Название:	Усиление люминесценции имплантированного GaAs на основе исследования пространственного распределения дефектов с помощью оригинальной фотолюминесцентной диагностики
Грантодатель:	Гранты РНФ
Область знаний:	02 - Физика и науки о космосе
Научная дисциплина:	02-202 - Полупроводники
Ключевые слова:	GaAs, ионная имплантация, точечные дефекты, фотолюминесценция, дефектообразование, легирование
Тип:	исследовательский
Руководитель(и):	Микушкин,ВМ
Подразделения:	лаб. атомных столкновений в твердых телах (Зиновьева,АН)
Код проекта:	25-22-00548

Проект направлен на решение проблемы уменьшения плотности дефектов и улучшения люминесцентных и электрических свойств полупроводников, подвергнутых ионной имплантации. Однако ионно-индуцированное дефектообразование радикально ухудшает люминесцентные и некоторые электрофизические свойства полупроводников, которые не удаётся восстановить отжигом в достаточной мере. Актуальность решения проблемы уменьшения плотности точечных дефектов, более полного восстановления структуры и улучшения люминесцентных свойств имплантированных полупроводников на основе GaAs связана с ключевой ролью этих прямозонных полупроводников в оптоэлектронике и высокочастотной электронике при несоответствии современным запросам свойств имплантированных полупроводников. Планируется решить следующие задачи:

1. Разработка оригинальной диагностики дефектов на основе метода краевой фотолюминесценции (ФЛ) при комнатной температуре в сочетании химическим травлением поверхности полупроводника.
2. Исследование с помощью разработанной ФЛ-методики трансформации пространственного распределения дефектов и их рекомбинации в GaAs при имплантации больших доз ионов и восстановительном отжиге с целью уменьшения плотности дефектов.
3. Исследование, установление механизма и создание модели дополнительного канала образования дефектов вблизи поверхности GaAs, обнаруженного относительно недавно и не описываемого известными количественными моделями и программами. Разработка методики определения толщины и удаления приповерхностного аморфного слоя, являющегося ловушечным для электронно-дырочных пар.

Разработка на основе выполненного исследования мер по минимизации плотности дефектов с целью улучшения люминесцентных свойств имплантированного GaAs и других полупроводников. Научная новизна планируемых исследований определяется новизной поставленных задач и ожидаемых результатов:

• Количественная ФЛ-методика определения пространственного распределения точечных дефектов в сочетании с химическим травлением поверхности полупроводника основана на измерении интенсивности сателлитных линий, обнаруженных авторами, и является новой.
• Трансформация пространственного распределения дефектов и их рекомбинация в GaAs при восстановительном отжиге не описана в литературе. Предлагаемое исследование позволит авторам проекта разработать новую модель изменения профиля дефектов при отжиге.
• Дополнительный канал образования дефектов вблизи поверхности полупроводников обнаружен относительно недавно (2019 г. для GaAs) и не описывается известными количественными моделями и программами. Исследование механизма дополнительного канала образования дефектов вблизи поверхности GaAs позволит построить оригинальную количественную модель этого процесса на основе новой столкновительной гипотезы.
• Плотность дефектов в имплантированном GaAs будет уменьшена, а эффективность фотолюминесценции будет увеличена по сравнению с существующим уровнем. Вывод о необходимости удаления ловушечного приповерхностного слоя имплантированных полупроводников будет новым.

Основными в проекте будут образцы эпитаксиального GaAs, имплантированные ионами азота N+ с энергией 250 кэВ и подвергнутые отжигу. Имеющиеся данные RBS по плотности дефектов для аналогичных образцов позволят выполнить калибровку разрабатываемой ФЛ-диагностики дефектов и сделать её количественной. Методика основана на измерении интенсивностей основной и сателлитных линий, связанных с плотностью дефектов в объёме полупроводника. Ожидается, что точное определение толщины и удаление приповерхностного аморфизированного слоя, а также выбор таких условий имплантации и восстановительного отжига, при которых дефектообразование будет минимальным, а рекомбинация дефектов и диффузионный отток дефектов максимальны, позволят увеличить эффективность фотолюминесценции имплантированного слоя. Этот результат будет способствовать созданию более эффективных приборов на основе GaAs.