name: Особенности формирования AlN на подложке сапфира в процессе нитридизации методом молекулярно-лучевой эпитаксии
keyword_list: молекулярно-лучевая эпитаксия из аммиака, нитридизация сапфира, нитрид алюминия, дифракция быстрых электронов на отражение, электронно-стимулированные процессы на поверхности, двумерный решеточный газ
abstract: После успеха Исаму Акасаки, Хироси Амано и Сюдзи Накамура в получении первого синего светодиода высокой яркости на основе полупроводниковых соединений А3-нитридов на подложке сапфира, данные полупроводники рассматриваются как очень перспективная группа материалов для опто- и наноэлектронных применений. Технологические сложности эпитаксиального роста A3-нитридов на подложке сапфира связаны с большим рассогласованием латеральных параметров кристаллических решёток и коэффициентов термического расширения выращиваемых слоев AlN/GaN и сапфира. Для согласования параметров кристаллических решёток A3-нитридов и сапфира выполняют химическое преобразование поверхности Al2О3, в результате которого формируется тонкий зародышевый слой кристаллического AlN. Процесс формирования кристаллического AlN на подложке Al2О3 происходит при экспонировании нагретой подложки в потоке активного азота и называется нитридизацией.
  Цель настоящей работы заключалась в определении механизма нитридизации сапфира по результатам исследования химической кинетики и термодинамических процессов начальной стадии эпитаксии кристаллического AlN на поверхности сапфира и установлении универсального критерия завершенности нитридизации для последующего роста гетероструктур для приборных применений в опто- и наноэлектронике. Установлено, что нитридизация сапфира проходит успешно исключительно на нереконструированной (1×1) поверхности и приводит к образованию кристаллического AlN. Однако, если нитридизации сапфира предшествует высокотемпературный отжиг (1150°C), приводящий к реконструкции поверхности сапфира с образованием сверхструктуры (√31×√31)R±9°, кристаллическая фаза AlN на поверхности сапфира не формируется. Разработана кинетическая схема процесса нитридизации и определены значения эффективных кинетических констант реакций, описывающих механизм нитридизации нереконструированной поверхности сапфира. Предложено трехпараметрическое уравнение, позволяющее описать формирование кристаллической фазы AlN на поверхности сапфира в результате фазового перехода в рамках модели решеточного газа. Определены параметры латерального взаимодействия заполненных ячеек решеточного газа. Установлен критерий завершенности процесса нитридизации сапфира, необходимый для воспроизводимого роста буферных слоев AlN с высоким кристаллическим совершенством и низкой плотностью инверсионных доменов. Обнаружено, что радиационное воздействие пучка электронов увеличивает скорость формирования кристаллической фазы AlN на поверхности сапфира в результате электронно-стимулированной десорбции кислорода и разложения аммиака на поверхности.
chairman_dissertation_council.name: Александр
chairman_dissertation_council.surname: Асеев
chairman_dissertation_council.patronymic: Леонидович
chairman_dissertation_council.position: заведующий отделом
chairman_dissertation_council.degree: Доктор физико-математических наук
chairman_dissertation_council.rank: Академик
chairman_dissertation_council.wos_research_id: -
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: -
chairman_dissertation_council.rinc_id: -
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Александр
organization_supervisor.surname: Латышев
organization_supervisor.patronymic: Васильевич
organization_supervisor.position: директор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 29.19.22
rubrics.name: Физика наноструктур. Низкоразмерные структуры. Мезоскопические структуры
oecds.code: 01.03.UK
oecds.name: PHYSICS, CONDENSED MATTER
speciality_codes.name: Физика полупроводников
speciality_codes.code: 01.04.10
supervisors.fio: Журавлев К.С.
supervisors.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
supervisors.speciality_code: Физика полупроводников
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Брудный В.Н.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Физика полупроводников
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Жмерик В.Н.
opponents.scientific_degree: Доктор физико-математических наук
opponents.speciality_code: Физика полупроводников
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ИФП СО РАН
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ИМ. А.В. РЖАНОВА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
protection_organization.ogrn: 1025403651283
protection_organization.supervisor_name: АЛЕКСАНДР
protection_organization.supervisor_surname: ЛАТЫШЕВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ВАСИЛЬЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ИФП РАН
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ИМ. П.Л. КАПИЦЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
author_organization.ogrn: 1037739409311
author_organization.supervisor_name: ВЛАДИМИР
author_organization.supervisor_surname: ДМИТРИЕВ
author_organization.supervisor_patronymic: ВЛАДИМИРОВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения