Выращивание монокристалла с заданными свойствами

курсовая работа

1. Основные свойства материалов

Расшифровка марки материала

В работе рассматривается технологический процесс получения монокристалла ФГДЦЧ-5-17, на 20% компенсированного теллуром, с разбросом концентрации носителей заряда по длине слитка не более ±50%.

Марка ФГДЦЧ-5-17 означает фосфид галлия, дырочный типа проводимости, легированный цинком. Концентрация носителей заряда задана 51017 см-3.

В качестве легирующих примесей используем теллур (VI группа) и цинк (II группа).

Физико-химические свойства

Фосфид галлия

Фосфид галлия (GaP) является представителем класса сложных полупроводников AIIIBV.

Кристаллизуется в кубической решетке типа сфалерита.

Таблица 1. Физико-химические и электрические свойства фосфида галлия

Температура плавления

1750 K

Ширина запрещенной зоны

2,26 эВ при Т = 300 К.

Переход

непрямозонный

Относительная диэлектрическая проницаемость на низких частотах

10

Плотность твердого GaP

4,13 г/см3

Плотность жидкого GaP

4,60 г/см3

Кинематическая вязкость расплава

2·10-3 см/с

Концентрация собственных атомов

3,95·1022 ат/см3

Молекулярная масса

100,695 а. е. м.

Давление паров в точке плавления

3,53 МПа

Концентрация носителей заряда при 300 К

5·1017 см-3

Основные примеси доноры

Si, Te, Sn, S, Se, Ge

Основные примеси акцепторы

Be, Mg, Zn, Cd,C, Cu

Монокристаллы GaP выращивают методом Чохральского. Их ориентация [111] и [100] с отклонением менее ±1°.

Рис.1. Зависимость подвижности носителей заряда от их концентрации в GaP

Рис.2. Проекции линий трехфазного равновесия на координатные плоскости для соединений AIIIBV

Рис.3. Проекции линии трехфазного равновесия на координатные плоскости: а) линия ликвидуса Т-х; б) Р-х.

Теллур

Теллур - элемент VI группы - является одной из основных донорных примесей для легирования разлагающихся полупроводниковых соединений, к которым принадлежит фосфид галлия.

Таблица 2. Физико-химические и электрические свойства теллура

Атомная масса

127,60 а. е.м.

Температура плавления

450 С

Плотность твердого

6,00 г/см3 (аморфная модификация) 6,25 г/см3

Плотность жидкого

5,75 г/см3

Равновесный коэф. распределения в GaP

0,06

С водой металлический теллур реагирует уже при 100 °С. Te окисляется на воздухе при комнатной температуре, образуя оксид TeO2. Этот же оксид получается при нагреве теллура на воздухе и его сгорании. TeO2 в сравнении с Te менее летуч.

Расплавленный теллур инертен, для плавки можно использовать графитовые и кварцевые контейнеры.

Цинк

Цинк как элемент II группы можно использовать в качестве акцепторной примеси для легирования полупроводниковых соединений AIIIBV.

Таблица 3. Физико-химические и электрические свойства цинка

Атомная масса

65,37 а. е.м.

Температура плавления

419,5 С

Плотность твердого

7,13 г/см3

Плотность жидкого

6,92 г/см3

Равновесный коэф. распределения в GaP

0,25

Температура при давлении пара, С

292

343

405

487

593

736

907

Давление пара, мм. рт. ст.

10-3

10-2

10-1

1

10

100

760

Исследуемый материал GaP легируется цинком (II) и на 20% компенсируется теллуром (VI).

Делись добром ;)