Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 140
Текст из файла (страница 140)
20.41 показана зависимость поназателя преломления от состава твердых растворов А! Сга~ Аз для излучения с энергией фотонов 1,33 эВ, которая характерна для инжекционных лазеров на гегероструктурах с активным слоем из Падз. На рис. 20.42 представлена спектральная зависимость показателя преломления для трех систем твердых растворов, Полупроводниковые соединения А"'Вг [равд. 20) а) Зб 04 дб Дб 20 72 44 (б 7,3 2Рмим 2,7 Д4 СФ ((б (а 72 7,4 (б 7,3 2,0 3) Д7 ' 04 Об Ой 10 (2 74 (б 73 2() 22мхм Рнс. 20.42. Дисперсия показателя преломления в твердых растворах на основе соединений Ап1Вт: а — А!,!за~,р 7 — х=О; 2 — 0,099; 3 — 0,201; 4 — 0,242; 3 — !.0 б — А(,Са~,дз 7 —.т=О; 2 — 0,1; 3 — 0,18, 4 — 0,38; 3 — 0,7; 8 — 1,0 в — Сар Аз> 1 — к=О; 2 — 0,06; 3 — 0,125; 4 — 0,25; 3 — 0,35; б — 0,417; 7 — 0,625; 8 — 0,66; У вЂ” 0,75; 78 — — 1,0 перспективных для применения а интегральной оптике.
Быстрое развитие оптоэлектроники стимулировало освоение новой группы полупроводниковых материалов — четырехкомпонентных твердых растворов тяпа А В~ Сг(7~ „, в которых имеет место нзоморфное замещение по обеим подрешегкам прн сохранении общей стехнометрни, т. е. равенства суммарного количества атомов металла н металлоида. В качестве исходных компонентов такого твердого раствора можно рассматривать четыре бинарных соединения: АС (1), ВС (2), А(7 (3), В(7 (4). Прн этом период крнсталлнческой решетка является адднтнвой функцией состава; о=хро!+(1 — х)рот+7(1 3)ох+ + (1 — х)(1 — д)ан где а — периоды решеток соответствующих бинарных соединений.
Для заданного состава четверного твер. дого раствора значение ширины запрещенной зоны можно найти путем интерполяции экспе- Твердые растворы ии основе соединения 513 (4 20.6) Сайэ 0блаоша непрямой Сар (1(з3эб) сгпрунгпуры эон (2,27эб) 10 0>б Сп 3, А (а= 0 бй~~) 0,2 01 0 01 0,2 03 04 об ((б 01 ()В 0,0 100 (пйэ !пр (0г)бэб) (233эб) Рис. л).43, Изменение ширины запрещенной воны в зависимости от состава в системе твердых рас- творов Оа,!п> РуАэ> при Т.=300 К Штрихпунктирные линии соответствуют составам тзеранз растворов, изопериааическнз !пр (а! и Сзлэ (б) а) эб " а 02 04 ((б ОВ 10 '0 02 О4 Вб 03 10 б 12 Саед>!пцэуАЗ [пр Сайэ 'Саолб!азах(> Рис. 20.44.
Зависимость ширины запрещенной зоны твердых растворов С>а.!п>,Р„Ащ „изопериодических 1пр (и) и ОаАэ (б), от содержания фосфора в твердой фазе риментальных данных по бинарным и тройным системам по формуле: Л(Р =Л(Р>+ (Л(пз — Лр Вх+ (Л(Рз — Л(Р>)Н+ +(Л(Р>+Л(Р> — Л(Р> — ЛР!з)хр — (См+ +(С>з — С>4)х)у(! — у) — (Сз>+(Сю— — Сзз)р)х(1-х), гле Л)У'„— ширина запрещенной эоны бинарных соединений; С - . параметр нелинейности для тройного твердого раствора, абразованного бинарнымн соединениями т и и.
Одновременноезамещение двух компонентов позволяет независимо и в достаточно широких пределах управлять шириной запрещенной зоны и пери>жом кристаллической решетки материала, что очень важно прн создании гетероструктур с идеальной контактной границей. Диаграмма на рис. 20.43 показывает закономерности изменения свойств в системе твердых растворов Оа !п> ,РзАю з.
Координаты х и д любой точки иа плоскости составов определяют мольную долю бинарных псевдо- компонентов в твердом растворе. Основное поле диаграммы заиимаззт составы, отвечающие полупроводникам с прямой структурой энергетических зон. Прямые линни о и б выделяют составы твердых растворов, изсеериодическнх 1пр и ОаАэ. Более точно усзовие иэопериодического замещения при 300 К опреде- 7)олулрозодллхавьзе соединения А л'В т 514 [равд. 20) ном диапазоне, соответствующем минимуму оптических потерь и дисперсии кварцевого волокна.
Некагорые закономерности в изменении физических свойств твердых растворов вдаль изопериодического разреза 1пбаАзР— 1пр иллюстрируют рис. 20.45 и 20.46. В системе ба !п~ „Аь„ВЬ1 х имеется четыре изопериодических ряда твердых растворов, отвечающих бинарным соединениям 1пр, !пАь, баВЬ и А)ВЪ (рис. 20А7). Прн любых составах твердые растворы имеют прямую структуру энергетических зон. Возможности практического использования этой четверной системы ограничиваются существованием области несмешиваемасти, расположенной со стороны тройного сплава баАз — баВЬ. Точное положение границ этой области пока не установлено.
Твердые растворы, изопериппические с 1пАь и баВЬ, представляют интерес при создании светодиодов и полупроводниковых лазеров, излучающих в спектральном диапазоне 1,9...3,0 мки. Использованию подложек из А! ВЬ препятствует сильное окисление этого материала. В снсгеме А) ба~,АгмВЬ| „атомы А1 и ба имеют почти одинаковые ковалентнме радиусы; поэтому изменение периода решетки наблюдается в основном прн варьировании параметра у (рис. 20.48). Твердые рвспюры, изопериодичесние с 1пР, соответствуют области составов, которые невозможно реэлнзо. вать, так как они попадают в обширную область несмешиваемасти, существующую в этой системе. Гетероструктуры с согласованными па периоду кристаллическими решетками могут быть получены при использовании композиций !пАз — А),ба~,йьзВЬ| „и баБЬ— А!,ба, АьзБЬ| „.
Добавление небольшого каличесша мышьяка в состав твердого раствора существенно улучшает качество эпитаксиальных слоев, осажлаеммх иа подложках баВЬ. д аг П» аФ ([8 [О (ьл)п йз) 1пР Рис. 20.45. Зависимость температурного коэффициента линейного расширения ат состава для твердых растворов ба,!ш Р„Асч „, изопериалических !пр ляется уравнением: у=(0,!896 †,405!Ох)/(0,1896+0,0127х)— для (пР; у = 0,405! 9(1 — х)/(0,1896+ 0,О! 27х)— для баАь. На рнс.
20.44 показано изменение ширины запрещенной зоны тверлых растворов ба„!п~...,рзйь~ „вдоль нзопериодических сечений лиаграммы составов. Для твердых растворов, изопериадических с баАь, диапазон изменения ширины запрещенной зоны полностью перекрмвается лнапазоном изменения А(Р в тройной системе А1„ба, ,Аь. Гораздо больший интерес представляют твердые растворы, нзопериакические с!пР, у которых ширина запрещенной зоны может принимать значения от 0,74 до 1,35 эВ. Зто позволяет осуществить генерацию излучения в спектраль- ' 0,4 08 0,8 10 1,2 ЭВ Рис. 20А6.
Дисперсия показателя преломления в твердых растворах ба,!п~,РзАз~ „, изо- периодических )пР ! — у= Гл У вЂ” 0,2; 5 — 0,4; 4 — 0,6; 5 — 0,8; 5 — 1,0 [$ Зу.б] Твердые расгворьг иа основе соединений 816 [а-ОВббб ) Оа,10 Аа [айа [Оббрб) И,ФВзб) Оайзаа Я)[42 а Оббббим) Са 1 ООВЬ [а б[б[збим) Фв аауйбь 10[7№В) [фТ2рб) Рис. 20.47. Изменение ширнаы заорешенной зоны в зависимости от состава а системе таердьв растворов Сза,!п, Аьч5Ь! .х при Т=ЗОО К Штрихаунктирные линии соотаетстзуют состазам твердых растворов, нзопериохнчсскн« бинарным соедн- неннзм. указанным на анаграмме. Ориентир««вгзчные гранины области несмешкваемости соответствуют температуре около 700'С Оайа Обяаать гяяряыай А1Аа [1,45зб) ат)[унт)анн зан [2,1бдб) [О О,б ООВЬ Щ)2бэб) Обяайть напрямби АЬВЬ ат)01нт)грьз збн [[ббзб) Рис.
20.48. Изменение ширины запрещенной зоны в зависимости от состава в системе твердых растворов А1,С«а> .Аз„ЗЬо „при Т=ЗОО К Штрнхпунктнрные линии соответствуют составам гаера «« растворов, изопериодпческнх !пА« н ОаЗЬ Тра. нины области несмешнваемостн соответствуют Т вЂ” 700 'С 10 Аааай ВЬО йб [а-ОВОббнм) 1айааа2ббаур [а=О,И5на) 1Аай ВЬ а=О ВО5бна) ЬАзайв бай р2 а-ЦВБбы) Полупроводниковые соединения АшВ" [разд. 20) 516 В твердых растворах А! Са~ „РэАзь г период решетки при большом содержании фосфора не согласуется ни с одним бинарным соединением.
Небольшие добавки фосфора используются длн компенсации упругик напряжений а зпитаксиальных слоях А! Са,,дз при их осаждении на подложках из СзаАз (рис. 2049). Устранение рассогласования з периодах решеток сопрнгаемых материалов позеоляет потенциально увеличить срок службы приборов на основе гетеропереходоз рассмагризаемой системы. В чегзерных системах типа А,ВзС~ „ „0 или АВ„Сз0< , „ замещение происходит по узлам лишь одной из подрешеток. Такие тнердые растворы можно рассматривать состоя. щим из трех бинарных псеидокомпоаентоз: АО„В0 и С0 или АВ, АС и А0 з зазиснмости от характера замещения. Для каждого заланного сосгаза период решетки и ширину запрещенной эоны монзно рассчитать путем интерполяции данных по бинарным соединениям а соогнетстзии с формуламн: и 007 ппг оог Рис 20.49.
Зависимость неличины упругих напряжений от содержания 4юсфора е зпнтаксиальных слоях А!а,заСзаэ,ззРзАзз з, осажденных на подложке из СаАэ (гвб зВ) АЪР пбзпст струн о=хо,+упз+(! — х — у)из, Л(Р=Л(уз+ (Л(уз — Л(уз)х+ (Л(уз— — Л(уз)у — С, у — С1 (! — — у)— — С у(! — — у), гле а — период решетки; Л(Є— ширина запрещенной зоны бинарных соединений; С,„„— параметр нелинейности, характеризующий прогиб зааисимастн Л(Р(х) з исходньп псездобинарных системах твердых растзораз (см. табл. 20.20). ()1 о ог п,г 0„1 04 ((В пб 0,7 пв 00 10 1пР Вар ((Эбэв) (2ггэв) ((Язв) ВЬВЬ (гхбэв) ИАз ййзлар с Ьду О/ 0 о 0( 020ВОФ Овйбогпв 09 10 !пйз оайз (б(гбзВ) ((еэзв) 0 П Ф Пг Озу Оз ПВ ОЬ' Цу пд б)В (П ЫЬ Сагй (аогэв) (йггбзв) Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
