Способ получения структур с @ - @ -переходом на основе полупроводников типа @ Советский патент 1987 года по МПК H01L21/208 

1 Изобретение относится к полупроводниковой оптоэлектроцике и может быть использовано при изготовлении источников ИК-излучения, например в оптронных газоанализаторах,фотоприемниках и т.д. Известен способ получения структур с р-п-переходом на основе полупроводников типа А В , включающий эпитаксиальное наращивание слоев ,.As и.з раствора-расплава и диффузию цинка. Недостатком известного способа получения р-п-структур является их невысокое качество. Это обусловлено тем, что быстродиффундирующая примесь цинка создает нерезкий профиль распределения дьфок, т.е. вблизи р-п-перехода их концентрация невелика. Вторым недостатком является на.личиё градиента состава в направлении, перпендикулярном плоскости р-п перехода, что приводит к повьппенной дефектности материала, обусловленной несоответствием параметров рещ ток ХпАбиСаАз, и не позволяет осу ществлять контролируемую и воспроизводимую диффузию цинка для получения р-п-структур с заданными пара метрами. Наиболее близким техническим реш нием к предложенному является спосо получения структур с р-п-переходом на основе полупроводников типа А В, включающий эпитаксиальное наращивание слоев As из легированного акцепторной примесью раст вора-расплава . Согласно этому способу, р-п-пере ход получают при наращивании слоев .As из раствора-расплава, содержащего цинк или кадмий. Для регулирования параметра элементарной ячейки наращиваемой пленки и его согласования с пар.аметром подложки используют либо наращивание ряда слоев As переменного состава, либо вводят в расплав малые добавки фосфора. Б качестве под ложек для эпитаксиального наращивания слоев InxGa xAs различного .сос тава используют InAs,GaAs. Однако структуры с р-п-переходом полученные известным способом, такж не отличаются высоким качеством,пос кольку цинк и кадмий при температурах эпитаксиального наращивания име 2 ют высокий коэффициент диффузии, что приводит к размытию границ р-пперехода и ухудшению его качества. Целью изобретения является улучшение фотоэлектрических свойств структур. Цель достигается тем, что в известном способе получения структур с р-п-переходом на основе полупроводников типа А В, включающем эпитаксиальное наращивание слоев , As из легированного акцепторной примесью раствора-расплава, в качестве легирующей акцепторной примеси используют марганец в концентрации 0,00016-0,0033 ат.долей. Установлено, что в твердых растворах In ,х марганец является акцепторной примесью и практически не диффундирует при использу-, емых обычно температурах вьфащивания (400-800 С). Как показали исследования, скорость диффузии марганца в этих условиях по крайней мере на порядок меньше скорости диффузии цинка. Поэтому р-п-переход легированньй примесью марганца, имеет резкий профиль концентрации дырок вблизи р-п-перехода (градиент концентрации дырок не менее см / ; /мкм). В соединениях А В подвижность электронов значительно больше подвижности дырок, например для InAs их отношение составляет 50 при 300 К. Это обуславливает преимущественную инжекцию электронов в р-область. Поскольку вероятность излучательной рекомбинации можно считать пропорциональной концентрации дырок на диффузионной длине от р-п-перехода, то эффективность излучения р-п-перехода с резким профилем распределения дырок вблизи р-п-перехода значительно (по крайней мере, на порядок) выше, чем в р-п-переходах, полученных известным способом, а наиболее оптимальный интервал легирования, как показывает опыт, находится в пределах 5-10 - ЫО см. Указанньй состав жидкой фазы определяют на основании диаграммы состояния и уточняют экспериментально, исходя из температуры эпитаксиального вьфащивания и состава твердой фазы, т.е. ширины запрещенной зоны (длины волны излучения). Экспериментально обнаружено, что для обеспечения требуемого оптималь ного уровня легирования (5«10 1-10® ), необходимо ввести в раствор-расплав атомы марганца в ин тервале концентраций 0,00016-0,0033 ат.долей. Концентрация вводимых акцепторов зависит И от концентрации доноров в эпитаксиальном слое, кото рая составляет З-Ю - 7-10 см Для уверенного получения р-п-перехо дов концентрация акцепторов должна несколько превышать концентрацию до норов и ее изменяли в интервале 5 - 10«) смДля любого све тодиода, р-область которого легирована марганцем в указанном интервале концентраций, эффективность выше чем в аналогичном светодиоде с той же концентрацией акцепторов в актив ной области, но легированной цинком Пример 1. Берут подложку InAs. В расплав вводят марганец в к личестве 0,00016-0,0033 ат.долей. Состав расплава In : Ga : As 0,87 0,92:0,006-0,010:0,073-0,120. Наращивание осуществляют при температурах 600-700 0. Получают р-п-переход на основе ,,, легированный марганцем. П р и м е р 2. Берут подложку InAs, приготовляют раствор-расплав состава In : Ga : As : Р 0,870,91 : 0,0048- 0,010: 0,083-0,124: :О,0012-0,0060, вводят в него марганец в количестве 0,00016-0,0033 ат. долей и осуществляют наращивани слоя 1п,.х .y Ру, где 0,015 и. 0,065, 0,01 & у 0,035, легированного марганцем. Полученную р-п-структуру используют для изготовления светодиода,ра ботающего в области 3,3-3,4 мкм. П р и м е р 3. Берут подложку InAs. Приготовляют раствор-расплав состава In : Ga :. As : Р : Sb 0,88-0,93:0,005-0,012:0,060-0,0193:0,002-0,005-0,004-0,010 при температурах 600-700С,а в процессе вьфащивания в раствор-расплав вводят атомы марганца в количестве 0,00016-0,033 ат.долей. Получают слои 1п,у ,.у Р( ,-у Р,, i, 0,001 2, где 0,040 s X t 0,085, 0,001 Sb, у & 0,003, 0,001 6 Z 0,003 р-п-переход на их основе, легированный марганцем. На основе полученных р-п-переходов были получены светоДиоды, излучающие в диапазоне длин волн 3,33,4 мкм. Эффективность излучения оветодиодов была в 5-7 раз выше, чем в известных светодиодах, легирован- ных цинком, т.е. полученных известным ранее способом (диффузия цинка). Эффективность светодиодов, изготовленных на основе р-п-структур In,, легированных марганцем и содержащих дополнительно микродобавки фосфора и сурьмы, была в 10-12 раз выще, чем у светодиодов, изготовленных из р-п-структур, полученных известным способом. Таким образом, данное изобретение позволяет получать р-п-структуры на основе ,.у As,,легированные марганцем, и повысить эффективность излучения светодиодов, изготовленных на их основе, примерно на порядок по сравнению с аналогичными приборами, полученными известным способом. Данное изобретение может быть использовано при изготовлении р-пструктур .y As различного состава для фотоэлектрических приборов, работающих в широком диапазоне длин волн.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУР С р-п-ПЕРЕХОДОМ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДIII В , включающий эпиНИКОВ ТИПА А таксиальное наращивание слоев In Ga,xAs из легированного акцепторной примесью раствора-расплава, о тличающийся тем, что с целью улучщения фотоэлектрических свойств структур, в качестве легирующей акцепторной примеси используют марганец в концентрации 0,000160,0033 ат.долей.