Вышедшие номера
Home » Физика и техника полупроводников » Год 2026, выпуск 1 » Статья стр. 10
<<<>>>
Анализ особенностей процесса диффузии Zn в гетероструктурах InGaAs/InAlAs/InP с учетом эффекта сегрегации
АО ” РЖД“
Министерство образования и науки Российской Федерации, FSER-2025-0005
Копытов П.Е. 1, Старков И.А. 2, Новиков И.И. 1, Блохин С.А. 3, Папылев Д.С. 1, Левин Р.В. 3, Андрюшкин В.В. 1, Ковач Я.Н. 3, Никитина Е.В. 4, Воропаев К.О. 5, Цацульников А.Ф. 6, Карачинский Л.Я. 1
1Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
2НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике, Санкт-Петербург, Россия
3Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
4Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет имени Ж.И. Алфёрова Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
5АО «ОКБ-Планета», Великий Новгород, Россия
6НТЦ микроэлектроники Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
Email: kopytovpe@itmo.ru
Поступила в редакцию: 4 февраля 2026 г.
В окончательной редакции: 2 марта 2026 г.
Принята к печати: 20 марта 2026 г.
Выставление онлайн: 19 апреля 2026 г.
PDF версия
Представлена физическая модель процесса диффузии примеси Zn в гетероструктурах InGaAs/InAlAs/InP с учетом эффекта сегрегации, позволяющая качественно и количественно рассчитывать эволюцию профиля концентрации Zn. Проанализирован широкий набор экспериментальных данных при различных технологических режимах диффузии Zn в гетероструктуры InGaAs/InAlAs/InP в реакторе установки эпитаксии из металлорганических соединений, используя диэтилцинк в качестве источника диффузианта. Определено влияние температуры и давления в реакторе на коэффициенты диффузии и сегрегации. Показано, что игнорирование сегрегационных процессов при моделировании диффузии может приводить к значительной ошибке в определении коэффициентов диффузии. Выполнены расчеты профилей диффузии Zn в зависимости от толщины слоев твердых растворов гетероструктуры InGaAs/InAlAs/InP и технологических режимов диффузии. Показано, что использование слоев твердых растворов даже относительно малой толщины может значительно менять глубину диффузионного проникновения из-за малого коэффициента диффузии и большого градиента коэффициента сегрегации. Ключевые слова: диффузия, сегрегация, примесь, диэтилцинк, фосфид индия.
  1. V.V. Andryushkin, A.G. Gladyshev, A.V. Babichev, E.S. Kolodeznyi, I.I. Novikov, L.Ya. Karachinsky, N.A. Maleev, V.P. Khvostikov, B.Ya. Ber, A.G. Kuzmenkov. J. Phys.: Conf. Ser., 2103, 012184 (2021). DOI: 10.1088/1742-6596/2103/1/012184
  2. A. Ozcan-Atar, A. Gocalinska, P.P. Micha owski, M. Johnson, J. O'Hara, B. Corbett, A. Rejmer, F. Peters, D.D. Vvedensky, A. Zangwill, G. Juska, E. Pelucchi. Appl. Surf. Sci., 688, 162360 (2025). DOI: 10.1016/j.apsusc.2025.162360
  3. М.О. Петрушков, М.С. Аксенов, Д.Б. Богомолов, Е.А. Емельянов, Д.Ю. Протасов, М.А. Путято, И.Б. Чистохин, В.В. Преображенский, А.М. Гилинский, К.О. Воропаев. Оптический журн., 91 (2), 40 (2024). DOI: 10.17586/1023-5086-2024-91-02-40-49 [M.O. Petrushkov, M.S. Aksenov, D.B. Bogomolov, E.A. Emelyanov, D.Y. Protasov, M.A. Putyato, I.B. Chistokhin, V.V. Preobrazhenskii, A.M. Gilinsky, K.O. Voropaev. J. Opt. Technol., 91 (2), 86 (2024). DOI: 10.1364/JOT.91.000086]
  4. K. Lee, K. Yang. IEEE Phot. Techn. Lett., 26 (10), 999 (2014). DOI: 10.1109/LPT.2014.2312022
  5. Y. Chen, Z. Zhang, G. Miao, H. Jiang, H. Song. Phys. Status Solidi A, 219 (2), 2100577 (2022). DOI: 10.1002/pssa.202100577
  6. В.В. Преображенский, И.Б. Чистохин, М.А. Путято, Н.А. Валишева, Е.А. Емельянов, М.О. Петрушков, А.С. Плешков, И.Г. Неизвестный, И.И. Рябцев. Автометрия, 57 (5), 48 (2021). DOI: 10.15372/AUT20210506 [V.V. Preobrazhenskii, I.B. Chistokhin, M.A. Putyato, N.A. Valisheva, E.A. Emelyanov, M.O. Petrushkov, A.S. Pleshkov, I.G. Neizvestny, I.I. Ryabtsev. Optoelectron. Instrum. Data Process., 57 (5), 485 (2021). DOI: 10.3103/S8756699021050125]
  7. D.-H. Jun, H.-Y. Jeong, Y. Kim, C.-S. Shin, K.H. Park, W.-K. Park, M.-S. Kim, S. Kim, S.W. Han, S. Moon. J. Korean Phys. Soc., 69 (8), 1341 (2016). DOI: 10.3938/jkps.69.1341
  8. O.J. Pitts, M. Hisko, W. Benyon, S. Raymond, A.J. Springthorpe. J. Cryst. Growth, 393, 85 (2014). DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2013.09.0.53
  9. D.D. Agostino, G. Carnicella, C. Ciminelli, P. Thijs, P.J. Veldhoven, H. Ambrosius, M. Smit. Opt. Express, 23 (19), 25143 (2015). DOI: 10.1364/OE.23.025143
  10. М.О. Петрушков, М.А. Путято, И.Б. Чистохин, Б.Р. Семягин, Е.А. Емельянов, М.Ю. Есин, Т.А. Гаврилова, А.В. Васев, В.В. Преображенский. Письма ЖТФ, 44 (14), 19 (2018). DOI: 10.21883/PJTF.2018.14.46340.17146 [M.O. Petrushkov, M.A. Putyato, I.B. Chistokhin, B.R. Semyagin, E.A. Emel'yanov, M.Yu. Esin, T.A. Gavrilova, A.V. Vasev, V.V. Preobrazhenskii. Techn. Phys. Lett., 44 (7), 612 (2018). DOI: 10.1134/S1063785018070258
  11. S.A. Blokhin, R.V. Levin, V.S. Epoletov, A.G. Kuzmenkov, A.A. Blokhin, M.A. Bobrov, Y.N. Kovach, N.A. Maleev, E.V. Nikitina, V.V. Andryushkin, A.P. Vasil'ev, K.O. Voropaev, V.M. Ustinov. Mater. Phys. Mech., 51 (4), 66 (2023). DOI: 10.18149/MPM.5142023_6
  12. K. Vanhollebeke, M. D'Hondt, I. Moerman, P. Van Daele, P. Demeester. J. Electron. Mater., 30, 951 (2001). DOI: 10.1007/BF02657716
  13. D. Franke, F.W. Reier, N. Grote. J. Cryst. Growth, 195 (1-4), 112 (1998). DOI: 10.1016/S0022-0248(98)00681-2
  14. O.J. Pitts, W. Benyon, D. Goodlich, A.J. Springthorpe. J. Cryst. Growth, 352 (1), 249 (2012). DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2011.10.006
  15. C.A. Hampel, C. Blaauw, J.E. Haysom, R. Glew, I.D. Calder, S. Guillon, T. Bryskiewicz, N. Puetz. J. Vac. Sci. Techn. A, 22 (3), 916 (2004). DOI: 10.1116/1.1640392
  16. P.L. Gareso. Indonesian. J. Phys., 20 (2), 21 (2009). DOI: 10.5614/itb.ijp.2009.20.2.1
  17. A. van Geelen, T.M.F. De Smet, T. van Dongen, W.M.E.M. van Gils. J. Cryst. Growth, 195 (1-4), 79 (1998). DOI: 10.1016/S0022-0248(98)00628-9
  18. J. Wisser, M. Glade, H.J. Schmidt, K. Heime. J. Appl. Phys., 71 (7), 3234 (1992). DOI: 10.1063/1.350969
  19. L. Zhang, X. La, X. Zhu, J. Guo, L. Zhao, W. Wang, S. Liang. IEEE J. Select. Top. Quant. Electron., 28 (2), 1 (2022). DOI: 10.1109/JSTQE.2021.3072702
  20. G. Tsamo Tagougue, M. Veillerot, E. Martinez, V. Thoreton, M. Martin, T. Baron, G. Lefevre, S. Cavalaglio, F. Bassani. J. Vac. Sci. Techn. B, 43 (3), 033204 (2025). DOI: 10.1116/6.0004489
  21. П.Е. Копытов, И.А. Старков, И.И. Новиков, С.А. Блохин, Д.С. Папылев, Р.В. Левин, В.В. Андрюшкин, Я.Н. Ковач, Е.В. Никитина, К.О. Воропаев, Л.Я. Карачинский. Письма ЖТФ, 50 (22), 48 (2024). DOI: 10.61011/PJTF.2024.22.59136.20059 [P.E. Kopytov, I.A. Starkov, I.I. Novikov, S.A. Blokhin, D.S. Papylev, R.V. Levin, V.V. Andryushkin, Ya.N. Kovach, E.V. Nikitina, K.O. Voropaev, L.Ya. Karachinsky. Techn. Phys. Lett., 50 (11), 99 (2024). DOI: TPL.2024.11.59678.20059]
  22. О.В. Александров, А.А. Криворучко. Конденсированные среды и межфазные границы, 7 (2), 109 (2005). http://www.kcmf.vsu.ru/resources/t_07_2_2005_001.pdf
  23. F. Didley, M.C. Amann, R. Treichler. Jpn. J. Appl. Phys., 29 (5), 810 (1990). DOI: 10.1143/JJAP.29.810
  24. H.M. You, U.M. Gosele, T.Y. Tan. J. Appl. Phys., 74 (4) 2461 (1994). DOI: 10.1063/1.354683
  25. R. Gafiteanu, H.-M. You, U. Goesele, T.Y. Tan. MRS Online Proc. Library, 318, 31 (1993). DOI: 10.1557/PROC-318-31
  26. B. Tuck. J. Phys. D: Appl. Phys., 18 (4), 557 (1985). DOI: 10.1088/0022-3727/18/4/002
  27. S.A. Blokhin, R.V. Levin, V.S. Epoletov, A.G. Kuzmenkov, A.A. Blokhin, M.A. Bobrov, Y.N. Kovach, N.A. Maleev, N.D. Prasolov, M.M. Kulagina, A.Yu. Guseva, Yu.M. Zadiranov, E.V. Nikitina, V.V. Andryushkin, A.P. Vasil'ev, K.O. Voropaev, V.M. Ustinov. Mater. Phys. Mech., 51 (5), 142 (2023). DOI: 10.18149/MPM.5152023_14
  28. П.Е. Копытов, С.А. Блохин, Д.С. Папылев, Р.В. Левин, В.В. Андрюшкин, Я.Н. Ковач, Н.А. Малеев, А.И. Баранов, Е.В. Никитина, А.Ю. Андреев, И.В. Яроцкая, А.А. Мармалюк, М.А. Ладугин, К.О. Воропаев, А.Ф. Цацульников, И.И. Новиков, Л.Я. Карачинский. Квант. электрон., 55 (7), 455 (2025)
  29. K. Lee, K. Yang, Phys. Status Solidi C, 10 (11), 1445 (2013). DOI: 10.1002/pssc.201300178
  30. А.И. Курносов, В.В. Юдин. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных схем (М., Высш. шк., 1979)
  31. A. Azarov, V. Venkatachalapathy, L. Vines, E. Monakhov, In-H. Lee, A. Kuznetsov. Appl. Phys. Lett., 119 (18), 182103 (2021). DOI: 10.1063/5.0070045
  32. Б.С. Бокштейн. Диффузия в металлах (М., Металлургия, 1978)
  33. G.J. van Gurp, P.R. Boudewijn, M.N.C. Kempeners, D.L.A. Tjaden. J. Appl. Phys., 61, 1846 (1987). DOI: 10.1063/1.338028
  34. H. Ando, N. Susa, H. Kanbe. IEEE Trans. Electron Dev., 29 (9), 1408 (1982). DOI: 10.1109/T-ED.1982.20890
  35. M.H. Ettenberg, M.J. Lange, A.R. Sugg, M.J. Cohen, G.H. Olsen. J. Electron. Matter., 28, 1433 (1999). DOI: 10.1007/s11664-999-0136-5
  36. U. Schade, P. Enders. Semicond. Sci. Technol., 7, 752 (1992). DOI: 10.1088/0268-1242/7/6/006
  37. F. Schmitt, L.M. Su, D. Franke, R. Kaumanns. IEEE Trans. Electron Dev., 31 (8), 1083 (1984). DOI: 10.1109/T-ED.1984.21665
  38. N. Arnold, R. Schmitt, K. Heime. J. Phys. D: Appl. Phys., 17, 443 (1983). DOI: 10.1088/0022-3727/17/3/006
  39. M. Wada, M. Seko, K. Sakakibara, Y. Sekiguchi. Jpn, J. Appl. Phys., 28 (10), L1700 (1989). DOI: 10.1143/JJAP.28.L1700
  40. M. Razeghi, M.A. Poisson, J.P. Larivain, J.P. Duchemin. J. Electron. Mater., 12 (6), 371 (1983). DOI: 10.1007/BF02651138

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme