Широкозонные полупроводниковые материалы для силовой электроники, формируемые на кремнии с буферным слоем нано-SiC

Создание научных основ управляемого синтеза эпитаксиальных пленок и наноструктур широкозонных полупроводников из многокомпонентной газовой среды на новом материале нано-SiC на Si (нано-SiC/Si), исследование их структурных, электрофизических и оптических свойств, а также выяснение возможности их применения в микро-и-оптоэлектронике и силовой электронике. Все исследования будут проводиться на примере таких широкозонных полупроводников как: SiC, GaN, AlN и Ga2O3. В проекте будет: 1. построена теория роста эпитаксиальных многокомпонентных пленок, на примере соединений SiC, GaN, AlN с учетом образования переходных промежуточных комплексов, возникающих в процессе фазового превращения; 2. проведены экспериментальные исследования по росту толстых, толщиной от 1 мкм и более, эпитаксиальных слоев SiC методом CVD, на нано-SiC/Si; 3. исследованы механизмы роста методом HVPE толстых, толщиной более 2 мкм (предполагается получить слои более 15 мкм) эпитаксиальных слоев GaN на подложках нано-SiC/Si различной ориентации, а именно на поверхностях Si (111), (100) и (110); 4. исследованы механизмы роста пленок Ga2O3 методом HVPE, на нано-SiC/Si различной ориентации, а именно на Si ориентации (111), (100) и (110); 5. методами эллисометрии, раммановской спектроскопии, рентгеновской дифракции и методом микроскопии высокого разрешения (TEM) будет проведено исследование кристаллического совершенства толстых слоев SiC, GaN, AlN и Ga2O3, выращенных на подложке нано-SiC/Si c целью дальнейшего возможного их применения в силовой электронике и, в качестве основы для возможного их использования при создании наногетероструктур А3В5 на кремнии. В проекте будет: 1. проведен теоретический анализ обобщение экспериментальные данных по процессам роста толстых пленок GaN, AlN и Ga2O3 на подложках нано-SiC/Si;2. исследованы некоторые электрофизических свойства как толстых пленок SiC, так и пленок нано-SiC. В частности, предполагается исследовать темновые и нагрузочные вольт-амперные характеристики слоев с гетеропереходами SiC – Si, полученными при различных температурах синтеза и давлениях газов прекурсоров. Будут изучены спектральные зависимости фототока ряда гетероструктур SiC – Si и определены КПД этих элементов при облучении их имитатором солнечного света; 3. проведен теоретический анализ и исследованы симметрии электронных и фононных состояний в кристаллах кремния с периодически расположенными плоскостями вакансий кремния и параллельными им плоскостями атомов углерода, расположенными в междоузлиях, что даст возможность пересказать ряд новых свойств промежуточного соединения кремния с дилатационными диполями — устойчивыми комплексами, состоящими из притягивающихся центров дилатации — атома углерода в межузельной позиции кремния и кремниевой вакансии. Эти нанообъекты образуются в процессе синтеза нано-SiC/Si методом замещения атомов.