RU2474924C1 - Semiconductor nanoheterostructure inalas/ingaas with metac metamorphic buffer - Google Patents

Semiconductor nanoheterostructure inalas/ingaas with metac metamorphic buffer Download PDF

Info

Publication number
RU2474924C1
RU2474924C1 RU2011132972/28A RU2011132972A RU2474924C1 RU 2474924 C1 RU2474924 C1 RU 2474924C1 RU 2011132972/28 A RU2011132972/28 A RU 2011132972/28A RU 2011132972 A RU2011132972 A RU 2011132972A RU 2474924 C1 RU2474924 C1 RU 2474924C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
buffer
inas
content
metamorphic
Prior art date
Application number
RU2011132972/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Галиб Бариевич Галиев
Иван Сергеевич Васильевский
Евгений Александрович Климов
Сергей Сергеевич Пушкарёв
Олег Альбертович Рубан
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники РАН (ИСВЧПЭ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники РАН (ИСВЧПЭ РАН) filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники РАН (ИСВЧПЭ РАН)
Priority to RU2011132972/28A priority Critical patent/RU2474924C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2474924C1 publication Critical patent/RU2474924C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: in a semiconductor metamorphic nanoheterostructure InAlAs/InGaAs, comprising a single-crystal semi-insulating substrate GaAs, a superlattice AlGaAs/GaAs, a buffer layer GaAs, a metamorphic buffer InxAl1-xAs with thickness of 1.0÷0.5 mcm with linear increase of InAs content x in thickness from x1 to x4, where X1~0, x4≥0.75, an inverse layer InxAl1-xAs with smooth reduction of InAs content x in thickness from x4 to x4', where x4-x4'=0.03÷0.08, a curing layer with a homogeneous composition Inx4'Al1-x4'As, the active area InAlAs/InGaAs with high content of InAs (more than 70%), agreed along the lattice parameter with the curing layer, inside the metamorphic buffer at equal distances from each other and from the buffer borders there are two inverse layers introduced with smooth reduction of InAs content x in thickness by Δx=0.03÷0.06, every of which is followed by the curing layer having the composition matching the final composition of the inverse layer.
EFFECT: reduced density of dislocations penetrating an active area of a nanoheterostructure.
3 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Предлагаемое изобретение относится к полупроводниковым МНЕМТ (metamorphic high electron mobility transistor) наногетероструктурам, используемым для изготовления СВЧ транзисторов и монолитных интегральных схем с высокой рабочей частотой и большими пробивными напряжениями.The present invention relates to semiconductor MNEMT (metamorphic high electron mobility transistor) nanoheterostructures used for the manufacture of microwave transistors and monolithic integrated circuits with a high operating frequency and high breakdown voltages.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время на псевдоморфных НЕМТ (pseudomorphic high electron mobility transistor, PHEMT) наногетероструктурах InAlAs/InGaAs с высоким содержанием InAs (от 50% до 70%, а в отдельных слоях более 70%), выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложках InP, получены самые быстродействующие СВЧ транзисторы с рекордно высокими значениями fT=644 ГГц и fmax=681 ГГц [1]. Увеличение быстродействия СВЧ транзисторов на таких наногетероструктурах обусловлено уменьшением эффективной массы электронов при увеличении содержания InAs в активной области PHEMT структур и соответствующим увеличением подвижности µе и дрейфовой скорости насыщения электронов. Но относительно высокая стоимость подложек InP по сравнению с GaAs и их меньшая технологичность, в основном вызванная хрупкостью, привели к поиску альтернативных методов получения наногетероструктур с высоким (более 70%) содержанием InAs в активной области на основе использования подложек GaAs.At present, on pseudomorphic HEMTs (pseudomorphic high electron mobility transistor, PHEMT) InAlAs / InGaAs nanoheterostructures with a high InAs content (from 50% to 70%, and in individual layers more than 70%) grown by molecular beam epitaxy on InP substrates, The fastest microwave transistors with record high values of f T = 644 GHz and f max = 681 GHz were obtained [1]. The increase in the speed of microwave transistors on such nanoheterostructures is due to a decrease in the effective electron mass with an increase in the InAs content in the active region of the PHEMT structures and a corresponding increase in the mobility μ e and the drift velocity of electron saturation. But the relatively high cost of InP substrates compared with GaAs and their lower manufacturability, mainly due to brittleness, led to the search for alternative methods for producing nanoheterostructures with a high (more than 70%) InAs content in the active region based on the use of GaAs substrates.

Самым удачным и приемлемым оказался метод использования так называемого метаморфного буфера InxAl1-xAs. Выращенные с применением этого метода наногетероструктуры называются МНЕМТ (metamorphic high electron mobility transistor) структуры. Суть метода заключается в выращивании между подложкой и активной областью относительно толстого (обычно 1-2 мкм) переходного слоя (метаморфного буфера) с постепенно изменяющимся по толщине химическим составом (а именно: содержание InAs x в тройном твердом растворе InxAl1-xAs увеличивается по мере роста метаморфного буфера), а следовательно, и параметром решетки. Таким образом, метаморфный буфер согласует параметр решетки подложки с параметром решетки активной области. Метаморфная технология позволяет получить «виртуальную» подложку с требуемым параметром решетки, непосредственно на которой уже выращиваются активные слои требуемого состава.The most successful and acceptable method was the use of the so-called metamorphic buffer In x Al 1-x As. Nanoheterostructures grown using this method are called MNEMT (metamorphic high electron mobility transistor) structures. The essence of the method is to grow between the substrate and the active region a relatively thick (usually 1-2 μm) transition layer (metamorphic buffer) with a gradually varying chemical composition (namely: the content of InAs x in the ternary solid solution In x Al 1-x As increases as the metamorphic buffer grows), and, consequently, by the lattice parameter. Thus, the metamorphic buffer matches the lattice parameter of the substrate with the lattice parameter of the active region. Metamorphic technology allows you to get a “virtual” substrate with the required lattice parameter, directly on which active layers of the required composition are already grown.

Рост идеального метаморфного буфера должен сопровождаться постепенной релаксацией механических напряжений, неизбежно возникающих из-за несоответствия параметров решетки нижележащего и вышележащего слоев. Однако, как показала практика, метаморфный буфер релаксирует не полностью и в его верхней части остаются механические напряжения, оказывающие воздействие на растущие выше активные слои. Для избежания этого метаморфный буфер завершают так называемым инверсным слоем, когда после достижения максимального содержания InAs в тройном твердом растворе InxAl1-xAs на вершине метаморфного буфера содержание InAs снижается либо плавно, либо скачком. Описанный технологический прием позволяет ликвидировать механические напряжения к концу инверсного слоя и получить ненапряженную «виртуальную» подложку для последующего роста активных слоев. При этом механические напряжения, остающиеся в верхней части метаморфного буфера, не могут передаваться в вышележащие слои и релаксировать с образованием дислокации.The growth of an ideal metamorphic buffer should be accompanied by a gradual relaxation of the mechanical stresses that inevitably arise due to the mismatch of the lattice parameters of the underlying and overlying layers. However, as practice has shown, the metamorphic buffer does not completely relax and mechanical stresses remain in its upper part, which affect the active layers growing higher. To avoid this, the metamorphic buffer is completed with the so-called inverse layer, when after reaching the maximum InAs content in the In x Al 1-x As ternary solid solution at the top of the metamorphic buffer, the InAs content decreases either smoothly or stepwise. The described technological technique allows to eliminate mechanical stresses towards the end of the inverse layer and to obtain an unstressed “virtual” substrate for the subsequent growth of active layers. In this case, mechanical stresses remaining in the upper part of the metamorphic buffer cannot be transferred to the overlying layers and relax with the formation of a dislocation.

Известны гетероструктуры с метаморфным буфером с высоким содержанием InAs в активной области, в частности, наногетероструктура на подложке GaAs для FET транзисторов [2]. Наногетероструктура последовательно включает в себя обычный буферный слой из GaAs, метаморфный буфер сложного состава AlxGa1-xAs1-ySby и активную область, которая может состоять из InxAl1-xAs, InxGa1-xAs либо InAsxP1-x. При этом с толщиной метаморфного буфера значение у меняется от 0 до 1, а х≈0.5. Недостатком этой наногетероструктуры является необходимость использования дополнительного молекулярного источника Sb помимо традиционных источников Al, Ga, In. Кроме того, не предприняты меры по уменьшению механических напряжений и плотности дислокации во время роста метаморфного буфера.Heterostructures with a metamorphic buffer with a high InAs content in the active region are known, in particular, a nanoheterostructure on a GaAs substrate for FET transistors [2]. The nanoheterostructure consistently includes an ordinary GaAs buffer layer, a complex metamorphic buffer Al x Ga 1-x As 1-y Sb y, and an active region, which may consist of In x Al 1-x As, In x Ga 1-x As or InAs x P 1-x . In this case, with the thickness of the metamorphic buffer, the value of y varies from 0 to 1, and x≈0.5. The disadvantage of this nanoheterostructure is the need to use an additional molecular source of Sb in addition to traditional sources of Al, Ga, In. In addition, no measures have been taken to reduce mechanical stress and dislocation density during the growth of the metamorphic buffer.

Наиболее близкой к предлагаемой наногетероструктуре и принятой в качестве прототипа настоящего изобретения является наногетероструктура, описанная в работе [3], (фиг.1). Данная наногетероструктура включает монокристаллическую полуизолирующую подложку GaAs (1), сверхрешетку AlGaAs/GaAs (2), буферный слой GaAs (3), ступенчатый (step-graded) метаморфный буфер (4) InxAl1-xAs с увеличением содержания InAs x по толщине (x=x1→x4, где x1=0.15, а x4=0.80) с двумя разными градиентами изменения содержания InAs, завершающийся инверсным слоем (5) с резким падением содержания InAs x на Δx=0.08, залечивающий слой с однородным составом Inx4'Al1-x4'As (6), и активную область (7) с высоким содержанием InAs (72%), согласованную по параметру решетки с залечивающим слоем.Closest to the proposed nanoheterostructure and adopted as a prototype of the present invention is a nanoheterostructure described in [3], (Fig.1). This nanoheterostructure includes a GaAs single crystal semi-insulating substrate (1), an AlGaAs / GaAs superlattice (2), a GaAs buffer layer (3), and a step-graded metamorphic buffer (4) In x Al 1-x As with an increase in InAs x content over thickness (x = x 1 → x 4 , where x 1 = 0.15, and x 4 = 0.80) with two different gradients of variation of the InAs content, ending with inverse layer (5) with a sharp decrease in the InAs x content by Δx = 0.08, the healing layer with homogeneous composition In x4 ' Al 1-x4' As (6), and the active region (7) with a high InAs content (72%), matched by the lattice parameter with the healing layer.

Активная область (7) представляет собой квантовую яму InGaAs, ограниченную барьерами InAlAs, в которой формируется двумерный электронный газ. Сверхрешетка (2) здесь традиционная и широко применяемая в гетероструктурах, ее роль заключается в предотвращении сегрегации фоновых примесей из подложки в последующие эпитаксиальные слои.The active region (7) is an InGaAs quantum well, bounded by InAlAs barriers, in which a two-dimensional electron gas is formed. The superlattice (2) is traditional and widely used in heterostructures; its role is to prevent the segregation of background impurities from the substrate into subsequent epitaxial layers.

Недостатком описанной структуры является возникновение дислокаций, образующихся при релаксации областей сжатия в метаморфном буфере. Всегда возникают дислокации несоответствия (misfit dislocations), которые распространяются параллельно плоскости роста и выходят на боковые грани наногетероструктуры. Но также возникают прорастающие дислокации (threading dislocations), которые образуются в результате изгибания дислокаций несоответствия, если какой-либо дефект блокирует их скольжение параллельно плоскости роста, и распространяются перпендикулярно плоскости роста в вышележащие слои, доходя до активной области наногетероструктуры. По этой причине возникновение прорастающих дислокаций сильно увеличивает рассеяние электронов в канале и, следовательно, ухудшает приборные параметры. Скольжение дислокаций может быть блокировано областями фазового расслоения, которое происходит особенно активно в метаморфном буфере InxAl1-xAs с большим перепадом состава и большим финальным значением x [4]. В связи с этим возникает необходимость разработки особой технологии роста метаморфного буфера для наногетероструктур InAlAs/InGaAs на подложке GaAs с высоким содержанием InAs в активной области (более 70%).A disadvantage of the described structure is the occurrence of dislocations formed upon relaxation of the compression regions in a metamorphic buffer. Misfit dislocations always occur, which propagate parallel to the growth plane and extend to the lateral faces of the nanoheterostructure. But threading dislocations also arise, which are formed as a result of the bending of misfit dislocations if any defect blocks their sliding parallel to the growth plane, and propagate perpendicular to the growth plane to the overlying layers, reaching the active region of the nanoheterostructure. For this reason, the occurrence of germinating dislocations greatly increases the scattering of electrons in the channel and, therefore, worsens the instrumental parameters. Dislocation gliding can be blocked by regions of phase separation, which occurs especially actively in the metamorphic In x Al 1-x As buffer with a large composition difference and a large final x value [4]. In this regard, it becomes necessary to develop a special technology for the growth of a metamorphic buffer for InAlAs / InGaAs nanoheterostructures on a GaAs substrate with a high InAs content in the active region (more than 70%).

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является увеличение рабочей частоты СВЧ транзисторов, изготовленных на основе наногетероструктур с высоким содержанием InAs в активной области, выращенных на подложках GaAs. Техническим результатом, позволяющим выполнить поставленную задачу, является уменьшение плотности дислокаций, проникающих в активную область наногетероструктуры.The objective of the present invention is to increase the operating frequency of microwave transistors made on the basis of nanoheterostructures with a high InAs content in the active region grown on GaAs substrates. The technical result that allows us to complete the task is to reduce the density of dislocations penetrating into the active region of the nanoheterostructure.

Согласно изобретению, этот технический результат достигается за счет того, что в полупроводниковой метаморфной наногетероструктуре InAlAs/InGaAs (фиг.2), включающей монокристаллическую полуизолирующую подложку GaAs (1), сверхрешетку AlGaAs/GaAs (2), буферный слой GaAs (3), метаморфный буфер InxAl1-xAs (4) толщиной 1.0-1.5 мкм с линейным увеличением содержания InAs x по толщине от x1 до x4, где x1~0, x4≥0.75, инверсный слой InxAl1-xAs (5) с плавным уменьшением содержания InAs x по толщине от x4 до x4', где x4-x4'=0.03÷0.08, залечивающий слой с однородным составом Inx4'Al1-x4'As (6), активную область InAlAs/InGaAs (7) с высоким содержанием InAs (более 70%), согласованную по параметру решетки с залечивающим слоем, внутрь метаморфного буфера (4) на равных расстояниях друг от друга и от границ буфера вводятся два инверсных слоя (9 и 12) с плавным уменьшением содержания InAs x по толщине на Δх=0.03÷0.06, за каждым из которых следует залечивающий слой (10 и 13) с составом, совпадающим с финальным составом инверсного слоя.According to the invention, this technical result is achieved due to the fact that in the semiconductor metamorphic nanoheterostructure InAlAs / InGaAs (Fig. 2), which includes a single-crystal semi-insulating GaAs substrate (1), an AlGaAs / GaAs superlattice (2), a GaAs buffer layer (3), metamorphic 1.0 x 1.5 μm In x Al 1-x As (4) buffer with a linear increase in the InAs x content in thickness from x 1 to x 4 , where x 1 ~ 0, x 4 ≥0.75, In x Al 1-x inverse layer As (5) with a smooth decrease in the InAs x content over the thickness from x 4 to x 4 ' , where x 4 -x 4' = 0.03 ÷ 0.08, a healing layer with a homogeneous composition In x4 ' Al 1-x4' As (6), active about InAlAs / InGaAs (7) with a high InAs content (more than 70%), matched by the lattice parameter with the healing layer, two inverse layers are introduced into the metamorphic buffer (4) at equal distances from each other and from the buffer boundaries (9 and 12) with a smooth decrease in the InAs x content over thickness by Δх = 0.03 ÷ 0.06, each of which is followed by a healing layer (10 and 13) with a composition that coincides with the final composition of the inverse layer.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 представлена схема поперечного сечения полупроводниковой метаморфной наногетероструктуры, выбранной в качестве прототипа настоящего изобретения. Указаны следующие друг за другом слои и их состав.Figure 1 presents a diagram of a cross section of a semiconductor metamorphic nanoheterostructure selected as a prototype of the present invention. The following successive layers and their composition are indicated.

На фиг.2 представлена схема поперечного сечения полупроводниковой метаморфной наногетероструктуры, демонстрирующая суть настоящего изобретения. Указаны следующие друг за другом слои и их состав.Figure 2 presents a diagram of a cross section of a semiconductor metamorphic nanoheterostructure, demonstrating the essence of the present invention. The following successive layers and their composition are indicated.

Фиг.3 поясняет принцип изменения состава метаморфного буфера, предлагаемого в настоящем изобретении.Figure 3 explains the principle of changing the composition of the metamorphic buffer proposed in the present invention.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Полупроводниковая наногетероструктура с метаморфным буфером состоит из монокристаллической полуизолирующей подложки GaAs (1), сверхрешетки AlGaAs/GaAs (2), служащей для предотвращения сегрегации фоновых примесей из подложки в последующие эпитаксиальные слои, буферного слоя GaAs (3), метаморфного буфера (4) InxAl1-xAs с линейным увеличением содержания InAs x по толщине от x1 до x4, где x1~0, x4≥0.75, инверсного слоя (5) с плавным уменьшением содержания InAs x по толщине от х4 до x4', где x4-x4'=0.03÷0.08, служащего для ликвидации накопившихся к концу метаморфного буфера механических напряжений, залечивающего слоя (6) с однородным составом Inx4'Al1-x4'As, служащего для уменьшения остаточных механических напряжений и для сглаживания рельефа поверхности, и активной области (7) с высоким содержанием InAs (более 70%), согласованной по параметру решетки с залечивающим слоем. Активная область представляет собой квантовую яму InGaAs, ограниченную барьерами InAlAs, в которой формируется двумерный электронный газ. В одном из барьеров располагается дельта-слой атомов Si, являющихся донорами.Semiconductor nanoheterostructures with metamorphic buffer consists of a monocrystalline semi-insulating substrate GaAs (1), the superlattice AlGaAs / GaAs (2) serving to prevent segregation background impurities from the substrate in subsequent epitaxial layers, a buffer layer GaAs (3), a metamorphic buffer (4) In x Al 1-x As with a linear increase in the InAs x content over the thickness from x 1 to x 4 , where x 1 ~ 0, x 4 ≥0.75, of the inverse layer (5) with a smooth decrease in the InAs x content over the thickness from x 4 to x 4 ' , where x 4 -x 4' = 0.03 ÷ 0.08, which serves to eliminate the accumulated towards the end of the metamorphic buffer mechanical stresses, the healing layer (6) with a homogeneous composition In x4 ' Al 1-x4' As, which serves to reduce residual mechanical stresses and to smooth the surface relief, and the active region (7) with a high InAs content (more than 70%), consistent by the lattice parameter with a healing layer. The active region is an InGaAs quantum well bounded by InAlAs barriers, in which a two-dimensional electron gas is formed. In one of the barriers is a delta layer of Si atoms, which are donors.

Внутрь метаморфного буфера (4) введены два дополнительных инверсных слоя (9 и 12), расположенных на равных расстояниях друг от друга и от границ метаморфного буфера. Инверсные слои состоят из InxAl1-xAs, в котором x плавно уменьшается по толщине от x2 до x2', где x2-x2'=0.03÷0.06 (9) и от x3 до x3', где x33'=0.03÷0.06 (12). После каждого инверсного слоя выращивается залечивающий слой с постоянным составом, совпадающим с финальным составом инверсного слоя: залечивающий слой Inx2'Al1-x2'As (10) после инверсного слоя (9) и залечивающий слой Inx3'Al1-x3'As (13) после инверсного слоя (12) соответственно. Таким образом, состав и параметр решетки тройного раствора InxAl1-xAs в метаморфном буфере везде изменяются непрерывно, без скачков (фиг.3). Метаморфный буфер при этом оказывается разделен на три части (8, 11, 14), каждая из которых представляет собой слой InxAl1-xAs с линейно увеличивающимся по толщине содержанием InAs х.Two additional inverse layers (9 and 12) are introduced inside the metamorphic buffer (4). They are located at equal distances from each other and from the boundaries of the metamorphic buffer. Inverse layers consist of In x Al 1-x As, in which x gradually decreases in thickness from x 2 to x 2 ' , where x 2 -x 2' = 0.03 ÷ 0.06 (9) and from x 3 to x 3 ' , where x 3 -x 3 ' = 0.03 ÷ 0.06 (12). After each inverse layer, a healing layer is grown with a constant composition that coincides with the final composition of the inverse layer: the healing layer In x2 ' Al 1-x2' As (10) after the inverse layer (9) and the healing layer In x3 ' Al 1-x3' As (13) after the inverse layer (12), respectively. Thus, the composition and lattice parameter of the In x Al 1-x As ternary solution in the metamorphic buffer everywhere change continuously, without jumps (Fig. 3). In this case, the metamorphic buffer is divided into three parts (8, 11, 14), each of which is an In x Al 1-x As layer with an InAs x content linearly increasing in thickness.

Технический результат достигается за счет того, что каждый инверсный слой предотвращает релаксацию части метаморфного буфера, лежащей ниже него, а вся система инверсных слоев предотвращает релаксацию всего метаморфного буфера и, следовательно, предотвращает образование дислокаций. Кроме того, инверсные слои, создавая локальные поля механической деформации, препятствуют прорастанию дислокаций в вышележащие слои, заставляя их изгибаться вбок. А снижение плотности дислокаций обуславливает более высокую подвижность носителей и, как следствие, расширяет рабочую полосу частот СВЧ транзистора.The technical result is achieved due to the fact that each inverse layer prevents the relaxation of a part of the metamorphic buffer lying below it, and the entire system of inverse layers prevents the relaxation of the entire metamorphic buffer and, therefore, prevents the formation of dislocations. In addition, inverse layers, creating local fields of mechanical deformation, prevent the growth of dislocations in the overlying layers, causing them to bend sideways. A decrease in the density of dislocations leads to higher carrier mobility and, as a result, expands the operating frequency band of the microwave transistor.

Все описанные слои, за исключением δ-слоя кремния, являются нелегированными. Все слои выращены методом молекулярно-лучевой эпитаксии.All described layers, with the exception of the δ-layer of silicon, are undoped. All layers were grown by molecular beam epitaxy.

Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна». В частности, авторам неизвестно использование введения инверсных слоев внутрь ММБ для подавления дислокаций.The applicant has not identified any technical solutions identical to the claimed, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty." In particular, the authors are not aware of the use of introducing inverse layers inside the IMB to suppress dislocations.

[1] Dae-Hyun Kim and Jesus A. del Alamo. 30-nm InAs PHEMTs with fT=644 GHz and fmax=681 GHz. IEEE Electron Device Letters, vol.31, №8, August 2010, p.806-808.[1] Dae-Hyun Kim and Jesus A. del Alamo. 30-nm InAs PHEMTs with f T = 644 GHz and f max = 681 GHz. IEEE Electron Device Letters, vol. 31, No. 8, August 2010, p.806-808.

[2] EP 0840942 B1 "GaAs substrate with compositionally graded AlGaAsSb buffer for fabrication of high-indium FETs".[2] EP 0 840 942 B1 "GaAs substrate with compositionally graded AlGaAsSb buffer for fabrication of high-indium FETs".

[3] F.Capotondi, G.Biasiol, D.Ercolani, V.Grillo, E.Carlino, F.Romanato, L.Sorba. "Strain induced effects on the transport properties of metamorphic InAlAs/InGaAs quantum wells". Thin Solid Films 484, 400-407 (2005).[3] F. Capotondi, G. Biasiol, D. Ercolani, V. Grillo, E. Carlino, F. Romanato, L. Sorba. "Strain induced effects on the transport properties of metamorphic InAlAs / InGaAs quantum wells." Thin Solid Films 484, 400-407 (2005).

[4] Nathaniel J. Quitoriano and Eugene A. Fitzgerald. "Relaxed, high-quality InP on GaAs by using InGaAs and InGaP graded buffers to avoid phase separation". J. Appl. Physics, vol.102, p.033511.[4] Nathaniel J. Quitoriano and Eugene A. Fitzgerald. "Relaxed, high-quality InP on GaAs by using InGaAs and InGaP graded buffers to avoid phase separation." J. Appl. Physics, vol. 102, p. 033511.

Claims (1)

Полупроводниковая наногетероструктура InAlAs/InGaAs с метаморфным буфером, включающая в себя монокристаллическую полуизолирующую подложку GaAs, сверхрешетку AlGaAs/GaAs, буферный слой GaAs, метаморфный буфер InxAl1-xAs, инверсный слой InxAl1-xAs, залечивающий слой с однородным составом Inx4'Al1-x4'As и активную область InAlAs/InGaAs с высоким содержанием InAs (более 70%), согласованную по параметру решетки с залечивающим слоем, отличающаяся тем, что содержание InAs х по толщине в инверсном слое InxAl1-xAs плавно уменьшается от х4 до х4', где х44'=0,03÷0,08, содержание InAs х по толщине в метаморфном буфере увеличивается линейно от x1 до х4, где x1~0, х4≥0,75, внутрь метаморфного буфера на равных расстояниях друг от друга и от границ буфера вводятся два инверсных слоя InxAl1-xAs с плавным уменьшением содержания InAs х по толщине на Δх=0,03÷0,06, за каждым из которых следует залечивающий слой с составом, совпадающим с финальным составом инверсного слоя, толщина метаморфного буфера 1,0÷1,5 мкм. Semiconductor nanoheterostructure InAlAs / InGaAs with a metamorphic buffer, including a single-crystal semi-insulating GaAs substrate, an AlGaAs / GaAs superlattice, a GaAs buffer layer, an In x Al 1-x As metamorphic buffer, an inverse layer of In x Al 1-x As, which heals with a healing layer composition In x4 ' Al 1-x4' As and the active region InAlAs / InGaAs with a high InAs content (more than 70%), matched by the lattice parameter with a healing layer, characterized in that the InAs x content in thickness in the inverse In x Al 1 layer -x As continuously decreases from x up to 4 x 4 where x 4 -x 4 '= 0,03 ÷ 0,08, InAs x content of the schine in metamorphic buffer increases linearly from x 1 to x 4, where x 1 = 0, x 4 ≥0,75, metamorphic buffer inward at equal distances from each other and the boundaries of the buffer layer introduces two inverse In x Al 1-x As with a smooth decrease in the InAs x content in thickness by Δх = 0.03 ÷ 0.06, each of which is followed by a healing layer with a composition that coincides with the final composition of the inverse layer, the thickness of the metamorphic buffer is 1.0 ÷ 1.5 μm.
RU2011132972/28A 2011-08-08 2011-08-08 Semiconductor nanoheterostructure inalas/ingaas with metac metamorphic buffer RU2474924C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011132972/28A RU2474924C1 (en) 2011-08-08 2011-08-08 Semiconductor nanoheterostructure inalas/ingaas with metac metamorphic buffer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011132972/28A RU2474924C1 (en) 2011-08-08 2011-08-08 Semiconductor nanoheterostructure inalas/ingaas with metac metamorphic buffer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2474924C1 true RU2474924C1 (en) 2013-02-10

Family

ID=49120586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011132972/28A RU2474924C1 (en) 2011-08-08 2011-08-08 Semiconductor nanoheterostructure inalas/ingaas with metac metamorphic buffer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2474924C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563544C1 (en) * 2014-06-10 2015-09-20 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Semiconductor heterostructure
RU2582440C1 (en) * 2015-02-06 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники Российской академии наук (ИСВЧПЭ РАН) SEMICONDUCTOR TRANSISTOR NANO-HETEROSTRUCTURE ON SUBSTRATE OF GaAs WITH MODIFIED STOP LAYER OF AlxGa1-xAs
CN111009584A (en) * 2019-12-11 2020-04-14 扬州乾照光电有限公司 Lattice mismatched multi-junction solar cell and manufacturing method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999014809A1 (en) * 1997-09-17 1999-03-25 Picogiga, Societe Anonyme Iii-v semiconductor component with heterojunction
GB2358959A (en) * 1999-10-07 2001-08-08 Win Semiconductors Corp Metamorphic heterojunction bipolar transistor for low cost fabrication on large size gallium arsenide wafers
TW494577B (en) * 2000-08-28 2002-07-11 Win Semiconductors Corp Novel metamorphic hetero-junction bipolar transistor
US6697412B2 (en) * 2001-04-13 2004-02-24 Triquint Semiconductor, Inc. Long wavelength laser diodes on metamorphic buffer modified gallium arsenide wafers
RU2396655C1 (en) * 2009-05-06 2010-08-10 Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН Tunnel-coupled semi-conducting heterostructure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999014809A1 (en) * 1997-09-17 1999-03-25 Picogiga, Societe Anonyme Iii-v semiconductor component with heterojunction
GB2358959A (en) * 1999-10-07 2001-08-08 Win Semiconductors Corp Metamorphic heterojunction bipolar transistor for low cost fabrication on large size gallium arsenide wafers
TW494577B (en) * 2000-08-28 2002-07-11 Win Semiconductors Corp Novel metamorphic hetero-junction bipolar transistor
US6697412B2 (en) * 2001-04-13 2004-02-24 Triquint Semiconductor, Inc. Long wavelength laser diodes on metamorphic buffer modified gallium arsenide wafers
RU2396655C1 (en) * 2009-05-06 2010-08-10 Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН Tunnel-coupled semi-conducting heterostructure

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563544C1 (en) * 2014-06-10 2015-09-20 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Semiconductor heterostructure
RU2582440C1 (en) * 2015-02-06 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники Российской академии наук (ИСВЧПЭ РАН) SEMICONDUCTOR TRANSISTOR NANO-HETEROSTRUCTURE ON SUBSTRATE OF GaAs WITH MODIFIED STOP LAYER OF AlxGa1-xAs
CN111009584A (en) * 2019-12-11 2020-04-14 扬州乾照光电有限公司 Lattice mismatched multi-junction solar cell and manufacturing method thereof
CN111009584B (en) * 2019-12-11 2021-09-17 扬州乾照光电有限公司 Lattice mismatched multi-junction solar cell and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ismail et al. High electron mobility in modulation‐doped Si/SiGe
EP2992562B1 (en) Stress relieving semiconductor layer
US8530935B2 (en) Semiconductor device with buffer layer for mitigating stress exerted on compound semiconductor layer
US7566898B2 (en) Buffer architecture formed on a semiconductor wafer
Mantl et al. Strain relaxation of epitaxial SiGe layers on Si (1 0 0) improved by hydrogen implantation
RU2474923C1 (en) SEMICONDUCTOR METAMORPHIC NANOHETEROSTRUCTURE InAlAs/InGaAs
JP2009231561A (en) Nitride semiconductor crystal thin film and its manufacturing method, and semiconductor device and method of manufacturing the same
GB2189345A (en) High mobility p channel semi conductor devices
RU2474924C1 (en) Semiconductor nanoheterostructure inalas/ingaas with metac metamorphic buffer
US10411124B2 (en) Semiconductor component with protrusion propagation body and corresponding methods of manufacture
US20220367176A1 (en) Epitaxies of a Chemical Compound Semiconductor
Mendach et al. Strain relaxation in high-mobility InAs inserted-channel heterostructures with metamorphic buffer
CN110875182B (en) Method for increasing spin orbit coupling and spin transistor
US9761672B1 (en) Semiconductor component including aluminum silicon nitride layers
Jiang et al. The relationship between AlGaN barrier layer thickness and polarization Coulomb field scattering in AlGaN/GaN heterostructure field-effect transistors
RU111353U1 (en) SEMICONDUCTOR NANOGETEROSTRUCTURE InAlAs / InGaAs WITH METAMORPHOR BUFFER
RU113071U1 (en) SEMICONDUCTOR NANOGETEROSTRUCTURE In0.52Al0.48As / InXGa1-XAs WITH COMPOSITE ACTIVE AREA In0.53Ga0.47As / InAs / In0.53Ga0.47As / InAs / In0.53Ga0.47As TWO
Galiev et al. Structural and electrical properties of InAlAs/InGaAs/InAlAs HEMT heterostructures on InP substrates with InAs inserts in quantum well
Quan et al. Fabrication of InAlGaN/GaN high electron mobility transistors on sapphire substrates by pulsed metal organic chemical vapor deposition
RU2563544C1 (en) Semiconductor heterostructure
Gao et al. Comparison of AlGaN/GaN HEMTs grown and fabricated on sapphire substrate with AIN and GaN nucleation layers
Alexeev et al. Features and benefits of III-N growth by ammonia-MBE and plasma assisted MBE
KR20130105804A (en) Semiconductor substrate and insulated-gate field effect transistor
CN106783547B (en) Method for preparing high electron mobility field effect transistor on silicon substrate
RU111352U1 (en) SEMICONDUCTOR METAMORPHIC NANOGETEROSTRUCTURE InAlAs / InGaAs

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190809