Студопедия — Технология нанесения эпитаксиальных слоев в процессе изготовления лазерных диодов
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Технология нанесения эпитаксиальных слоев в процессе изготовления лазерных диодов






Рост эпитаксиальных слоев твердых растворов на основе GaAs в большинстве случаев в настоящее время осуществляется посредством пиролиза различных комбинаций металлорганических или металлогидридных соединений, который ещё называется как химическое осаждение этих соединений из газовой фазы (MOCVD – metal organic chemical vapor deposition). Химическое осаждение их газовой фазы металлорганики позволяет получать различные покрытия на различные подложки, в том числе эпитаксиальные слои необходимого химического состава на исходные подложки GaAs. Например, слои GaAs можно осаждать при использовании таких соединений как триметилгаллия3Ga и трифенилмышьяка3As. В отличие от молекулярно-лучевой эпитаксии, рост осуществляется не в высоком вакууме, а из парогазовой смеси при пониженном давлении. Привлекательность метода MOCVD состоит, в первую очередь, в высокой чистоте исходных химических соединений, что позволяет формировать высококачественные слои на GaAs или GaP подложках, если речь идет о современных методах изготовления лазерных структур. Наиболее элементарный лазерный диод содержит отдельный слой высокоомного GaAs заключенного между двумя слоями сильнолегированных слоев состава AlGaAs n и р типов проводимости, также металлические слои в качестве контактов для инжекции электрического тока в рабочую область диода.

 

рис.18. Диаграмма соответствия постоянных решеток различных двойных соединений на основе GaAs и GaP.

 

В процессе изготовления таких структур требуются только несколько производственных процессов, включающую в себя эпитаксиальный рост как основную операцию, формирующую лазерный диод. Более сложный дизайн лазерных диодов требует включения дополнительных эпитаксиальных слоев для оптимизации волноводной структуры и обеспечения высоких эксплуатационных характеристик устройства. Одним из основных требований к проведению процесса эпитаксиального роста слоев с минимальным количеством структурных дефектов является согласование постоянных кристаллических решеток, как самого эпитаксиального слоя, так и подложки. На рис.18 показана диаграмма соединений, из которой следует, например, что наиболее подходящим составом тройного соединения хорошо согласующая с постоянной решетки GaAs являются соединения Al0.45Ga0.55As или Ga0.51In0.49P.

Обобщенная химическая реакция в методе MOCVD записывается как

RnM(V)+ERn(V)→ME(S)+nRR, (37)

где R и R’ представляют собой метил(CH3) или этил(C2H5) радикалы или водород, M – металл из II или VI группы таблицы Менделеева, E – элемент из группы V или группы IV, n – 2 или 3 (или выше) в зависимости от того, какой полупроводник осаждается. Либо это II-VI, либо III-V, V – означает газовую фазу, S означает вещество на поверхности твердой фазы.

Реагенты RnM и ERn термически разлагаются при повышенных температурах, формируя нелетучий продукт ME, который осаждается на подложку, в то время как летучий продукт RR уносится в потоке H2. Как пример можно рассмотреть реакцию (CH3)3Ga и AsH3 для получения слоев GaAs и CH4, как побочного продукта:

(СH3)3Ga+AsH3→GaAs+3CH4. (38)

Схема установки для проведения процессов эпитаксии показана на рис.19.

рис.19. Компоненты установки МОС- гидридной эпитаксии.

Особенности конструкции эпитаксиальной установки включают в себя следующие основные узлы:

  • Реактор - камера, в которой непосредственно происходит эпитаксиальный рост. Она сделана из материалов, химически инертных по отношению к используемым химическим соединениям при высоких температурах. Основными конструкционными материалами являются нержавеющая сталь, кварц и графит. Подложки расположены на нагреваемом, вращающимся с большой скоростью подложкодержателе, с тщательным контролем температуры пьедестала. Он также сделан из материалов, стойких к химическим веществам, используемым в процессе роста эпитаксиальных слоев. Для нагрева подложкодержателя и камеры реактора до температуры эпитаксиального роста используют резистивные или ламповые нагреватели, а также ВЧ-индукторы.
  • Газовая схема. Исходные вещества, находящиеся при нормальных условиях в газообразном состоянии подаются в реактор из баллонов через регуляторы расхода газа. В случае, если исходные вещества при нормальных условиях представляют собой жидкости или твердые вещества, используются так называемые испарители-барботеры. В испарителе-барботере газ-носитель продувается через слой исходного химического соединения, и уносит часть металлорганических паров, транспортируя их в реактор. Концентрация исходного химического вещества в потоке газа-носителя на выходе из испарителя зависит от потока газа-носителя, проходящего через испаритель-барботер, давления газа-носителя в испарителе и температуры испарителя-барботера.
  • Система поддержания давления в камере реактора.
  • Система поглощения токсичных газов и паров. Токсичные отходы производства должны быть переведены в жидкую или твёрдую фазу для последующего повторного использования или утилизации.

Литература.

1. В. П. Грибковский. Теория поглощения и испускания света в полупроводниках. Наука и техника. Минск. 1975.

2. Р. Лоудон. Квантовая теория света. М. Мир, 1976.

3. W. W. Chow, S. W. Koch. Semiconductor Laser, Fundamentals. Springer, 1998.







Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 1059. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Предпосылки, условия и движущие силы психического развития Предпосылки –это факторы. Факторы психического развития –это ведущие детерминанты развития чел. К ним относят: среду...

Анализ микросреды предприятия Анализ микросреды направлен на анализ состояния тех со­ставляющих внешней среды, с которыми предприятие нахо­дится в непосредственном взаимодействии...

Типы конфликтных личностей (Дж. Скотт) Дж. Г. Скотт опирается на типологию Р. М. Брансом, но дополняет её. Они убеждены в своей абсолютной правоте и хотят, чтобы...

Концептуальные модели труда учителя В отечественной литературе существует несколько подходов к пониманию профессиональной деятельности учителя, которые, дополняя друг друга, расширяют психологическое представление об эффективности профессионального труда учителя...

Конституционно-правовые нормы, их особенности и виды Характеристика отрасли права немыслима без уяснения особенностей составляющих ее норм...

Толкование Конституции Российской Федерации: виды, способы, юридическое значение Толкование права – это специальный вид юридической деятельности по раскрытию смыслового содержания правовых норм, необходимый в процессе как законотворчества, так и реализации права...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия