🗊Презентация Фазовая диаграмма GaAs. Ретроградная растворимость. Селективная летучесть мышьяка из расплава. Методы борьбы с этими проблемами

Фазовая диаграмма GaAs. Ретроградная растворимость. Селективная летучесть мышьяка из расплава. Методы борьбы с этими проблемами. Горохова Е.О. МН-15, 2015 г.

Диаграмма

Диаграммы

Ретроградная растворимость При образовании твердых растворов максимум растворимости достигается, как правило, при температуре трехфазного равновесия - эвтектического или перитектического. Но в некоторых системах максимум растворимости отвечает более высокой т-ре (системы с ретроградной растворимостью).

По сути, ретроградная –противоположная прогрессивной. Соответственно, уменьшающийся характер растворимости. С увеличением температуры вещество становится менее растворимым. По сути, ретроградная –противоположная прогрессивной. Соответственно, уменьшающийся характер растворимости. С увеличением температуры вещество становится менее растворимым.

Ретроградная растворимость Ретроградная растворимость наблюдается и в интерметаллических соединениях. Избыточный Ga обладает ретроградной растворимостью в GaAs, поэтому охлаждение от высоких температур происходит в условиях пересыщения твердого раствора. По аналогии с сильнолегированными кристаллами GaAs это может приводить к блокировке дислокаций в приповерхностном слое, что затрудняет работу поверхностных источников.

Селективная летучесть мышьяка из расплава Кристаллы GaAs достаточно трудно вырастить без выделений мышьяка. При нагревании выше 6000 с поверхности GaAs он улетучивается.

Причины взрыва кварцевой ампулы при выращивании GaAs: 1. Парциальное давление паров As при высокой температуре, применяемой в процессе выращивания 2. Расстеклование стекла кварцевой ампулы -> волосяные трещины -> сброс давления в ампуле 3. Избыточное давление в кварцевой ампуле 4. неправильная работа или отказ термопары – избыточное давление в ампуле 5. избыток As, малое количество Ga, очень высокое давление As – сброс давления ампулы

Селективная летучесть мышьяка из расплава Наличие паров мышьяка влияет на появление дефектов, а они, в свою очередь, на свойства выращиваемых кристаллов. От концентрации дефектов зависит тип проводимости. А концентрация зависит от исходной стехиометрии, от давления инертного газа, условий охлаждения. При температуре плавления арсенида галлия общее давление паров мышьяка Робщ=0,976ат, РAs4=0,902ат, РAs2=0,074ат. Давление паров галлия при этом менее 10-4ат

Методы борьбы с этими проблемами Для того чтобы можно было нагреть пластину GaAs вплоть до 950 ºС, его поверхность с помощью плазменного напыления покрывают слоем Si3N4. При температурах до 750 ºС лучшим покрытием является AlN, поскольку его коэффициент теплового расширения ближе к GaAs. Можно также проводить отжиг в атмосфере As при избы- точном давлении (без защиты поверхности).

Летучие арсины можно затем выморозить в ампулу, охлаждаемую жидким азотом. Затем, медленно нагревая ампулу, можно добиться раздельного испарения разных арсинов. Летучие арсины можно затем выморозить в ампулу, охлаждаемую жидким азотом. Затем, медленно нагревая ампулу, можно добиться раздельного испарения разных арсинов.

Кварцевые ампулы подвергаются вторичной обработке с помощью жидкостного травления мышьяка, осевшего на их внутренней поверхности, царской водкой - смесью азотной и соляной кислот (HCl, HNO3) или смесью серной кислоты и перекиси водорода (H2SO4/H2O2) Кварцевые ампулы подвергаются вторичной обработке с помощью жидкостного травления мышьяка, осевшего на их внутренней поверхности, царской водкой - смесью азотной и соляной кислот (HCl, HNO3) или смесью серной кислоты и перекиси водорода (H2SO4/H2O2)

При выращивании монокристаллических слитков установку для выращивания монокристаллов охлаждают до температуры ниже 100о, что вызывает осаждение мельчайших частиц мышьяка на внутренней поверхности установки. Охлаждение помогает минимизировать количество мышьяка, поступающего в воздух. Крупные отложения остатков материалов с содержанием мышьяка остаются внутри установки для выращивания кристаллов. При выращивании монокристаллических слитков установку для выращивания монокристаллов охлаждают до температуры ниже 100о, что вызывает осаждение мельчайших частиц мышьяка на внутренней поверхности установки. Охлаждение помогает минимизировать количество мышьяка, поступающего в воздух. Крупные отложения остатков материалов с содержанием мышьяка остаются внутри установки для выращивания кристаллов.