| Название: | Разработка имплантационного способа получения нанослоев нитрида арсенида галлия для ИК-структур |
| Грантодатель: | РФФИ |
| Область знаний: | 08 - ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНЫХ НАУК |
| Научная дисциплина: | Научная дисциплина: 08-204 Равновесие и кинетика процессов в химически реагирующих системах |
| Ключевые слова: | нитридизация, нитриды, GaAsN, узкозонные полупроводники, твердые растворы, тонкие пленки, имплантация, каскадное перемешивание, химические реакции, фазовое равновесие, окна прозрачности, инфракрасное излучение, электронная спектроскопия. |
| Время действия проекта: | 2008-2009 |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Микушкин,ВМ |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 08-08-12230 |
| Финансирование 2008 г.: | 600000 |
| Исполнители: |
Галактионов,МС: лаб. атомных столкновений в твердых телах (Зиновьева,АН)
Никонов,СЮ: лаб. атомных столкновений в твердых телах (Зиновьева,АН)
Огурцов,ГН: лаб. атомных столкновений в твердых телах (Зиновьева,АН)
Солоницына,АП: лаб. атомных столкновений в твердых телах (Зиновьева,АН)
Шнитов,ВВ : лаб. атомных столкновений в твердых телах (Зиновьева,АН)
|
Проект направлен на разработку нового имплантационного способа получения нанопленок узкозонных твердых растворов нитрида арсенида галлия с рекордно высоким содержанием азота (GaAs1-xNx , x~0.1), позволяющим перекрывать «окна прозрачности» в ИК диапазоне. Способ может быть частью наноэлектронных технологий, технологий производства оптоэлектронных, лазерных и инфракрасных систем, технологий формирования фотоэлектрических преобразователей, технологии получения толстых пленок или объемного нитрида арсенида галлия. Помимо нового защищенного патентом РФ способа будут получены образцы пленок GaAsN толщиной около 10 нм и площадью около 1 см2 на поверхности GaAs, которые могут быть самостоятельным продуктом, используемым в качестве исходного материала для формирования приборных структур. Проект опирается на предложенный авторами подход, основанный на использовании композитных ионных пучков, а именно на имплантации смеси ионов азота и тяжелых ионов аргона в "холодный" исходный материал. Как показали наши предыдущие исследования, в таком процессе реализуется дополнительное каскадное перемешивание слоя химически взаимодействующих атомов с тяжелыми ионами инертного аргона. Инициированное тяжелыми ионами перемешивание атомов материала и имплантанта не только ускоряет химическую реакцию замещения атомов матрицы азотом, но и смещает динамическое равновесие этой реакции в сторону однофазного раствора. Роль высокой температуры, стимулирующей химическую реакцию, играет движение атомов в каскадах. При этом каскадное перемешивание препятствует формированию микроскопических областей с различным химическим составом (химических фаз) и исключает, таким образом, распад твердых растворов на фазы, что обычно происходит с термически нестабильным твердым раствором GaAsN в традиционных ростовых технологиях (plasma assistant MBE, MOCVD), достигающих невысокого содержания азота, как правило не превышающего x ~ 0.015-0.030. Необходимо отметить, что имплантация моноионных пучков азота дает лишь
многофазные пленки с доминированием широкозонной фазы GaN. Ключевой особенностью проекта и разрабатываемого способа является in situ контроль процесса нитридизации GaAs, обеспечивающий получение в режиме реального времени информации не только об элементном, но и о химическом составе формируемой пленки. Исследование ионно-стимулированной модификации материала и оптимизация параметров процесса низкоэнергетической имплантации композитными пучками, а в дальнейшем и контроль технологических процессов, будут выполнены преимущественно методами оже-электронной спектроскопии (ЭОС) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) для химического анализа. Для этого планируется разработать новую РФЭС методику выделения вклада твердого раствора GaAsN в нанослое из вкладов устойчивых фаз GaAs и GaN на основе созданных ранее научных заделов, включая защищенный патентом РФ способ определения химического состава сложных многокомпонентных материалов. При выполнении этой и других работ помимо имеющихся у группы двух высоковакуумных электронных спектрометров будет использовано получаемое на конкурсной основе оборудование и дорогостоящий пучок Российско-Германского канала вывода синхротронного излучения. В ходе выполнения проекта планируется решить ряд физических задач по оптимизации условий ипплантационного процесса и состава композитного ионного пучка, по определению условий восстановления кристаллической структуры модифицированного слоя и удалению побочных продуктов химических реакций, а также по получению образцов GaAs с нанослоями этого вещества, которые пригодны для тестирования широким набором диагностических методов. Коллектив имеет опыт по реализации результатов фундаментальных исследований в области модификации физических и химических свойств материалов пучками ионов и электронов. Результатами этой реализации явились практические способы получения наноструктур, защищенные несколькими патентами РФ.
