ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ КРУПНОГАБАРИТНЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ АНТИМОНИДА ГАЛЛИЯ, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ ЧОХРАЛЬСКОГО В КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОМ НАПРАВЛЕНИИ [100]

The properties of Chochralski grown [100] undoped GaSb crystals with diameters > 60 mm have been studied. We found that the dislocation density reduction in large undoped crystals can be achieved both by the well known technological approaches and by isovalent impurity (indium) doping. We show that the introduction of two additional annealing stages, one being close to the moment the crystal reaches the target diameter (the length of this stage is 1 hour, the temperature being close to the melting point) and the other being 3 h long post−growth annealing at 650 °C, reduces the dislocation density in ~60 mm diameter crystals to (3—5) · 103 cm−2. We found that dislocations in large GaSb crystals form in two distinct temperature ranges as evidenced by the difference in the morphology of the dislocation traces. The dislocation critical stresses were identified in the 420—690 °C temperature range. It is demonstrated that isovalent doping (In, concentration in the range (2—4) · 1018 cm−3 leads to a significant incr ase in dislocation critical stresses and, accordingly, to a drastic decrease in the average dislocation density to (4—5) · 102 cm−2. This opens new prospects for obtaining large low dislocation density GaSb crystals.Проведено исследование свойств нелегированных монокристаллов антимонида галлия  диаметром более 60 мм, выращенных методом Чохральского в кристаллографическом направлении [100].  Установлено, что снижение плотности дислокаций в крупногабаритных нелегированных монокристаллах антимонида галлия может быть достигнуто как с использованием известных технологических приемов в процессе выращивания, так и с помощью легирования изовалентной примесью (индием). Показано, что введение в технологический процесс выдержки при температуре, близкой к температуре кристаллизации, на стадии выхода  кристалла на диаметр в течение 1 ч и термообработки в посткристаллизационном состоянии при температуре 650 оС в течение 3 ч позволяет достичь в нелегированных монокристаллах антимонида галлия диаметром ~60 мм значения плотности дислокаций (3—5) ⋅ 103  см−2. Установлено,  что образование дислокаций в крупногабаритных монокристаллах антимонида галлия  обусловлено двумя температурными диапазонами, о чем свидетельствует различная морфоло- гия следов дислокаций. Определены значения критических напряжений образования дислокаций в интервале температур 420—690 оС. Показано, что легирование изовалентной примесью (In до концентраций  (2—4)⋅ 1018 ат/см3) приводит к существенному увеличению критических напряжений образования дислокаций и, следовательно, снижению их средней плотности до (4—5) ⋅ 102  см−2, что открывает перспективу получения крупногабаритных малодислокационных монокристаллов антимонида галлия.  

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ КРУПНОГАБАРИТНЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ АНТИМОНИДА ИНДИЯ, ВЫРАЩЕННЫХ МЕТОДОМ ЧОХРАЛЬСКОГО В КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКОМ НАПРАВЛЕНИИ [100]

Investigation on the properties of large [100]−oriented InSb single crystals grown by Czoсhralski method The properties of undoped and heavily Te doped large single crystals of InSb grown by Czochralski method in the [100] direction and intended for use in IR photodetectors of new generation were studied. It was found that the non−uniformity in undoped crystals does not exceed 10—16%. The average dislocation density in this ingots was 7  101 cm−2 and their distribution along the diameter of (100)−oriented wafers was much more uniform than for the (211)−oriented wafers. We also studied the microstructure of heavily Te doped InSb crystals. It was established that the dislocation density in these crystals was below 1  102 cm−2. Te doping producing the electron concentration higher than 1,5 ⋅ 1018 cm−3 gave rise to the formation of high density of precipitates. The optical transmission of the samples with electron concentration ~6,9  ⋅ 1017 cm−3 was found to de higher 40 % for the wavelength range of 3—5 µmПроведено исследование свойств нелегированных и легированных крупногабаритных монокристаллов антимонида индия, выращенных методом Чохральского в кристаллографическом направлении [100] с целью использования их в качестве материала для подложек при создании ИК фотоприемных устройств нового поколения. Установлено, что неоднород-ность электрических свойств в крупногабаритных нелегированных монокристаллах антимонида индия, ориентированных в направлении [100], не превышает 10—16 %. Средняя плотность дислокаций в этих монокристаллах составляет 7,0 101 см−2, и распределение их по диаметру пластин с ориентацией (100) гораздо более равномерно, чем в пластинах с ориентацией (211).Проведено исследование микроструктуры сильнолегированных теллуром монокристаллов антимонида индия. Установлено, что средняя плотность дислокаций в них не превышает значения 1 · 102 см−2. Введение теллура в количестве, обеспечивающем концентрацию основных носителей более 1,5 · 1018 см−3, приводит к появлению включений второй фазы. Показано, что в образцах с концентрацией носителей ~6,9 · 1017 см−3 величина оптического пропускания в интервале длин волн 3—5 мкм составляет не менее 40 %