Details

Предмет исследования. Эпитаксиальные слои InAlAs и InP после диффузии Zn. Цель работы. Разработка методики контролируемого легирования Zn эпитаксиальных слоев InAlAs и InP. Метод. легирование проводилось через узкий зазор c использованием твердотельного источника Zn[3]P[2] и установки быстрого термического отжига. Профили распределения концентрации Zn в InAlAs и InP по глубине определялись методом электрохимического вольт-фарадного профилирования. Глубина диффузии легирующей примеси дополнительно определялась на торцевом сколе методом сканирующей электронной микроскопии. Основные результаты. Установлено, что при T = 500 C зависимость глубины легирования Zn в слоях InP и InAlAs от времени хорошо согласуется с диффузионной (корневой) зависимостью. При этом из полученных расчётов следует, что эффективный коэффициент диффузии в InP в 2,5 раза выше, чем в InAlAs. Максимальные достигаемые концентрации электрически активной легирующей примеси в слоях InP и InAlAs составляют (6-7)х10{17} см{-} 3 и (3-4)х10{18} см{-3} соответственно. Показано, что присутствие тонкого (100 нм) слоя InAlAs в эпитаксиальном слое InP позволяет существенно замедлить диффузию Zn. Практическая значимость. Полученные в работе результаты по диффузии Zn в InAlAs и InP послужат основой для разработки и изготовления прототипов планарных устройств лавинных фотодиодов с пониженным значением избыточного шума и широким динамическим диапазоном по чувствительности.

The subject of study is epitaxial layers of InAlAs and InP after Zn diffusion. The aim of study is the development of method of the controlled Zn doping of InAlAs and InP epitaxial layers. Method. The doping was carried out through a narrow gap using a solid-state source based on Zn[3]P[2] and rapid thermal annealing. The depth profiles of Zn concentration distribution in InAlAs and InP were determined using electrochemical C-V profiling. Also the dopant diffusion depth was determined by scanning electron microscopy image analysis. Main results. It has been established that at T = 500 C the time dependence of the Zn doping depth in InP and InAlAs layers is in good agreement with the diffusion (square root) dependence. Moreover, from the calculations obtained it follows that the effective diffusion coefficient in InP is 2.5 times higher than in InAlAs. The maximum achievable concentrations of electrically active dopant in the InP and InAlAs layers are (6-7)х10{17} cm{-3} and (3-4)х10{18} cm{-3}, respectively. It has been shown that the presence of a thin (100 nm) InAlAs layer in the InP epitaxial layer can significantly slow down the diffusion of Zn. Practical significance. The results on the diffusion of Zn in InAlAs and InP obtained in this work will serve as the basis for the development and manufacture of prototypes of planar avalanche photodiode devices with reduced excess noise and a wide dynamic range of sensitivity.