Технологія отримання мікрокристалів арсеніду індію, стійких до дії опромінення високоенергетичними електронами

Abstract

Дисертація присвячена проблемі розробки методів стабілізації електрофізичних параметрів напівпровідникового матеріалу InAs з метою розширення його функціональних можливостей та області застосування. Основна концепція базується на одержанні напівпровідникових мікрокристалів арсеніду індію з за-даним рівнем легування, при якому зміна концентрації вільних носіїв заряду під дією опромінення високоенергетичними електронами буде мінімальною. Вперше шляхом математичного моделювання показана можливість легування мікрокристалів арсеніду індію домішкою олова в широкому діапазоні концентрацій при осадженні їх з газової фази в хлоридній системі InAs – Sn – HCl. Реалізована технологія отримання легованих оловом мікрокристалів арсеніду індію з концентрацією вільних носіїв заряду від 5•1016 см3 до 1•1019 см3. Експериментально визначений оптимальний рівень легування мікрокристалів арсеніду індію, при якому зміна концентрації вільних носіїв заряду при опроміненні високоенергетичними електронами є мінімальна. Мікрокристали InAs<Sn>, одержані осадженням з газової фази в хлоридній системі, знайшли практичне використання в датчиках магнітного поля холівського типу для вирішення магнітовимірювальних задач. Диссертация посвящена проблеме разработки методов стабилизации электрофизических параметров полупроводникового материала InAs, с целью расширения его функциональных возможностей и области использования. Основная концепция базируется на получении полупроводниковых микрокристаллов арсенида индия с заданным уровнем легирования, при котором изменение концентрации свободных носителей заряда под действием облучения высокоэнергетическими электронами будет минимальным. Впервые методом математического моделирования показана возможность легирования микрокристаллов арсенида индия примесью олова в широком диапазоне концентраций при осаждении их из газовой фазы в хлоридной системе InAs – Sn – HCl. Реализована технология получения легированных оловом микрокристаллов арсенида индия с концентрацией свободных носителей заряда от 5•1016 см3 до 1•1019 см3. Експериментально определён оптимальный уровень легирования микрокристаллов арсенида индия, при котором изменение концентрации свободных носителей заряда при облучении высокоэнергетическими электронами будет минимальным. Микрокристаллы InAs<Sn>, полученные методом осаждения из газовой фазы в хлоридной системе, нашли практическое применение в датчиках магнитного поля холловского типа, для решения магнитометрических задач. Тhesis is devoted to the problem of development of methods for stabilization of electrophysical parameters of semiconductor material InAs, aiming at increasing its functional capabilities and application field. Major concept is based on obtaining semiconductor microcrystals of indium arsenide with given doping level, at which free charge carrier concentration change under the impact of irradiation with highen-ergy electrons will be minimal. For the first time the possibility of doping the indium arsenide microcrystals with stannum impurity in broad concentration range during their vapour phase deposition in chloride system InAsSnHCl has been demonstrated by means of mathematical simulation. Technique of obtaining stannum doped indium arsenide microcrystals having the free charge carrier concentration from 5•1016 cm3 to 1•1019 cm3 was realized. Optimal level of indium arsenide microcrystals’ doping, at which free charge carrier concentration change under irradiation with highenergy electrons is minimal and for the case of electrons' energy being of the order of 13 MeV equals to 1018 cm3, has been experimentally determined. InAs<Sn> microcrys-tals obtained with the help of vapour phase deposition in chloride system have found practical application in magnetic field sensors of Hall type for solving magnetic measuring tasks. InAs<Sn> microcrystalbased magnetic field sensors are character-ized by tiny dimensions, which is important when they are used in magnetic measur-ing devices. Such magnetic field sensors were used for the development and produc-ing of magnetometric devices, such as differential magnetometer, developed on the order from Scientific Research Laboratory for Materials of SolidState Microelectron-ics of Drohobych Ivan Franko State Pedagogical University, and magnetometric module for spacecrafts, produced on the order from Dnipropetrovsk State Enterprise "Production Association Southern MachineBuilding Plant”.