Изопараметрические линии пятикомпонентного твердого раствора AlGaInAsP/GaAs

Размещено на http://www.allbest.ru/

Южно-российский государственный технический университет

Волгодонский институт (филиал)

Изопараметрические линии пятикомпонентного твердого раствора AlGaInAsP/GaAs

к.т.н., доцент Сысоев Игорь Александрович

аспирант Астафьев Павел Анатольевич

аспирант Вялков Александр Сергеевич

аспирант Михайлов Андрей Александрович

Современная техника требует всё более широкого применения оптоволоконных датчиков в её различных областях. Перед нами стоит задача создания оптоволоконного датчика механических деформаций, принцип действия которого основывается на явлении интерференции. Этот датчик позволит с достаточно высокой точностью определять динамические нагрузки на контролируемый объект и, возникающие при этом, деформации.

В данной работе приведены расчеты изопараметрических линий пятикомпонентного твердого раствора, на базе которого будет получена структура с необходимыми свойствами для создания фотоприемников, работающих в окне прозрачности оптоволокна.

Для расчетов была выбрана структура из пяти компонентов AlGaInAsP_, т.к. пятикомпонентная система обладает дополнительной степенью свободы относительно четырехкомпонентных и трёхкомпонентных структур благодаря введению дополнительного компонента, что позволяет получать структуры с более корректными характеристиками. Появляется возможность не только варьировать шириной запрещённой зоны, но и достаточно в широких пределах составов согласовывать слои по периоду решётки и коэффициенту температурного расширения [1].

В качестве материала подложки выбрана двухкомпонентная структура GaAs. Температура процесса выращивания структуры (Т=1007К) определена, исходя из температуры плавления подложки.

Расчет изопериодических линий произведён, принимая коэффициент температурного расширения (КТР) дб=0,05, при котором охлаждение структуры от температуры эпитаксии (T=1007К) до комнатной не приводит к несоответствию по параметру решетки более чем на величину коэффициента рассогласования периодов решеток подложки и слоя, да=0,001. При таком рассогласовании параметров подложки и слоя дислокации несоответствия могут еще не возникать [2].

Для выявления возможности получения изопериодных гетероструктур, согласованных по температурным коэффициентам линейного расширения, проведен анализ зависимости величин коэффициентов от состава твердого раствора. Изопараметрические линии получаются в результате решения системы уравнений (1) [3].

(1)

Использовав систему уравнений (1), определены значения мольных долей компонентов твердого раствора Al_xGa_yIn_1-x-yAs_zP_1-z, изопериодных бинарной подложке GaAs, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1. Значение мольных долей компонентов твердого раствора Al_xGa_yIn_1-x-yAs_zP_1-z, изопериодных бинарной подложке GaAs.

Из таблицы 1 видно, что с увеличением мольной доли галлия, значения мольных долей алюминия уменьшаются, причем доля мышьяка не изменяется, при значениях Ga менее 0,4 и увеличиваются при значениях галлия более 0,4.

На рисунке 1 представлены изопараметрические линии пятикомпонентной гетероструктуры Al_xGa_yIn_1-x-yAs_zP_1-z/GaAs, при различных значениях мольной доли галлия.

Рис. 1. Изопараметрические линии пятикомпонентной гетероструктуры Al_xGa_yIn_1-x-yAs_zP_1-z/GaAs, при различных содержаниях галлия.

Полученные изопараметрические линии дают возможность выбирать составы пятикомпонентных твердых растворов, согласованных с подложкой по периоду решетки да и КТР дб, как 0,001 и 0,05 соответственно.

Изопараметрические линии значительно сужают диапазон составов, исключая те из них, которые приводят к значительному снижению качества получаемых структур. Приведенные расчеты являются неотъемлемой частью в исследовании возможности получения пятикомпонентныхгетероструктур с необходимыми свойствами, применительно к оптоволоконным датчикам.

Следующим этапом исследований возможности получения данных структур является определение областей несмешиваемости, связанных со спинодальным распадом твердого раствора Al_xGa_yIn_1-x-yAs_zP_1-z/GaAs.

оптоволоконный интерференция пятикомпонентный раствор

Литература

1. Кузнецов В.В., Лунин Л.С., Ратушный В.И. Гетероструктуры на основе четверных и пятерных твердых растворов A^IIIB^V. - Ростов н/Д: Изд.-во СКНЦ ВШ, 2003. - 376 с.: ил.

2. Мильвидский М. Г., Освенский В. Б. Структурные дефекты в эпитаксиальных слоях полупроводников. М., 1985. С. 160.

3. Лозовский В. Н., Лунин Л. С. Пятикомпонентные твердые растворы соединений A^IIIB^V (Новые материалы оптоэлектроники). Ростов н/Д: Издательство Ростовского университета, 1992, 193 с., ил.

Размещено на Allbest.ru