Dobór warunków wzrostu monokryształów antymonku galu o średnicy 3" zmodyfikowaną metodą Czochralskiego

Mirowska, A.; Orłowski, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Dobór warunków wzrostu monokryształów antymonku galu o średnicy 3" zmodyfikowaną metodą Czochralskiego

Autorzy

Mirowska A. , Orłowski W.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

httpwww_bg_utp_edu_plartme42012mirowska.pdf

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Evaluation of growth conditions for 3" gallium antimonide single crystals by the modified Czochralski method

Języki publikacji

Abstrakty

Zbadano możliwość zwiększenia (do 3 cali) średnicy monokryształów antymonku galu (GaSb) w układzie termicznym niskociśnieniowego urządzenia wykorzystywanego do otrzymywania kryształów o średnicy 2 cale. Zmodyfikowano technologiczne warunki procesu krystalizacji umożliwiając otrzymanie kryształów o ciężarze ~ 1,9 kg i stabilnej średnicy. Opracowano warunki otrzymywania monokryształów antymonku galu o średnicy 3 cale zmodyfikowaną metodą Czochralskiego. Zbadano wpływ parametrów technologicznych na przebieg procesu monokrystalizacji oraz własności otrzymywanych kryształów. Przeprowadzono procesy krystalizacji zmodyfikowaną metodą Czochralskiego, jak też proces zintegrowany (synteza in-situ połączona z monokrystalizacją) uzyskując kryształy GaSb domieszkowane tellurem o koncentracji elektronów w zakresie od 2 x 10¹⁷cm^-3 do 2 x 10¹⁸cm^-3 . Zbadano koncentrację domieszki (metodą GDMS - Glow Discharge Mass Spectroscopy) rozkłady własności elektrycznych (pomiary hallowskie) i strukturalnych (pomiary EPD - Etch Pit Density) otrzymanych kryształów.

The possibility of growing gallium antimonide (GaSb) single crystals measuring 3 inches in diameter in a thermal system previously used for growing 2 - inch crystals was checked. Technological parameters modified for bigger crystals allowed obtaining GaSb crystals weighting ~ 1,9 kg and having a stable diameter ~ 80 mm. An integrated process of in-situ synthesis, modified Czochralski crystal growth as well as recrystallization process were performed. The influence of technological parameters on crystal growth was investigated. Tellurium doped n-type GaSb single crystals with the carrier concentration ranging between 2 x 10¹⁷cm^-3 and 2 x10¹⁸cm^-3 - were obtained. Electrical parameters were determined by Hall measurements, whereas the dopant concentration was estimated by carrying out the GDMS analysis and the structural quality by measuring the etch pit density (dislocation density).

Słowa kluczowe

GaSb metoda Czochralskiego domieszkowanie segregacja defekty

GaSb in situ synthesis Czochralski method doping segregation defects

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych

Czasopismo

Materiały Elektroniczne

Rocznik

2012

Tom

T. 40, nr 4

Strony

58--73

Opis fizyczny

Bibliogr. 45 poz., rys.

Twórcy

autor

Mirowska A.

autor

Orłowski W.

Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa, aleksandra.mirowska@itme.edu.pl

Bibliografia

[ 1] Milnes A.G., Polyakov A.Y.: Review – Gallium antimonide device related properties, Solid State Electr., 1993, 36, 803-818
[ 2] Doerschel J., Geissler U.: Characterization of extended defects in highly Te-doped <111> GaSb single crystals grown by the Czochralski technique, J. Cryst. Growth, 1992, 121, 781-789
[ 3] Tsang W.T., Chiu T.H., Kisker W., Ditzenberger J.A.: Molecular beem epitaxial growth of In1-xGaxAs1-ySby lattice matched to GaSb, Appl. Phys. Lett., 1985, 46, 283-285
[ 4] Lee H., York P.K., Menna R.J., Martinelli R.U., Garbuzov D., Narayan S.Y.: 2,78 μm InGaSb/Al- GaSb multiple quantum-well lasers with metastable InGaAsSb wells grown by molecular beem epitaxy, J. Cryst. Growth, 1995, 150, 1354-1357
[ 5] Garbuzov D.Z., Martinelli R.U., Menna R.J., York P.K., Lee H., Narayan S.Y., Connolly J.C.: 2.7-μm InGaAsSb/AlGaAsSb laser diodes with continous- -wave operation up to – 39 °C, Appl. Phys. Lett., 1995, 67, 1346-1348
[ 6] Ducanchez A., Cerutti L., Grech P., Genty F., Tournie E.: Mid-infrared GaSb-based EP-VCSEL emitting at 2.63 μm, Electr. Lett., 2009, 45, 265-267
[ 7] Motyka M., i in.: Optical properties of GaSb-based type II quantum wells as the active region of midinfrared interband cascade lasers for gas sensing applications, Appl. Phys. Lett., 2009, 94, 251901
[ 8] Lackner D., i in: Growth of InAsSb/InAs MQWs on GaSb for mid-IR photodetector applications, J. Cryst. Growth, 2009, 311, 3563-3567
[ 9] Anikeev S., Donetsky D., Belenky G., Luryi S., Wang C.A., Borrego J.M., Nichols G.: Measurement of the Auger recombination rate in p-type 0.54 eV GaInAsSb by time resolved photoluminescence, Appl. Phys. Lett., 2003, 83, 3317-3319
[10] Luca S., Santailler J.L., Rothman J., Belle J.P., Calvat C., Basset G., Passero A., Khvostikov V.P., Potapovich N.S., Levin R.V.: GaSb crystals and wafers for photovoltaic devices, J. Sol. Ener. Eng., 2007, 129, 304-313
[11] Khvostikov V.P., Santailler J.L, Rothman J., Bell J.P., Couchaud M., Calvat C., Basset G., Passero A., Khvostikova O.A., Shvarts M.Z.: Thermophotovoltaic GaSb Cells Fabrication and Characterization, AIP Conf. Proc., 2007, 890, 198-207
[12] Afrailov M.A., Andreev I.A., Kunitsyna E.V., Mikhailova M.P., Yakovlev Y.P., Erturk K.: Gallium antimonide-based photodiodes and thermophotovoltaic devices, AIP Conf. Proc., 2007, 899, 447-448
[13] Dutta P.S., Bhat H.L.: The physics and technology of gallium antimonide: An emerging optoelectronic material, J. Appl. Phys., 1997, 81, 5821-5870
[14] Mirowska A. i in.: Dobór warunków wzrostu monokryształów antymonku galu (GaSb) o orientacji <111> oraz <100> metodą Czochralskiego, 2008, sprawozdanie z pracy statutowej ITME
[15] Mirowska A. i in.: Opracowanie metody otrzymywania monokryształów i płytek GaSb domieszkowanych na typ n oraz typ p, 2009, sprawozdanie z pracy statutowej ITME
[16] Mirowska A. i in.: Badanie jednorodności rozkładu własności fizycznych monokryształów GaSb domieszkowanych tellurem, 2010, sprawozdanie z pracy statutowej ITME
[17] Mirowska A. i in.: Opracowanie warunków otrzymywania monokryształów GaSb o średnicy 3” metodą Czochralskiego, 2011, sprawozdanie z pracy statutowej ITME
[18] Mirowska A., Orłowski W., Bańkowska A., Hruban A.: Dobór warunków wzrostu monokryształów antymonku galu w kierunku <111> oraz <100> metodą Czochralskiego, Mat. Elektron., 2009, 37/2, 3-15
[19] Mirowska A., Orłowski W.: Domieszkowanie monokryształów antymonku galu na typ przewodnictwa n oraz na typ p, Mat. Elektron., 2010, 38/1, 17-32
[20] Mirowska A., Orłowski W., Bańkowska A.: Monokryształy antymonku galu (GaSb) otrzymane metodą Czochralskiego, Elektronika, 2010, 1, 53-55
[21] Mirowska A., Orłowski W., Piersa M.: Jednorodność własności elektrycznych monokryształów antymonku galu domieszkowanych tellurem, Mat. Elektron.,2011, 39/4, 3-21
[22] Mirowska A., Orłowski W.: Influence of growth conditions and doping on physical properties of gallium antimonide single crystals, Acta Physica Polonica A, 2012, 122/6, 1111-1114
[23] Stepanek B., Sestakova V., Sestak J.: Analiza porównawcza monokryształów GaSb otrzymanych różnymi metodami, Nieograniczeskie Mat., 1993, 29, 1210-1215
[24] Meinardi F., Parisini A., Tarricone L.: A study of the electrical properties controlled by residual acceptors in gallium antimonide, Semicond. Sci. Technol., 1993, 8, 1985-1922
[25] Hakala M., Puska M.J., Nieminen R.M.: Native defects and self-diffusion in GaSb, J. Appl. Phys., 2002, 91, 4988-4994
[26] Ling C.C., Lui M.K., Ma S.K., Chen X.D., Fung S., Beling C.D.: Nature of the acceptor responsible for p-type conduction in liquid encapsulated Czochralski-grown undoped gallium antimonide, Appl. Phys.Lett., 2004, 85, 384-386
[27] Lui M.K., Ling C.C.: Liquid encapsulated Czochralski grown undoped p-type gallium antimonide studied by temperature-dependent Hall measurement, Semicond. Sci. Technol., 2005, 20, 1157-1161
[28] Hayakawa Y., Saitou Y., Sugimoto Y., Kumagawa M.: Analysis of impurity concentration distributions in pulled semiconductor crystals, J. El. Mat., 1990, 19, 145-149
[29] Mimkes J., Sestakova V., Nassr K.M., Lubbers M., Stepanek B.: Diffusion mobility and defect analysis in GaSb, J. Cryst. Growth, 1998, 187, 355-362
[30] Sunder W.A., Barns R.L., Kometani T.Y., Parsey J.M., Laudise R.A.: Czochralski growth and characterization of GaSb, J. Cryst. Growth, 1986, 78, 9-18
[31] Velazquez-Hernandez R., Garcia-Rivera R., Rodriguez-Garcia M.E., Jimenez-Sandoval S., Mendoza-Alvarez J.G., Garcia J.A.: Photothermal, photocaccier and Raman characterization of Te-doped GaSb, J. Appl. Phys., 2007, 101, 023105
[32] Milvidskaya A.G., Polyakov A.Y., Kolchina G.P., Milnes A.G., Govorkov A.V., Smirnov N.B., Tunitskaya I.V.: The properties of heavily compensated high resistivity GaSb crystals, Mat. Sci. Eng., 1994, B22, 279-282
[33] Stepanek B., Sourek Z., Sestakova V., Sestak J., Kub J.: Study of low Te-doped GaSb single crystals, J. Cryst. Growth, 1994, 135, 290-296
[34] Sestakova V., Stepanek B.: Doping of GaSb single crystals with various elements, J. Cryst. Growth, 1995, 146, 87-91
[35] Dutta P.S., Prasad V., Bhat H.L.: Carrier compensation and scattering mechanisms in p-GaSb, J. Appl. Phys., 1996, 80, 2847-2853
[36] Danilewsky A.N., Lauer S., Meinhardt J., Benz K.W., Kaufmann B., Hofmann R., Dornen A.: Growth and characterization of GaSb bulk crystals with low acceptor concentration, J. El. Mat., 1996, 25, 1082-1087
[37] Pino R., Ko Y., Dutta P.S.: Native defect compensation in III-antimonide bulk substrates, Int. J. High Speed Electr. Syst., 2004, 14, 658-663
[38] Hurle D.T.J., Rudolph P.: A brief history of defect formation, segregation, faceting and twinning in melt grown semiconductors, J. Cryst. Growth, 2004, 264, 550-564
[39] Ohmori Y., Sugii K., Akai S., Matsumoto K.: LEC growth of Te-doped GaSb single crystals with uniform carrier concentration distribution, J. Cryst. Growth, 1982, 60, 79-85
[40] Pfann W.G., J. Metals, 1952, 194, 747
[41] Dutta P.S., Ostrogsky A.: Nearly diffusion controlled segregation of tellurium in GaSb, J. Cryst. Growth, 1998, 191, 904-908
[42] Tiller W.A., Jackson K.A., Rutter J.W., Chalmers B.: The redistribution of solute atoms during the solidification of metals, Acta Met., 1953, 1, 428
[43] Nakamura T., Nishinaga T., Ge P., Huo C.: Distribution of Te in GaSb grown by Bridgman technique under microgravity, J. Cryst. Growth, 2000, 211, 441-445
[44] Sestakova V., Stepanek B., Sestak J.: Te-doped GaSb crystals grown in ionized hydrogen atmosphere, J. Cryst. Growth, 1997, 181, 290-292
[45] Dutta P.S., Ostrogorsky A.G.: Segregation of tellurium in GaSb single crystals and associated diffusion coefficient in the solute layer, J. Cryst. Growth, 1999, 197, 749-754

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BATD-0005-0006