Введение
Некоторые физические свойства силленитов
Подготовка поверхности и выбор подложки к эпитаксии
Получение плёнок соединений со структурой силленита
Возможность получения плёнок силленита на силлените
Выводы из литературного обзора
Изготовление подложек из монокристаллов Bi12GeO20 и подготовка поверхности подложек к эпитаксии
Оценка себестоимости лазерного элемента на основе монокристаллической пленки (по данным полученным в результате НИР )
Расчет энергетических затрат
Классификация по ПУЭ
Экологическая характеристика темы работы
Навигация
Подготовка поверхности и выбор подложки к эпитаксии
Современная оптоэлектроника
73935
знаков
18
таблиц
12
изображений
2.3 Подготовка поверхности и выбор подложки к эпитаксии.
2.3.1 Требования к материалу подложки.
Жидкостная эпитаксия отличается от других способов кристаллизации из расплава наличием монокристаллической подложки, на которую кристаллизуется осаждаемое вещество. Поэтому процесс жидкостной эпитаксии и свойства эпитаксиального слоя в значительной степени определяются свойствами подложки. В первый момент после начала кристаллизации процесс жидкостной эпитаксии определяется характером фазового равновесия на границе подложка – расплав и кинетикой поверхностной реакции осаждения атомов кристаллизующегося материала. Подложка оказывает непосредственное влияние только на первый слой толщиной порядка нескольких постоянных решётки кристаллизуемого материала. Дальнейший рост происходит на эпитаксиальном слое, однако, часть параметров подложки определяет свойства всего эпитаксиального слоя (например, ориентация подложки, поскольку она сохраняется и у растущего слоя [37]).
Основными требованиями к материалу подложки являются:
- Более высокая температура плавления подложки по отношению к кристаллизуемому материалу;
- Однотипность кристаллохимической структуры подложки и эпитаксиального слоя;
- Максимальная близость параметров их решёток;
- Коэффициент термического расширения подложки должен соответствовать коэффициенту термического расширения плёнки для уменьшения напряжений на плёнке, возникающих в случае их несоответствия.
- Стойкость подложки к термоударам предотвратит её дробление при внезапных термоударах [37].
- Подложки должны быть инертны к реактивам, применяемым при подготовке пластин к эпитаксии.
Невыполнение этих требований, по мнению авторов [37], затрудняет получение высококачественных эпитаксиальных плёнок.
2.3.2 Подготовка поверхности подложки к эпитаксии.
Чистота поверхности подложки является решающим фактором для выращивания и адгезии плёнок. Хорошо очищенная подложка является необходимым предварительным условием для получения плёнок с воспроизводимыми свойства. Как считают авторы [38], выбор метода очистки зависит от природы подложки, типа загрязнений и степени требуемой чистоты обработки. Остающиеся после изготовления и упаковки волокна, отпечатки пальцев, масло и частицы, осаждённые из воздуха, являются примерами часто встречающихся загрязнений. Следовательно, изготовители тонких плёнок должны обращать внимание на необходимость распознавания загрязнений и эффективного их удаления. Эти вопросы, как правило, находят решение с обычными эмпирическими приближениями.
Процесс очистки подложки, по мнению [38], требует, чтобы были разорваны связи как между молекулами самой примеси, так и между молекулами этой примеси и подложки. Это может быть достигнуто не только химическими средствами, например, очисткой растворителем, но и приложением достаточной энергии для испарения примеси, например , нагревом или ионной бомбардировкой. Осуществление методов физической очистки обычно сопровождается установкой оборудования для нагрева подложек или бомбардировки ионами.
Реагентами, используемыми для очистки подложек, служат водные растворы кислот и щелочей, а так же такие органические растворители, как спирты, кетоны и хлористые углеводороды. Эффект очистки кислотами обусловлен превращением некоторых окислов и жиров в растворимые в воде соединения. Щелочные агенты растворяют жиры омыливанием, что делает их смачиваемыми в воде [39].
Для повышения скорости и эффективности удаления загрязнения обычно применяется нагрев или звуковое возбуждения растворителя. Очистка горячим растворителем чаще всего осуществляется обезжириванием паром, т.е. подложка помещается над кипящей жидкостью в закрытом контейнере. Восходящий пар растворителя конденсируется на очищаемом объекте, нагревая его и увеличивая скорость растворения поверхностных загрязнений [40]. В то время как отработанный раствор стекает обратно в ванну, свежий и чистый дистиллят повторяет процесс.
При ультразвуковой очистке растворение осадка увеличивается интенсивным локальным перемешиванием с помощью ударных волн, создаваемых в растворителе [40]. Таким образом, растворитель, насыщенный примесями, непрерывно удаляется с поверхности подложки и на смену ему поступает свежая , менее насыщенная жидкость. Параметрами, определяющими эффективность ультразвуковой очистки, являются:
- частота колебаний ;
- приложенная мощность;
- тип растворителя;
- температура растворителя;
- поверхностное натяжение растворителя;
- вязкость растворителя;
- наличия ядрообразующих веществ;
- наличия растворённых газов;
Сушка отмытых пластин является столь же критичной, поскольку при отсутствии специальных предосторожностей может произойти повторное загрязнение. Сушка может происходить в паровом очистителе, чистой печи, с помощью горячего фильтрованного воздуха или азота. Для хранения подложек могут использоваться обезпыленные контейнеры с крышкой или эксикаторы.
Описанный метод наиболее применим для монокристаллических подложек, используемых при гетероэпитаксиальном наращивании плёнок.
Сравнение очистки парами ряда растворителей и ультразвуковой очистки в изопропиловом спирте было проведено Putner [41]. Хотя очисткой в парах изопропилового спирта он и получил самые чистые поверхности, всё же ультразвуковое низкочастотное возбуждение оказалось наиболее эффективным для удаления таких крупных загрязнений, как частицы различных материалов и отпечатки пальцев. Обсуждая эти результаты, Holland [42] предположил, что решающим фактором является более высокая температура растворителя и подложки, достигаемая при очистке в парах.
Были подобраны специальные составы для полирующего травления силленитовых подложек [43]: конц. HCl : глицерин = 10 : 1.
Похожие работы
... Источники излучения. Оптоэлектроника базируется на двух основных видах излучате- лей: лазерах (когерентное излучение) и светоизлучающих диодах (некогерентное излучение). В оптоэлектронике находят применение маломощные газовые, твердотельные и полупроводниковые лазеры. Разрежённость газового наполнения в рабочем объёме обусловливает высокую степень монох- роматичности, одномодовость ...
... оптического квантового генератора - лазера (1960 г.). Примерно в то же время (50-60-е гг.) получили достаточно широкое распространение светоизлучающие диоды, полупроводниковые фотоприёмники, устройства управления световым лучом и другие элементы оптоэлектроники. 1.2. Генерация света. Оптический диапазон составляют электромагнитные волны, длины которых простираются от 1 мм до ...
... Среднее значение: 1.5%. Вывод: коэффициент полезного действия фотодиода согласно полученным данным составил в среднем 1.5%. 5.ПРИМЕНЕНИЕ ФОТОДИОДА В ОПТОЭЛЕКТРОНИКЕ Фотодиод является составным элементом во многих сложных оптоэлектронных устройствах. И поэтому он находит широкое применение. а) оптоэлектронные интегральные микросхемы. Фотодиод может обладать большим быстродействием, но ...
... Cu2S на CdS, имеют красную инжекционную люминесценцию, интенсивность которой линейно менялась с током. Этот процесс, по-видимому, связан, с рекомбинацией через глубокие центры. Применение гетеропереходов. Излучатели. Инжекционный лазер. Инжекционнный лазер представляет собой полупроводниковый двухэлектродный прибор с p-n-переходом (поэтому часто как равноправный используется термин ...
0 комментариев