גליום Arsenide (GaAs) מייצג אבן הפינה של הטכנולוגיה המודרנית של Semiconductor, פרס על הניידות האלקטרונית העליונה שלה ו-Switchgap ישיר. תכונות אלה מאפשרות GaAs להצטיין באלקטרוניקה גבוהה, Optoelectronics, ו- photovoltaic התקנים. עם זאת, התנהגות חשמלית מדויקת של GaAs - במיוחד מוליכות חשמלית שלה - רגישה להפליא לנוכחות של ריכוז ואטומים בתוך תאים סרטניים כגון מגנטיים.

גליום ארסןד פונדמנטל

גליום Arsenide הוא מוליכים למחצה מורכבים שנוצרו מאלמנטים ב- Group III וקבוצת V של השולחן המחזורי.מבנה קריסטל אבץ' שלה מספק ניידות אלקטרון גבוהה - גדל פי 5 עד שש מאשר זה של סיליקון בטמפרטורת החדר - ו- להקות ישירות של כ-1.42 eV 300 K.ה-Stragap הישיר פירושו כי שחזור של אלקטרון-hole יכול להתרחש עם יעילות רדיוטיבית גבוהה, מה שמאפשר את מערכת ההפעלה של לייזר רחב של צבעים, כמו גם את עוצמת לייזר גבוהה של מערכת ההפעלה של צבעים.

בצורתו הטהורה, הפנימית, לג'אס יש מוליכות נמוכה יחסית, כי ריכוז המוביל הפנימי (אלקטרונים וחורים שנוצרים על ידי צ'יסר תרמיים על פני ה-Sgap) הוא על סדר 10FLT:0reaFLT:06101010101010101010101010101010: סנטימטר 1 ס"מ FLT:2–3FLT 3 בחדר.

תפקיד הכשלים ב Semiconductors

(ב) ניתן לסווג לשתי קטגוריות רחבות:0bsp;0intentional dopantsFLT:1 אשר מתווספים במכוון כדי להתאים את התכונות החשמליות, ו-FLT:2unintentional contaminantsFLT 3LT 3, אשר נובעים ממתחמי צמיחה, מחסנים או תהליך.

תלונות ומכשולים

או זיהומים הם אלמנטים שיש להם יותר אלקטרונים יקר מאשר אטום המארח הם להחליף. עבור GaAs, תורמים טיפוסיים כוללים סיליקון (Si), Tellurium (Te), tin (Sn), ו sulfur (S) כאשר תורם תחליף חומרים עבור ארומטי (למשל, סיליקון על אתר גליום), אלקטרונים הוא מוגבל באופן רופף יכול להיות נרגש לתוך valion, וכתוצאה מכך, 000 אלקטרון, הוא מקבל את הרוב, 000 באופן חיובי, 000).

המונחים: Deep Levels

לא כל הזיהומים פועלים כתורמים פשוטים או מקבלים, חלקם יוצרים את רמות ה-FAVE:0 (הדרגות העמוקות של ההרחבה 1) – אנרגיה קרובה למצע ה-Switch – שיכולה למלכודת נושאות מטען ולצמצם את ההתנהגויות.

(FLT:0)העברה של ה-FLT:1 מתרחשת כאשר תורמים ומקבלים נמצאים בו זמנית.בחומר פיצויי מאוד, ריכוז המוביל נטו הוא ההבדל בין התורם לבין מקבל גינויים, אך הניידות סובלת כי אי-ציות ניתוק פיזור עלייה.בקרה פיצוי היא קריטית להשגת התנהגות יעילה בגל כמו גדל על ידי אפימפרמולקולארי (MB) או devac-VDposition כימי (Moderic-VD).

השפעה על תפקוד חשמלי

מוליכות חשמלית ו-#963; של מוליכים למחצה ניתן על ידי

(ב) ויקרא י"א:2 ויקרא יט: ויקרא יט: ויקרא יט:2 ; ויקרא יט:2; ויקרא יט; ויקרא יט; ויקרא יט: ויקרא יט: ויקרא י"ד ;

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]

המונחים: Impurity Scattering

(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

המונחים: Neutral Impurity Scattering

כאשר dopants אינם ionized לחלוטין - אשר יכול להתרחש בטמפרטורות נמוכות או לרמות עמוקות - אטומי הזיהומים הניטרליים גם לפזר ספקים, אם כי עם סעיף צלב כי הוא בדרך כלל קטן יותר מאשר עבור זיהומים ionized. in doped GaAs, הן ionized ו נייטרלי פיזור חייב להיחשב ל מוליכות מודל מדויק.

אסטרטגיות אופטימיזציה לביצועים של מכשירים

בחירת רמת הזיהומים הנכונה היא פעולה איזון תלויה ביישום המכשיר הספציפי.מעט מדי זיהומים לגרום להתנגדות גבוהה וכונן נוכחי נמוך; יותר מדי גורמים קריסת ניידות, התנגדות סדרתית קצבית, ודלפה מוגברת. מהנדסים מעסיקים מספר טכניקות כדי להשיג את פרופיל ההתנהגות הרצוי.

מדבקה מול Modulation Doping

(ב) , (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שימוש במכשירים אופטיים

בגלידות לייזר ו LEDs, האזור הפעיל בדרך כלל מורכב מ- GaAs קוונטית בארות כדי לקיים יעילות רדיוטיבית גבוהה.השכבות המקלות שמסביב מתבצעות במידה רבה (n-type ו-p-type, למשל, 1 & #215; 10FLT:018Falph:2, 3D) כדי להשיג ריכוז יעיל של פחמן, לעומת זאת, הוא לעתים קרובות עם ריכוז פחמן חד-אופטימי (DFLT) עם ריכוז יעיל של פחמן (Dupalfusion) עם ריכוז יעיל של פחמן (DIFLT) עם ריכוז יעיל של פחמן (DIRFLT) עם ריכוז יעיל של פחמן (DIFLT) עם ריכוז יעיל יותר יעיל של פחמן (DIRSTFLT) עם ריכוז כפול הוא לעתים קרובות עם פחמן (DIFLT) עם ריכוז יעיל של פחמן (DIFLT) עם ריכוז יעיל עם ריכוז יעיל של פחמן (מחדש) עם ריכוז כפול הוא לעתים קרובות עם ריכוז פחמן חד-FLT) עם ריכוז מופחת עם ריכוז מופחתת פחמן חד-FLT) עם ריכוז כפול הוא לעתים קרובות עם פחמן חד-FLT: 010215).

המונחים: substrates

(ב) מכשירים מיקרוגל, ג'אס תת-קרקעי חיוני כדי להפחית את הכניעה הטפילית ואת הדיבור חוצה-מדבר. Semi-inulating GaAs מופק על ידי שילוב במכוון של זיהומים או פגמים בעלי רמת גבוהה יותר מאשר תגמולים חיצוניים (L2Fromi) הוא חיובי 10:5 LT2, אם כי הוא חזק יותר מ- 1-2 / 2;103;

חוסר ציות וחוסר תשומת לב והשלכותיהם

גם כאשר תנאי צמיחה נקיים נשמרים, זיהומים לא מכוונים יכולים להתגנב לתוך גבישי GaAs במהלך צמיחה או עיבוד.מזהמים הנפוצים ביותר כוללים פחמן, חמצן, סיליקון ומימן. המקורות שלהם משתנים: פחמן מקורם ממלוני מתכת אורגניים (למשל, trigallium) ב MOCVD; חמצן יכול לבוא מסוכני חמצון או חי; לחות עשוי להשתחרר ממרכיבים אחרים של קריסה.

פחמן ב GaAs

בדרך כלל פחמן משלב באתרי אסרניק, הפועל כמקבל רדודה עם אנרגיה של כ-26 meV. ב- MOCVD-GA, פחמן הוא מקבלן השגרה הדומיננטי. ריכוזים יכולים לנוע בין 10מובנים מקובלים:014 מעלות צלזיוס:1 ל 10FLT:216F3LT3,4 LT3,3 LT3=F18, בהתאם לטמפרטורה נמוכה יותר, בעיקר לטמפרטורה נמוכה יותר.

« « מלכודות חמצן ועמוקות

חמצן מהווה רמה עמוקה של התורם על EcioFLT:0ccioFLT:1 −09 eV בגא אס. אפילו מעקב כמויות (1003FLT:21403FLT 3 ס"מ לצמצום 4 -303303303FLT:5 או פחות) יכול גם מלכודות נשאים להפחית את חיי הנזרקים.

תגית: EL2 Defect

כאמור, פגם EL2 הוא ubiquitous בגאגאס גדל ממס (LEC, VGF) ריכוזו תלוי בסטויצ'ימטריה: תנאים עשירים אורדיים לקדם את היווצרות EL2, בעוד אל2 שימושי עבור sub-inulating substrates למחצה, זה מזיק בשכבות פעיל כי זה גורם מלכודות נשאיות ורעש נמוך.

מדד ואופי של רמות אי-אלימות

קביעת ריכוז האי-אלימות המדויק והשפעתו על מוליכות מחייבת חבילת טכניקות להתאמה משלימה.

אפקט ההכללה

שיטת ואן דר פואו הוא הטכניקה הנפוצה ביותר למדידת התנגדות, ריכוז נושא וניידות הול.על ידי מדידה של מתח האולם בשדה מגנטי, ניתן להפיק את צפיפות נושאת המטוסים נטו:0nFLT 1 או FLT:2pFLT 3 ו-Hallarydow 8 LT 4HLT:0nFLT 1 או מקפיאה:2pFlowed טמפרטורה גבוהה מ-Koutiv) ל-R.

Secondary-Ion Mass Spectrometry (SIMS)

SIMS מספק זיהוי כימי ישיר של אטומים של זיהומים עם גבולות זיהוי בטווח החלקים-billion עבור אלמנטים רבים. Depth profiling של dopants כמו סיליקון, פחמן, וחמצן הוא שגרת בניתוח שכבת אפיטקסי. Correlating SIMS פרופילים עם נתונים חשמליים (למשל, מ profiltance-voltage profiling) מאפשר cabration של יעילות הפעלה.

Capacitance-Voltage (C-V) פרופ'

C-V מדידות על דיודות שאקי מניבות את ריכוז הזיהומים המופרש ברשת כפונקציה של עומק.טכניקה זו מועילה במיוחד לזיהוי פיצוי ולאמת התלות של פרופילי מינון בשכבות ⁇ דופדות. בשילוב עם נתוני הול, C-V יכול לחשוף האם כל הדוגמנים פעילים מבחינה חשמלית או אם חלקם מפצה על ידי רמות עמוקות.

Photoluminescence ו- Deep-Level Transient Spectroscopy (DLTS)

תמונה דלת-זמן קצר (PL) spectra לעתים קרובות מראה שיאים מפוארים חדים של נושאים קשורים, אשר יכול להיות קשור לזיהומים ספציפיים.לדוגמה, שיא של 1.5128 eV קשורה עם מקבלי פחמן.DLTS הוא תקן הזהב עבור רמות אופי עמוק, מתן ריכוז מלכודות, רמת אנרגיה, ולכידת טכניקות אלה הם יקרי ערך לזיהוי מכוונות התנהגות.

קווי עתיד וגבולות מחקר

בעוד מידות המכשיר מתכווץ ומתפעול לדחוף לתוך טווח terahertz, שליטה ברמות של חוסר מנוחה עם דיוק אטומי הופך חשוב יותר מתמיד. חוקרים לחקור כמה דרכים כדי לייעל את מוליכות של GaAs:

  • (ב) [13] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) Novel dopant מינים: FLT:1 ⁇ ו tin הם revisited כמו תורמים כי הם יכולים להשיג קשקשים גבוהים יותר מאשר סיליקון מבלי ליצור פגמים מצטברים. בדומה, פחמן הוא להיות מעודן כמו p-type dopant ב MBE, שבו ניתן להציג באמצעות גרף גרפיטי מחומם.
  • (FLT:0)Digital doping and nanostructures:Builds:cioFLT:1 אטומי-layer doping (למשל, ⁇ עם שליטה sub-monolayer) והשימוש ב dots קוונטיים וננווטים מאפשרים קוצר משקל עם דיוק ננומטר, צמצום פיזור ומקסימום צפיפות מטען.
  • (FLT:0) ניטור של החלפת:FLT:1 Reflection high- Energy אלקטרוני diffraction (RHEED), ספקטרום ספקטרוסקופי של אליפסומטריה, וספקטרום המוני משולבים בתאי צמיחה לספק משוב בזמן אמת על שילוב של חוסר יכולת, המאפשר בקרת תהליכים סגורים.

חידושים אלה מבטיחים להרחיב את המעטפה של מכשירים מבוססי GaAs, המאפשרים מערכות תקשורת הדור הבא, photovoltaics יעילות גבוהה, ומבנה hetero קוונטי.

מסקנה

מוליכות חשמלית של ארסנל גירוד נשלטת על ידי משחק עדין בין doping מכוונת, זיהום לא מכוון, שלמות גבישי.דון ומכשולים לקבל לקבוע את ריכוז המוביל, תוך פיזור ממכשולים ionized וניטראלי מגבילים את הניידות הרצויה עבור מכשיר מסוים - בין אם זה יהיה במהירות גבוהה, סמי-כך של טכניקות ריכוזיות מתקדמות, לבין ריכוז גבוה יותר, הן ברמה גבוהה של שליטה אלקטרונית, או גבוהה יותר של שיטות ריכוזית, על ידי ריכוזיות גבוהה.

(ב) [ה]] ב[[המאה ה'], [[המאה ה']], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]