3.2.6 Арсенид галлия (GaAs)

Тонкие пленки GaAs, предназначенные для изготовления солнечных элементов, получают в основном методами химического осаждения из паров металлорганических соединений [86—89] и химического осаждения из паровой фазы (90—94], хотя осуществляют также ионное распыление [95], молекулярно-лучевую [96, 97] и газовую [98] эпитаксии. Пленки сплавов на основе GaAs, таких, как выращивают различными методами, в том числе химическим осаждением из паровой фазы [94], химическим осаждением из паров металлорганических соединений [99—101], а также методами молекулярно-лучевой [96, 97, 102, 103], газовой [103, 104] и жидкофазной [103, 105] эпитаксий.

3.2.6.1 Структурные свойства

Чу и др. [93] сообщали, что при определенных условиях осаждения GaAs химическим методом из паровой фазы на вольфрамовые подложки, покрытые слоем графита, могут быть получены сплошные пленки толщиной менее Параметры процесса осаждения, в частности температура подложки, состав и скорость потоков химически активных газов, а также концентрация хлористого водорода у поверхности подложки, оказывают существенное влияние на микроструктуру пленок. Присутствие хлористого водорода способствует уменьшению

Рис. 3.13. Спектральные зависимости оптических постоянных пленок

скорости зародышеобразования, росту более крупных кристаллов и насыщению химических связей на границах зерен. Средний размер зерен возрастает по мере увеличения толщины пленки GaAs и составляет около 10 мкм при ее толщине и около при толщине 8...10 мкм. В пленках, осаждаемых химическим методом из паровой фазы на сильно нагретые подложки, преимущественной ориентации зерен не наблюдается. При низком молярном соотношении арсина и хлористого водорода (равном 0,5...1) повышение температуры подложки способствует формированию более крупных зерен. Их средний размер достигает максимального значения при и уменьшается при дальнейшем возрастании температуры. При высоком молярном соотношении арсина и хлористого водорода (равном, например, 2) средний размер зерен не зависит от температуры подложки в интервале и уменьшается при более высоких температурах. Если температура подложки равна то увеличение концентрации арсина в реакционноспособной смеси приводит к укрупнению зерен. Для пленок GaAs, осаждаемых на слабо нагретые подложки, при низкой концентрации арсина характерна ярко выраженная преимущественная ориентация зерен относительно направления а при высокой концентрации арсина — относительно направления При использовании метода химического осаждения из паров металлорганических соединений Вернон и др. [88] получили пленки GaAs толщиной размер зерен которых после рекристаллизации в потоке арсина достигал

3.2.6.2 Электрические свойства

Пленки GaAs, осаждаемые на покрытые слоем вольфрама графитовые подложки химическим методом из паровой фазы и не содержащие специально введенной легирующей примеси [94], имеют проводимость -типа и концентрацию носителей . В легированных пленках (при использовании в качестве источника примеси) концентрация носителей повышается до При температуре осаждения концентрация носителей в пленках GaAs по существу не зависит от состава химически активной смеси [92]. Однако при более высоких температурах концентрация носителей уменьшается в случае возрастания молярного соотношения арсина и хлористого водорода. Диффузионная длина неосновных носителей в пленках GaAs, получаемых химическим осаждением из паровой фазы, согласно оценкам, составляет 0,2... 0,4 мкм [92]. Пленки GaAs, выращиваемые на графитовых подложках [91], имеют диффузионную, длину носителей в пределах 0,5.. .0,8 мкм. Концентрация носителей в пленках GaAs, осаждаемых

химическим методом из паров металлорганических соединений [87], равна а диффузионная длина дырок в монокристаллических пленках, как показали измерения, превышает 2 мкм. Янгом и др. [106] проведены измерения электрических характеристик поликристаллических пленок GaAs, легированных селеном и цинком, осаждение которых проводилось химическим методом из паров металлорганических соединений. Авторами установлено существование температурной зависимости удельного сопротивления пленок и подвижности носителей в широком интервале температур. Полученные результаты согласуются с предположением о рассеянии носителей на границах зерен.

Электрические свойства сплавов на основе GaAs зависят главным образом от их состава.