимся в зависимости от толщины составом — метаморфного буфера (МБ). Благодаря постепенному изменению состава МБ релаксирует через образование прямоугольной сетки дислокаций несоответствия, обеспечивая двумерный рост вышележащей активной области. В работе [2] сообщается о метаморфном НЕМТ {МНЕМТ) транзисторе с КЯ In0.52Al0.48As/In0.70Ga0.30As/In0.52Al0.48As на подложке ваАз с длиной затвора 40 нм, на котором получены значения /т = 688 ГГц и /тах = 800 ГГц.

Однако образование дислокаций несоответствия при релаксации метаморфного буфера сопровождается образованием прорастающих дислокаций, которые проникают в активную область наногетероструктуры. Прорастающие дислокации вызывают дополнительное рассеяние электронов, что приводит к уменьшению подвижности электронов и, в свою очередь, к уменьшению рабочих частот транзисторов. Кроме того, МНЕМТ наногетероструктуры обладают характерным поперечно-полосатым рельефом поверхности и большей шероховатостью поверхности, чем НЕМТ и РНЕМТ наногетероструктуры. Гладкость поверхности влияет на свойства и характеристики гетероструктурных электронных приборов, особенно при использовании наноразмерных технологий, поскольку топологические размеры элементов на поверхности на сегодняшний день составляют ~ 30-50 нм.

Характеристики МНЕМТ наногетероструктур, такие как подвижность и концентрация электронов, шероховатость поверхности, а также частотные характеристики изготовленных на МНЕМТ наногетероструктурах транзисторов и монолитных интегральных схем зависят от дизайна метаморфного буфера и от технологических режимов выращивания МНЕМТ наногетероструктур. Поэтому актуальной задачей является выращивание МНЕМТ наногетероструктур с

высокими электрофизическими параметрами и кристаллическим совершенством, подавление проникновения прорастающих дислокаций в активную область метаморфных наногетероструктур, минимизация шероховатости их поверхности.

Цели и задачи работы

Целью работы являлось установление влияния профиля химического состава метаморфного буфера на электрофизические и структурные свойства эпитаксиальных МНЕМТ наногетероструктур с КЯ

Ino.7Alo.3As/Ino.7Gao.3As/Ino.7Alo.3As на подложках GaAs и InP.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи.

• Методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) выращена серия МНЕМТ наногетероструктур с КЯ Ino.7Alo.3As/Ino.7Gao.3As/Ino.7Alo.3As на подложках (10 0) GaAs и InP с различным профилем химического состава (дизайном) метаморфного буфера, включая ступенчатый профиль и линейный профиль с внутренними сбалансированно-рассогласованными сверхрешётками и инверсными ступенями.

• Проведено систематизированное исследование электрофизических параметров выращенных МНЕМТ наногетероструктур: подвижности электронов ¡J.Q и их двумерной концентрации ns при температурах Т = 300 и 77 К.

• Исследовано совершенство кристаллической структуры выращенных МНЕМТ наногетероструктур с использованием методов атомно-силовой микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии.

• Методом рентгеновской дифрактометрии определены латеральный и нормальный параметры кристаллической решётки достаточно толстых (~ 100 нм) слоёв с однородным составом в выращенных МНЕМТ наногетероструктурах. На основании этого определена величина упругой деформации указанных слоёв.

• По модели частично реласкированного метаморфного буфера произведён расчёт остаточной упругой деформации метаморфного буфера для выращенных наногетероструктур. Произведено сравнение измеренной величины

остаточной упругой деформации метаморфного буфера с промоделированной для выращенных наногетероструктур.

• Изучена возможность использования спектроскопии

фотолюминесценции для качественной оценки подвижности электронов в МНЕМТ наногетероструктурах.

Научная новизна работы

1. В работе впервые предложены и методом МЛЭ выращены МНЕМТ наногетероструктуры со сбалансированно-рассогласованными сверхрешётками внутри линейного метаморфного буфера, фильтрующими прорастающие дислокации. Исследованы электрофизические и структурные свойства таких наногетероструктур.

2. Впервые показано, что увеличение числа периодов сбалансированно-рассогласованных сверхрешёток внутри линейного метаморфного буфера приводит к увеличению подвижности электронов в МНЕМТ наногетероструктурах.

3. Впервые предложена и методом МЛЭ выращена МНЕМТ наногетероструктура с дополнительными инверсными ступенями и следующими за ними заглаживающими слоями внутри линейного метаморфного буфера. Описанный дизайн метаморфного буфера позволяет методом рентгеновской дифрактометрии определить параметры кристаллической решётки, состав и величину упругой деформации в промежуточных точках метаморфного буфера, в которых расположены достаточно толстые заглаживающие слои однородного состава.

4. Впервые показано, что введение дополнительных инверсных ступеней внутрь метаморфного буфера приводит к резкому уменьшению его остаточной упругой деформации.

Научная и практическая значимость работы

Исследуемые в работе метаморфные наногетероструктуры с высокими значениями концентрации и подвижности электронов в КЯ (около 1.5-1012 см-2 и

•у

12000 см /(В-с) при комнатной температуре) применяются для изготовления малошумящих сверхвысокочастотных транзисторов и монолитных интегральных микросхем. Таким образом, проведённые в диссертационной работе исследования позволят создавать приборы с улучшенными частотными характеристиками. Выбор оптимального дизайна метаморфного буфера позволяет, с одной стороны, добиться увеличения подвижности электронов в КЯ, с другой стороны - добиться уменьшения шероховатости поверхности наногетероструктуры, что играет важную роль при использовании наноразмерной 30-50 нм) технологии. Результаты работы были использованы в научных разработках ИСВЧПЭ РАН при выполнении следующих научно-исследовательских работ:

• «Разработка технологии изготовления метаморфных наногетероструктур 1пА1А8/1пОаА8/ОаАз для диапазона 60-80 ГГц», выполняемой по Федеральной целевой программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России» на 2007-2013 годы, государственный контракт от 12 октября 2011 г. № 16.513.11.3113;

• «Исследование возможностей создания наногетероструктур для терагерцового диапазона частот (свыше 300 ГГц) телекоммуникационных систем», выполняемой по Федеральной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, государственный контракт от 29 апреля 2011 г. № 14.740.11.0869.

Основные пололсения, выносимые на защиту

1. Разработанная методика МЛЭ роста МНЕМТ наногетероструктур Ino.7Alo.3As/Ino.7Gao.3As на подложке (1 0 0) СаАэ с различным дизайном метаморфного буфера, включая ступенчатый профиль состава метаморфного буфера и линейные профили с внедрёнными внутрь метаморфного буфера

сбалансированно-рассогласованными сверхрешётками либо инверсными ступенями.

2. Обнаруженный эффект уменьшения рассеяния электронов в активной области при увеличении числа периодов сбалансированно-рассогласованных сверхрешёток внутри метаморфного буфера.

3. Обнаруженный эффект сильного уменьшения остаточной упругой деформации метаморфного буфера при введении внутрь него дополнительных инверсных ступеней, равномерно распределённых по толщине метаморфного буфера.

4. Предложенный дизайн метаморфного буфера, предусматривающий наличие внутри него однородных по составу слоев и позволяющий с помощью рентгеновской дифрактометрии определять параметры решётки, состав и величину упругой деформации метаморфного буфера в местах внедрения этих слоев.

5. Обоснованный выбор ступенчатого дизайна метаморфного буфера как наиболее оптимального с точки зрения подвижности электронов при комнатной температуре и шероховатости поверхности МНЕМТ наногетероструктуры.

6. Обнаруженный экспоненциальный вид корреляционной зависимости между интенсивностью пика фотолюминесценции КЯ и подвижностью электронов при Т = 77 К для выращенных наногетероструктур.

Достоверность научных положений, результатов и выводов

Достоверность научных результатов обусловлена применением современных и общепризнанных экспериментальных методов: МЛЭ, метода Ван дер Пау, атомно-силовой и просвечивающей электронной микроскопии, вторично-ионной масс-спектрометрии, рентгеновской дифрактометрии, спектроскопии фотолюминесценции. Полученные в работе результаты и выводы не противоречат ранее известным данным, неоднократно апробированы на международных и российских конференциях и научных семинарах.

Личный вклад соискателя

Соискатель принимал активное участие на всех стадиях работы. Им был выполнен анализ имеющихся литературных данных по теме, часть экспериментальных работ по эпитаксиальному росту МНЕМТ наногетероструктур, измерение их электрофизических параметров методами Ван дер Пау и мостиков Холла, расчёт остаточной упругой деформации согласно модели частично релаксированного метаморфного буфера, а также обработка измеренных кривых дифракционного отражения и определение параметров решётки, состава и величины упругой деформации заглаживающих слоёв выращенных наногетероструктур.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на XIV Национальной конференции по росту кристаллов, объединённой с IV Международной конференцией «Кристаллофизика XXI века», посвящённой памяти М.П. Шаскольской (Москва, 2010 г.); 1-ой и 2-ой научно-практической конференции по физике и технологии наногетероструктурной СВЧ электроники «Мокеровские чтения» (Москва, 2011, 2012 гг.); VIII Национальной конференции «Рентгеновское синхротронное излучение, нейтроны и электроны для исследования наносистем и материалов. Нано-био-инфо-когнитивные технологии (РСНЭ-НБИК 2011)» (Москва, 2011 г.); Международной научной конференции «Актуальные проблемы физики твёрдого тела (ФТТ-2011)» (Минск, 2011 г.); XV и XVI Международных симпозиумах «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 2011, 2012 гг.); XIX Уральской международной зимней школе по физике полупроводников (Екатеринбург/Новоуральск, 2012 г.); 20th International Symposium «Nanostructures: Physics and Technology» (Nizhny Novgorod, 2012); International Conference "Micro- and Nanoelectronics - 2012" (Moscow/Zvenigorod, 2012); 15th European Microscopy Congress (Manchester Central, United Kingdom, 2012).

Основные публикации по теме диссертации

Список опубликованных работ по теме диссертации в журналах, вошедших в перечень ВАК

1. И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, Е.А. Климов, A.J1. Кванин, С.С. Пушкарев, М.А. Пушкин. Взаимосвязь конструкции метаморфных наногетероструктур InAlAs/InGaAs с содержанием InAs в активном слое 76-100% с морфологией их поверхности и электрофизическими свойствами // Физика и техника полупроводников. -2011. - Т. 45, вып. 9. - С. 1203-1208.

2. Г.Б. Галиев, И.С. Васильевский, Е.А. Климов, P.M. Имамов, С.С. Пушкарев, И.А. Субботин. Структурные и электрофизические свойства метаморфных наногетероструктур с высоким содержанием InAs (37-100%), выращенных на подложках GaAs и InP // Кристаллография. - 2011. - Т. 56, № 5. -С. 984-989.

3. И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, Е.А. Климов, С.С. Пушкарев, O.A. Рубан. Использование метаморфной технологии для получения МНЕМТ-наногетероструктур InAlAs/InGaAs на подложках GaAs и InP с различным содержанием InAs в активной области. // Нано- и микросистемная техника. -2011.-№ 12.-С. 8-11.

4. Г.Б. Галиев, С.С. Пушкарев, И.С. Васильевский, Е.А. Климов, P.M. Имамов, И. А. Субботин, Е. С. Павленко, A. JI. Кванин. Исследование структурных и электрофизических параметров МНЕМТ- наногетероструктур Ino.70Alo.30As/Ino.75Gao.25Asc различным распределением деформаций в метаморфном буфере // Кристаллография. - 2012. - Т. 57, № 6. - С. 954-961.

5. G.B. Galiev, I.S. VasiPevskii, S.S. Pushkarev, Е.А. Klimov, R.M. Imamov, P. A.Buffat, B. Dwir, E. I. Suvorova. Metamorphic InAlAs/InGaAs/InAlAs/GaAs HEMT heterostructures containing strained superlattices and inverse steps in the metamorphic buffer // J. Cryst. Growth. - 2013. - Vol. 366. - P. 55-60.

6. A.C. Бугаев, Г.Б. Галиев, П.П. Мальцев, С.С. Пушкарев, Ю.В. Фёдоров. Полупроводниковые гетероструктуры InAlAs/InGaAs с метаморфным буфером

InÄ(Alj,Gai_r)i_TAs: конструкция, технология, применение // Нано- и микросистемная техника. - 2012. - № 10. - С. 14-24.

7. Г.Б. Галиев, С.С. Пушкарев, И.С. Васильевский, О.М. Жигалина, Е.А. Климов, В.Г. Жигалина, P.M. Имамов. Исследование влияния напряженных сверхрешеток, введенных в метаморфный буфер, на электрофизические свойства и атомное строение МНЕМТ наногетероструктур InAlAs/InGaAs // Физика и техника полупроводников. - 2013. - Т. 47, № 4. — С. 510-515.

Список опубликованных работ по теме диссертации в других печатных изданиях

8. Патент РФ на изобретение № 2474923. Полупроводниковая метаморфная наногетероструктура InAlAs/InGaAs / Г.Б. Галиев, И.С. Васильевский, Е.А. Климов, С.С. Пушкарёв, O.A. Рубан ; патентообладатель ИСВЧПЭ РАН. - 2011125641/28 ; заявл. 23.06.2011 ; опубл. 10.02.2013, бюл. № 4.

9. Патент РФ на изобретение № 2474924. Полупроводниковая наногетероструктура InAlAs/InGaAs с метаморфным буфером / Г.Б. Галиев, И.С. Васильевский, Е.А. Климов, С.С. Пушкарёв, O.A. Рубан ; патентообладатель ИСВЧПЭ РАН.-2011132972/28; заявл. 08.08.2011 ; опубл. 10.02.2013, бюл. № 4.

10. И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, Е.А. Климов, В.А. Кульбачинский, С.С. Пушкарёв, H.A. Юзеева. Электронный транспорт в модулировано-легированных квантовых ямах и слоях InAs на основе метаморфных наногетероструктур // Сборник трудов научной сессии НИЯУ МИФИ-2010 (Москва, 25-31 января 2010 г.).-Т. З.-С. 26-29.

11. И.С. Васильевский, Г.Б. Галиев, P.M. Имамов, Е.А. Климов, С.С. Пушкарев, И.А. Субботин. Электрофизические и структурные свойства метаморфных наногетероструктур с высоким содержанием InAs (75-100%), выращенных на подложках GaAs и InP // Труды XV международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 14-18 марта 2011 г.). - Т. 2. _С. 434-435.

12. С.С. Пушкарёв, Г.Б. Галиев, И.С. Васильевский, P.M. Имамов,

A.JI. Кванин, Е.А. Климов, Е.С. Павленко, И.А. Субботин. Исследование влияния модификации метаморфного буфера на электрофизические и структурные свойства МНЕМТ наногетероструктур In0.70Al0.30As/In0.75Ga0.25As // Сборник трудов XVI Между народного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 12-16 марта 2012 г.). - Т. 2. - С. 359-361.

13. G.B. Galiev, I.S. Vasil'evskii, S.S. Pushkaryov, Е.А. Klimov, A.L. Kvanin, R.M. Imamov, P.A. Buffat, E.I. Suvorova. Electrophysical and structural properties of novel metamorphic GaAs/InGaAs/InAlAs HEMTs containing strained superlattices and inverse steps in the metamorphic buffer // 20th International Symposium «Nanostructures: Physics and Technology» (Nizhny Novgorod, June 24-30, 2012) : proceedings. - P. 110-112.

14. S.S. Pushkarev, G.B. Galiev, E.A. Klimov, D.V. Lavrukhin, I.S. Vasil'evskii, R.M. Imamov, I.A. Subbotin, O.M. Zhigalina, P.A. Buffat, B. Dwir, E.I. Suvorova. Influence of metamorphic buffer design on electrophysical and structural properties of MHEMT nanoheterostructures Ino.7Alo.3As/Ino.7Gao.3As/Ino.7Alo.3As/GaAs // International Conference "Micro- and Nanoelectronics - 2012" (Moscow/Zvenigorod, October 1-5, 2012) : book of abstracts. - 03-13.

15. Г.Б. Галиев, С.С. Пушкарёв, И.С. Васильевский, Е.А. Климов,

B.C. Лопотов. Оптимизация конструкции метаморфного буфера для выращивания МНЕМТ наногетероструктур Ino.68Alo.32As/Ino.72Gao.28As на подложке GaAs // Труды международной научно-технической конференции «Нанотехнологии-2012» (Таганрог, 25-29 июня 2012 г.). - С. 23-24.

16. Разработка технологии изготовления метаморфных наногетероструктур InAlAs/InGaAs/GaAs для диапазона частот 60-80 ГГц : отчёт о ПНИР (промежуточн., 2 этап) ; гос. контракт № 16.513.11.3113 / ИСВЧПЭ РАН ; рук. А.С. Бугаев ; исполн.: С.С. Пушкарёв [и др.]. — М., 2012. - 170 с. - № гос. регистрации 01201177613.

17. Исследование возможностей создания наногетероструктур для терагерцового диапазона частот (свыше 300 ГГц) телекоммуникационных систем

: отчёт о ПНИР (промежуточн., 2 этап) ; гос. контракт № 14.740.11.0869 / ИСВЧПЭ РАН ; рук. Ю.К. Пожела ; исполн.: С.С. Пушкарёв [и др.]. - М., 2011. — 86 с. - № гос. регистрации 01201169427.

1 ПРИМЕНЕНИЕ, ЭЛЕКТРОННЫЕ И РЕЛАКСАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА, ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ ЭПИТАКСИАЛЬНОГО РОСТА МЕТАМОРФНЫХ НЕМТ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУР1пА1А8/1пСаА8/1пА1А8

1.1 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТАМОРФНЫХ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУР В СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ

ЭЛЕКТРОНИКЕ

Электроника в техническом смысле - это приборы и устройства, принцип действия которых основан на взаимодействии электронов с электромагнитными полями и которые служат в основном для передачи, обработки и хранения информации. Электроника сверхвысоких частот возникла в результате логического развития более низкочастотной электроники.

Принято рассматривать следующие диапазоны длин электромагнитных волн: сантиметровый (1-10 см, ему соответствуют частоты 3-30 ГГц), миллиметровый (1-10 мм, ему соответствуют частоты 30-300 ГГц), субмиллиметровый (0.1-1 мм, ему соответствуют частоты 0.3-3 ТГц). Сантиметровый диапазон радиоволн называют сверхвысокочастотным излучением (СВЧ), а миллиметровый - крайне высокочастотным излучением (КВЧ), их объединяют под названием «микроволновое излучение». Субмиллиметровый диапазон радиоволн относится к терагерцевому излучению.

Основные заказчики СВЧ-приборов твердотельной электроники в России -это разработчики нового поколения бортовых и наземных радиолокаторов на активных фазированных антенных решётках (АФАР). Наиболее массовый гражданский рынок, потребляющий приборы гетероструктурной электроники, — это сотовая телефония (~58%), за ней следует высокоскоростная оптоволоконная связь (-24%) и цифровое телевидение (-10%). Остальная доля падает на набирающие обороты беспроводные системы связи широкополосного доступа с предоставлением услуг мультимедиа, локальные сети и так далее (этот рынок в

России занят иностранными компаниями) [3]. Также нужно упомянуть автомобильные радары.

Для работы с СВЧ и КВЧ (а в перспективе - и с терагерцевыми) электромагнитными сигналами применяется так называемый транзистор с высокой подвижностью электронов {high electron mobility transistor, HEMT), изготовленный на основе полупроводниковой гетероструктуры.

Транзистор - это полупроводниковый электронный прибор, позволяющий относительно слабыми входными сигналами управлять гораздо более мощным напряжением либо током в цепи. Работа полевого транзистора основана на изменении электрическим полем затвора проводимости канала, по которому между истоком и стоком протекает ток. Для СВЧ-транзистора требуются высокий ток насыщения Iíis и высокая крутизна gm = IdJ Uds при U(¡s = const для быстрого разряда и заряда емкостных цепей. Поскольку и gm пропорциональны концентрации электронов в канале, то это достигается увеличением уровня легирования, но при этом из-за примесного рассеяния падает подвижность и дрейфовая скорость насыщения носителей.

Выход из вышеуказанного затруднения дали гетеропереходы, идея использования которых в полупроводниковой технике была высказана в 1960-х годах. Гетеропереход - это контакт двух полупроводников с различной шириной запрещённой зоны. Гетеропереходы используются для создания потенциальных ям для носителей заряда в многослойных полупроводниковых структурах (гетероструктурах). Развитие технологий прецизионного выращивания гетероструктур - молекулярно-лучевой эпитаксии и химического осаждения из газовой фазы металлоорганических соединений {metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD) позволило создавать многослойные гетероструктуры с резкими интерфейсами и с размерами активных областей, сравнимыми с длиной волны электрона [4, 5].

В гетероструктуре электроны внутри потенциальной ямы пространственно отделены от ионизированных донорных атомов, что существенно снижает рассеяние на ионизированных донорах. Кроме того, высокая плотность

электронов на гетерограннце снижает кулоновское рассеяние из-за эффективного электронного экранирования. В результате подвижность электронов в гетероструктуре достигает при комнатной температуре значений, характерных для чистого материала. Таким образом, возможность получения высокой концентрации электронов в очень тонком слое, благоприятный электронный транспорт, а также возможность управления концентрацией в канале способствовали быстрой разработке нового типа полевых транзисторов на двумерном электронном газе - НЕМТ транзисторов. Традиционная гетеропара материалов для НЕМТ транзисторов - GaAsZAlo.2Gao.8As.

Необходимость обработки больших массивов информации за все более короткое время приводит к непрерывному усложнению интегральных схем и повышению быстродействия каждого отдельного элемента. Традиционный путь повышения быстродействия - снижение размеров транзисторов и повышение плотности их упаковки на кристалле - становится всё менее эффективным, так как достигаются за счёт всё более сложных технологических приёмов. Суть этого традиционного пути легко понять: при уменьшении расстояние, которое нужно пройти электрону, уменьшается затрачиваемое на это время. Кроме того, существуют пределы снижения размеров приборов, обусловленные рядом технологических и физических ограничений. В настоящий момент предел длины затвора транзистора -30 нм, при меньшей длине затвора электроны туннелируют сквозь барьеры, которые должны бы ограничивать их движение, и транзисторы становятся неуправляемыми.

Другой путь повышения быстродействия - увеличение скорости движения носителей заряда. Дальнейшее средство увеличить скорость движения электронов помимо уменьшения концентрации рассеивающих центров на его пути — это уменьшение его эффективной массы. Для канала транзистора приходится искать полупроводниковое соединение, в котором эффективная масса электрона меньше, чем в ваЛв. Искомое полупроводниковое соединение должно обладать такой же кристаллической структурой, как и ваАз и мало отличаться по параметру кристаллической решётки для того, чтобы методом МЛЭ слой такого вещества

мог быть выращен на подложках ваАз. Такой полупроводник из группы соединении как 1пАб, обеспечивает меньшую эффективную массу

электрона, но его параметр решётки настолько отличается от параметра решётки ваАБ, что эпитаксиальное выращивание монокристаллической плёнки 1пАб на ваАБ невозможно. Компромиссным решением проблемы явилось использование твёрдого раствора ГПуОа^АБ для дна КЯ и ¡п^АЬ-дАб для барьеров, ограничивающих квантовую яму. Значение х не может превышать 0.25, в противном случае из-за слишком большого рассогласования параметров решёток подложки и растущего слоя нарушается двумерный характер эпитаксиального роста слоя и кристаллическая структура выросшего слоя оказывается сильно дефектной. Если же рассогласование не превышает указанный предел, эпитаксиальный слой растёт с упруго деформированной, но не дефектной кристаллической структурой. Такой тип роста называется псевдоморфным из-за того, что кристаллическая структура эпитаксиального слоя, деформируясь, подстраивается под кристаллическую структуру субстрата. Такое состояние эпитаксиального слоя возможно только пока он тонок, но после достижения критической тощины эпитаксиальный слой релаксирует, его кристаллическая структура «распрямляется» и образуются дефекты.

Одним из методов преодоления описанного ограничения является выбор подходящей подложки. Наиболее коммерчески доступны и технологически удобны подложки ОаАБ и 1пР, причём подложка 1пР более дорогая и хрупкая, чем ваАБ; со стоимостью приходится считаться ещё на стадии закупки материалов, а с хрупкостью - на стадии изготовления интегральной микросхемы на уже выращенной гетероструктуре, при её корпусировании и так далее. Однако на подложках 1пР возможно выращивание слоёв Гп^Оа^АБ, Гп^А^-дАб сх = 0.50, а если использовать псевдоморфный тип роста - то и до х = 1.0.

Другой метод получения гетероструктур с высоким содержанием 1пАб в активной области заключается в выращивании так называемого метаморфного буфера (МБ). Это достаточно толстый (около 1-2 мкм) слой с плавно меняющимся составом, подобранным так, чтобы в нижней части метаморфного

буфера параметр решётки был согласован с параметром решётки подложки, а в верхнее части - с параметром решётки функционально важной активной области, состоящей из квантовой ямы и ограничивающих её барьеров [6]. Метаморфная технология позволяет на подложках GaAs перейти к активной области InrAli^As/InxGai-.vAs/InrAli-vAs с диапазоном состава 0.3 <х < 1.0. Последнюю цель также можно достигнуть при использовании антимонидов - соединений AmBv с сурьмой (Sb) — и, в частности, при использовании подложки GaSb, однако эпитаксия антимонидов сложнее эпитаксии арсенидов из-за принципиальных физических процессов, происходящих при росте антимонидов (проявление нестехиометрической природы этих соединений [7]).

В настоящее время метаморфные наногетероструктуры с квантовой ямой (КЯ) InAlAs/InGaAs/InAlAs на подложках GaAs для метаморфных НЕМТ (МНЕМТ) транзисторов являются одними из наиболее перспективных для СВЧ электроники. Так, в 2010 г. lesas del Alamo (Massachusetts Institute of Technology) сообщает о псевдоморфном НЕМТ (РНЕМТ) транзисторе с составной КЯ Ino.52Alo.48As/Ino.53Gao.47As/InAs/Ino.53Gao.47As/Ino.52Alo.48As на подложке InP с длиной затвора 30 нм, на котором получены значения fr■= 644 ГГц и /т;к = 681 ГГц [1]. В 2011 г. он же сообщает о МНЕМТ транзисторе с КЯ In0.52Al0.48As/In0.70Ga0.зоAs/Ino,52А1о.48As на подложке GaAs с длиной затвора 40 нм, на котором получены значения fT= 688 ГГц и ^^=800 ГГц [2]. Высокие значения fr в МНЕМТ структурах на GaAs и в изоморфных и псевдоморфных НЕМТ структурах на InP по сравнению с традиционными НЕМТ и РНЕМТ структурами на GaAs (рис. 1.1) обусловлены двумя факторами. Во-первых, уменьшением эффективной массы электрона при увеличении содержания In в активной области и соответствующим увеличением подвижности электронов ¡ле и дрейфовой скорости насыщения электронов в таких структурах (рис. 1.2) [8]. Во-вторых, возможностью большего легирования барьерного слоя InrAl,_xAs с большим х благодаря меньшей концентрации образующихся DX-центров [9, 10]. Увеличение легирования позволяет компенсировать уменьшение концентрации электронов в КЯ при приближении КЯ к поверхности, происходящее из-за

влияния поверхностного потенциала [11]. Следовательно, толщину барьерного слоя можно уменьшить при сохранении требуемой концентрации электронов в КЯ, тем самым увеличив отношение длины затвора транзистора к толщине барьерного слоя; при этом короткоканальные эффекты подавляются и величина/т возрастает [12]. Но заметим, что относительно высокая стоимость подложек 1пР по сравнению с ОаАэ, их меньшая технологичность, в основном вызванная хрупкостью, а также меньший размер подложек делает МНЕМТ структуры на ОаАэ всё же более привлекательными.

-Jr-GaAs MESFET -e-GaAs PHEMT -MriP HEMT

700

600 -

500 -

и 400 -j

и

Рн 300 |

200

100 -

0 -

1970

2010

Рисунок 1.1 - Увеличение значения/т транзисторов со временем [13]

о СО

о

X

о о.

¡2 0> с; о м

I-

о о

X

*

X

m g

С

40000 Т-образный затвор 250 14000

: —300 К ¿д=100 нм

35000 30000 -О-77 К «л 7> 13DOO

..... 200 j_ ТЕ 12000

25000 о—^ ___-СГ ! ; I I 150 X Ь£ Т CD О н С) 11000 10000

20000 <— GaAsМНЕМТ |ПР НЕМТ | ] 100 О СО 1-о f! п 1-о CL Е 8000

Заключение диссертации по теме «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах», Пушкарёв, Сергей Сергеевич

4.3 ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЁРТОЙ ГЛАВЕ

Релаксация метаморфного буфера (толстого эпислоя с монотонно увеличивающимся параметром решётки) хорошо описывается моделью частично релаксированного МБ. Эта модель позволяет предсказывать значение остаточного напряжения МБ и подбирать нужную величину инверсной ступени после МБ для устранения остаточной деформации МБ. Феноменологическая константа К2, которая используется моделью частично релаксированного МБ, сильно зависит от технологических режимов эпитакисального роста (температуры подложки и давления мышьяка). Из-за этого значение К2 для МБ ¡пДЬ^Аз, полученное при анализе работ разных авторов, варьируется в широких пределах.

Для выращенных образцов с помощью рентгеновской дифрактометрии определены латеральный и нормальный параметр решётки заглаживающего слоя 1пА1Аб, а также его деформация.

Сопоставлены экспериментально определённые значения остаточной деформации в образцах и значения, предсказанные моделью для линейных МБ с таким же средним градиентом. Показано, что с помощью нелинейного дизайна МБ можно в большой степени влиять на величину остаточной деформации МБ. Также показано, что нейтрализация остаточных деформаций может зависеть как от перепада состава инверсной ступени, так и от распределения инверсных ступеней в МБ.

Впервые предложенная в ходе выполнения диссертационной работы конструкция МБ с дополнительными инверсными ступенями позволяет с помощью рентгеновской дифрактометрии определить параметры кристаллической решётки в нескольких промежуточных точках МБ.

Показано, что с помощью спектроскопии ФЛ можно диагностировать МНЕМТ наногетероструктуры, в частности, качественно оценить подвижность электронов в них, имея ряд уже измеренных МНЕМТ наногетероструктур с такой же активной областью и опираясь на экспоненциальную зависимость 7(//е) при Т= 77 К. Предложенный метод особенно важен в производстве, поскольку может быть использован в качестве метода неразрушающей диагностики наногетероструктур.

5 ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИМИЗИРОВАННОЙ МЕТАМОРФНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МНЕМТ ТРАНЗИСТОРОВ

Результаты данной диссертационной работы были использованы при выполнении государственного контракта по заказу Министерства образования и науки РФ № 16.513.11.3113 по теме: «Разработка технологии изготовления метаморфных наногетероструктур 1пА1Аз/1пОаА8/ОаАз для диапазона частот 6080 ГГц» (шифр заявки «2011-1.3-513-094-021», номер госрегистрации 01201177613).

В рамках выполнения этого госконтракта на установке ШЬег 32Р была выращена МНЕМТ наногетероструктура 1по.з4А1оббА8/1по.з50ао.б5А8/1по.з4А1о.ббА8 с метаморфным буфером оптимального ступенчатого дизайна (в главе 3 было показано, что ступенчатый дизайн МБ следует признать оптимальным) и с финальной инверсной ступенью (рис. 5.1). На базе этой наногетероструктуры был изготовлен тестовый транзистор с длиной затвора Ь& = 530 нм. п+-1п0.42Са0.58А8 7 нм

Ino.42Alo.58As 15 нм

Ino.42Alo.58As 5 нм

Ino.35Gao.65As 20 нм

Ino.34Alo.66As 200 нм

Ino.34Alo.66As 200 нм bo.42Ab.59As щ * ~ 200 нм 4«

InQ.32Alo.69AS 200 нм

Ino.21Alo.80As 200 нм

Ino.uAlo.9oAs 200 нм

ОаАэ 300 нм ваАэ (100)

Контактный слой Барьер Спейсер КЯ

Барьер

Заглаживающий слой

МБ

Буфер Подложка

Рисунок 5.1 - Конструкция МНЕМТ наногетероструктуры, выращенной в рамках выполнения госконтракта № 16.513.11.3113

Исток Wg=2x50 MKM

1 „

•----г ч ■ 1 Ч V Сток

Исток I 4 . i''i.ii|i»i S1.3MP) •, .- .V-ntoc а б

Рисунок 5.2 - РЭМ-изображение тестового транзистора (а) и отдельно затвора (б)

Частотные характеристики изготовленного тестового транзистора измерялись векторным анализатором Agilent £836Ы в диапазоне частот 0.1-67 ГГц. В указанном диапазоне частот измерялись частотные зависимости S-параметров. На основе измеренных значений ^-параметров были вычислены частотные зависимости \Н2\\ и Mason's Gain. \Н2\\ — коэффициент передачи тока в режиме короткого замыкания на выходе. Он имеет частотную зависимость с наклоном 20 дБ/декада и определяет при 0 дБ предельную частоту усиления по току (/г). Заметим, что величина fT обратно пропорциональна длине затвора. Mason's Gain характеризует максимально достижимый коэффициент усиления по мощности с подавлением неустойчивости за счет обратных связей без диссипативных потерь. Теоретически он имеет частотную зависимость с наклоном 20 дБ/декада и при 0 дБ определяет предельную частоту усиления по

МОЩНОСТИ (/max).

На рис. 5.3, а приведена частотная зависимость \Н2\\ тестового транзистора. Измеренное значение предельной частоты усиления по току составило 31.7 ГГц. При уменьшении длины затвора в 5 раз (до 100 нм) можно ожидать увеличения fT до ~ 160 ГГц. На рисунке 5.3, б приведена частотная зависимость Mason's Gain тестового транзистора. Определённое из рисунка значение /тах составляет ~ 100 ГГц. ч \ \

- \ \ \ -—ч \ \°1 — 31.7 ГГц ч. 1 V

1 10 ^ Частота, ГГц & 100 ш

40 35 30 io го м 20 С о 15 10 5 0 -5

У!

•fl м.

4>

V ,1 г

4»

10 a

Частота, ГГц б

О дБ — 90-100 ГГц

100 шиш»

Рисунок 5.3 - Частотные зависимости |#2i| {a), Mason's Gain (б)

В реальной МИС базовые транзисторы имеют необходимые соединения с помощью микрополосковых или копланарных волноводных линий, поэтому параметры базовых транзисторов будут заведомо лучше. Таким образом, параметры тестового транзистора, изготовленного на описанной МНЕМТ наногетероструктуре демонстрируют очень хорошие частотные характеристики. При выборе длины затвора 100 нм транзисторы с соответствующей топологией, изготовленные на таких МНЕМТ наногетероструктурах, позволят иметь достаточно большой запас по усилению на высоких частотах (/т ~ 160 ГГц, /пах-400 ГГц), что позволит проектировать МИС усилителей с мировыми характеристиками [98].

Также на установке ШЪег 32Р в ИСВЧПЭ РАН была выращена МНЕМТ наногетероструктура № 226 In0.42Al0.58As/In0.42Ga0.58As/In0.42Al0.58As со ступенчатым метаморфным буфером и с финальной инверсной ступенью (рис. 5.4). На базе этой наногетероструктуры были изготовлены тестовые транзисторы с шириной затвора 2x50 мкм и длиной затвора 50 нм (рис. 5.5). Для исследования СВЧ характеристик изготовленных транзисторов были измерены их малосигнальные .S-параметры указанным выше способом и рассчитаны частотные зависимости Н2\ и Mason's Gain. Путём стандартных экстраполяций Н2\ и Mason's Gain прямыми с наклоном 20 дБ/дек определены предельные частоты усиления транзистора по току fT~ 131-134 ГГц и по мощности/тгх ~ 540-630 ГГц (рис. 5.6) [99].

5-Si -> n+-Ino.42Ga().58As 15 нм

Ino.42Alo.5gAs 12 нм

Ino.42Alo.58As 3 нм

Ino.42Gao.58As 18 нм

Ino.42Alo.5sAs 400 нм

Ino.51Alo.49As 200 нм

Ino.41Alo.59As 200 нм

Ino.31Alo.69As 200 нм

Ino.20Alo.80As 200 нм

In0.10Al0.90As 200 нм

GaAs 300 нм

GaAs (1 0 0)

Контактный слой Барьер Спейсер КЯ

Заглаживающий слой

- МБ

Буфер Подложка

Рисунок 5.4 - Конструкция МНЕМТнаногетероструктуры № 226 исток затвор стокисток ghz

Рисунок 5.5 - Топология Рисунок 5.6 - Частотные зависимости Н2\ и тестовых МНЕМТ транзисторов Mason's Gain

Также результаты данной диссертационной работы были использованы при выполнении государственного контракта по заказу Министерства образования и науки РФ № 14.740.11.0869 по теме: «Исследование возможностей создания наногетероструктур для терагерцового диапазона частот (свыше 300 ГГц) телекоммуникационных систем» (шифр заявки «2011-1.5-502-001-017», номер госрегистрации 01201169427). В рамках этого госконтракта на подложках 1пР были выращены НЕМТ наногетероструктуры с КЯ In0.52Al0.48As/In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As с наноразмерными вставками 1пАб на основе разработанной в диссертационной работе методики выращивания эпитаксиальных слоёв Гп^А^Аз и Ы^Оа^А.я с высоким содержанием 1п (х > 0.50) [100].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выращенные методом молекулярно-лучевой эпитаксии МНЕМТ наногетероструктуры на подложках ваАз с оптимизированным дизайном метаморфного буфера демонстрируют электрофизические параметры, сравнимые с электрофизическими параметрами МНЕМТ наногетероструктур на подложке 1пР. В то же время шероховатость поверхности МНЕМТ наногетероструктур на подложках ваАБ остаётся больше, чем для МНЕМТ наногетероструктур на подложке 1пР.

2. Показано, что сбалансированно-рассогласованные сверхрешётки внутри МБ способствуют фильтрации прорастающих дислокаций. Их использование приводит к уменьшению плотности прорастающих дислокаций, проникших в активную область наногетероструктуры, причём указанный эффект усиливается с увеличением числа периодов сверхрешётки от 5 до 30. Это приводит к уменьшению рассеяния электронов в квантовой яме и увеличению их подвижности от 10500 до 11900 см7(В-с) при комнатной температуре и от 33300 до 47100 см /(В-с) при 77 К. Данный эффект подтверждается увеличением интенсивности фотолюминесценции квантовой ямы.

3. Показано, что дизайн метаморфного буфера сильно влияет на его остаточную деформацию. Дополнительные инверсные ступени внутри МБ сильно уменьшают остаточную деформацию МБ, но, в отличие от сбалансировано-напряжённых сверхрешёток, неэффективны для фильтрации прорастающих дислокаций.

4. Один из предложенных дизайнов метаморфного буфера, предусматривающий наличие внутри него толстых заглаживающих слоев, позволяет методом рентгеновской дифрактометрии определить параметры кристаллической решётки, состав и величину упругой деформации в нескольких промежуточных точках метаморфного буфера.

5. Обнаружена корреляция между характерной для метаморфных наногетероструктур неровностью поверхности и подвижностью электронов: структуры с большими значениями среднеквадратичной шероховатости поверхности обладают меньшими значениями подвижности электронов. Показано, что наиболее оптимальным дизайном метаморфного буфера является ступенчатый, поскольку наногетероструктура с таким метаморфным буфером обладает наименьшей шероховатостью поверхности в ряду проанализированных образцов на подложке ОаАэ (6 нм), а также достаточно большим значением л подвижности электронов при комнатной температуре (11600 см /(В-с)).

6. Для МНЕМТ наногетероструктур с различным дизайном метаморфного буфера при Г = 77 К экспериментально установлен экспоненциальный характер корреляционной зависимости между подвижностью электронов в квантовой яме и интенсивностью фотолюминесценции квантовой ямы. С помощью спектроскопии фотолюминесценции можно качественно оценить подвижность электронов в них, имея ряд уже измеренных МНЕМТ наногетероструктур с такой же активной областью и опираясь на установленную экспоненциальную зависимость / ~ ехр(ме), где I - интенсивность фотолюминесценции от квантовой ямы при Т =77 К, [ле — подвижность электронов в квантовой яме при Т = 77 К. Предложенный метод представляет особенный интерес как метод неразрушающей диагностики наногетероструктур.

БЛАГОДАРНОСТИ

Я благодарен своему научному руководителю — заведующему лабораторией исследования процессов формирования низкоразмерных электронных систем в наногетероструктурных соединениях АШВУ ИСВЧПЭ РАН, д. ф.-м. н. Талибу Бариевичу Галиеву - за предложение интересной, актуальной темы диссертации и всестороннюю помощь во время работы над диссертацией, а также всему научному коллективу вышеназванной лаборатории за содействие во время выполнения научно-исследовательских работ, в особенности к. ф.-м. н. Ивану Сергеевичу Васильевскому за ценные советы и замечания.

Выражаю свою искреннюю признательность коллегам, в соавторстве с которыми мы публиковали полученные результаты: д. ф.-м. н. Рафику Мамед оглы Имамову (Институт кристаллографии РАН) и к. ф.-м. н. Илье Александровичу Субботину (НИЦ «Курчатовский институт») за предоставленные результаты измерений рентгеновской дифрактометрии; к. ф.-м. н. Александру Леонидовичу Васильеву (НИЦ «Курчатовский институт»), д. ф.-м. н. Елене Игоревне Суворовой (Институт кристаллографии РАН) и д. ф.-м. н. Ольге Михайловне Жигалиной (Институт кристаллографии РАН) за предоставленные результаты измерений просвечивающей электронной микроскопии; Владимиру Васильевичу Сарайкину (ИСВЧПЭ РАН) за предоставленные результаты измерений вторично-ионной масс-спектрометрии; Денису Владимировичу Лаврухину (ИСВЧПЭ РАН) за предоставленные результаты измерений спектроскопии фотолюминесценции.

Также выражаю свою глубокую благодарность директору ИСВЧПЭ РАН, д. т. н., профессору Петру Павловичу Мальцеву за помощь и содействие в организационных вопросах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Пушкарёв, Сергей Сергеевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. D.-H. Kim, J.A. del Alamo. 30-nm InAs PHEMTs with/r = 644 GHz and/max = 681 GHz//IEEE Electron Device Letters. - 2010.-Vol. 31, N. 8.-P. 806-807.

2. D.-H. Kim, B. Brar, J.A. del Alamo. fT = 688 GHz and/max = 800 GHz in Lg = 40 nm Ino.7Gao.3As MHEMTs with gm>max > 2.7 mS/um // IEEE International Electron Devices Meeting (Washington DC, 2011) : Conference Publications. -P. 13.6.1-13.6.4.

3. В.Г. Мокеров. В России возможна своя твердотельная СВЧ-электроника // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 2003. - № 8. - С. 4-7.

4. В.И. Корольков. От транзистора и гетеролазера к точечным квантовым приборам (часть 1) // Окно в микромир. - 2000. - № 1. - С. 5-8.

5. В.И. Корольков. От транзистора и гетеролазера к точечным квантовым приборам (часть 2) // Окно в микромир. - 2001. - № 2. - С. 14-19.

6. И. Шахнович. Твердотельные СВЧ-приборы и технологии. Состояние и перспективы // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 2005. - № 5. -С. 58-64.

7. Физико-химические свойства полупроводниковых веществ : справочник // М. : Наука, 1978.

8. M.-S. Son, В.-Н. Lee, M.-R. Kim, S.-D. Kim, J.-K. Rhee. Simulation of the DC and the millimeter-wave characteristics of 0.1-jim offset Г-shaped gate InxGai_ ^As/In0.52Al0.4BAs/GaAs MHEMTs with various InxGai_xAs channels // J. of the Korean Physical Society. - 2004. - Vol. 44, N. 2. - P. 408-417.

9. M. Isler. DX centers in Si-doped In^Al^As (0.3 <x< 0.5) // Solid-State Electronics.

- 2002. - Vol. 46. - P. 585-588.

10. Y. Cordier, S. Bollaert, M. Zaknoune, J. Dipersio, D. Ferre. InAlAs/InGaAs metamorphic high electron mobility transistors on GaAs substrate: influence of indium content on material properties and device performance // Jpn. J. Appl. Phys.

- 1999. - Vol. 38. - P. 1164-1168.

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

12. G.H. Jessen, R.C. Fitch, J.K. Gillespie, G. Via, A. Crespo, D. Langley, D.J. Denninghoff, M. Trejo, E.R. Heller. Short-channel effect limitations on high-frequency operation of AlGaN/GaN HEMTs for T-gate devices // IEEE Transactions on electron devices. -2007. - Vol. 54, Is. 10. - P. 2589-2597.

13. J.A. del Alamo. The High-Electron Mobility Transistor at 30: impressive accomplishments and exciting prospects. // Invited Plenary Session talk at International Conference on Compound Semiconductor Manufacturing Technology (Palm Springs, С A, May 16-19). -2011. - P. 17-22.

14. Patent US 2008/0230803 Al. Intefrated contact interface layer / C. Monier, R. Sandhu, A. Cavus, A. Gutierrez-Aitken ; Northrop Grumman Space & Mission Systems Corp., Los Angeles, CA (US). - Publication date 25.09.2008.

15. X. Wallart, J. Lastennet, D. Vignaud, F. Mollot. Performances and limitations of InAs/InAlAs metamorphic heterostructures on InP for high mobility devices // Appl. Phys. Lett. - 2005. - Vol. 87. - P. 043504.

16. W.E. Hoke, C.S. Whelan, P.F. Marsh, P.J. Lemonias, P.S. Lyman, S. M. Lardizabal, R.E. Leoni, Т.Е. Kazior, A. Torabi. Progress in GaAs-Based Metamorphic Technology // Conf. Dig. Gallium-Arsenide Manufacturing Technology, 2001. — P. 225-229.

17. Y. Cordier, S. Bollaret, M. Zaknoune, J. Dipersio, D. Ferre. Properties of metamorphic materials and device structures on GaAs substrate: influence of indium content on material properties and device performance // Jpn. J. Appl. Phys. - 1999. -Vol. 38.-P. 1164-1168.

18. S. Bollaert, Y. Cordier, M. Zaknoune, H. Happy, V. Hoel, S. Lepilliet, D. Theron, A. Cappy. The indium content in metamorphic In^Ali_.TAs/In^Gai_^As HEMTs on

GaAs substrate: a new structure parameter // Solid-State Electronics. - 2000. -Vol. 44.-P. 1021-1027.

19. J.H. Kim, H.-S. Yoon, J.-H. Lee, W.J. Chang, J.Y. Shim, K.H. Lee, J.-I. Song. Low-frequency noise characteristics of metamorphic In0.52Al0.48As/In0.60Ga0.40As double-heterostructure pseudomorphic high electron mobility transistors grown on a GaAs substrate // Solid-State Electronics. - 2002. - Vol. 46. - P. 69-73.

20. K.S. Joo, S.H. Chun, J.Y. Lim, J.D. Song, J.Y. Chang. Metamorphic growth of InAlAs/InGaAs MQW and In As HEMT structures on GaAs // Physica E. - 2008. -Vol. 40. -P. 2874-2878.

21. W.E. Hoke, T.D. Kennedy, A. Torabi, C.S. Whelan, P.F. Marsh, R.E. Leoni, S.M. Lardizabal, Y. Zhang, J.H. Jang, I. Adesida, C. Xu, K.C. Hsieh. Properties of metamorphic materials and device structures on GaAs substrates // J. Cryst. Growth. - 2003. - Vol. 251. - P. 804-810.

22. S.Q. Liu, Q. Han, B. Zhu, X.H. Yang, H.Q. Ni, J.F. He, X. Wang, M.F. Li, Y. Zhu, J. Wang, X.P. Wang, Z.C. Niu. High-performance metamorphic InGaAs resonant cavity enhanced photodetector grown on GaAs substrate // Appl. Phys. Lett. - 2011. -Vol. 98.-P. 201104.

23.1. Tangring, S.M. Wang, M. Sadeghi, Q.F. Gu, A. Larsson. Optimization of 1.3 [a.m metamorphic InGaAs quantum wells on GaAs grown by molecular beam epitaxy// J. Cryst. Growth. -2005. - Vol. 281. - P. 220-226.

24. I. Tangring, Y.X. Song, Z.H. Lai, S.M. Wang, M. Sadeghi, A. Larsson. A study of the doping influence on strain relaxation of graded composition InGaAs layers grown by molecular beam epitaxy // J. Cryst. Growth. - 2009. - Vol. 311. - P. 16841687.

25. I. Tangring, S.M. Wang, Q.F. Gu, Y.Q. Wei, M. Sadeghi, A. Larsson, Q.X. Zhao, M.N. Akram, J. Berggren. Strong 1.3-1.6 mm light emission from metamorphic InGaAs quantum wells on GaAs // Appl. Phys. Lett. - 2005. - Vol. 86. - P. 171902.

26. I. Tangring, H.Q. Ni, B.P. Wu, D.H. Wu, Y.H. Xiong, S.S. Huang, Z.C. Niu, S.M. Wang, Z.H. Lai, A. Larsson. 1.58 |im InGaAs quantum well laser on GaAs // Appl. Phys. Lett. - 2007. - Vol. 91. - P. 221101.

27. Patent EP 1 249 906 A2. Long wavelength laser diodes on metamorphic buffer modified gallium arsenide wafers / E.A. Beam, G.A. Evans, P. Saunier ; TriQuint Semiconductor, Inc. (US). - Appl. No. 02252608.1 ; filing date 12.04.2002 ; publication date 16.10.2002, Bulletin 2002/42.

28. Y. Gu, Y.G. Zhang, K. Wang, X. Fang, C. Li, Y.Y. Cao, A.Z. Li, Y.Y. Li. InP-based InAs/InGaAs quantum wells with type-I emission beyond 3 jim // Appl. Phys. Lett. - 2011. - Vol. 99. - P. 081914.

29. A. Zakaria, R.R. King, M. Jackson, M.S. Goorsky. Comparison of arsenide and phosphide based graded buffer layers used in inverted metamorphic solar cells // J. Appl. Phys. - 2012. - Vol. 112. - P. 024907.

30. R.M. France, J.F. Geisz, M.A. Steiner, B. To, M.J. Romero, W.J. Olavarria, R.R. King. Reduction of crosshatch roughness and threading dislocation density in metamorphic GalnP buffers and GalnAs solar cells // J. Appl. Phys. - 2012. -Vol. 111.-P. 103528.

31. S. Suomalainen, A. Vainiopaa, O. Tengvall, T. Hakulinen, S. Karirinne, M. Guina, O.G. Okhotnikov. Long-wawelength fast semiconductor saturable absorber mirrirs using metamorphic growth on GaAs substrate // Appl. Phys. Lett. - 2005. - Vol. 87. -P. 121106.

32. K. Ahmad, A.W. Mabbitt. Gallium indium arsenide photodiodes // Solid-State Electronics. - 1979. - Vol. 22, Is. 3. - P. 327-333.

33. Y.G. Chai, R. Chow. Molecular beam epitaxial growth of lattice-mismatched Ino.77Gao.23As on InP // J. Appl. Phys. - 1982. - Vol. 53. - P. 1229-1232.

34. MJ. Ludowise, W.T. Dietze, R. Boettcher, N. Kaminar. High-efficiency (21.4%) Gao.75Ino.25As/GaAs (ZL=1.15 eV) concentrator solar cells and the influence of

lattice mismatch on performance // Appl. Phys. Lett. - 1983. - Vol. 43. -P. 468-470.

35. X.Z. Shang, S.D. Wu, C. Liu, W.X. Wang, L.W. Guo, Q. Huang, J.M. Zhou. Low temperature step-graded InAlAs/GaAs metamorphic buffer layers grown by molecular beam epitaxy // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2006. - Vol. 39. - P. 18001804.

36. A. Jasik, J. Sass, K. Mazur, M. Wesolowski. Investigation of strained InGaAs layers on GaAs substrate // Optica Applicata. - 2007. - Vol. 37, N. 3. - P. 237-242.

37. P.M. Marée, J.C. Barbour, J.F. van der Veen, K.L. Kavanagh, C.W.T. Bulle-Lieuwma, M.P.A. Viegers. Generation of misfit dislocations in semiconductors // J. Appl. Phys. - 1987. - Vol. 62, N. 11. - P. 4413^1420.

38. A.V. Drigo, A. Audinli, A. Camera, F. Genova, C. Rigo, C. Ferrari, P. Franzosi, G. Salviati. On the mechanism of strain release in molecular-beam-epitaxy-grown InvGai_^As/GaAs single heterostructures // J. Appl. Phys. - 1989. - Vol. 66, N. 5. -P. 1975-1983.

39. R. Beresford, C. Lynch, E. Chason. Kinetics of dislocation-mediated strain relaxation in InGaAs/GaAs heteroepitaxy // J. Cryst. Growth. - 2003. - Vol. 251. — P. 106-111.

40. B.P. Rodriguez, J.M. Millunchick. The role of morphology in the relaxation of strain in InGaAs/GaAs // J. Cryst. Growth. - 2004. - Vol. 264. - P. 64-69.

41. R. France, A J. Ptak, C.-S. Jiang, S.P. Ahrenkiel. Control of asymmetric strain relaxation in InGaAs grown by molecular beam epitaxy // J. Appl. Phys. - 2010. -Vol. 107.-P. 103530.

42. L.A. Zepeda-Ruiz, D. Maroudas, W.H. Weinberg. Theoretical study of the energetics, strain fields, and semicoheren interface structures in layer-by-layer semiconductor heteroepitaxy // J. Appl. Phys. - 1998. - Vol. 85, N. 7. - P. 36773695.

43. A.M. Andrews, J.S. Speck, A.E. Romanov, M. Bobeth, W. Pompe. Modeling crosshatch surface morphology in growing mismatched layers. // J. Appl. Phys. - 2002. -Vol. 91,N. 4.-P. 1933-1943.

44. J.E. Ayers Heteroepitaxy of semiconductors. - Taylor & Francis Group, 2007. -447 p.-ISBN: 0849371953.

45. L. Dong, J. Schnitker, R.W. Smith, D.J. Srolovitz. Stress relaxation and misfit dislocation nucleation in the growth of misfitting films: A molecular dynamics simulation study//J. Appl. Phys. - 1997.-Vol. 83, N. 1.-P. 217-227.

46. O.C. Трушин. Моделирование процессов релаксации упругих напряжений в гетероэпитаксиальных структурах // Микроэлектроника. - 2008. - Т. 37, № 6. -С. 418^428.

47. F. Romanato, Е. Napolitani, А. Camera, A.V. Drigo, L. Lazzarini, G. Salviati, C. Ferrari, A. Bosacchi, S. Franchu. Strain relaxation in graded composition In^Gai_ ^As/GaAs buffer layers // J. Appl. Phys. - 1999. - Vol. 86, N. 9. - P. 4748^1755.

48. M. Haupt, К. Köhler, P. Ganser, S. Emminger, S. Müller, W. Rothemund. Growth of high quality Alo.48lno.52As/Gao.47Ino.53As heterostructures using strain relaxed A\xGay\n{,x_yAs buffer layers on GaAs // Appl. Phys. Lett. - 1996. - Vol. 69, N. 3. -P. 412-414.

49. B.W. Dodson, J.Y. Tsao. Relaxation of strained-layer semiconductor structures via plastic flow//Appl. Phys. Lett. - 1987.-Vol. 51, N. 17.-P. 1325-1327.

50. M.S. Abrahams, J. Blanc, C.J. Buiocchi. Like-sign asymmetric dislocations in zinc-blende structure // Appl. Phys. Lett. - 1972. - Vol. 21, N. 5. - P. 185-186.

51. G. Salviati, C. Ferrari, L. Lazzarini, L. Nasi, A.V. Drigo, M. Berti, D. De Salvador, M. Natali, M. Mazzer. Structural characterization of InGaAs/InP heterostructures grown under compressive and tensile stress // Applied Surface Science. - 2002. -Vol. 188.-P. 36-48.

52. L. Gelczuk, J. Serafinczuk, M. D^browska-Szata, P. Dluzewski. Anisotropic misfit strain relaxation in lattice mismatched InGaAs/GaAs heterostructures grown by MOVPE // J. Cryst. Growth. - 2008. - Vol. 310. - P. 3014-3018.

53. L. Gelczuk, M. Dabrowska-Szata, J. Serafíñczuk, A. Masalska, E. Lusakowska, P. Dluzewski Anisotropic strain relaxation and surface morphology related to asymmetry in the formation of misfit dislocations in InGaAs/GaAs heterostructures // Materials Science-Poland. - 2008. - Vol. 26. - P. 157-166.

54. L.E. Shilkrot, D.J. Srolovitz, J. Tersoff. Dynamically stable growth of strained-layer superlattices // Appl. Phys. Lett. - 2000. - Vol. 77. - P. 304-306.

55. A.M. Andrews, R. LeSar, M.A. Kerner, J.S. Speck, A.E. Romanov, A.L. Kolesnikova, M. Bobeth, W. Pompe. Modeling crosshatch surface morphology in growing mismatched layers. Part II: Periodic boundary conditions and dislocation groups // J. Appl. Phys. - 2004. - Vol. 95, N. 11. - P. 6032-6047.

56. Patent WO 2005/086868 A2. Metamorphic buffer on small lattice constant substrates / L.F. Lester, L.R. Dawson, E.A. Pease ; Science & Technology Corporation (US). - PCT/US2005/007786 ; priority date 10.03.2005 ; publication date 22.09.2005.

57. Patent US 5633516. Lattice-mismatched crystal structures and semiconductor device using the same / T. Mishima, K. Higuchi, M. Mori, M. Kudo, C. Kusano ; Hitachi, Ltd. - Appl. No. 506193 ; filling data 24.07.1995 ; publication date 27.05.1997.

58.1. Tángring, Y.X. Song, Z.H. Lai, S.M. Wang, M. Sadeghi, A. Larsson. A study of the doping influence on strain relaxation of graded composition InGaAs layers grown by molecular beam epitaxy // J. Cryst. Growth. - 2009. - Vol. 311. - P. 16841687.

59. H. Choi, Y. Jeong, J. Cho, M.H. Jeon. Effectiveness of non-linear graded buffers for In(Ga,Al)As metamorphic layers grown on GaAs (0 0 1) // J. Cryst. Growth. - 2009. -Vol. 311.-P. 1091-1095.

60. Patent US 6818928 B2. Quaternary-ternary semiconductor devices / W.E. Hoke, P.S. Lyman ; Raytheon Company (US). - Appl. No. 10/310207 ; filling data 05.02.2002 ; publication date 16.11.2004.

61. J. Tersoff. Dislocations and strain relief in compositionally graded layers // Appl. Phys. Lett. - 1993. - Vol. 62, N. 7. - P. 693-695.

62. F. Capotondi, G. Biasiol, D. Ercolani, V. Grillo, E. Carlino, F. Romanato, L. Sorba. Strain induced effects on the transport properties of metamorphic InAlAs/lnGaAs quantum wells // Thin Solid Films. - 2005. - Vol. 484. - P. 400-407.

63. B.H. Muller, R. Lantier, L. Sorba, S. Heun, S. Rubini, M. Lazzarino, A. Franciosi, E. Napolitani, F. Romanato, A.V. Drigo, L. Lazzarini, G. Salviati. Zno.85Cdo.15Se active layers on graded-composition In^Gai-^As buffer layers // J. Appl. Phys. -1999.-Vol. 85.-P. 8160-8168.

64. E.A. Fitzgerald, S.B. Samavedam, Y.H. Xie, L.M. Giovane. Influence of strain on semiconductor thin film epitaxy // J. Vac. Sci. Technol. A. - 1997. - Vol. 15, N. 3. -P.1048-1056.

65. W.E. Hoke, T.D. Kennedy, A. Torabi, C.S. Whelan, P.F. Marsh, R.E. Leoni, C. Xu, K.C. Hsieh. High indium metamorphic HEMT on a GaAs substrate // J. Crys. Growth. - 2003. - Vol. 251. - P. 827-831.

66. L. Lazzarini, G. Salviati, S. Franchi, E. Napolitani. A TEM and SEM-cathodoluminescence study of oval defects in graded InGaAs/GaAs buffer layers // Materials Science and Engineering B. - 2001. - Vol. 80. - P. 120-124.

67. S.M.Wang, I. Tangring, Q.F. Gu, M. Sadeghi, A. Larsson, X.D. Wang, C.H. Ma, I.A. Buyanova, W.M. Chen. Metamorphic InGaAs quantum wells for light emission at 1.3-1.6 |xm // Thin Solid Films. - 2007. - Vol. 515. - P. 4348-4351.

68. X.Z. Shang, S.D. Wu, C. Liu, W.X. Wang, L.W. Guo, Q. Huang, J.M. Zhou. Low temperature step-graded InAlAs/GaAs metamorphic buffer layers grown by molecular beam epitaxy // J. Phys. D: Appl. Phys. 2006. - Vol. 39. - P. 1800-1804.

69. Y. Jeong, H. Choi, T. Suzuki. Invalidity of graded buffers for InAs grown on GaAs (0 0 1) - A comparison between direct and graded-buffer growth // J. Cryst. Growth. - 2007. - Vol. 301. - P. 235-239.

70. D.S. Katzer, W.S. Rabinovich, G. Beadie. InGaAs/AlGaAs intersubband transition structures grown on InAlAs buffer layers on GaAs substrates by molecular beam epitaxy//J. Vac. Sci. Technol. B. - 2000. - Vol. 18, N. 3.-P. 1614-1618.

71. Z. Jiang, W. Wang, H. Gao, L. Liu, H. Chen, J. Zhou. Strain relaxation and surface morphology of high indium content InAlAs metamorphic buffers with reverse step // Applied Surface Science. - 2008. - Vol. 254. - P. 5241-5246.

72. H.-L. Gao, Y.-P. Zeng, B.-Q. Wang, Z.-P. Zhu, Z.-G. Wang. Influence of УЛИ ratio on the structural and photoluminescence properties of Ino^AlAs/Ino^GaAs metamorphic high electron mobility transistor grown by molecular beam epitaxy // Chienese Physics В.-2008.-Vol. 17, N. 3.-P. 1119-1123.

73. K.S. Joo, S.H. Chun, J.Y. Lim, J.D. Song, J.Y. Chang. Metamorphic growth of InAlAs/InGaAs MQW and InAs HEMT structures on GaAs // Physica E. - 2008. -Vol. 40.-P. 2874-2878.

74. A.M. Семенов, Б.Я. Мельцер, B.A. Соловьев, T.A. Комиссарова,

A.A. Ситникова, Д.А. Кириленко, A.M. Надточий, Т.В. Попова, П.С. Копьев,

I '

С.В. Иванов. Особенности молекулярно-пучковой эпитаксии и структурные свойства гетероструктур на основе AllnSb // ФТП. - 2011. - Т. 45, вып. 10. -С. 1379-1385.

75. И.А. Случинская. Основы материаловедения и технологии полупроводников. - Москва, 2002. - С. 113, 244-245.

76. Е.С. Семенова, Е.А. Жуков, А.П. Васильев, С.С. Михрин, А.Р. Ковш,

B.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, вып. 9. - С. 1127-1130.

77. Г.Б. Галиев, С.С. Пушкарев, И.С. Васильевский, О.М. Жигалина, Е.А. Климов, В.Г. Жигалина, P.M. Имамов. Исследование влияния напряженных сверхрешеток, введенных в метаморфный буфер, на электрофизические

свойства и атомное строение МНЕМТ наногетероструктур InAlAs/InGaAs // Физика и техника полупроводников. - 2013. - Т. 47, № 4. - С. 510-515.

78. N. El-Masry, J.C.L. Tarn, Т.Р. Humphreys, N. Hamaguchi, N.H. Karam, S.M. Bedair. Effectiveness of strained layer superlattices in reducing defects in GaAs epilayers grown on silicon substrates // Appl. Phys. Lett. - 1987. - Vol. 51. -P. 1608-1610.

79. P.L. Gourley, R.M. Biefeld, L.R. Dawson. Elimination of dark line defects in lattice mismatched epilayers through use of strained layer superlattices // Appl. Phys. Lett.

- 1985. - Vol. 47. - P. 482-484.

80. IJ. Fritz, P.L. Gourley, L.R. Dawson, J.E. Schirber. Electrical and optical studies of dislocation filtering in InGaAs/GaAs strained layer superlattices // Appl. Phys. Lett.

- 1988.-Vol. 53.-P. 1098-1100.

81. P.L. Gourley, T.J. Drummond, B.L. Doyle. Dislocation filtering in semiconductor superlattices with latticematched and latticemismatched layer materials // Appl. Phys. Lett. - 1986. - Vol. 49. - P. 1101-1103.

82. M. Shinohara. Dislocation-free GaAs epitaxial growth with the use of modulation-doped AlAs-GaAs superlattice buffer layers // Appl. Phys. Lett. - 1988. - Vol. 52. -P. 543-545.

83. Л.П. Павлов. Методы определения основных параметров полупроводниковых материалов. - М.: Высшая школа, 1975.

84. МОП-СБИС. Моделирование элементов и технологических процессов / под ред. П. Антонетти, Д. Антониадиса, Р. Даммона, У. Оулдхема ; перевод под ред. Р.А. Суриса. -М. : Радио и связь, 1988.-495 с. (с. 186-188).

85. Н. Wang, Т. Fan, J. Wu, Y. Zeng, J. Dong, M. Kong. Effects of growth temperature on highly mismatched In As grown on GaAs substrates by MBE // J. Crystal Growth.

- 1998.-Vol. 186.-P. 38-42.

86. Y.N. Picard, M.E. Twigg, J.D. Caldwell, C.R. Eddy Jr., M.A. Mastro, R.T. Holm. Resolving the Burgers vector for individual GaN dislocations by electron channeling contrast imaging // Scripta Materialia. - 2009. - Vol. 61. - P. 773-776.

87. M.E. Twigg, Y.N. Picard, J.D. Caldwell, C.R. Eddy Jr., M.A. Mastro, R.T. Holm, P.G. Neudeck, A.J. Trunek, J.A. Powell. Diffraction Contrast of Threading Dislocations in GaN and 4H-SiC Epitaxial Layers Using Electron Channeling Contrast Imaging // J. Electronic Materials. - 2010. - Vol. 39, N. 6. - P. 743-746.

88. Д.К. Боуэн, Б.К. Таннер. Высокоразрешающая рентгеновская дифрактометрия и топография / Перевод с английского. - СПб. : Наука, 2002. - 274 с.

89. J.-M. Chauveau, Y. Androussi, A. Lefebvre, J. Di Persio, Y. Cordier. Indium content measurements in metamorphic high electron mobility transistor structures by combination of x-ray reciprocal space mapping and transmission electron i microscopy // J. Appl. Phys. - 2003. - Vol. 93, N. 7. - P. 4219-4225.

90. D. Lee, M.S. Park, Z. Tang, H. Luo, R. Beresford, C.R. Wie. Characterization of metamorphic In^Ali-^As/GaAs buffer layers using reciprocal space mapping // J. Appl. Phys. - 2007. - Vol. 101. - P. 063523.

91. J.-M. Chauveaua, Y. Cordier, H.J. Kim, D. Ferre, Y. Androussi, J. Di Persio. Interplay between relaxation, surface morphology and composition modulation in InAlAs graded buffer layers // J. Cryst. Growth. - 2003. - Vol. 251. - P. 112-117.

92. M. Zaknoune, Y. Cordier, S. Bollaert, D. Ferre, D. Theron, Y. Crosnier. 0.1 -fim high performance double heterojunction Ino.32Alo.68As/Ino.33Gao.67As metamoiphic HEMTs on GaAs // Solid-State Electronics. - 2000. - Vol. 44. - P. 1685-1688.

93. Y. Cordier, D. Ferre, J.-M. Chauveau, J. Di Persio. Surface morphology and strain relaxation of InAlAs buffer layers grown lattice mismatched on GaAs with inverse steps // Applied Surface Science. - 2000. - Vol. 166. - P. 442-445.

94. S. Adachi. Properties of Semiconductor Alloys: Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors. - John Wiley & Sons, Ltd, 2009. - ISBN: 978-0-470-74369-0.

95. Timothy H. Gfroerer. Photoluminescence in Analysis of Surfaces and Interfaces // Encyclopedia of Analytical Chemistry / R.A. Meyers (Ed.). - John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 2000. - P. 9209-9231.

96. Y. Cordier, P. Lorenzini, J.-M. Chauveau, D. Ferre, Y. Androussi, J. DiPersio, D. Vignaud, J.-L. Codron. Influence of MBE growth conditions on the quality of

InAlAs/InGaAs metamorphic HEMTs on GaAs // J. Cryst. Growth. - 2003. -Vol. 251.-P. 822-826.

97. X.Z. Shang, Jing Wu, W.C. Wang, W.X. Wang, Q. Huang, J.M. Zhou. Room temperature photoluminescence evaluation of Ino.29Alo.71As/Ino.3Gao.7As/GaAs metamorphic high electron mobility transistor structures // Solid-State Electronics. -2007.-Vol. 51.-P. 85-89.

98. Разработка технологии изготовления метаморфных наногетероструктур InAlAs/înGaAs/GaAs для диапазона частот 60-80 ГГц : отчёт о ПНИР (промежуточн., 3 этап); гос. контракт № 16.513.11.3113 / ИСВЧПЭ РАН ; рук. A.C. Бугаев. - М., 2012. - 210 с. - № гос. регистрации 01201177613.

99. C.B. Михайлович, Ю.В. Фёдоров, A.C. Бугаев, P.P. Галиев, А.Э. Ячменёв, М.Ю. Щербакова. Построение масштабируемой шумовой модели МНЕМТ на GaAs с Lg от 50 до 250 нм // Доклады ТУСУРа. - 2011. - № 2 (24), часть 2. -С. 31-35.

100. Исследование возможностей создания наногетероструктур для терагерцового диапазона частот (свыше 300 ГГц) телекоммуникационных систем : отчёт о ПНИР (промежуточн., 2 этап); гос. контракт № 14.740.11.0869 / ИСВЧПЭ РАН ; рук. Ю.К. Пожела. - М., 2011. - 86 с. - № гос. регистрации 01201169427.

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Пушкарева Сергея Сергеевича

Комиссия в составе: председателя - заместителя директора по научной работе ИСВЧПЭ РАН к.т.и. Сеничкина Алексея Петровича; членов комиссии: зав. лаб. 101 д. ф-м. н. Галиева Талиба Бариевича; зав. лаб. 106 к. т. н. Павлова Александра Юрьевича, с. н. е., к. ф.-м. н. Климова Евгения Александровича составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы С.С. Пушкарева «Влияние дизайна метаморфного буфера на электрофизические и структурные свойства эпитаксиальных метаморфных НЕМТ наногетероструктур 1по7А1озАзДпо.7С!ао.зАз/1по7А1озА5 на подложках СаАэ и 1пР», 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 (ИСВЧПЭ РАН) при выполнении следующих НИР:

1. «Разработка технологии изготовления метаморфных наногетероструктур 1пА1А5/1гЮаА5/СаАБ для диапазона 60-80 ГГц», выполняемой по Федеральной целевой программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России» на 2007-2013 годы, государственный контракт от 12 октября 2011 г. №16.513.11.3113;

2. «Исследование возможностей создания наногетероструктур для терагерцового диапазона частот (свыше 300 ГГц) телекоммуникационных систем», выполняемой по Федеральной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, государственный контракт от 29 апреля 2011 г. № 14.740.11.0869.

В указанных НИР методом молекулярно-лучевой эпитаксии были выращены МНЕМТ наногетероструктуры на подложках йаАз с оптимизированным дизайном метаморфного буфера, на базе которых были изготовлены транзисторы. Также были выращены НЕМТ наногетероструктуры на подложках 1пР с квантовой ямой 1по52А1о.48А8/1по.5зСао47А5/1по.52А1о.18Аэ с наноразмерными вставками 1пАз на основе разработанной в диссертационной работе методики выращивания эпитаксиальных слоев 1пхА11_хАз и 1пл-Оа1_*А8 с высоким содержанием 1п (л- > 0.50).

Председатель комиссии,

зам. директора ИСВЧПЭ РАН, к. т. н.

А.П. Сеничкин

Члены комиссии:

зав. лаб. № 101, д. ф.-м. н.

зав. лаб. № 106, к. т. н.

старший научный сотрудник, к. ф.-м. н.

Г.Б. Галиев АЛО. Павлов Е.А. Климов