Воздействие некоторых сложных хемостимуляторов и модификаторов на термооксидирование InP
Authors: Миттова Ирина Яковлевна , Сладкопевцев Борис Владимирович , Илясова Наталья Алексеевна , Томина Елена Викторовна , Донцов Алексей Игоревич , Тарасова Ольга Сергеевна 
Published: July 2020

Управление скоростью формирования и характеристиками наноразмерных пленок на InP целесообразно осуществлять введением в процессе термооксидирования этого полупроводника хемостимуляторов, модификаторов, или и тех, и других одновременно. Хемостимулирующее действие соединений обусловлено их транзитной ролью как передатчиков кислорода или каталитической функцией. Модификаторы могут, не изменяя скорости роста пленки, влиять на ее состав, морфологию поверхности, структуру и свойства. Предполагается продуктивным воздействие хемостимуляторов и модификаторов в едином процессе синтеза пленок с заданными свойствами.Цель статьи – установление воздействия некоторых сложных хемостимуляторов и модификаторов на кинетику, механизм роста и свойства сложнооксидных пленок нанометрового диапазона толщины на InP.Объект исследования – фосфид индия ФИЭ-1А ориентации (100). Методом магнетронного напыления сформированы гетероструктуры (ГС): SnO2/InP и (40 % Co3O4+60 % MnO2)/InP с толщиной слоя ~30 нм. Для формирования ГС Bi2(SO4)3/InP проводили осаждение сульфата через аэрозольную фазу с последующим высушиванием на воздухе и отжигом в режиме 200 °С, 30 мин. Образцы SnO2/InP и InP термооксидировали под воздействием вводимых в газовую фазу AlPO4 и Bi2(SO4)3 соответственно в температурном интервале 490-570 °С в потоке кислорода в течение 60 минут.Толщину пленок контролировали методами лазерной и спектральной эллипсометрии, их фазовый и элементный состав методами РФА и Оже-электронной спектроскопии соответственно. Для определения электрофизических свойств плёнок напыляли алюминиевые контакты и определяли удельное сопротивление. Установлена основополагающая роль физико-химической природы хемостимулятора, его способности к транзитному взаимодействию и возобновляемости оксидных форм в процессе термооксидирования InP. Введение в термические оксидные пленки фосфатных группировок из AlPO4, совместно с нанесением на поверхность SnO2 или без этогоприводит к сопротивлению пленок, аналогичному таковому для оксидирования ГС SnO2/InP, без дополнительного введения фосфатов и составляет 8.5·107 Ом·см. Bi2(SO4)3, являясь модификатором состава и свойств пленок, не оказывает значимого хемостимулирующего действия. Выращенные под его воздействием пленки обладают полупроводниковым характером (r ~ 106 Ом·см). Наиболее эффективен сложный хемостимулятор состава 40 % Co3O4+60 % MnO2, обусловливающий ускоренное (до 70 %) по сравнению с собственным оксидированием формирование пленок по транзитно-каталитическому механизму, входящий в состав синтезированных пленок и способный кцеленаправленной модификации их свойств варьированием содержания компонентов в нем (РФА, СЭ).

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Lutz J., Schlangenotto H., Scheuermann U., De Doncker R. Semiconductor Power Devices. Physics, Characteristics, Reliability. Springer-Verlag Berlin Heidelberg;2018. 714 р. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-70917-82. Mikhailova M. P., Moiseev K. D., Yakovlev Y. P. Discovery of III–V semiconductors: Physical propertiesand application semiconductors. Semiconductors. 2019;53(3): 273–290. DOI: https://doi.org/10.1134/S10637826190301263. Сычикова Я. А. Наноразмерные структуры на поверхности фосфида индия. LAP Lambert AcademicPublishing; 2014. 127 с.4. Чистохин И. Б., Журавлев К. С. СВЧ-фотодетекторы для аналоговой оптоволоконной связи.Успехи прикладной физики. 2015;3(1): 85–94. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=229681885. Arbiol J., Xiong Q. Semiconductor Nanowires: Materials, Synthesis, Characterization and Applications.Elsevier Ltd; 2015. 554 p. 6. Eichler H. J., Eichler J., Lux O. Semiconductor lasers. In: Lasers. Springer Series in Optical Sciences.Vol 220. Springer, Cham.; 2018. p. 165–203. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-99895-4_107. Kabanov V. F., Pereverzev Y. E., Hassoon O. A., Glukhovskoy E. G. Study properties of monolayers withquantum dots of semiconductors A2B6 and A3B5. Materials Today: Proceedings. 2018;5(5): 13735–13738.DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.02.0128. Николаев Ю. А., Рудь В. Ю., Рудь Ю. В., Теруков Е. И. Фоточувствительность гетеропереходов,полученных термическим окислением InP. Письма в ЖТФ. 2007;33(7): 87–94. Режим доступа: https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/118729. Punkkinen M. P. J., Laukkanen P., Lеng J., Kuzmin M., Tuominen M., Tuominen V., Dahl J., Pessa M.,Guina M., Kokko K., Sadowski J., Johansson B., Väyrynen I. J., Vitos L. Oxidized In-containing III–V(100) surfaces: formation of crystalline oxide fi lms and semiconductor-oxide interfaces. Physical ReviewB. 2011;83: 195329. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.83.19532910. Nelson A., Geib K., Wilmsen W. C. Composition and structure of thermal oxides of indium phosphide.Journal of Applied Physics. 1983;54(7): 4134–4140.  DOI: https://doi.org/10.1063/1.33254711. Томина Е. В., Миттова И. Я., Сладкопевцев Б. В., Кострюков В. Ф., Самсонов А. А., Третьяков Н. Н. Термическое оксидирование как способ создания наноразмерных функциональных пленокна полупроводниках AIIIBV: хемостимулирующее воздействие оксидов металлов: обзор. Конденсированные среды и межфазные границы. 2018;20(2): 184–203. DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2018.20/52212. Миттова И. Я. Влияние физико-химической природы хемостимулятора, способа и метода еговведения в систему на механизм термооксидирования GaAs и InP. Неорганические материалы.2014;50(9): 948–955. DOI: https://doi.org/10.7868/S0002337X1409009713. Сладкопевцев Б. В., Лапенко А. А., Самсонов А. А., Томина Е. В., Миттова И. Я. Транзитное икаталитическое окисление полупроводников AIIIBV с нанесенными наноразмерными слоями оксидовкобальта и ванадия различной толщины. Конденсированные среды и межфазные границы. 2010;12(3):268–275. Режим доступа: https://journals.vsu.ru/kcmf/article/view/1124/120614. Миттова И. Я., Сладкопевцев Б. В., Самсонов А. А., Томина Е. В., Андреенко С. Ю., Костенко П. В. Синтез и свойства наноразмерных пленок, сформированных термооксидированием MnO2/InPпод воздействием Mn3(PO4)2. Неорганические мате-риалы. 2019;55(9): 969–974. DOI: https://doi.org/10.1134/S0002337X1909007015. Третьяков Н. Н., Миттова И. Я., Сладкопевцев Б. В., Самсонов А. А., Андреенко С. Ю. Влияниемагнетронно напыленного слоя MnO2 на кинетику термооксидирования InP, состав и морфологиюсинтезированных пленок. Неорганические материалы. 2017;53(1): 41–48. DOI: https://doi.org/10.7868/S0002337X1701017116. Mittova I. Ya., Kostryukov V. F., Ilyasova N. A., Sladkopevtsev B. V., Samsonov A. A. Modifi cation ofnanoscale thermal oxide films formed on indium phosphide under the infl uence of tin dioxide. Nanosystems:Physics, Chemistry, Mathematics. 2020;11(1): 110–116. DOI: https://doi.org/10.17586/2220-8054-2020-11-1-110-11617. Третьяков Ю. Д. Неорганическая химия. М.: Академия; 2007. 352 с.18. Миттова И. Я., Лаврушина С. С., Лопатин С. И., Пиняева О. А., Тибилова Е. К., Термооксидирование GaAs с участием сульфата титанила. Журнал неорганической химии. 2005;50(5): 759–762.19. Атлас ИК спектров ортофосфатов. М.: Наука; 1985. 235 с.20. Hollinger G., Hughes G., Himpsel F. J., Jordan J. L., Morar J. F. Early stages in the formation ofthe oxide-InP (100) interface. Surface Science. 1986;168: 617–625. DOI: https://doi.org/10.1016/0039-6028(86)90892-721. Wilmsen C. W., Kee R. W. The improvement of grown oxides for the surface protection of AIIIBV compounds. Thin Solid Films. 1978;51(1): 93–98. DOI:https://doi.org/10.1016/0040-6090(78)90217-122. Кострюков В. Ф., Миттова И. Я., Сладкопевцев Б. В., Паршина А. С., Балашева Д. С. Роль BiPO4,вводимого через газовую фазу, в процессе создания тонких пленок на поверхности InP. Конденсированные среды и межфазные границы. 2019;21(2): 215–224. DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/759