Анотація до роботи:

Баганов Є.О. Керування умовами гетероепітаксійного росту з рідкої фази у неізоперіодній системі GaSb/InAs. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.27.06 – Технологія, обладнання та виробництво електронної техніки, Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ, 2006.

Дисертація присвячена дослідженню особливостей гетероепітаксії з рідкої фази у неізоперіодній системі GaSb-InAs, що утворює гетероперехід ІІ роду. Проведено теоретичний аналіз процесів, які мають місце під час гетероепітаксії GaSb/InAs, визначено умови, що забезпечують планарність гетеромежі і епітаксійного шару та основні вимоги до методу епітаксії.

Побудована математична модель і розроблений комп’ютерний алгоритм для процесів тепломасопереносу, що мають місце при використанні методу імпульсного охолодження насиченого розчину-розплаву, а також запропонованого методу. За допомогою моделювання визначені технологічні режими для забезпечення розрахованих теоретично умов росту.

Запропоновано нову методику рідкофазної епітаксії, що використовує охолодження тильної сторони підкладки потоком газу, що подається ззовні реактора і надає змогу керувати умовами росту як на початкових стадіях, так і на протязі усієї епітаксії. Практично реалізовано касету, що містить додатковий тепловий вузол, для застосування цієї методики. Експериментально отримані планарні гетероепітаксійні структури GaSb/InAs.

1. За допомогою моделювання процесів тепломасопереносу проаналізована можливість керування у методі імпульсного охолодження насиченого розчину-розплаву такими параметрами епітаксії як температурно часові профілі на фронті кристалізації, швидкість росту і товщина епітаксіального шару, відтворюваність товщини епітаксійних шарів, що отримані циклічним повтором операцій цього методу. За допомогою метода ІОНРР експериментально продемонстрована можливість керування процесами епітаксії для отримання планарних гетероепітаксійних шари GaSb на підкладці InAs без утворення проміжних шарів твердих розчинів In_xGa_1-xAs_ySb_1-y. Показано, що використання метода ІОНРР при гетероепітаксії структур GaSb/InAs доречно для отримання тонких шарів, що не потребують багаторазового повторення циклів ІОНРР.

2. Запропоновано і практично реалізовано нову методику рідкофазної епітаксії, що дозволяє керувати процесом епітаксії шляхом охолодження підкладки потоком газу. Спосіб та технологічна оснастка захищені Патентами України № 14281 та № 14302. Розроблено математичну модель і комп’ютерний алгоритм, що дозволяє визначати необхідні теплові потоки у підкладці для отримання необхідних температурно-часових профілів на фронті кристалізації і швидкостей росту епітаксійного шару, а також часову залежність витрат газу-охолоджувача, що забезпечує ці потоки у процесі епітаксії. На прикладі гетероепітаксії GaSb/InAs експериментально підтверджено можливість керу-вання умовами росту як на початкових стадіях, так і на протязі усієї епітаксії.

3. Розроблено алгоритм та проведено моделювання процесів, що відбуваються при контакті підкладки з термодинамічно нерівноважним відносно неї розчином-розплавом, з використанням рівнянь когерентної діаграми станів. Встановлено технологічні умови, які забезпечують стійкість підкладки InAs при контакті з нерівноважним розчином-розплавом Ga+Sb. Визначено контактне переохолодження для цієї системи: 3,5 С і 4,7 С для підкладок InAs з орієнтацією (100) та (111) відповідно при температурі насичення розчину Sb у розплаві Ga 450 ^оС;

4. Проведено моделювання розподілу напружень в гетероепітаксіальній структурі GaSb/InAs при наявності сітки дислокацій невідповідності. Визначена критична товщина епітаксійного шару антимоніду галію (50 нм для орієнтації (100) та 55 нм для орієнтації (111) при утворенні крайових дислокацій та 70-75 нм при утворенні 60 похилих дислокацій);

5. Визначені необхідне переохолодження розчину-розплаву в процесі росту (5,8 С для орієнтації (100) та 7,8 С для орієнтації (111)) і швидкість росту епітаксійного шару GaSb на підкладках InAs (2,5–3,5 нм/с для орієнтації (100), 22-31 нм/с для орієнтації (111)) до релаксації механічних напружень в епітаксійному шарі для забезпечення планарної поверхні останнього при температурі початку епітаксії 450 ^оС.

Публікації автора:

1. Методы получения эпитаксиальных структур с планарными гетерограницами для термофотовольтаических преобразователей. / Марончук И.Е., Андронова Е.В., Баганов Е.А., Селиверстова С.Р. // Вестник Херсонского государственного технического университета – 2002. –№3 (16). – С. 201 – 205.

2. Особенности выращивания гетероструктур GaSb/InAs жидкофазной эпитаксией. / Марончук И.Е., Курак В.В., Андронова Е.В., Баганов Е.А. // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. – 2003. – № 6. – С. 6 – 9.

3. Obtaining of GaSb/InAs heterostructures by liquid phase epitaxy. / Maronchuk I.Ye., Kurak V.V., Andronova E.V., Baganov Ye.A. // Semiconductors Science and Technology. – 2004. –V 19. – P. 747 – 751

4. Shutov S. V., Baganov Ye. A. Elastic Strains Influence During GaSb/InAs Heteroepitaxy from Liquid Phase // Semiconductor Physics, Quantum
   Electronics And Optoelectronics. – 2006. – V. 9, N 1. – P. 83-86.

5. Shutov S. V., Baganov Ye. A. Simulation of Stresses Fields in GaSb/InAs Heteroepitaxial System // Semiconductor Physics, Quantum
   Electronics And Optoelectronics. – 2006. – V. 9, N 2. – P. 23-26.

6. Control of Substrate Heat Flows by Gaseous Heat Absorber as a Method of Epitaxy from Solution-Melt. / Baganov Ye.A., Kurak V.V., Andronova E.V., Shutov S.V. // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2006. – V 39. – P. 2459 – 2464.

7. Baganov Ye. O., Shutov S. V. Crystallization Mechanism Control During Epitaxy from Solution-Melt. // Functional Materials. – 2006. – V. 13, N 3. – P. 438-442.

8. Андронова Е.В., Баганов Е.А., Курак В.В. Моделирование процессов тепломассопереноса для оптимального управления процессами жидкофазной эпитаксии соединений А³В⁵ методом импульсного охлаждения насыщенного раствора-расплава // Автоматика, автоматизация, электрические комплексы и системы. – 2006. – №2 (118). – С. 5-14.

9. Деклараційний патент на винахід № 62235 Україна, H01L 21/208. Спосіб одержання гетероепітаксійних шарів з рідкої фази. Марончук І.Є., Андронова О.В., Баганов Є.О. №2003021059; Заявлено 06.02.2003 р. Опубл. 15.12.2003. Бюл. № 12.

10. Деклараційний патент на корисну модель № 9615 Україна, H01L021/208. Спосіб одержання гомо- та гетероепітаксійних шарів з рідкої фази. Марончук І.Є., Баганов Є.О., Андронова О.В., Курак В.В. № u200500671; Заявлено 25.01.2005 р. Опубл. 17.10.2005. Бюл. № 10.

11. Деклараційний патент на корисну модель № 14281 Україна, H01L 21/208. Баганов Є.О., Шутов С.В. Спосіб одержання епітаксійних шарів з рідкої фази. № u200509912; Заявлено 21.10.2005 р. Опубл. 15.05.2006. Бюл. № 5.

12. Деклараційний патент на корисну модель № 14302 Україна, H01L 21/208. Андронова О.В., Баганов Є.О., Курак В.В., Шутов С.В. Установка для рідкофазної епітаксії. № u200510126; Заявлено 27.10.2005 р. Опубл. 15.05.2006. Бюл. № 5;

13. Получение планарных гетерограниц в системе GaSb-InAs с использованием метода импульсного охлаждения насыщенного раствора-расплава. / Марончук И.Е., Курак В.В., Андронова Е.В., Баганов Е.А. // Труды 4-ой международной научно-практической конференции “Cовременные информационные и электронные технологии”. – Одеса, Україна. – 19 – 23 травня 2003 р. – С. 290.

14. Андронова О.В., Баганов Є.О. Розрахунок тепломасопереносу при рідкофазній епітаксії сполук А³В⁵ методом імпульсного охолодження насиченого розчину-розплаву // Всеукраїнська конференція молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики “Еврика-2003”. – Львів, Україна. – 21 – 23 травня, 2003. – С.16.

15. Processes of heat-mass transfer during the growth of low-dimensional layers by the method of pulse cooling of saturated solution-melt. / Andronova E.V., Baganov Ye.A., Kurak V.V., Maronchuk I.Ye. // Материалы Пятой Международной конференции ”Рост монокристаллов и тепломассоперенос” (ICSC-03) – Обнинск, Россия. – 22 – 26 сентября 2003. – С. 585-591.

16. Андронова Е.В., Баганов Е.А., Злобина Е.П. Получение гомо- и гетероэпитаксиальных слоев GaSb для термофотовольтаических преобразователей методом импульсного охлаждения насыщенного раствора-расплава. // Відкрита Всеукраїнська Конференція молодих вчених та науковців “Сучасні питання матеріалознавства”. Тези доповідей – Харків, Україна. – 9 – 13 вересня 2003. – С. 84.

17. Thin-film and epitaxial structures for thermophotovoltaic cells based on GaSb. / Kurak V., Andronova E., Baganov Y., Zlobina K., Voronin A., Moroz A. // Proceedings of the 19^th European Photovoltaic Solar Energy Conference – Paris, France. – 7 – 11 June, 2004. – P. 316 – 319.

18. Features of crystallization of GaSb epytaxial layers in GaSb-InAs heterosystem from a liquid phase. / Maronchuk I.Ye., Kurak V.V., Andronova E.V., Baganov Ye.A. // 14^th International Conference on Crystal Growth. – Grenoble, France. – 22 July, 2004. – P. 322.

19. Структурна досконалість гетероепітаксійних шарів GaSb, отриманих методом імпульсного охолодження насиченого розчину-розплаву на підкладках InAs. / Марончук І.Є., Андронова О.В., Курак В.В., Баганов Є.О. // Матеріали ювілейної X міжнародної конференції з фізики та технології тонких плівок МКФТТП-X – Івано-Франківськ, Україна. – 16 – 21 травня 2005. – С. 137-138.

20. Использование метода импульсного охлаждения насыщенного раствора-расплава для гетероэпитаксии антимонида галлия на подложках арсенида индия. / Андронова Е.В., Баганов Е.А., Курак В.В., Шутов С.В. // Сборник трудов 6-й международной конференции «Рост монокристаллов и тепломассоперенос» – Обнинск, Россия. – 25-30 сентября, 2005. – Т. 1 – С. 65 –73.

21. Баганов Е.А. Управление параметрами эпитаксии из растворов в процессе роста // Російський Науковий Форум з міжнародною участю “Демидовские чтения”, "Фундаментальные проблемы новых технологий в 3-м тысячелетии". – Москва, Россия. – 25 – 28 лютого 2006. – С. 128 – 129.

22. Method of Crystallization Mechanism Control During Epitaxy from Solution-Melt. / Baganov Ye., Shutov S., Andronova O., Kurak V. – Spring-Meeting of the German Physical Society. – March 27 –31 2006. – Dresden, Germany. – DS 24.7

23. Применение газообразного теплопоглотителя для управления кристаллизацией из жидкой фазы. / Баганов Е.А., Андронова Е.В., Курак В.В., Шутов С.В. // Труды 7-й Международной научно-практической конференции “Современные информационные и электронные технологии” – Одеса, Україна. – 23 – 27 травня 2006. – Т.2. – С. 128.