Полупроводниковые соединения AIIIBV

образуются в результате взаимодействия элементов III-а подгруппы Периодической таблицы (бора, алюминия, галлия, индия) с элементами V-а подгруппы (азотом, фосфором, мышьяком и сурьмой).
Висмут и таллий не образовывают соединений рассматриваемого ряда.
Соединения AIIIBV принято классифицировать по металлоидному элементу V группы.
Соответственно, различают
нитриды
фосфиды
арсениды
антимониды.

сравнению с элементарными полупроводниками и полупроводниковыми соединениями набор электрофизических параметров, определяющих возможности применения материалов в конкретных полупроводниковых приборах.
Среди соединений AIIIBV распространены твердые растворы замещения.
Необходимые условия образования твердых растворов:
кристаллохимическое подобие кристаллических решеток соединений-компонентов
близость их периодов идентичности.

в которых замещение происходит лишь по одной из подрешеток бинарного соединения (металлической или металлоидной).
Состав таких твердых растворов принято характеризовать символами
AxB1-xC и ACyD1-y ,
где A и B обозначают элементы III группы,
C и D - элементы V группы.
В формуле AxB1-xC индекс х обозначает мольную долю соединения A в твердом растворе.
Если твердые растворы существуют во всем диапазоне, то х может меняться от 0 до 1.

p-типом проводимости с концентрацией свободных дырок около 1014 см-3. Общепринято считать, что ответственной за это фоновой примесью является выступающий в роли мелкого акцептора углерод с энергией связи 26 мэВ. Наличие углерода в слоях преимущественно обусловлено взаимодействием CO и CO2, присутствующих в ростовой камере, с Ga и As на поверхности подложки.
Фоновые примеси, такие как Mn и Si, а также другие, не индетифицированные мелкие доноры, в общем, зависят от предыстории системы или могут быть отнесены к загрязнениям, связанным с некоторыми компонентами системы МЛЭ, нагреваемыми в процессе роста до высоких температур. В таких случаях степень загрязнения растущих пленок может быть уменьшена путем тщательного подбора конструктивных материалов, материалов источников и компоновкой ростовой камеры. Наконец, непосредственно исходные твердые полупроводниковые материалы могут иметь плохое качество очистки.

AlGaAs используется Be, создающий мелкий уровень (~28 мэВ) вблизи валентной зоны.
Коэффициент прилипания и электрическая активность Be (т.е. соотношение ионизированных и нейтральных атомов Be) близка к единице вплоть до концентраций ~5 1019 см-3. Для повышения концентрации бериллия в материалах необходимо поддерживать температуру подложки ниже 550оС.
Для материалов, растущих при более низких температурах, таких как InP или GaInAs, в качестве альтернативной Be примеси служит Mg, так как он менее токсичен и электрические и оптические свойства получаемых слоев сравнимы со свойствами слоев, легированных Be. Однако с повышением температуры роста коэффициент прилипания магния резко уменьшается и составляет ~10-3 при 600оС. Магний может быть использован как примесь р - типа вплоть до концентраций 1018см-3. Выше этих концентраций морфология поверхности сильно деградирует из-за образования комплексов Mg-As. По этой причине, а также учитывая, что акцепторный уровень, создаваемый Mg, относительно глубок, использование Mg, как легирующей примеси при изготовлении приборных структур не рекомендуется.
Элементы II группы Zn и Сd, которые нашли широкое применение при легировании в жидкофазной или парофазной эпитаксии, обладают давлением насыщенных паров, намного превышающим давление паров Ga при температуре роста пленки. Попытки ввести эти примеси путем термического испарения из эффузионных ячеек в процессе МЛЭ к успеху не привели.

родственных материалов. Наиболее привлекательными свойствами Si как примеси n-типа, замещающей в узле атом Ga, является его коэффициент прилипания, близкий к единице, и малый коэффициент диффузии. Предел растворимости Si лежит в области ~5 1018 см-3 при стандартной температуре роста. Выше этого предела наблюдаются выделения второй фазы. Определенная степень компенсации Si проявляется из-за амфортерной природы Si. Кремний может также встраиваться в подрешетку As, замещая узельные атомы As. При стандартных ростовых условиях степень автокомпенсации составляет 10 %.
Преимущественное внедрение Si в подрешетку As происходит при температурах роста выше 600оС и малых соотношениях потоков As4/Ga, т.е. когда поверхность обеднена As. Из-за небольшой степени автокомпенсации в слоях, легированных Si наблюдается высокая подвижность носителей заряда. Наилучший результат, полученный на момент написания данного пособия, составляет 160000 см2/(В с) при Т=77 К.