Features of Low-Temperature GaAs Formation for Epitaxy Device Structures

Abstract

В статті представлені результати по особливостях формування низькотемпературного арсеніду галію під впливом комплексного легування рідкісноземельним елементом ітербієм та алюмінієм. Методом CV-профілометрії досліджені електрофізичні властивості епітаксійних шарів, а структурні характеристики – з використанням XRD. Показано, що за певних оптимальних концентрацій ітербію (3,0- 3,2·10 – 3 ат. %) та алюмінію (1·10 – 3 ат. %) можна отримувати структурно досконалі епітаксійні шари GaAs з низькою концентрацією носіїв, а модуляція швидкості зниження температури дозволяє отримати більш різку границю розділу шарів з різним рівнем легування. Такі шари можна використовувати в складі фотодіодних чи НВЧ структур. Встановлено, що збільшення концентрації ітербію в розплаві спричиняє погіршення структурних властивостей шарів, зумовлених генерацією додаткових дефектів, що може бути використано для створення оптоелектронних пристроїв терагерцового діапазону.

This article presents the results on the peculiarities of the formation of low-temperature gallium arsenide under the influence of complex doping with rare-earth elements ytterbium and aluminum. The electrophysical properties of the epitaxial layers were investigated by ECV profiling, and the structural characteristics using XRD. It is shown that at certain optimal concentrations of ytterbium ((3.0-3.2)·10 – 3 at. %) and aluminum (1·10 – 3 at %) it is possible to obtain structurally perfect GaAs epitaxial layers with a low concentration of carriers, and modulation of the rate of temperature decrease allows to obtain a sharper interface between layers with different doping levels. Such layers can be used in photodiode or microwave structures. It is established that an increase in the concentration of ytterbium in the melt causes deterioration of the structural properties of the layers due to the generation of additional defects, which can be used to create optoelectronic devices in the terahertz range.