Химическое осаждение из паров металлоорганических соединений и летучих гидридов (МОС-гидридная эпитаксия) - основной метод выращивания приборных гетероэпитаксиальных структур на основе арсенида галлия (GaAs) и его твердых растворов (Al Ga As, In Ga As) в промышленном масштабе. Электрически активные примеси, неконтролируемо поступающие в эпитаксиальные слои в процессе роста, приводят к ухудшению электрофизических параметров приборных структур. Источником поступления фоновых примесей являются исходные материалы. В работе проведено сопоставление методов синтеза триметилгаллия (ТМГ) с точки зрения поступления примесей, в первую очередь являющихся электрически активными в арсениде галлия (GaAs), в синтезированный продукт. В качестве объекта исследования выбраны методы получения ТМГ, включающие обменную реакцию трихлорида галлия с триметилалюминием (ТМА), а также магнийорганические синтезы, в качестве исходного реагента в которых используется металлический магний. Изучено поведение электрически активных примесей в процессе очистки ТМГ методом ректификации. Исследования проводились методом спектрального анализа и функционального контроля электрофизических параметров эпитаксиальных слоев GaAs, выращенных из ТМГ и арсина. Установлено, что качественный и количественный состав примесей в ТМГ после синтеза зависит от их содержания в исходных реагентах. ТМГ, полученный по обменной реакции трихлорида галлия с ТМА, является источником примесей n -типа в GaAs. В основном это элементы IV группы (кремний, олово, свинец), примесь кремния является преобладающей. ТМГ, полученный с использованием металлического магния, является источником примесей как p -типа (преимущественно цинк), так и n -типа (преимущественно кремний). Независимо от качества исходного ТМГ-сырца применение метода ректификации при пониженном давлении позволяет получать ТМГ с низким содержанием примесей. Выращенные с использованием очищенных образцов триметилгаллия (ТМГ-ректификат) эпитаксиальные слои GaAs имеют проводимость n -типа с низким уровнем фонового легирования (0,7-4)×10 см и высокую подвижность носителей заряда - 7300-8500 см/(В·с) при 300 K и 90 000-156 000 см/(В·с) при 77 К. Это соответствует наиболее чистым образцам, полученным из ТМГ и арсина методом МОС-гидридной эпитаксии. На основании данных функционального контроля содержание примесей, проявляющих электрическую активность в GaAs, в полученных образцах ТМГ-ректификата находится на уровне 10-10 ат. %.
1. Adachi S. GaAs and related materials: bulk semiconducting and superlattice properties. – World Scientific Publishing Co, 1994. – 675 p.
2. Алферов Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур // Физика и техника полупроводников. – 1998. – Т. 32. – №1. – С. 3–18.
3. Асеев А.Л. Наноматериалы и нанотехнологии для современной полупроводниковой электроники // Российские нанотехнологии. – 2006. – №1. – С. 97–110.
4. Stringfellow G.B. Organometallic vapor – phase epitaxy: theory and practice. – Elsevier, 1999. – P. 35–142.
5. Hanna M.C., Lu Z.H. Intrinsic carbon incorporation in very high purity MOVPE GaAs // J. of Crystal Growth. – 1992. – Vol. 124. – P. 443–448.
6. Rode D.L. Semiconductors and semimetals / Eds. R. K. Willardson, A. C. Beer. – N.Y.: Academic Press, 1975. – Vol. 10. – P1.
7. Jones А.С., O'Brien P. CVD of compound semiconductors: precursor synthesis, devel-opment and applications. – Weinheim, New York, Basel, Cambridge,Tokyo, 1997. – 338 р.
8. Synthesis and purification of trimethylgallium for MOCVD: molecular structure of (KF)4•4(Me3Ga) / K.B. Starowieyski, A. Chwojnowski, K. Jankowski et al. // Applied Organometal. Chem. – 2000. – Vol. 16. – P. 616–622.
9. Bregadze V.I., Golubinskaya L.M., Kozyrkin B.L. Development of method of synthesis of volatile organogallium and organoindium compounds used to prepare semiconductors // J. Cluster Science. – 2002. – Vol. 13. – No. 4. – P. 631–636.
10. Ревин М.В., Артемов А.Н., Сазонова Е.В. Новый синтетический путь получения триметилгаллия // Журнал прикладной химии. – 2013. – Т. 86. – № 9. – С. 1389.
11. Несмеянов А.Н., Иоффе С.Т. Методы элементоорганической химии. – М.: Изд-во Академии наук СССР, 1963. – 561.