Эффект Ганна - Левинштейн М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
этими примесями, часто на подложке предварительно выращивается сильно
легированный (буферный) слой. Для облегчения нанесения контактов сильно
легированный слой часто выращивают также и сверху активного слоя.
12.2.2. Параметры исходного материала
Методом газотранспортной эпитаксии удается получать однородные слои GaAs
толщиной от 1 до 100 мкм. С помощью жидкостной эпитаксии получены
однородные пленки толщиной от 1 мкм до нескольких сотен микрон. Получение
очень тонких однородных слоев (толщиной порядка долей микрона) затруднено
из-за сильного влияния подложки или буферного слоя. Изготовление очень
толстых однородных слоев требует очень большого времени, в течение
которого трудно поддерживать строгое постоянство параметров
технологического режима. Высокая степень однородности слоев арсенида
галлия, получаемых в настоящее время эпитаксиальными методами,
иллюстрируется рис. 12.2*).
Профиль легирования является важной характеристикой эпитаксиального слоя.
Его обычно определя-
*> Разрывы в кривой по(х) на рис.
12.2,6 связаны с методом измерения, позволяющим определить профиль
легирования только в пределах 30 мкм. Поэтому профиль легирования толстой
пленки определялся ¦с помощью последовательного травления слоев.
247
ля,см"г 10tSr
1015
1k
10
а,
О ю 30 50 70 90X,мкм
6
Рис. 12.2. Профили легирования слоев GaAs, полученных методом
газотранспортной эпитаксии [2]:
а -- тонкие эпитаксиальные слои. 1 - толщина слоя ~1,5 мкм, 2 - толщина
слоя - 3 мкм; б - толстый эпитаксиальный слой.
ют, нанося на поверхность плепки металлический контакт типа барьера
Шоттки и измеряя зависимость емкости такого контакта от приложенного к
нему в запирающем направлении напряжения смещения. Методы изготовления
барьера Шоттки рассмотрены, например, в работе [6]. Методика определения
профиля легирования из емкостных измерений подробно описана в работе [7]
(см. также [2]).
Эпитаксиальные слои GaAs характеризуются весьма высокими значениями
подвижности ^9000 см2/В-с при комнатной температуре и 105 ... 3-105
см2/В-с при 77 К. Минимальное содержание неконтролируемых примесей в
эпитаксиальных пленках составляет около 1014... ... Ю10 см~3 для
газотранспортной эпитаксии (лучшие пленки содержат до 1013 см"3 примесей)
и около 10" таксии.
Для измерения подвижности в пленках обычно используются либо ХОЛЛО'В-ские
измерения (особенно удобен для пленок метод Ван-дер-По [8, 9]), либо
измерение геометрического магнетосо-противления [10, 11]. Хотя метод
определения подвижности по магнетосопро-тивлению образцов в настоящее
время менее распространен, чем стандартные холловские измерения, в ряде
случаев он обладает определенными преимуществами. Он не требует измерения
толщины пленки, мало чувствителен к градиентам концентрации вдоль толщины
пленки (такой вид неоднородностей весьма характерен для эпитаксиальных
1013 см~3 для жидкостной эпи-
иленок) и позволяет определить подвижность в каждом ганновском диоде, при
условии, если L/doCi (рис. Г2.3).
Заметим, что (в танновских приборах 3-см л более высокочастотных
диапазонов последнее условие выполняется практически всегда. Природа
геометрического сопротивления обсуждалась
в гл. 5, где было показано, что между поперечным магпетосопротивлением
Др/р и подвижностью в слабом ноле существует простая связь (5.2):
с
~В
9 \ 1/2
(12.1)
а - конструкция типа "сэндвич". 1 - активный слой, 2 - контакты, 3-
п+~слой. При измерениях магнитное поле прикладывается перпендикулярно
электрическому; б - планарная конструкция. \ - активный слой, 2 -
контакты, 3 -- подложка из полуизолирующего GaAs. Магнитное поле при
измерениях прикладывается перпендикулярно плоскости пленки.
12.3. Изготовление контактов
Хорошие контакты ко всем типам ганновских приборов должны удовлетворять
следующим требованиям: сопротивление контакта должно быть малым по
сравнению с сопротивлением объема полупроводника, граница между контактом
и полупроводником должна быть плоской, чтобы избежать искажений
электрического поля, контакты должны быть термически и электрически
стабильными, обладать достаточно" 248
механической прочностью и допускать возможность термокомпрессии.
Существуют также специфические требования к контактам для различных видов
ганновских приборов. Например, как указывалось в гл. 10, для усилителей
на диоде Ганна может оказаться эффективным использование инжектирующих
катодных контактов.
В работе {12] было указано, что оптимальное распределение поля у контакта
может быть различно для диодов, работающих в пролетных режимах и в режиме
ОНОЗ. В [12] отмечалось, что для возбуждения когерентных колебаний в
пролетных режимах необходимо воспроизводимое возникновение домена вблизи
катода. Этому может благоприятствовать небольшое повышение поля вблизи
катодного контакта. Напротив, для работы в режиме ОНОЗ следует создать
условия, препятствующие формированию домена (понижение поля вблизи
катодного контакта). Практически, однако, часто считают, что хорошие
