73398

Дослідження гетеро структури GaAs, AlGaAs, їх фізико-хімічні та оптичні параметри

Дипломная

Физика

Концентрація домішок у шарі може бути вище, ніж у підкладці, що забезпечує можливість одержання багатоомних шарів на низькоомних підкладках. Для проведення епітаксіального нарощування необхідно створити умови для конденсації атомів речовини, що осаджується, на поверхні підкладки.

Украинкский

2014-12-15

800.6 KB

2 чел.

                                                   Анотація

У цій дипломній роботі ми досліджували гетеро структури GaAs, AlGaAs

та їх фізико хімічні, та оптичні параметри. Проводили вирощування нелегованих епітаксіальних шарів арсеніду галію. Досліджували товщини, гальваномагнітних та електролюмінесцентних параметрів гетероструктур AlGaAs AlGaAs з використанням методик гальваномагнітних досліджень, електролюмінесценції, електропрофілювання.

                                                   Annotation

In this thesis work we investigated heterostructures GaAs, AlGaAs and their physical, chemical, and optical properties. Conducted growing epitaxial layers of undoped GaAs. Studied the thickness and galvano electroluminescent parameters AlGaAs AlGaAs heterostructures using galvano research methods, electroluminescence, elektroprofilyuvannya.

                                                     Зміст 

      Вступ

  1.  Історія створення світлодіодів червоного й інфрачервоного світіння із GaAs та AlGaAs.
  2.  Рідинно-фазна  епітаксія.
  3.  Апаратура для рідинної епітаксії.
  4.  Вирощування нелегованих епітаксіальних шарів арсеніду галію.
  5.  Вирощування багатошарових гетероструктур в системі арсенід галію-арсенід алюмінію.
  6.  Контроль товщини шарів
  7.  Визначення електрофізичних та оптичних властивостей гетероструктур
  8.  Дослідження товщини, гальваномагнітних та електролюмінесцентних параметрів гетероструктур AlGaAs AlGaAs з використанням методик гальваномагнітних досліджень, електролюмінесценції, електропрофілювання.
  9.  Охорона праці при виконанні рідино фазної епітаксії в атмосфері ідеально чистого водню з AlGaAs, GaAs.
  10.   Економічна частина
  11.   Висновок

                                                       Вступ

Для створення напівпровідникових приладів широко застосовують метод епітаксійного нарощування чи метод епітаксії.

Епітаксією називають орієнтоване нарощування шарів речовини з відтворенням кристалічної структури підкладки. При цьому речовини, що осаджуються, повинні мати достатню енергію, а також здатність мігрувати по поверхні підкладки, щоб формування кристалічних ґрат відбувалися рівномірно і по всій поверхні без утворення дефектів. Товщина нарощуваного шару може бути від моно слою до декількох десятків мікрон.

Епітаксійний шар А3В5 можливо виростити і на підкладках. Якщо нарощувані епітаксійні шари за хімічним складом не відрізняються (чи відрізняються незначно) від речовини підкладок і в результаті одержують гомогенні p-n переходи, то такий процес називається гомоепітаксією (автоепітаксією).

Епітаксійний процес дозволяє одержувати напівпровідники, однорідні по концентрації домішок і з різним типом провідності, як електронним, так і дірковим.

   Концентрація домішок у шарі може бути  вище, ніж у підкладці, що забезпечує можливість одержання багатоомних шарів на низькоомних підкладках. Для проведення епітаксіального нарощування необхідно створити умови для конденсації атомів речовини, що осаджується, на поверхні підкладки. Конденсація може походити з пересиченої  пари чи рідкого розчину, а також при випаровуванні речовини, що осаджується у вакуумі.

В даний час повної і строгої теорії адсорбції речовини при епітаксійному нарощуванні не створено. Запропоновано кілька можливих механізмів орієнтованого росту. Звідси випливає те велике значення, яке має поверхня підкладки в механізмі росту епітаксійних шарів.

Механізм орієнтованого росту монокристалічних шарів залежить від технологічного методу.

                     1.Історія створення світлодіодів червоного й інфрачервоного світіння із GaAs та AlGaAs

До 50-х років напівпровідникові матеріали типу AIIBVI, а також SiC

були вже досить добре вивчені, оскільки ці матеріали, зустрічаються у природі. Тому не випадково, що перші світлодіоди були виготовлені з SiC у 1907 р., а в 1936 р. з`явилася публікація про створення французьким ученим Ж. Дестріо світлодіодів на основі кристалів ZnS (Destriau, 1936).

Ера напівпровідникових сполучень типу AIIIBV почалася у 50-х роках після опублікування робіт Велькера (Welker, 1952, 1953). Оскільки напівпровідникові матеріали даного типу створені штучно, їх  до  цього часу просто не існувало. Сучасні напівпровідники розглядуваної групи мають хороші оптичні характеристики, та для виготовлення світлодіодів на

їх основі застосовуються багато сучасних технологій.

У 1954 р., коли вже навчились отримувати із розплавів монокристали GaAs, почався бум досліджень напівпровідникових сполук типу AIIIBV. Монокристали розрізали, а отримані пластини полірували та використовували як підкладки для формування на них методами рідинофазної епітаксії (РФЕ) та газофазної епітаксії (ГФЕ) напівпровідникових структур з р-n-переходом. У 1962 р. з`явилось зразу декілька публікацій про створення інфрачервоних світлодіодів (870-980 нм) та лазерів із GaAs (Pankove, Berkeyheiser, 1962; Pankove, Massoulie, 1962; Hall et al., 1962; Nathan et ai., 1962; Quist et al., 1962).

На початку 60-х років науковий колектив, до складу якого входили відомі вчені з дослідницького центру IBM «Томас Дж. Уотсон» (розташований в Йорктаун Хейтс у годині їзди на північ від Нью-Йорка) Джеррі Вудалл, Ганс Руппрехт, Манфред Пілкун, Маршалл Натан та ін., провів велику дослідницьку роботу із створення світлодіодів із GaAs и AlGaAs та вивченню їх характеристик.

У своїй книжці, опублікованій у 2000 р. (Woodall J.M., 2000), Вудал відмічав, що в ті роки він в основному займався проблемою вирощування об’є- мних кристалів GaAs, які використовувалися в подальшому для створення напівізолюючих підкладок для епітаксіальних структур германієвих пристроїв,

та підкладок n-типу для виготовлення інжекційних лазерів методом дифузії цинку. На той час фірми IBM, GE та лабораторії Лінкольн МТІ вже продемон- стрували роботу своїх інжекційних GaAs-лазерів.

Руппрехт розробляв теорію введення домішок методом дифузії та ставив експерименти з застосуванням лазерів із GaAs. Він також входив до групи фізиків, яку очолював Маршал Натан - один із творців першого інжекційного лазера (Nathan et al., 1962).

         

Саме в ці роки Вудал розробив методику, яка пізніше стала застосовував-

тись для горизонтального вирощування монокристалів GaAs методом Бриджмена, а Руппрехт створив ряд матеріалів для лазерів і визначив їх характеристики. Таке тісне співробітництво вчених швидко принесло свої плоди, що виразилося у розробці лазера GaAs, який працює в неперервному режимі при 77 К (Rupprecht et al., 1963). Після застосування методу РФЕ, який запропонований Р. Нельсоном у лабораторії фірми RCA (Принстон), вдалося виготовити лазер із GaAs, що працює при 300 К і має набагато меншу порогову густину струму, ніж лазери, отримані методом дифузії цинку. Почерпнувши інформацію з публікацій про дослідження інших учених, Вудал зайнявся вирощуванням р-n-переходів у GaAs з застосуванням амфотерних легуючих домішок кремнію, в яких атоми Si у вузлах Ga відігравали роль донорів, а у вузлах As — роль акцепторів. Це була перспективна ідея, оскільки до цього метод РФЕ використовувався для вирощування епітаксіальних шарів з провідністю лише одного типу.

Умови отримання таких p-n-переходів методом РФЕ були знайдені досить швидко: для цього розплав Ga-As-Si охолоджувався від 900 °С до 850

°С. При цьому епітаксіальний шар (нижній), що вирощений при 900 °С, виявлявся шаром n-типу, де кремній виконує роль донора, а верхній шар, що вирощений  при  850  °С,  —  шаром  р-типу,  де  кремній  є  акцептором,  що

підтвердилося дослідженням поперечного перерізу отриманого переходу. Ніяких втрат якості кристалу при такому вирощуванні виявлено не було. Більше того, завдяки впливу в забороненій зоні хвостів густини станів, що обумовлені сильним легуванням компенсованої області р-n-переходу, світлодіоди із GaAs(Si) стали випромінювати у більш довгохвильовій області (900-980 нм) з енергією фотонів набагато нижче краю смуги поглинання GaAs

(870 нм). Тому об`ємна підкладка GaAs та епітаксіальні шари перестали поглинати більшу частину випромінюваного світла та стали вести себе як прозоре вікно. Світлодіоди із GaAs(Si) одержали рекорд за величиною зовнішнього квантового виходу, який складав ~ 6% (Rupprecht et al., 1963). У 2000 р. Руппрехт писав: «Створені нами високоефективні світлодіоди GaAs(Si) є яскравим досягненням науково-технічного співтовариства». Квантовий вихід світлодіодів із GaAs(Si) у п’ять разів більше, ніж у світлодіодів GaAs, які

створені методом дифузії цинку. Рівні акцепторів Si глибше рівнів акцепторів Zn, тому випромінювання в компенсованих активних шарах, що леговані кремнієм, відбувається в області більш довгих хвиль, в якій GaAs прозорий.

Роботи вищезгаданого колективу вчених були спрямовані на створення світлодіодів видимого діапазону оптичного спектру. Для цього були вибрані два кандидати: GaAsP та AlGaAs. У той же час як Руппрехт намагався методом

РФЕ отримати епітаксіальні шари GaAsP, Вудал застосував епітаксіальну установку для вирощування AlGaAs. Обидва дослідника зіштовхнулися з серйозними проблемами. Із-за невідповідності параметрів кристалічних решіток GaP та GaAs, яка складає ~ 3,6%, було важко сформувати методом РФЕ якісні шари GaAsP. З AlGaAs виникли інші проблеми. У ті роки існувало переконання, що AIGaAs — поганий матеріал, тому що він легко окислюється: за виразом Вудала «алюміній любить кисень».

Атоми кисню діяли як центри гасіння люмінесценції. Особливо це проявлялося у структурах, що вирощені методом ГФЕ; у структурах, що отримані за технологією РФЕ, вплив кисню був дещо слабше.

Руппрехт і Вудал виконували частину досліджень "підпільно", без підтримки керівництва IBM. Вони проводили досліди з вирощування епітаксіальних шарів AlGaAs за технологією РФЕ після роботи та у вихідні.

Вудал спроектував і виготовив апарат для проведення РФЕ з вертикальним зануренням, в якому використовувались плавильні тиглі із графіту та оксиду алюмінію. Будучи аспірантом, Вудал спеціалізувався з металургії та мав знання про фазові переходи, тому він вирішив експериментувати з підбором концентрації алюмінію у розплавах. У перших дослідах він добавляв у розплав кремній, доводив його до насичення та занурював туди підкладку GaAs на час охолодження розплаву від 925 °С до 850 °С. Після цього підкладка з епітаксіальним шаром витягувалась, а температура поверталась до 300 К. При такому підході p-n-перехід, що леговано кремнієм, отримати не вдалося, але на підкладці був виявлений шар AlGaAs високої якості товщиною 100 мкм із забороненою зоною в червоній області видимого діапазону оптичного спектру (Rupprecht et al., 1967, 1968) .

Тоді ж навчилися вирощувати епітаксіальні шари AlGaAs на прозорих підкладках  GaP,  що  дозволило  створити  світлодіоди  видимого  діапазону

оптичного спектру. Мікрознімки таких світлодіодів показані на рис 1.

Рис 1. - Мікрознімок попереч- ного перерізу світлодіода із AlGaAs, що вирощений на про- зорій підкладці GaP (а). Електролюмінесценція, яка вини- кає в активній області (області інжекції), розташованій під кон- тактною площадкою, спостере- жена крізь прозору  підкладку GaP (б) (Woodall et al., 1972)

У подальшому за допомогою методу РФЕ вдалося сформувати у таких структурах додаткові шари AlGaAs з великим вмістом алюмінію. Внаслідок були створені світлодіоди, в яких шари з високою концентрацією алюмінію відігравали роль прозорих вікон, що пропускають світло із активної області AlGaAs з низьким вмістом алюмінію (Woodall et al., 1972).

Пілкун, який також входив до групи вчених IBM і працював разом з Руппрехтом над створенням світлодіодів та лазерів GaAsP (Pilkuhn, Rupprecht,

1965), зібрали невелику електричну схему, що живилась від батарейки, з використанням світлодіодів, які випромінювали червоне світло, та продемонстрував її своїм колегам та керівництву IBM (Pilkuhn, 2000). Деякі оцінювали його роботу як красиву, але марну, інші - як чудову та дуже перспективну. Як показав час, останні були праві. Перші світлодіоди GaAsP використовувались як індикатори на монтажних платах, що відображали їх

стан та виконувані функції. Вони також застосовувались у процесорному блоці класичної універсальної ЕОМ фірми IBM серії 360, яка показана на рис. 1.3.

Серійний випуск перших світлодіодів із GaAs був налагоджений фірмою Texas Instruments Corp. на початку 1960-х рр. (Rostky, 1997). Це були світлодіоди інфрачервоного діапазону оптичного спектру з довжиною хвилі випромінювання 870 нм. Технологічні параметри перших світлодіодів були досить низькими, а ціни — дуже високими: 130 доларів США за один діод.

Перші світлодіоди з резонаторами були зроблені на системі матеріалів AIGaAs/GaAs (Schubert et al., 1992, 1994). Вони стали представниками нового класу світлодіодів, принцип дії яких оснований на підсиленні спонтанного випромінювання у мікроскопічних резонаторах. Максимум випромінювання знаходиться на довжині хвилі, що відповідає основній моді коливань у резонаторі. Підсилення випромінювання зв`язано зі змінами густини енергії

світлової  хвилі  при  її  багаторазовому  проходженні  всередині  резонатора.

Світлодіоди з резонаторами мають максимальну інтенсивність випроміню- вання вздовж осі резонатора, що дозволяє підвищувати ефективність зв`язку з оптичними світловодами.

Рис 2. - Класична універсальна ЕОМ фірми IBM серії 360 (1964 р.), що використовувала як індикатори стану арифметичного пристрою газорозрядні лампи високої напруги. У більш пізніх моделях ці лампи були замінені на світлодіоди. Продуктивність комп’ютера IBM серії 360 не дуже відрізнялась від про- дуктивності перших моделей ноутбуків

У наш час світлодіоди із AlGaAs/GaAs інфрачервоного діапазону широко використовують у системах дистанційного керування аудіо- та відеотехнікою, а також у локальних мережах зв`язку, а світлодіоди із AlGaAs/AIGaAs червоного світіння відносяться до видимого діапазону та при цьому мають підвищену яскравість. До того ж їх квантовий вихід випромінювання такий же, як у світлодіодів із Ga-AsP/GaAs червоного світіння, але нижче, ніж у AlInGaP/GaAs.                                                                                                        

                               2. Рідинно-фазна  епітаксія

Для ефективної роботи напівпровідникового приладу до кожної з вирощуваних приладових структур представляються свої специфічні вимоги. Тому методика їх виготовлення повинна бути досить універсальною, здатною забезпечувати відтворюваність і можливість отримання багатошарових структур з шарами різного типу провідності і рівня легування, складу, товщини, заданого закону зміни ширини забороненої зони, а також при необхідності і масовості виробництва в заводських умовах при, порівняно, простому апаратурному оформленні. Найкращим чином, всім цим вимогам, в даний час, задовільняє метод рідинної епітаксії.

У методі рідинної епітаксії вирощування монокристалічних шарів напівпровідника здійснюється з розчин-розплаву цього матеріалу в легкоплавкому металі-розчинника. При виборі металу-розчинника необхідно, щоб фазова діаграма системи розчинник - компоненти з'єднання містили евтектичну точку з можливою більш низькою температурою. Серед металів-розчинників перевага віддається елементу, що входить до складу з'єднання і не вносить домішки в зростаючий кристал. Саме тому найбільше розповсюдження методу рідинної епітаксії отримав при вирощуванні епітаксійних шарів на основі бінарних сполук типу А3В5 з використанням галію в якості металу-розчинника для напівпровідників на основі Ga-В5 та індію для In - В5. У розчиннику за визначенної температури розчиняється кристалізуюча речовина або її компоненти, після цього найчастіше понижується температура і виникає пересичення розчину-розплаву, при підтримці якого отримують кристали розчиненої речовини.

Методика вирощування епітаксійних шарів AlxGa1-xAs і гетепереходів в системі GaA - AIAs розроблена в 1967 р. майже одночасно в нашій країні під керівництвом академіка Ж.І.Алферова  та американськими дослідниками. Ця методика виявилася основною для отримання досконалих гетероструктур і приладів на їх основі. При розробці методів виготовлення напівпровідникових приладів з гетеропереходу необхідно враховувати такі особливості кристалізації твердих розчинів AIGaAs з розчину-розплаву:
1)сегрегаційного збіднення розчину-розплаву в твердій фазі
алюмінієм призводить до зменшення ширини забороненої зони
до поверхні епітаксійного шару. У ряді випадків, наприклад у
високовольтних діодах на основі Al
x-Ga1-xAs, цей ефект використовується
як для поліпшення модуляції опору базової області, так і для виготовлення надійного, низькоомного контакту:

2) присутність у розчині-розплаві алюмінію переважно призводить
до утворення окисної плівки, не відновлюється в атмосфері водню навіть при високих температурах, що вимагає її примусового видалення ;

3) висока реакційна здатність розчину-розплаву, що містить
алюміній, оприділяє особливі вимоги до матеріалу контейнера.
   Оскільки вимоги до параметрів епітаксійних шарів (концентрація і тип провідності, товщини і кількість шарів, ширина забороненої зони і закон її зміни) у залежності від призначення структури різні, ми тут не будемо зупинятися на особливостях виготовлення кожної конкретної структури, а розглянемо апаратуру епітаксійного вирощування GaAs і Al
xGa1-x As і основні технологічні методи управління цими параметрами.

3. Апаратура для рідинної епітаксії

Установка для епітаксіального вирощування (рис.1) відбувається із кварцового реактора, поєднаного з системою очищення водню, печі опору та системі живлення. Процес вирощування проводиться в потоці очищеного водню, витрата якого зазвичай складає 50 ... 300 см3/хв.

Рис.1. Схема експериментальної установки для вирощування епітаксіальних шарів.

Розподіл температури уздовж довжини печі має «плато» — горизонтальна ділянка, відхилення від якого не перевищує 0,5 °С. Швидкість охолоджування зазвичай регулюється величиною напруги живлення, що скидається. Залежно від вимог, що пред'являються до вирощуваної структури, установка забезпечує варіювання температурного режиму в широких межах, температура початку кристалізації може бути вибрана від 650 до 1050 °С, час витримки перед змочуванням — від 10 хвилин до декількох годин, швидкість охолоджування — від 0,2 до 15 °С/хв, інтервал охолоджування —20 . .. 500 °С.

На рисунку 2(а) показаний типовий температурний режим здобуття гетеропереходів в системі GaAs—AlAs без попереднього змочування. У графітовий човник окремо завантажуються монокристалічна пластина арсеніду галію — підкладка і навішування з додаванням алюмінію.

У навішування також поміщається GaАs для насичення розчину-розплаву миш'яком, а при легуванні — донорна або акцепторна домішка.

Після завантаження контейнера реактор продувається очищеним воднем, потім система нагрівається до необхідної температури. Протягом часу t3—t2% здійснюється витримка системи, а у момент часу t3 розчин-розплав приводиться в контакт з підкладкою, при цьому відбувається часткове підрозчинення підкладки до встановлення рівноважного стану, визначуваного поверхнею ліквідуса діаграми стану Ga—Аs—Аl. З моменту часу t4 починається програмоване охолоджування системи. В кінці процесу (t5) підкладка висувається з-під розчину-розплаву і піч вимикається.

Рис.2. Температурний режим вирощування твердих розчинів AlxGa1-xAs (а), нелегованих епітаксіальних шарів арсеніду галію (б).

Вибір температури початку кристалізації, інтервалу і швидкості охолоджування визначається вимогами, що пред'являються до кожної конкретної структури. Так, для відтворного здобуття тонких шарів кристалізацію слід проводити при можливо менших температурах, а для здобуття шарів твердих розчинів постійного складу необхідне зниження інтервалу і швидкості охолоджування.

Наприклад, р—n—р- і р—n—р—n-структури вирощувалися при температурі 750...800°С і швидкості охолоджування 0,2...1°С/хв у інтервалі 20...60°С.

Для здобуття багатошарових структур з гетеропереходами, коли товщину окремих шарів складають одиниці мікрона, застосовувалася аппаратура з примусовим видаленням розчину-розплаву.

  4. Вирощування нелегованих епітаксіальних шарів арсеніду галію

Результати вивчення нелегованих епітаксіальних шарів GaАs n-типу провідності показали, що при вирощуванні в графітових контейнерах отримати концентрацію рухливих носіїв менш (1...5)*1016см-3 практично неможливо через наявність неконтрольованих домішок.

Навіть у ультрачистому графіті, що ретельно відпалює. Такий «фон» неконтрольованих домішок в даний час ще сповна допустимий при виготовленні електроалюмінесцентних джерел спонтанного і когерентного випромінювання. В той же час для більшості інших напівпровідникових приладів, де необхідне збільшення робочої напруги і частот, потрібні епітаксіальні шари слаболегованого GaАs. Саме відсутністю слаболегованого GaАs і пояснюється той факт, що до останнього часу він не знайшов широкого практичного вживання для виробництва швидкодіючих високовольтних діодів, тиристорів і транзисторів.

Зовсім недавно розроблена методика вирощування з рідкої фази епітаксіальних шарів слаболегованого арсеніду галію, придатних для формування високовольтних р-n-переходів. Епітаксіальні шари отримані вирощуванням з рідкої фази в горизонтальній системі в потоці очищеного водню. Кристалізація здійснювалася з обмеженого об'єму розчин-розплаву при величинах зазору між пластинками GaАs 0,5...2,0мм. Для виготовлення високовольтних р+n0-переходів використовувалися арсенід-галієві підкладки, леговані цинком (р=(1,0...5,0)*1018 см-3), орієнтовані в плоскості <100>.

При здобутті шарів слаболегованого GaАs пред'являються підвищені вимоги до чистоти водню і матеріалів реактора і контейнера, а також вихідного галію і матеріалу для насичення. Як контейнер, використовується кварц оптичної чистоти.

Розчинником служить галій особливої чистоти, додатково очищений зонною плавкою або перекристалізацією по методу Чохральського.

Кристалізація з обмеженого об'єму розчину-розплаву миш'яку в галії здійснюється шляхом примусового охолоджування з постійною швидкістю. Конструкції реактора і контейнера (мал.1) дозволяють зливати розплав в зазор між горизонтально розташованими підкладками, при повороті реактора довкола осі. Кристалізації слаболегованих шарів передує режим тривалої термообробки розчин-розплаву, який в значній мірі визначає властивості шарів і р-n-переходів на їх основі.

Рис.1. Схематичне зображення одної комірки кварцевого контейнера після  завантаження

У момент t2 розплав галію приводиться в контакт з підкладкою і відбувається часткове підрозчинення підкладки для видалення порушеного шару і забруднень на її поверхні.

Змінюючи витрату водню, температуру початку кристалізації і час термообробки розчину-розплаву, можна отримувати слаболеговані епітаксіальні шари р- або n-типу провідності. Зазвичай на початку охолоджування системи на підкладках, незалежно від типа її провідності зростають шари р-типу, потім поступово відбувається інверсія типа провідності і формується високовольтний ро- nо переходом.

   5.Вирощування багатошарових гетероструктур в системі арсенід галію —          арсенід алюмінію

Вирощування твердих розчинів AlxGa1-x As методом рідинної епітаксії з розчин-розплаву, як вже наголошувалося, має свої специфічні особливості, пов'язані з великою хімічною активністю алюмінію.

Рис.1. Графітовий контейнер пенального типа: 1 — слайдери  для  підкладок;   2 — вічка  для  розчинів-розплавів

Для вирощування Alх-Ga1-xAs застосовуються графітові човники здвигового (рис.1) і поршневих (рис.2) типів.

У човниках здвигового типа розчин-розплав розташовується непорушно в поглибленні, а підкладка закріплюється в рухомій частині, човники — слайдері. Рухом слайдера знімається окисна плівка з розчину-розплаву, і змочування підкладки виробляється чистим розчином-розплавом. Поворотний рух слайдера висуває підкладку з-під розчину-розплаву і видаляє залишки розплаву з поверхні епітаксіального шару.

Для вирощування багатошарових структур частіше застосовується графітовий човник поршневого типа (рис.5), який дозволяє вирощувати з обмеженого об'єму розчину-розплаву декілька шарів різного типа провідності в єдиному технологічному процесі.

У таких човниках змочування підкладок здійснюється витискуванням розчину-розплаву в зазор між підкладками, який можна варіювати в широких межах  (від 100 мкм до 2 мм). Заміна розчину-розплаву з поверхні підкладок в цьому випадку виробляється примусовим витискуванням попереднього розчину-розплаву подальшим. У таких човниках залежно від товщини зазору між підкладками можна вирощувати шари твердих розчинів AlxGa1-xAs з різними градієнтами складу. Число епітаксіальних шарів залежить від кількості вічок в рухливому контейнері.

Рис.2. Графітовий контейнер поршневого типа: 1 — контейнер з вічками  для розплавів; 2 — поршень; 3 — підкладки

У графітових касетах із-за адсорбуючих властивостей графіту є велика кількість домішок, тому графітовий човник перед використанням в процесі рідинної епітаксії піддається термообробці.

Зазвичай вона відпалює спочатку у вакуумі, при 1050 °С протягом 12 год, потім — в потоці очищеного водню у присутності галію, при 950 °С, протягом 6 - 10 год.

           

                          

 

                    6.КОНТРОЛЬ  ТОВЩИНИ  ШАРІВ  

1.1Цей метод призначений для визначення товщини епітаксійних шарів InP в тому числі надтонких.

1.2. Суть методу полягає в утворенні на поверхні напівізолюючої підкладки InP сходинки методом анодного окислення незахищеної хімічно стійким лаком (ХСЛ) частини поверхні шару InP та наступному вимірюванні її висоти профілюванням поверхні.

1.3. Методику можна застосувати для вимірювання товщини шарів InP з концентрацією основних носіїв більше 5·1016 см-3, нарощених на напівізолюючому InP.

 

                              МЕТОД ВИМІРЮВАНЬ

2.1. Методика вимірювань базується на вимірюванні товщини шару InP профілюванням поверхні структури напівізолююча підкладка InP – епітаксійний шар InP з попередньо утвореною методом анодного окислення сходинкою.

2.2. Суть методу полягає в тому, що для епітаксійних шарів InP з концентрацією основних носіїв в межах 5·1016 см-3 – 1·1019 см-3 швидкість анодного окислення складає 13,6 Ǻ/В. На поверхні напівізолюючої підкладки, де концентрація основних носіїв не перевищує 1014 ÷ 1015 см-3, анодний окисел не утворюється. Сходинка, висота якої відповідає товщині шару InP, утворюється декількаразовим процесом анодного окислення і наступним стравленням анодного окислу з поверхні, незахищеної ХСЛ. Максимально допустима напруга на зразку не повинна перевищувати 180 В.

2.3. Товщина епітаксійного шару InP визначається по профілограмі поверхні епітаксійної структури.

                   

               

                  ПРИГОТУВАННЯ ДО РОБОТИ

3.1. Приготувати електроліт для анодного окислення.

Для цього змішати 1 ч. 30%-ї лимонної (винної) кислоти із 1 ч. 30%-го NH4OH (при цьому рН = 6). Далі 1 ч. приготовленого розчину змішати  з 3 ч. етиленгліколю.

3.2. Половину поверхні досліджуваного зразка покрити ХСЛ і просушити до повного його висихання.

3.3. Закріпити досліджуваний зразок у тримач, спустити його в електроліт покритою хімічно стійким лаком частиною так, щоб рівень електроліту був на 4-5 мм вище від плівки ХСЛ.

3.4. Включити пристрій анодного окислення. Величина прикладеної напруги повинна знаходитись у межах 50-100 В. Товщина анодного окислу залежить від величини прикладеної напруги. Режим анодного окислення підібрати, виходячи з очікуваної товщини шару InP.

3.5. Закінчення процесу утворення окисної плівки фіксується по різкому падінні величини струму в колі.

3.6. Для зняття анодного окислу приготувати свіжий травник такого складу:

NH4F (30 г) + НГ (9 мл) + Н2О (60 мл).

3.7. Зняти окислений шар шляхом травлення.

3.8. Прийоми по п.п. 3.3.-3.7. повторити до того часу, доки після анодного окислення поверхня структури не буде змінювати свій колір, що свідчить про відсутність анодного окислу.

3.9. Зняти ХСЛ.

                            

                     

                      ПОРЯДОК  ПРОВЕДЕННЯ  ВИМІРЮВАНЬ

4.1. На профілограмі зняти профіль поверхні структури в околі межі розділу анодно окисленої та закритої ХСЛ поверхні. Профілограми зняти у 3-5 різних точках.

4.2. Записати результати вимірювань.

                    

                         ОБРОБЛЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

5.1. За результат вимірювання товщини епітаксійного шару InP приймають середнє значення товщини 3-5 вимірів.

                       МАТЕРІАЛЬНО – ТЕХНІЧНЕ  ТА  МЕТРОЛОГІЧНЕ   ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ  ВИПРОБОВУВАНЬ

6.1. Засоби вимірювання, допоміжні пристрої та матеріали наведені в табл.1.

6.2. Принципова схема пристрою для анодного окислення приведена на рис.1.

+

БП

 mA

V

GaAs

Pt

Принципова схема пристрою для  анодного окислення

Рис.1  1.

                                             ЗВІТНІСТЬ

7.1. Результати вимірювання представляються у виді протоколу вимірювання.

                          7.Визначення електрофізичних та оптичних

властивостей гетероструктур

Провівши епітаксійне нарощування одного чи декількох шарів, у першу чергу визначаються їх товщини. Епітаксійні шари GaAs чи AlGaAs можна виявити на сколі структури методом анодного окислення в водному розчині лимонної кислоти, аміаку і етиленгліколю при напрузі 50-100 В [58]. Напівізолюючі чи епітаксійні шари з низькою концентрацією вільних носіїв заряду погано виявляються анодним окисленням, тому металургійна границя таких шарів виявлялась у травнику K2Cr2O7, H2O, H2SO4 під дією світла. Товщина шарів вимірювалась на мікроскопі БІОЛАМ-М. Тонкі шари (менше 1 мкм, як наприклад активна область лазерної гетероструктури) вимірювались на косому шліфі з кутом нахилу 3º. Шліф створювався механічним шліфуванням та поліруванням.

Для електричних вимірювань, окремих епітаксійних шарів наносились мікропаяльником індієві контакти, які вплавлялись в атмосфері водню при 470 ºС протягом 5хв. На лазерні гетероструктури напилювали смугові контакти з Au на установці ВУП-5А. Смужки, сформовані за допомогою вибухової фотолітографії, мали ширину 50 мкм, а відстань між ними становила 1 мм. Напрям смужок співпадав з орієнтацією {110}, перпендикулярно якій найкраще формувати дзеркала

резонатора шляхом сколювання. Тильна сторона структури зішліфовувалась до 100 мкм і на неї напилювався суцільний контакт із золота. Окремі чіпи виколювались розміром не більше ~0,4×0,4 мм.

Концентрацію вільних носіїв заряду в окремих епітаксійних шарах вимірювали методом Ван-дер-По. Для визначення профілю розподілу концентрації вільних носіїв заряду в епітаксійних шарах використовувалась установка електрохімічного профілювання.

Електролюмінесценція лазерних чіпів досліджувалась в імпульсному режимі з тривалістю імпульсу 300 нс та періодом повторення 1 кГц. Перехід у режим лазерної генерації фіксувався по залежності інтенсивності випромінювання від струму накачки. З цієї залежності визначався пороговий струм. Схема установки для проведення цих досліджень показана на рис.2.5. Вона складається з задаючого генератора ГЗ-54, мультивібратора, вихідного каскаду на основі польового транзистора, лазерного діода, фотоприймача ФД-27, блока живлення, осцилографа. Меандр, частотою 1 кГц, з генератора поступає на вхід мультивібратора, на якому формуються короткі імпульси 300 нс. Одночасно з генератора поступають синхроімпульси на осцилограф. Сформовані мультивібратором імпульси підсилюються і подаються на вхід польового транзистора, який може подавати струм на лазерний діод до 5 А. Струм, що проходить через лазерний діод, задається напругою джерела живлення, а контролюється осцилографом по спаду напруги на послідовно з’єднаному резисторі 1Ом. Інтенсивність світла вимірювалась на осцилографі за допомогою фотодіода. Лазер кріпився притискним контактом.

Запис спектрів електролюмінесценції теж здійснювався в імпульсному режимі при кімнатній температурі. Схема установки запису спектрів електролюмінесценції показана на рис1. Використовувався вище описаний спосіб живлення лазера. Випромінювання лазера, модульоване механічним модулятором з частотою 9 Гц, потрапляло на вхідну щілину монохроматора МДР-2. З виходу монохроматора випромінювання перетворювалось фотопомножувачем у напругу, яка вимірювалась селективним вольтметром,   настроєним на частоту 9 Гц. Значення напруги, виміряної вольтметром, буде пропорційне до постійної складової інтенсивності світла короткотривалих імпульсів лазерного діода. Запис спектру здійснювався за допомогою ПК.

2

1

3

4

5

9

6

7

8

Рис1. Схема установки для запису спектрів електролюмінесценції лазерного діода: 1 – імпульсний блок живлення лазерного діода, 2 – монохроматор МДР-2, 3 – блок живлення фотоелектронного помножувача (ФЕП), 4 – селективний вольтметр, 5 – інтерфейс, 6 – механічний модулятор, 7 – механічний привід барабана монохроматора, 8 – ФЕП, 9 – ПК

           

 Електролюмінесценція – це випромінювальна рекомбінація нерівноважних носіїв заряду, транспортованих у місце рекомбінації електричним полем. У механізмі електролюмінесценції визначальними є два етапи: збудження нерівноважних носіїв заряду та в подальшому їх рекомбінація.  Другий з цих етапів в багатьох випадках описується тими ж механізмами рекомбінації, що і при фото- чи катодолюмінісценції. Це може бути міжзонна рекомбінація, випромінювальна рекомбінація з участю екситонів, донорно-акцепторних пар, домішкових центрів як одиночних так і комплексних, рекомбінація в одиночних чи декількох квантових ямах.

Тому електролюмінесцентні методи можуть давати таку ж інформацію, як і фото- чи катодолюмінісценція. Слід зауважити, що при електролюмінесценції місце рекомбінації нерівноважних носіїв може бути достатньо глибоко відносно поверхні, чого важко а то і не можливо досягнути при інших методах збудження нерівноважних носіїв.

 

При інжекції носіїв заряду через p-n-перехід, зміщений в прямому напрямі, виникає рекомбінаційне випромінювання, яке називають інжекційною електролюмінесценцією. p-n-переходи бувають різних типів – гомо- або гетеропереходами. В залежності від характеристик компонентів p-n-переходу, а також від степені його легування p- і n-областей, випромінювання може спостерігатись як в обох областях чи тільки в одній з них.

Енергетична діаграма p-n-переходу в прямому зміщенні показана на рис2.

-

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

+

3

1

+

4

анод +

катод -

Eg

n-область

p-область

валентна зона

зона провідності

p-n-перехід

Рис2. Схема випромінювальної рекомбінації електронів і дірок в p-n-переході, включеному в прямому зміщенні: Eg – ширина забороненої зони, 1 – потік електронів, 2 – потік дірок, 3 – між зонна випромінювальна рекомбінація електронів і дірок, 4 – випромінювальна рекомбінація через центри рекомбінації.

2

В загальному випадку характеристики світловипромінювального p-n-переходу є достатньо складними через те, що рекомбінація відбувається в різних областях переходу з участю рівнів різних типів а також через те, що реальні p-n-переходи можуть сильно відрізнятись від ідеалізованих моделей.

Найкращими випромінювальними параметрами володіють діоди, виготовлені на основі гетероструктур. На рисунку зображена енергетична діаграма гетероструктури p-GaAs/n-GaAlAs в рівновазі.

На металургійній границі таких переходів утворюється розрив енергетичних зон ΔE. Таким чином, у гетеро структурі створюються різні потенційні бар’єри при інжекції носіїв заряду. Рух носіїв заряду в квазірівноважному стані визначається носіями заряду тільки одного типу ( для гетероструктури на рис3. – електронами ). Тому при прикладанні напруги у прямому зміщенні відбувається одностороння інжекція – тільки електронів з широкозонного емітера в вузькозонну базу та подальша їх рекомбінація.

Енергетична діаграма одинарної гетероструктури                 p-GaAs/n-GaAlAs в рівновазі: Ec1, Ev1, Eg1 та Ec2, Ev2, Eg2 – дно зони провідності, стеля валентної зони, ширина забороненої зони GaAs та AlGaAs відповідно,  ΔEc – розрив дна зони провідності, ΔEv – розрив стелі валентної зони.

F

p-GaAs

n-AlGaAs

Ec1

Ev1

ΔEc

ΔEv

Eg1

Eg2

-

-

-

+

+

+

Ec2

Ev2

Рис 3.

   

     

  Отже, рекомбінація у такій структурі буде відбуватись уже переважно з

одної сторони p-n-гетеропереходу, себто буде більш локалізована ніж у гомо переході.

Це підвищує ймовірність випромінювальної рекомбінації, а значить і інтенсивність випромінювання. Другою перевагою гетероструктур є те, що емітер слугує вікном для виведення світла, оскільки в ньому не буде відбуватись поглинання світла генерованого у базі з меншою шириною забороненої зони ніж в емітері.

Використання подвійної гетероструктури, енергетична діаграма якої показана на рис 4, забезпечує ще більшу локалізацію інжектованих носіїв заряду  ніж одинарна гетеро структура. Розміри бази, де в основному відбувається випромінювальна рекомбінація, можуть бути менше мікрона.

Рис 4. Енергетична діаграма подвійної гетероструктури                 p-GaAlAs /p-GaAs/n-GaAlAs в рівновазі: Ec1, Ec2дно зони провідності, Ev1, Ev2 – стеля валентної зони,  Eg1 та Eg3 – ширина забороненої зони широгозонних бази та емітера відповідно, Eg2 – ширина забороненої зони вузькозонної бази.

F

p-GaAs

n-AlGaAs

Ec1

Ev1

Eg2

Eg3

-

-

-

+

+

+

Ec2

Ev2

p-AlGaAs

Eg1

     

 

Колір свічення світлодіода залежить від матеріалу області де відбувається рекомбінація, у випадку подвійної гетероструктури це вузькозонна база, природи легуючих домішок.

На сьогодні як правило використовують гетеро структури з штучно створеними енергетичними рівнями – одинарні або декілька квантових ям чи надрешітку, в області рекомбінації інжектованих носіїв заряду.  

Попередньо були розглянуті гомо p-n-перехід та гетероструктури в ідеалізованому вигляді. Технологічно при виготовленні структур потрібно враховувати процеси дифузії легуючих домішок. В подвійних гетероструктурах частково відбувається витік інжектованих носіїв заряду з вузькозонної бази,  який можна оптимізувати вибравши відповідні товщину вузькозонної бази та концентрації легуючих домішок. Одним з методів контролю цих паразитних ефектів є контроль спектрів електролюмінесценції.

Так при витоку інжектованих носіїв заряду з вузькозонної бази чи зміщенню p-n-переходу за рахунок дифузії в процесі росту гетероструктури на спектрах електролюмінесценції з’являться додаткові піки, які відповідають рекомбінації нерівноважних носіїв заряду за межами вузькозонної бази.

3

1

2

4

5

6

7

8

9

Блок схема установки для запису спектрів електролюмінесценції: 1 – досліджувана гетероструктура, 2 – фокусуючи лінза, 3 – монохроматор МДР-23, 4 – електронний блок керування монохроматором, 5 – фотоприймач (ФЕП), 6 – блок живлення ФЕПа, 7 – синхронний дете

ктор, 8 – комп’ютер, 9 – драйвер світлодіодної гетероструктури.

Схема установки для запису спектрів електролюмінесценції показана на рис5

Рис 5.

   

 Світлодіодна гетероструктура 1 заживлюється спеціальним драйвером імпульсів струму 9. Частота імпульсів становить 1 кГц, шпаруватість імпульсів 50%. Драйвер імпульсів струму пропускає задану величину імпульсу струму через світлодіод не залежно від спаду напруги на світлодіоді. Випромінювання світлодіода фокусується лінзою 2 на вхідну щілину монохроматора 3. На вихідній щілині монохроматора розташований фотоприймач типу ФЕП, який живиться високовольтним блоком живлення 6.

 Сигнал фотоструму з ФЕП перетворюється у напругу та синхронно детектується детектором 7 після чого оцифровується і передається у комп’ютер. Електронний блок 4 за сигналами поданими з комп’ютера встановлює необхідну довжину хвилі випромінювання.

 Електрична схема драйвера світлодіодної гетероструктури показана на рисунку. Вона складається з задаючого генератора на базі мікросхеми U1, що формує меандрові імпульси з частотою 1кГц та модулює ними напругу опорного джерела напруги U3. Модульовані імпульси напруги подаються на джерело струму зібране з операційного підсилювача U2 та польового транзистора Q2. А джерело струму живить світлодіодну структуру.

Рис 6.

 

Електрична схема драйвера світлодіодної структури.

У методиці використана можливість електрично модулювати інтенсивність випромінювання світлодіодної структури з тим, щоб пізніше синхронно детектувати сигнал фотоструму з ФЕП. Синхронне детектування дозволяє зменшити вплив шумів на корисний сигнал та уникнути дрейфу нуля попередніх підсилювачів.

Робота синхронного детектора побудована наступним чином. Нехай в експериментальній установці збуджується сигнал, який потрібно виміряти, опорним генератором з частотою ωr. Форма сигналу описується формулою:

                                   Vsigsinrt+θsig)                                                

де  Vsig – амплітуда, ωr – частота, θsig – фаза сигналу. Одночасно з опорного генератора подається опорний сигнал, який може мати форму прямокутних меандрів з частотою ωr, на синхронний детектор. Всередині синхронного детектора за допомогою системи фазової автопідстройки частоти синтезується власний опорний сигнал з частотою ωL та фазою θref. Він має вид:

                                    VLsinLt+θref)                                            

де VL – амплітуда опорного синтезованого сигнала. Вхідний сигнал (3), попередньо підсилений, множиться на опорний сигнал (4). В результаті маємо:  

Vpsd= Vsigsinrt+θsig) ·VLsinLt+θref)=

=0.5VsigVLcos([ωr – ωL]t+ θsig θref) – 0.5VsigVLcos([ωr + ωL]t+ θsig + θref)     

Фазочутливо - детектований сигнал (5) містить дві складові змінної напруги. Одна з різницевою частотою ωr – ωL, а друга з сумою частот ωr + ωL. Коли такий сигнал пропустити через фільтр нижніх частот, то отримаємо нульовий сигнал окрім випадку, коли частоти ωr і ωL є рівні між собою, що є умовою синхронного детектування.

Звідси легко бачити, що будь-який інший сигнал, частота якого відмінна від частоти синхронного детектування ωL буде ігнорований. Отже при синхронному детектуванні вхідний сигнал (3) перетвориться у:

                  Vpsd= 0.5VsigVLcos( θsig θref)                                       

У якості фотоприймача був вибраний фотоелектронний помножувач марки ФЕУ-62. Максимум його спектральної чутливості лежить у діапазоні 650-850 нм, а область спектральної чутливості сягає від 400 до 1200 нм. Великий коефіцієнт внутрішнього підсилення забезпечується одинадцятьма каскадами підсилення. Напруга живлення ФЕП рівна 1200±1 В. Висока стабільність напруги живлення ФЕП необхідна, оскільки від неї залежить стабільність внутрішнього коефіцієнту підсилення ФЕП.

Вибір довжини хвилі, що потрапляє на фотоприймач здійснюється поворотом дифракційної гратки за допомогою крокового двигуна. В даній методиці використовується дифракційна гратка з 1200 штрихів/мм та лінійною дисперсією 1,3 нм/мм, яка працює в першому порядку. ЇЇ робоча область сягає від 350 до 1000 нм, а максимум концентрації енергії в області 500 нм. Після встановлення гратки проводилось калібрування спектрофотометра по довжині хвилі за допомогою натрієвої лампи.

Кроковим двигуном керує електронний блок 4 згідно команди поданої з комп’ютера або в ручному режимі. Ручний режим частіше використовується при налаштуванні оптичної схеми.

Зв’язок з комп’ютером здійснено через протокол RS-232. В комп’ютері використовується два COM порти – один для керування положення дифракційної гратки а другий для зчитування величини сигналу з фотоприймача. Програмна оболонка написана мовою Delphi з зручним для користувача інтерфейсом.

Апробацію методики було проведено на декількох різних світлодіодних структурах з довжиною хвилі максимуму генерації 630 та 642 нм. 

Результати вимірювань показано на вище наведених рисунках чітко видно побічний максимум, що ймовірно пов'язаний з паразитними ефектами описаними вище.  З отриманих результатів вимірювань видно, що згідно розробленої методики контролю електролюмінесцентних параметрів гетеро структур AlGaAs/GaAs можна вимірювати спектри електролюмінесценції з родільною здатністю не гірше 1 нм. Оскільки, напівширина типової смуги електролюмінесценції світлодіодів з довжиною хвилі максимуму генерації 630 та 642 нм становить 40-60 нм(рис 7.), то розроблена методика забезпечує високу роздільну здатність фіксації максимуму випромінювання.

Рис 7. Спектр електролюмінісценції світлодіодної структури з довжиною хвилі максимуму генерації 642 нм.

8.Дослідження товщини, гальваномагнітних та електролюмінесцентних параметрів гетероструктур AlGaAs AlGaAs з використанням методик гальваномагнітних досліджень, електролюмінесценції, електропрофілювання.

Відомо, що локальні температури світлодіодних структур з GaAs підкладкою, що визначаються по зсуві спектру основної та побічної смуг випромінювання, істотно різні, оскільки область генерації основної смуги і область «перевипромінювання» просторово розділені. Показано, що в світловипромінюючих структурах на основі GaAlAs/GaAs, що працюють в безперервному режимі, при відносно невеликих струмах (<100 mA) температура, яка визначається ​​по зсуві спектру смуги, менше температури, яка визначається по зсуві спектру основної смуги; різниця температур була максимальною і рівною ~12 K при струмі 50 mA. Із збільшенням струму температура області "перевипромінювання" росте суперлінійно і при струмах >100 mA різниця локальних температур взагалі змінює знак. Розрахунок локальних температур проводився за температурним коефіцієнтам ширини забороненої зони вузькозонних і широкозонного напівпровідників, які покладалися постійними. Такий характер зміни локальних температур автори  пояснювали перерозподілом розсіюваної потужності по товщині структури із зростанням гріючого струму. Однак оцінки в рамках одновимірної теплової моделі світловипромінюючих діодів (СВД)  показують, що перепад температури ~10 K на шарі GaAs товщиною ~ 50 μm можливий при щільності розсіюваної потужності порядку 107 W/m2, що порівнянно з гранично досяжним в даний час рівнем щільності потужності в структурах СВД.

Нами були враховані описані вище результати при дослідженні світлодіодних багатошарових гетероструктур з активним шаром у виді квантових ям. Важливим, при постановці таких вимірювань, є визначення локальних температур світлодіодних структур в імпульсному режимі, при якому величина розігріваючого струму і розподіл потужності, що розсіюється по товщині структури, залишаються незмінними, а розігріваюча потужність змінюється шляхом вимірювання шпаруватості імпульсів.

При цьому необхідно більш детальне дослідження температурних коефіцієнтів зміщення спектру основної та побічної смуги випромінювання СВД в досліджуваному діапазоні струмів і температур.

Досліджувалися температурні залежності довжини хвилі в максимумі основний λImax та побічної λІImax  смуг випромінювання червоних світлодіодних гетероструктур n+ Al/x Ga/-x As \ n Al/x GA/-x As \ р Al/x  Ga/x As/x \ p Al/x  Ga/-x AS \ p+ Ga As в діапазоні струмів 1÷200 mA і температур 20÷100 °C. Схема розташування шарів в світлодіодному чіпі показана на рис 1. Розміри чіпа світлодипромінюючого діода - 300х300х200 μm; площа активної області Sa=1 • 10-3 cm2.

                                                p+ Ga As

                               p Al/x  Ga/-x AS,  (x=0.4…..0.35)

                               р Al/x Ga/x As/x,  (x=0.32…..0.33)

                                    n+ Al/x Ga/-x As (x=0.6)

                                  n Al/x GA/-x As,  (x=0.6)

Рис 1. Схема розташування шарів в структурі n+ Al/x Ga/-x As \ n Al/x GA/-x As \ р Al/x Ga/x As/x \ p Al/x  Ga/-x AS \ p+ Ga As червоного світло діода.

На світлодіодний чіп подавались імпульси струму I з постійною частотою проходження, сигнал фотоприймача монохроматора МДР-3 посилювався трансімпедансним підсилювачем, з виходу якого надходив на вхід цифрового осцилографа С9-7 і селективного нановольтметра, налаштованого на частоту проходження імпульсів. Характерний вид спектру досліджених світлодіодного чіпа при ширині вхідної і вихідної щілин монохроматора 0.2 mm зображений на рисунку 2.

Інтенсивності випромінювання в максимумі спектрів основної та побічної смуг випромінювання відрізняються приблизно на два порядки величини. Значення λImax та λІImax  визначалися за регресійними кривими, побудованим в MathCad по виміряних спектрах. Обидва способи реєстрації сигналу - за показаннями цифрового осцилографа і селективного вольтметра - давали при такій обробці значення довжин хвиль в максимумі спектра, що розрізняються не більше ніж на 0.05 nm.

Рис 2. Типовий спектр випромінювання червоного чіпа на основі гетероструктури n+ Al/x Ga/-x As \ n Al/x GA/-x As \ р Al/x  Ga/x As/x \ p Al/x  Ga/-x AS \ p+ Ga As.

  При подачі на світлодіод імпульсів струму з частотою проходження Fpul =1kHz і тривалістю 3 μs саморозігрів активної області структури навіть при струмі 200 mA не перевищує 0.3 K. При кімнатній температурі (T0 = 23 °C) і струмах 1-50 mA в спектрі випромінювання досліджених світлодіодних чіпів спостерігалися дві смуги з максимумами при λImax = 620.0nm і λІImax = 870.2 nm.

 Максимум основної смуги відповідає енергії прямозонних переходів у широкозонному напівпровіднику AlGaAs з шириною забороненої зони Eg = 2.0eV, максимум побічної смуги відповідає перевипромінюванню в підкладці GaAs з шириною забороненої зони Eg = 1.42 eV

 При проведенні температурних досліджень світлодіодний чіп розміщувався в масивному електричному нагрівачі з отвором для виведення випромінювання.  Для контролю температури в капсулі світлодіодного чіпа робився тонкий отвір, в якому закріплювалася термопара мультиметра MY-64, що вимірює температуру з похибкою ± 1 °C. Залежності λImax та λІImax  від темпераутри одного з досліджених СВД при декількох значеннях струму наведено на рис 3. Зі збільшенням температури обидві смуги випромінювання зміщуються в бік більших довжин хвиль. Комп'ютерна обробка отриманих залежностей показала, що температурний коефіцієнт зміщення λImax дещо зростає, а температурний коефіцієнт λІImax, навпаки, дещо зменшується зі збільшенням температури і залежності λImax та λІImax  в досліджуваному діапазоні температур можна апроксимувати поліномами другого ступеня вигляду:

;                       

.                    

Таблиця.1      Значення коефіцієнтів при квадратичних членах поліномів, які апроксимують залежності λImax та λІImax

Коефіцієнти апроксимуючого поліному

Амплітуда імпульсів струму, мА

5,0

20

50

100

200

5,4

6,6

5,6

5,4

4,0

1,0

1,1

1,1

1,3

0,8

Оскільки не лінійність залежностей λImax та λІImax  невелика (, див. таблицю), то на початковій ділянці (T≤50 °C) температурне зміщення спектру смуг визначається коефіцієнтами aλI і aλII.

Температурний коефіцієнт aλI  зміщення основної смуги монотонно зменшується з ростом струму (рис 4.); значення aλI = 0.146 nm/K (при I<20 mA) відповідає температурному коефіцієнту ширини забороненої зони 4.7•10-4 eV/K, що узгоджується з відомими даними для Ga.

Рис 3.

Рис 4.

Рис 5.

Температурні залежності довжини хвилі максимуму спектра основної (a) та побічної (b) смуги випромінювання червоного світлодіодного чіпа при різних струмах: 1 - 1 mA; 2 - 5mA; 3 - 50mA, 4 - 200mA.

При подачі на світлодіодний чіп імпульсів струму живлення частотою Fpul=10kHz, вимірювалися залежності λImax та λІImax від тривалості імпульсів τimp. Спектри вимірювалися через 15 хвилин після початку подачі імпульсів струму живлення, коли температура капсули  світлодіодного чіпа досягала стаціонарного значення та переставала змінюватися. Прирости локальних температур ΔТ1 і ΔТ2 розраховувалися за зсувом спектру основної та побічної смуг відповідно з урахуванням температурних залежностей λImax(T) і λІImax(T). Прирости локальних температур ΔТ1 і ΔТ2 структури і приріст температури капсули ΔТC світлодіодного чіпа лінійно зростають із збільшенням тривалості імпульсів (рис.5). Лінійний характер залежності локальних температур і температури капсули від тривалості імпульсів зберігався при зниженні частоти Fpul до 1 kHz. Різниця температур ΔT1-2 = ΔT1 - ΔT2 завжди позитивна і також лінійно зростає із збільшенням тривалості імпульсів.

Вимірювання імпульсної ВАХ світлодіодного чіпа показали, що імпульсна потіжнусть Pimp, яка розсіюється в структурі СВД, при струмі 50 mA дорівнює 100 mW, при 100 mA - 220 mW, при 200 mA - 480 mW.     Перераховуючи залежності ΔT1 (τimp) і ΔT2 (τimp) залежно ΔT1 () і ΔT2 (), де = PimpFpul/Timp – за середньою потужність, що розсіюється структурою, по різниці тангенса кута нахилу залежностей ΔT1() і ΔT2() можна визначити тепловий опір RT1-2 шарів структури, що розділяє гетероструктуру і область перевипромінювання. Значення RT1-2, виміряні при різних струмах, практично збігаються і дорівнюють 37±4K/W, що дозволяє зробити висновок про незалежність просторової локалізації області генерації побічної смуги випромінювання від величини струму.

З використанням C-V електропрофілювання проведено дослідженя профілю розподілу основних носіїв в світлодіодних гетероструктур. Результати дослідження приведені на рис. 5.6. На рисунку приведений профіль розподілу концентрації дірок в товстому широкозонному вікні p-Ga виміряний також з використаням C-V електропрофілювання на профілометрі Рис 6.

Росподіл AlAs в гетеро структурі на основі AlGaAs для свтлодіодів червоного світла показаний на рисунку 6.

рис 7.

На рисунку 7. показано температурно-часовий графік технологічного процесу нарощування AlGaAs гетероструктури для світлодіодів червоного світла.

Рис 8.

           9. Охорона праці при виконанні рідино фазної епітаксії в

                   атмосфері ідеально чистого водню з AlGaAs, GaAs.

      Процес рідино фазної епітаксії проводится п в атмосфері чистого водню. Водень подається в реактор з баллону попередньо пройшовши через паладієвий фільтр. Гідроген(Водень) — входить майже до всіх природних сполук, найважливіша з яких вода. Сполуки з неметалами та металами, називаються гідриди. Суміш водню з киснем (гримучий газ) вибухонебезпечна. Водень є відновником.  Сировина для промислового отримання водню — гази нафтопереробки, гази природні, продукти газифікації вугілля та вода. Основний лабораторний спосіб отримання водню взаємодія цинку та соляної кислоти в апараті Кіпа.Реактор нагріватимется до температури заданої  для проведення процесу.У методі рідинної епітаксії вирощування монокристалічних шарів напівпровідника здійснюється з розчин-розплаву As в легкоплавкому металі-розчинника Ga

та легуватимется Al.

                                                Загальні положення

Гідроге́н (Н) — хімічний елемент з атомним номером 1, що належить до 1-ої групи періодичної системи елементів. Проста речовина Гідрогену — Во́день H2 — безколірний, без запаху і смаку газ, найлегший із усіх відомих газів. Погано розчиний у воді та інших розчинниках (спирт, гексан), добре в багатьох металах, найкраще в паладії (в одному об'ємі паладію розчиняється вісім об'ємів водню).

Галій (Ga) — хімічний елемент з атомним номером 31, проста речовина якого однойменний сріблясто-білий м'який метал. Галій належить до групи 13 періодичної таблиці або до III групи за старою класифікацією.

Металевий галій стійкий до дії повітря, води. З кислотами та лугами утворює галати. Густина твердого галію 59,04; рідкого — 60,95. Температура плавлення 29,75 ОС, кипіння 2403 ОС. Геохімічно близький до Al, Zn, Fe. Вміст у земній корі 1,5×10-3 мас.%. Єдиний мінерал галію — ґаліт. Основна маса галію зосереджена в мінералах алюмінію і накопичується в нефелінових сієнітах (середній вміст 0,004%), лужних метасоматитах (до 0,02%), бокситах (0,0052%),сфалеритах (до 0,018%). У вивержених породах Ga тісно пов'язаний з Al. У гідротермальних родовищах галій накопичується як ізоморфна домішка (до 0,01-0,02%) у сфалеритах, а в зоні гіпергенезу — разом з Al в бокситах (2·10−3−1·10−2%).

 Миш'як - хімічний елемент 15-ї групи (за застарілою класифікації - головної підгрупи п'ятої групи) четвертого періоду періодичної системи; має атомний номер 33, позначається символом As. Проста речовина являє собою крихкий напівметал сталевого кольору (у сірій аллотропной модифікації). CAS-номер: 7440-38-2.

                                             

                                                 

Установка для епітаксійного вирощування (рис.1) відбувається із кварцового реактора, поєднаного з системою очищення водню, печі опору та системі живлення. Процес вирощування проводиться в потоці очищеного водню, витрата якого зазвичай складає 50 ... 300 см3/хв.

Рис.1. Схема експериментальної установки для вирощування епітаксіальних шарів.

Розподіл температури уздовж довжини печі має «плато» — горизонтальна ділянка, відхилення від якого не перевищує 0,5 °С. Швидкість охолоджування зазвичай регулюється величиною напруги живлення, що скидається. Залежно від вимог, що пред'являються до вирощуваної структури, установка забезпечує варіювання температурного режиму в широких межах, температура початку кристалізації може бути вибрана від 650 до 1050 °С, час витримки перед змочуванням — від 10 хвилин до декількох годин, швидкість охолоджування — від 0,2 до 15 °С/хв, інтервал охолоджування —20 . .. 500 °С.

                           Вимоги безпеки перед початком роботи

  1.  Перевірити справність установки
  2.  Перевірити трубчасті сполучення на наявність пропускання газу
  3.  Перевірити балони з воднем на наявність пропускання
  4.  Перевірити систему живлення на наявність несправностей
  5.  Включити кімнатну вентиляцію ти систему кондиціонування
  6.  Перевірити освітлення в приміщенні
  7.  Одягнути засоби особистого захисту
  8.  Роспочати процес

                    

                       Техніка безпеки при роботі з воднем

Дана інструкція поширюється на роботи які пов'язані з використанням водню.

                    Утримання та обслуговування балонів

Адміністрація наукової установи зобов'язана приймати всі необхідні заходи, щоб забезпечити справний стан балонів та їх безпечну експлуатацію. У науковій установі, що експлуатує балони, повинні бути призначені особи, відповідальні за зберігання, транспортування та експлуатацію балонів. Зазначені особи призначаються з числа інженерно-технічних працівників, атестованих спеціальними кваліфікаційними комісіями.

До постійної роботи з балонами допускаються особи не молодше 18 років, що пройшли медичний огляд, виробниче навчання, перевірку знань кваліфікаційною комісією та інструктаж з безпечного обслуговування балонів. Результати перевірки знань оформляються протоколом, підписаним головою і членами кваліфікаційної комісії. Особам, які склали випробування, повинні бути видані відповідні посвідчення.

              Поводження з балонами, наповненими воднем

Роботу з воднем дозволяється проводити тільки в обладнаних для цієї мети приміщеннях, у яких є надійно діюча вентиляція з витяжкою з верхньої зони, а електроустаткування змонтовано у вибухобезпечному виконанні.

Приміщення для зберігання балонів з воднем обладнується природною вентиляцією з витяжкою: з верхньої зони. Зберігання ємностей з воднем спільно з ємностями наповненими киснем, хлором, закисом азоту та іншими окислювачами, як і з легкозаймистими речовинами, забороняється.

З отриманого зі складу балона з воднем рекомендується взяти пробу на бавовну шляхом відбору водню в спеціальну металеву малогабаритну пробірку, повернути її догори дном і підпалити водень; різкий хлопок характеризує наявність великої кількості кисню у водні. Такий балон потрібно здати на склад для відправки на завод-наповнювач. Спокійне згоряння водню вказує на чистоту газу.

Відбір газу з балона повинен проводитися тільки через редуктор, призначений для роботи воднем. Редуктор повинна мати однакову з балоном забарвлення і напис: «Водень».

При виконанні досліджень з використанням чистого водню, а також водневих сумішей (особливо в разі проведення робіт на дослідних установках із застосуванням великих обсягів газу) скидання промивних і відпрацьованих газових сумішей слід; виробляти по спеціальних трубках в атмосферу за вікно.

Висновок повинен проводитися у відкриту атмосферу міцним трубопроводом і досить повільно, щоб усунути можливість вибуху суміші на виході. Рекомендується випускається суміш розбавляти в трубопроводі інертним газом. Відкачувати по відвідним трубках відпрацьований водень або водневі суміші форвакуумним насосом забороняється.

При підключенні балонів з воднем до трубопроводу спочатку потрібно продути всю лінію азотом і не допускати попадання в трубопровід атмосферного повітря щоб уникнути утворення вибухонебезпечної суміші. Потрібно також перевірити герметичність трубопроводу, що знаходиться під робочим тиском газу. Необхідно при використанні балона обов'язково залишати в ньому водень з надлишковим тиском не менше 0,5 кгс/см2.

По закінченні користування балоном вентиль на балоні потрібно, щільно закрити і стравити газ з редуктора. Залишати редуктор під тиском забороняється.

         Техніка безпеки при роботі з миш’яком.

Токсичні властивості миш'яку відомо людям давно. Сполуки миш'яку відносяться до числа речовин, які проявляють сильну токсичну дію на організм людей і тварин.

Смертельна доза - 200 мг. Хронічна інтоксикація спостерігається при споживанні 1-5 мг на добу. При гострому отруєнні симптоми його зазвичай настають через 20-30 хв. ГДК в повітрі для миш'яку 0,5 мг / м ³.

Добова доза - 0,05 мг / м ³.

Миш'як отримують, в основному, як побічний продукт переробки мідних, свинцевих, цинкових і кобальтових руд, а також при видобутку золота. Деякі поліметалічні руди містять до 12% миш'яку. При нагріванні таких руд до 650-700 ° С за відсутністі повітря миш'як переганяється, а при нагріванні на повітрі утворюється летючий оксид As2O3 - «білий миш'як». Його конденсують і нагрівають з вугіллям, при цьому відбувається відновлення миш'яку. Отримання миш'яку - шкідливе виробництво. Раніше, коли слово «екологія» було відомо лише вузьким фахівцям, «білий миш'як» випускали в атмосферу, і він осідав на сусідніх полях і лісах. У газах миш'якових заводів міститься від 20 до 250 мг/м3 As2O3, тоді як зазвичай в повітрі міститься приблизно 0,00001 мг/м3. Середньодобової допустимою концентрацією миш'яку в повітрі вважають всього 0,003 мг/м3.

Парадоксально, але і зараз набагато сильніше забруднюють навколишнє середовище миш'яком не заводити з його виробництва, а підприємства кольорової металургії та електростанції, що спалюють кам'яне вугілля.  

Роботи проводяться в спеціально віддих місцях, та з засобами особистого захисту.

10.Економічна частина

Завданням дипломного проекту є оптимізація отримання гетеро структур на основі GaAS AlGaAs, для світлодіодів червого світла.

1. Розрахунок витрат на виконання НДР

 

Витрати на виконання НДР що до оптимізації отримання гетеро структур розраховуються шляхом складання калькуляції кошторисної вартості НДР за наступними статтями:

 1. Витрати на оплату праці;

 2. Відрахування на соціальні заходи;

 3. матеріали;

 4. Витрати на використання комп’ютерної техніки;

 5. Витрати на використання спец обладнання для наукових  (експериментальних ) робіт;

 6. накладні витрати:

 7. Інші витрати.

1.1. Розрахунок витрат на оплату праці

До цієї статті належать витрати на основну та додаткову заробітну плату науковому керівнику, студенту, консультанту з питань економіки, консультанту з питань охорони праці, обчислені за посадовими окладами та відрядними розцінками  для робітників, включаючи преміальні виплати. Вихідні дані наводяться у табл.1.1.

Таблиця 1.1

Вихідні дані для розрахунку витрат на оплату праці

п/п

Посада виконавців

Місячний оклад, грн.

Середньоденна ставка, грн./дн.

1

Керівник БКР, д.т.н., професор

3600

171,4

2

Консультант з економіки, асистент

1500

71,4

3

Консультант з охорони праці,к.т.н., доцент

3100

147,6

4

Студент

720

34,2

Витрати на оплату праці розробників проекту визначаються за формулою:

                                         (1.1)

Де  - чисельність розробників i-ої спеціальностіj-го тарифного розряду, які приймають участь в проектуванні, чол.;  - час, котрий затрачений на розробку проекту співробітника i-ої спеціальності j-ого тарифного розряду, днів; Сij– денна заробітна плата i-оїспеціальності j-ого тарифного розряду,грн., яка визначається за формулою:

(1.2)

Де  - основна місячна заробітна плата розробника i-оїспеціальностіj-ого тарифного розряду,грн.; h- коефіцієнт, що визначає розмір додаткової заробітної плати (при умові наявності доплат); р- середня кількість робочих днів у місяці(приймаємо 21 р.д.).

                                         

 Таблиця 1.2

                                 Розрахунок витрат на оплату праці

п/п

Посада виконавців

Час розробки, дні

Денна заробітна плата, грн

Витрати на розробку, грн

1

Керівник МКР, д.т.н., професор

28

171,4

4799,2

2

Консультант з економіки, асистент

3

71,4

214,2

3

Консультант з охорони праці, к.н.т, доцент

2

147,6

295,2

4

Студент

57

34,2

1949,4

Разом

7258

1.2. Відрахування на соціальні заходи

Величину відрахувань у спеціальні державні фонди визначають у відсотковому співвідношенні від суми основної та додаткової заробітної плати. Згідно діючого нормативного законодавства сума відрахувань у спеціальні державні фонди складає 36,2% від суми заробітної плати:

1.3. Розрахунок витрат на матеріали

У табл. 1.3 наведено перелік купованих виробів і розраховані витрати на них.

Таблиця 1.3

Розрахунок витрат на куповані вироби

п/п

Найменування купованих виробів

Одиниця виміру

Ціна на одиницю виміру, грн

Кількість купованих виробів

Сума,

грн

Транспортні витрати (10% від суми)

Загальна сума, грн

1

Файли

шт

0,20

10

2,0

0,20

2,20

2

Папір (формат А4)

уп

45

2

90

9,0

99,0

3

Ручка кулькова

шт

4,0

2

8,0

0,80

8,80

4

Олівець простий

шт

2,0

1

2,0

0,20

2,20

5

Зошит, 96 арк.

шт

4,50

1

4,50

0,45

4,95

6

Хімічний елемент GA(Галій)

Кг

228800

00.5

1144

22800

25080

7

Технічний азот

літр

10

1

10

1

11

8

Хімічни елемент al(Алюміній)

кг

25

1

25

2.5

27.5

9

Хімічний елемент(As) Миш'як

кг

5950

1

5950

595

6545

10

Касета

шт

548

1

548

54.8

602.8

разом

32383.4

1.4. Витрати на використання комп’ютерної техніки

Витрати на використання комп’ютерної техніки включають витрати на амортизацію комп’ютерної техніки, витрати на користування програмним забезпеченням , витрати на електроенергію, що споживається комп’ютером. За даними обчислювального центру НУ ”Львівська Політехніка”  для ЕОМ типуIBMPC/ATX вартість години роботи становить 4,5 грн.

Середній щоденний час роботи на комп’ютері – 4 години. Розрахунок витрат на використання комп’ютерної техніки приведений в табл. 1.4.

Таблиця 1.4

Розрахунок витрат на використання комп’ютерної техніки

№ п/п

Назва етапів робіт, при виконанні яких використовується комп’ютер

Час використання комп’ютера

Витрати на використання комп’ютера, грн.

Днів

Годин

1

Проведення досліджень та оформлення їх результатів

28

112

504

2

Оформлення розділу Охорона праці

3

12

54

3

Оформлення розділу Економіка

3

12

54

4

Оформлення БКР

15

60

270

Разом

49

196

882

1.5. Розрахунок витрат за статтею “Спецобладнання” для наукових (експериментальних) робіт

 В процесі досліджень використовувалось спеціальне обладнання, відповідні витрати якого, розраховуються за структурою, приведеною у табл. 1.5.

Таблиця 1.5.

Розрахунок витрат за статтею “Спецобладнання для наукових (експериментальних) робіт”

Види робіт на спецобладнанні

Кількість годин роботи

Вартість 1год. Роботи (грн.)

Сума (грн.)

Установка мікрозварюванняКонтакт 3-А

2

12,8

25,6

Установка

Для рідино фазної епітаксії

7

16,8

117,6

Разом

143,2

1.6. Накладні витрати

Накладні витрати проектних організацій включають три групи видатків: витрати на управління, загальногосподарські витрати, невиробничі витрати. Вони розраховуються за встановленими відсотками до витрат на оплату праці. Середньостатистичний відсоток накладних витрат в організації складає 150%.

Н=1,5 .7258 = 10887 (грн.)

1.7. Інші витрати

Інші витрати є витратами, які не враховані в інших статтях. Вони становлять 10% від заробітної плати:

І= 7258. 0,1 = 725,8 (грн.)

На основі отриманих даних складається калькуляція планової собівартості загалом по НДР і зводиться у табл.. 1.6.

Таблиця 1.6.

Кошторис витрат на виконання НДР

№ п/п

Найменування елементів витрат

Сума витрат, грн.

1

Витрати на оплату праці

7258

2

Відрахування у спеціальні державні фонди

3

Витрати на куповані вироби

32383.4

4

Витрати на використання комп’ютерної техніки

882

5

Витрати за статтею “Спецобладнання для наукових (експериментальних) робіт”

143,2

6

Накладні витрати

10887

7

Інші витрати

725,8

Разом

45906.4

2. Розрахунок договірної ціни та прибутку НДР

Величина договірної ціни повинна встановлюватися з врахуванням ефективності, якості і термінів виконання НДР на рівні, який відповідає економічним інтересам замовника (споживача) і виконавця.

Договірна ціна НДР встановлюється по домовленості між замовником та виконавцем і попередньо розраховується за формулою:

Ц = С.(1+р),                           (2.1)

де Ц – договірна ціна, С- собівартість проведення НДР, р – рівень рентабельності витрат у виконавця НДР.

Тоді очікуваний прибуток від реалізації НДР розраховують за формулою:

П= ЦД – С,                             (2.2)

де П – очікуваний прибуток від виконання НДР.

Для даної НДР ціна визначається як:   

                     ЦД = С+0,3. С = 1,3.С= 1,3.45906.4= 5967832

Тоді прибуток буде рівним:  П= 1,3 .С –С = 0,3. С=0,3.45906.4= 13771.8

3. Оцінка результативності науково-дослідної  роботи.

У даному підрозділі здійснюється оцінка рівня наукового та науково-технічного ефектів, отриманих в процесі дослідження.

Оцінка наукової та науково-технічної ефективності для НДР проводиться за допомогою коефіцієнта, який обчислюється за наступної формулою:

 ,                                    (3.1)

де  – коефіцієнт результативності дослідної роботи;  – коефіцієнт значимості і-го  фактору, використовуваного для оцінки; коефіцієнт досягнутого і-го фактору; m- кількість факторів результативності дослідної роботи.

При оцінці результативності використовуються різні фактори, які впливають на її кількісну оцінку. В якості факторів при оцінюванні можуть бути прийняті наступні: новизна отриманих результатів; глибина наукового опрацювання; ступінь вірогідності успіху (при незавершеності роботи ), перспективність використання результатів; масштаб можливої реалізації результатів; завершеність отриманих результатів.

По кожному із факторів експертним шляхом встановлюється числове значення коефіцієнта вагомості. При цьому сума цих коефіцієнтів повинна бути рівною 1. Коефіцієнт досягнутого рівня фактору також встановлюється експертним шляхом, а його числове значення визначається в межах від 0 до 1.

Чим ближчі значення до 1, тим більша результативність НДР, яка проводиться.

Відповідні дані для НДР, яка виконується, приведені в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1

Характеристики факторів та ознак наукової результативності НДР

Фактор

наукової результативності

Коефіцієнт значимості фактору

Якість фактора

Характеристика фактора

Коефіцієнт досягнутого рівня

Новизна отриманих чи прогнозованих результатів

0,35

Недостатня

Позитивне рішення поставлених завдань на основі простих узагальнень, аналіз зв’язків між факторами, поширення відомих принципів на нові об’єкти

0,5

Глибина наукового опрацювання

0,25

Середня

Складність теоретичних розрахунків невисока, результати перевірені на обмеженій кількості експериментальних даних

0,6

Перспективність використання результатів

0,20

Корисна

Результати будуть використанні при проведенні наступних НДР, при розробці нових технічних рішень у конкретній галузі народного господарства

0,5

Масштаб можливої реалізації результатів

0,20

Галузевий

Час реалізації: до трьох років

1,0

Згідно із наведеними даними розрахуємо коефіцієнт результативності НДР:

= 0,35. 0,5 + 0,25.0,6 + 0,2.0,5 + 0.2.1,0 = 0,625

Як видно з розрахунків, отримано середнє значення коефіцієнта оцінювання науково-дослідної роботи.

Висновки

У цьому розділі проведено розрахунки собівартості НДР, які складають 63743.85 грн, при цьому витрати на заробітну плату становлять 7258 грн.

Згідно із наведеними даними розрахуємо коефіцієнт результативності НДР:тановить: 0,625.

розрахунки планового прибутку від  реалізації НДР який становить13771.8

11.Висновок:

Розроблені конфігурації приладів дозволяють отримати епітаксіальні шари з покращеною морфологією поверхні і електрофізичними параметрами. В них досягається зменшення розкиду електрофізичних параметрів епітаксіальних структур, як по площі напівпровідникових пластин, так і від пластини до пластини; крім того забезпечує економне витрачення розчину-розплаву.

Список використаної літератури:

1. “Физико-химические основы жидкофазной эпитаксии.”В.Б.Уфимцев., Р.Х.Акчурин. Москва, Металлургия, 1983, 104-111с.

2. В.Ф. Мастеров, Л.Ф. Захаренков. Редкоземельные элементи в полупроводниках А3В5 // ФТП, 21(4),сс. 610-630 (1990).

3. S.I. Krukovsky, D.M. Zayachuk, O.V. Rybak, I.O. Mryhin. High-resistance low-doped GaAs and AlGaAs layers obtained by LPE // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics, 6(1), pp. 55-57 (2003).

4. Марончук Ю.Е.  Электронные процессы в эпитаксиальных слоях и физические аспекты получения-структур  арсенида галлия: Автореферат дис. ...  докт. физ.нмат. наук. Новосибирск,1964,


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3743. Понятие и содержание ученического договора 74.5 KB
  Ученический договор является одним из институтов трудового права. Это соглашение между работодателем и работником, предусматривающее их обязанности. В нем должно быть закреплены обязательные условий, также могут включаться дополнительные ус...
3744. Мировые масштабы и направления потоков интеллектуальной миграции 53 KB
  Мировые масштабы и направления потоков интеллектуальной миграции По оценкам, к началу третьего тысячелетия в мире насчитывалось около 168 млн. иммигрантов, из которых не менее половины были нелегалами. По данным МОТ, в конце 90-х годов общее число...
3745. Вознаграждение персонала и другие меры поощрения 157 KB
  Стимулирование работы сотрудников осуществляется на двух уровнях. Первый уровень - это стимулирование каждого работника, а второй - стимулирование всего коллектива работников. На том и другом уровне управляющий должен определить, каков долж...
3746. Допуск членов экипажей к полётам 26.5 KB
  Допуск членов экипажей к полётам. Члены экипажей ВС могут быть допущены к самостоятельному выполнению заданий при условии: наличия пилотского свидетельства (лицензии пилота) соблюдения режима предполётного отдыха соблюдения норм лё...
3747. Туберкульоз та його профілактика 69 KB
  Проблема раннього, виявлення туберкульозу полягає у відсутності характерних, достовірних, кілінічних симптомів хвороби. Через те, що паренхіма легень не має больових нервових рецепторів, наявність специфічного інфільтрату в ній не викликає болі.
3748. Влияние низких температур на работоспособность сварных соединений 96.5 KB
  Свойства низкоуглеродистых и низколегированных сталей, а также сварных соединений из них наиболее заметно изменяются при понижении температуры. При испытании гладких образцов из этих сталей пределы текучести, прочности и выносливости повышаются, а о...
3749. Механизация земляных работ в строительстве 463 KB
  Земляные работы выполняются при строительстве любых зданий и сооружений. В состав земляных работ входят: вертикальная планировка площадок, разработка котлованов и траншей, обратная засыпка грунта, сооружение дамб, каналов, а в отдельн...
3750. Трудовая мобильность в организации на примере МУСПАТ по уборке г. Липецка 126 KB
  Введение Существуют социальные процессы, изменяющие место индивида или группы в пространстве или социальной структуре трудового коллектива. Это стихийные процессы текучести кадров и управляемые процессы трудовой мобильности, в первую очередь социаль...
3751. Тоталитаризм как форма политического режима 130 KB
  При рассмотрении политической системы какого-либо государства или общества не следует ограничиваться лишь официально провозглашенными и действующими в нем институтами и правовыми нормами, конституционными актами, т.е. тем, что "заявляет" о ...