Электрофизические параметры и дефекты структуры Ge, полученного низкоградиентным методом Чохральского / Фрицлер К.Б., Труханов Е.М., Касимкин П.В., Шлегель В.Н., Васильев Я.В.

Abstract

В настоящее время монокристаллический германий широко используется в различных областях микро- наноэлетроники и фотоники. Одним из перспективных методов получения высококачественных бездислокационных монокристаллов Ge является низкоградиентный метод Чохральского (Low Thermal Gradient Czochralski technique– LTG Cz). Данный метод успешно использовался для получения оксидных кристаллов с рекордными характеристиками [1], возможность его применения для роста Ge показана в работах [2,3]. Реализованные в LTG Cz технологические решения позволяют существенно снизить градиент температур в расплаве и растущем монокристалле (до ~1K/см) и уменьшить уровень термических напряжений. В настоящей работе представлены результаты исследования структурного состояния и распределения электрофизических параметров в кристаллах Ge, полученных методом LTG Cz в условиях низких градиентов температур. Измерения удельного электрического сопротивления ρ проводились четырехзондовым методом. Распределение времени жизни неравновесных носителей заряда в кристаллах  исследовалось с помощью бесконтактного СВЧ метода. Дефектная структура образцов изучалась с использованием селективного травления. Тепловой узел в методе LTG Cz не имеет окон для наблюдения, поскольку они искажали бы тепловое поле. Информацию для работы системы регулирования можно получать только из показаний весового датчика. Как известно для германия, в особенности в случае низких скоростей кристаллизации, имеет место так называемая «аномальная» зависимость весового сигнала от времени, приводящая к появлению положительной обратной связи в ходе процесса роста [4,5]. Авторами [6] разработана методика оценки диаметра кристалла на основе модуляции весового сигнала при помощи периодических возвратно-поступательных движений штока держателя затравки. Это позволило повысить устойчивость системы управления, применяя типовые алгоритмы регулирования. Показано, что используемый метод весового контроля позволяет успешно управлять процессом роста германия из-под флюса B2O3, что перспективно для получения бездислокационных кристаллов германия [7]. Исследованы электрофизические характеристики и дефектная структура монокристаллов Ge, выращенных методом LTG Cz из-под флюса. Изучено влияние периодических возмущений процесса роста на однородность распределения электрофизических параметров в монокристаллах. Представлены результаты исследования распределения ρ и  в легированных сурьмой кристаллах Ge при различных режимах модуляции весового сигнала. Продемонстрировано, что используемая техника весового контроля позволяет обеспечить высокую однородность распределения электрофизических параметров.