Академия наук республики узбекистан

Цель работы. Целью настоящей работы является исследование условий кристаллизации твердых растворов с управляемым составом, толщиной, структурным совершенством с последующим получением на их основе структур из индиевого раствора – расплава, изучение их отдельных электрических, фотоэлектрических и фотолюминесцентных свойств, а также теоретическое исследование электронной зонной структуры и оптических свойств данного твердого раствора методом FP-LMTO.


Для достижения этой цели поставлена следующая задача:

- оценить потенциальные возможности образования твердых растворов и на основе теории растворимости многокомпонентных систем;

- экспериментально исследовать растворимости Si, Ge и InP в разных металлических растворителях, в том числе и в индии;
- исследовать условия эпитаксиального роста твердых растворов из ограниченного объема между двумя горизонтально расположенными подложками индиевого раствора – расплава;
- исследовать некоторые электрические, фотоэлектрические и фотолюминесцентные свойства полученных слоев и структур на их основе;
- выполнить теоретическое исследование электронной зонной структуры твердых растворов самосогласованным скалярно релятивистским полнопотенциальным методом muffin – tin орбиталей (FP-LMTO);
- исследовать на основе электронной зонной структуры оптические свойства твердых растворов .


Научная новизна

1. 
   На основе теории растворимости многокомпонентных систем сделан прогноз о том, что наиболее совершенными по кристаллической структуре твердые растворы могут быть, получены между фосфидами и германием.
   
2. 
   В целях выбора соответствующего состава раствора-расплава для выращивания твердого раствора изучен индиевый угол диаграммы состояния многокомпонентной системы .
   
3. 
   Впервые жидкофазной эпитаксией из индиевого раствора – расплава ограниченного объема между двумя горизонтально распложенными подложками методом принудительного охлаждения выращены эпитаксиальные структуры на подложках кремния с ориентацией (111) и (110).
   
4. 
   Исследованием зависимости кристаллического совершенства эпитаксиальных слоев твердых растворов от условий роста методом рентгеновской дифракции, морфологическими методами, а также анализом растровых картин показано, что эпитаксиальные слои со сфалеритной кристаллической решеткой с наилучшей монокристалличностью растут на подложках Si с разориентацией по отношению к кристаллическому направлению [111] при следующих условиях:
   

- интервал зазора между подложками ,
- скорость охлаждения 1 – 1.5 град/мин;
- температурный интервал 700 – 850⁰С.
5. Исследованием распределения компонентов по толщине эпитаксиального слоя, определенного при помощи микроанализатора “САМЕCА”, показано, что при поддержании вышеуказанного технологического режима роста на начальном этапе процесса на подложке кремния кристаллизуется слой твердого раствора начиная с кремния. Далее, промежуточный слой постепенно переходит в варизонный слой с содержанием InP, увеличивающимся вдоль направления роста.
7. Установлено, что в структурах токопрохождение определяется туннельно-рекомбинационным механизмом.
8. Исследованием влияния рентгеновского облучения на ВАХ показано, что рентгеновское излучение в исследованных дозах не влияет на электрофизические свойства структуры.
9. Спектральная зависимость фототока охватывает интервал энергии падающих квантов от 1,1 эВ до 2,3эВ.
10. Оценена ширина запрещенной зоны эпитаксиальных слоев на основе спектров фотолюминесценции.
11. Самосоглованным скалярно - релятивистским полнопотенциальным методом линейных muffin – tin (FP-LMTO) орбиталей получена и проанализирована электронная зонная структура твердых растворов для компонентных составов x = 0, x = 0.5, x = 0.75 и x = 1.
12. На основе электронной структуры твердых растворов, получена зависимость оптических констант от частоты падающего излучения.