«ИНДИЯ ФОСФИД»

InP, серые кристаллы с металлич. блеском, решетка кубическая типа сфалерита (а= 0,586875 нм, z = 4, пространств. группа F43m); т. пл. 1070°С; плотн. 4,787 г/см ³; С°_p46,2 Дж/(моль. К); DH⁰ _пл 54,6 кДж/моль, DH⁰ _обр Ч 90,3 кДж/моль; 29862,7 Дж/(моль. К); температурный коэф. линейного расширения 4,75.10^-6 К ^-1; теплопроводность 67,2 Вт/(м. К). Полупроводник: e 12,1; ширина запрещенной зоны 1,42 эВ (0 К), 1,28 эВ (300 К); эффективная масса электронов проводимости т _е =>0,07m₀, дырок m _р = 0,4m₀ (m₀ - масса своб. электрона); подвижность электронов 5000 см ²/(В. с) при 300 К и 23500 см ²/(В. с) при 78 К, подвижность дырок 150 см ²/(В. с) при 300 К. Устойчив на воздухе до т-ры ~ 300°С. Взаимод. со смесями к-т - HNO₃ и HF, HNO₃ и соляной. Для травления пов-сти кристаллов И. ф. с целью обнаружения дефектов и удаления загрязнений используют р-ры Вr₂ в метаноле, а также смеси H₂SO₄ с Н ₂ О ₂ и Н ₂ О. Получают И. ф. в вакуумированных запаянных кварцевых ампулах взаимод. нагретого до ~850°С расплава In с парами Р, давление к-рых составляет ~ 500 кПа. Образующийся расплав InP подвергают горизонтальной направленной кристаллизации. Монокристаллы выращивают по методу Чохральского вытягиванием из-под слоя флюса жидкого В ₂ О ₃ в атмосфере инертного газа (Ar, He, N₂) при давлении ~ 5000 кПа. Эпитаксиальные пленки получают: кристаллизацией из р-ра InP в расплаве In при 700-750 °С; осаждением из газовой фазы (пары РСl₃ пропускают над расплавом In при ~ 800 °С, образовавшиеся при этом пары хлоридов In переносятся в зону осаждения и взаимод. с парами РСl₃ или РН ₃ при 650-700 °С, давая InP, кристаллизующийся на монокристаллич. подложке); методом молекулярно-лучевой эпитаксии (взаимод. мол. пучков In и Р на нагретой до 500-600 °С монокристаллич. подложкe в высоковакуумной камере при давлении ~ 10^-9 Па). Для получения полупроводниковых монокристаллов и пленок n-типа в качестве легирующих примесей используют Те, Se, S, Sn, а p-типа - Zn Cd. Для придания монокристаллам полуизолирующих св-в их легируют Fe. И. ф. - полупроводниковый материал для инжекц. лазеров, светодиодов, СВЧ генераторов, транзисторов, фотоприемников. Лит.: Марина Л. И., Нашельскяй А. Я., Колесник Л. И., Полупроводниковые фосфиды A^IIIB^V и твердые растворы на их основе, М., 1974, Мильвидский М. Г., Полупроводниковые материалы в современной электронике. М., 1986. Cм. также лит. при ст. Индия антимонид. М. Г. Мильвидский.

ИНДИЯ ФОСФИД

И́НДИЯ ФОСФИ́Д, InP, монокристаллический полупроводниковый материал, относящийся к классу соединений A^IIIB^V. Монокристаллы фосфида индия имеют наибольшие перспективы широкого промышленного производства и применения после арсенида галлия(см. ГАЛЛИЯ АРСЕНИД).

Кристаллы фосфида индия кристаллизуются в решетке сфалерита (см. типы кристаллических структур(см. СТРУКТУРНЫЕ ТИПЫ КРИСТАЛЛОВ)). Постоянная решетки при 300К равна 5,8687А, относительная молекулярная масса 144,63, количество атомов в см³ — 3,96^.10²². Плотность в твердом состоянии — 4,81 г/см³, в жидком состоянии (при температуре плавления) — 5,15 г/см³;. температура плавления под давлением паров фосфора t_пл = 1060 ^оС; равновесное давление паров фосфора в точке плавления — 2,8 Мпа. Коэффициент линейного расширения — 4,75.10^-6К^-1. Диэлектрическая проницаемость фосфида индия: статическая — 12,5, высокочастотная — 9,61. Ширина запрещенной зоны 1,35 эВ.

Физические и химические свойства

Фосфид индия не растворяется в воде, устойчив к воздействию уксусной, разбавленной серной и азотной кислот, едкого натра. Наилучшим растворителем фосфида индия является соляная кислота., удельная скорость растворения в которой возрастает с увеличением ее концентрации. Растворяется в смесях кислот (соляной и азотной, азотной плавиковой и уксусной). При нагреве до 300 ^оС фосфид индия не окисляется. При более высоких температурах он разлагается с выделением фосфора. Фосфид индия в технологическом отношении является более сложным материалом, чем арсенид галлия, так как равновесное давление паров фосфора над расплавом стехиометрического состава высокое.

Получение кристаллов фосфида индия

Для выращивания монокристаллов InP применяются те же методы, что и для арсенида галлия(см. ГАЛЛИЯ АРСЕНИД) — метод Чохральского с жидкостной герметизацией расплава (LEC) и метод вертикальной направленной кристаллизации (VGF). Особенность технологий выращивания InP и GaAs заключается в том, что оба метода реализуются при высоком давлении инертного газа или фосфора в камере. В настоящее время производят кристаллы диаметром 100 и 150 мм.

Для получения кристаллов с регулируемыми электрофизическими свойствами (тип проводимости, удельное сопротивление, концентрация и подвижность носителей заряда) используют процессы легирования фосфида индия электрически активными примесями. Основными легирующими примесями при получении монокристаллов n-типа являются S, Se, Te, Si, Ge, Sn, а при получении монокристаллов p-типа — Zn и Cd. Легирование донорными примесями до высоких концентраций приводит к снижению плотности дислокаций(см. ДИСЛОКАЦИИ) в них, но одновременно сопровождается появлением микродефектов. По данным электронно-микроскопических исследований эти микродефекты(см. МИКРОДЕФЕКТЫ), как и в арсениде галлия, представляют собой дефекты упаковки, мелкие призматические дислокационные петли, дисперсные выделения второй фазы. Как и в случае арсенида галлия основную роль в их образовании играют собственные точечные дефекты(см. ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ). При высоких уровнях легирования на образование микродефектов оказывает влияние распад пересыщенного твердого раствора легирующей примеси.

Применение

Основное применение для производства интегральных схем находит полуизолирующий (с высоким удельным сопротивлением) фосфид индия, легированный железом ПИ-InP(Fe). Методом VGF можно получить ПИ-кристаллы диаметром 100 мм с плотностью дислокаций N_D < 1.10⁵ см^-2 и диаметром 150 мм с N_D < 1,5.10⁵ см^-2. Основными технологическими проблемами при выращивании кристаллов фосфида индия является склонность кристаллов к двойникованию(см. ДВОЙНИКИ), формирование дислокационных кластеров и сегрегационные явления, обусловленные высоким содержанием примеси Fe в полуизолирующих кристаллах.

На основе фосфида индия создаются обладающие высокими характеристиками полевые транзисторы и другие СВЧ приборы. Монокристаллические пластины InP используются в качестве подложек при выращивании гетероструктур четвертного твердого раствора Ga_xIn_1-xAs_yP_1-y, на основе которых создаются эффективные источники излучения (инжекционные лазеры, светодиоды) и быстродействующие фотоприемники для систем волоконно-оптических линий связи на длины волн 1,3 и 1,55 мкм (спектральный диапазон высокой прозрачности стекловолокна на основе кварцевого стекла). Фосфид индия перспективен для разработки сверхбыстрых интегральных схем (СБИС). По некоторым прогнозам он может в будущем полностью заменить арсенид галлия в производстве интегральных схем. На сегодняшний день InP является наиболее вероятным материалом для массового производства ИС следующего поколения со скоростью обработки данных 40 Гбит/с, а также для создания монолитно интегрированных оптоэлектронных ИС.