РАЗРАБОТКА МЕТОДА ТВЕРДОФАЗНОЙ ЭПИТАКСИИ НИЗКОДЕФЕКТНЫХ ПЛЕНОК ШИРОКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ НА КРЕМНИЕВЫХ ПОДЛОЖ-КАХ ДЛЯ МИКРО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ(заключительный)

Отчёт составлен из 1 части, 131 страницы, 72 рисунков, 24 ссылок, 5 таблиц.НУКЛЕАЦИЯ, ЭПИТАКСИЯ, НАНОСТРУКТУРЫ, ТОНКИЕ ПЛЁНКИ, НИТЕВИДНЫЕ НАНОКРИСТАЛЛЫ, ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ, КАРБИД КРЕМНИЯ, НИТРИД ГАЛЛИЯ, НИТРИД АЛЮМИНИЯ, ШИРОКОЗОННЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИОбъект исследования: разработка фундаментальных научных основ нового метода синтеза низкодефектных эпитаксиальных пленок широкозонных полупроводников для микро, опто- и наноэлектроники. Цель работы: изучение фундаментальных закономерностей формирования новой многокомпонентной фазы при химическом синтезе низкодефектных эпитаксиальных пленок широкозонных полупроводников на кремниевой подложке. Методы проведения работы: гибридные подложки SiC/Si выращивались новым методом самосогласованного замещения атомов при взаимодействии газа CO с кристаллом Si, нитевидные кристаллы GaN и GaAs выращивались методом молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) на гибридных подложках SiC/Si, пленки GaN и AlN выращивались на гибридных подложках двумя методами, а именно, методом хлорид-гидридной эпитаксии (HVPE), так и методом молекулярно-пучковой эпитаксии с плазменной активацией азота (МПЭ ПА).Результаты работы и их новизна: 1. разработана кинетическая модель роста много-компонентного кристалла из собственных паров; 2. разработаны вакансионные модели роста пор по различным механизмам в многокомпонентных кристаллах под воздействием нагрузки; 3. разработан новый метод роста толстых полуполярных слоев AlN с использованием подложек SiC/Si и впервые выращены пленки AlN толщиной до 40 мкм; 4. исследованы упругие и оптические свойства пленок AlN, GaN, выращенных на подложках SiC/Si; 5. впервые обнаружен и объяснен новый механохимический механизм диффузии и встраивания атомов кремния в нитевидные нанокристаллы GaN в концентрациях выше предела растворимости; 6. разработан и реализован механизм покрытия профилирован-ной поверхности Si слоем SiC, полностью сохраняющим исходную геометрию поверхности; 7. разработана новая модель количественного анализа диэлектрической проницаемости гексагональных политипов карбида кремния; 8. исследованы упругие характеристики гексагонального карбида кремния со стороны различных граней; 9. проведено исследование фазовых переходов и кристаллизации в многокомпонентных системах под воздействием температуры, электрического поля, и лазерного излучения 10. разработан новый низкотемпературный механизм роста Au-каталитических InAs нитевидных нанокристаллов; впервые осуществлен рост Au-каталитических InAs нитевидных нанокристаллов при рекордно низкой температуре ~270 ℃ на подложке Si(111); 11. построена модель стационарного роста InAs нитевидных нанокристаллов по механизму пар-кристалл-кристалл в рамках классической теории нуклеации; 12. выполнены исследования роста нитевидных кристаллов GaN методом МПЭ на гибридной подложке нового типа SiC/Si; 13. изучены фотоэлектрические свойства полученных гетероструктур n-GaN NWs/SiC/p-Si и продемонстрировано очень высокое качество кристаллической структуры нитевидных кристаллов GaN; продемонстрирована возможность создания солнечных батарей на основе полученных гетероструктур n-GaN NWs/SiC/p-S; 14. разработан новый метод формирования свободных от трещин Ga-полярных гетероструктур GaN/AlN на гибридных подложках SiC/Si(111); 15 обнаружен эффект инверсии полярности в слоях GaN с N-полярного слоя GaN на Ga-полярный слой GaN в процессе последовательного выращивания пленок GaN на гибридных подложках SiC/Si(111) методами МПЭ ПА и методом HVPE. 16. впер-вые продемонстрирована возможность роста методом молекулярно-лучевой эпитаксии нитевидных нанокристаллов InAs на подложках Si (111) на SiC; 17. вычислен энергетический профиль и путь превращения Si в SiC; 18. экспериментально обнаружена и исследована новая, ранее неизвестная тригональная фаза SiC; 19. предложен новый подход к синтезу полуполярных слоев GaN на подложке Si (100); 20. методом наноиндентирования исследованы все основные упругопластические характеристики Ga2O3. Степень внедрения: в настоящее время разработка внедрена в ООО «Новые кремниевые технологии». Гибридные подложки SiC/Si закупаются университетами Дании и Хорватии для научных исследований. Рекомендации по внедрению или итоги внедрения результатов НИР: возможно широкое использование при создании светодиодов на Si, голубых лазеров, акустических мембран, приборов ночного видения. Область применения: микроэлектроника, силовая электроника и оптоэлектроника. Прогнозные предположения о развитии объекта исследования: развитый метод замещения является универсальным и позволяет его использовать для формирования широкого класса эпитаксиальных пленок других соединений.