УДК 621.382
Трансформация
приповерхностных слоев GaAs
под воздействием электромагнитного излучения миллиметрового
диапазона
Т.
А. Брянцева 1, Д. В. Любченко 2, И. А. Марков
1, Ю. А. Тен 1
1 Фрязинский
филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, 141120,
Московская область, г. Фрязино, пл. академика Введенского, д.1
2 Center for Terahertz Research and
Applications (CENTERA), Institute for High Pressure Physics, PAS, 29/37
Sokolowska Str, 01-142 Warsaw, Poland
Поступила в редакцию 7
июня 2019 г.
Аннотация. Исследованы
процессы преобразования приповерхностных слоев GaAs под воздействием излучения электромагнитных волн
миллиметрового диапазона. Обнаружено, что в результате воздействия
электромагнитных волн слабой мощности изменяется количественное соотношение
между Ga и As на поверхности GaAs. Из
характера изменения содержания
Ga и As в зависимости от мощности и длительности облучения и величин
энергий активации массопереноса Ga и As делается заключение о природе реакций трансформации. Показано,
что физико-химические превращения в приповерхностных слоях могут происходить за
счет эффектов деформации с участием диффузии атомов и/или дислокационной ползучести
помимо явлений релаксации, обусловленной электролитическими эффектами или структурной
поляризации. Изменения реологических свойств поверхности при этом приводят к
возникновению собственных электромагнитных или акустических колебаний в
приповерхностных слоях.
Ключевые слова: поверхность, СВЧ облучение, арсенид
галлия, фотометрический анализ, акустические колебания, физико-химические
превращения, полупроводниковые структуры.
Abstract. The transformations of GaAs surface under influence of
radiation of millimeter-wave electromagnetic waves with weak power were
investigated. This investigation bases on varies of Ga and As masses at the
near-surface layers of GaAs, depended on the power and duration of irradiation.
The determination of elements Ga and As at GaAs surface under irradiation was fixed by fine chemical
analysis using the method of photometric analyzes. The investigation samples
were epitaxial structure of GaAs (n+-n-n++). It includes
the surface etching in a concentrated HCl solution. That permits to only “free”
Ga and As atoms are removed in the solution HCl without affecting the main
crystal (selective etching method). “Free” Ga and As – the atoms, which are not
related to the crystal lattice of GaAs, or enters into a chemical bond with O,
or OH-. This method makes be possible to determining the
quantitative of “free” Ga and As atoms in the surface layer of GaAs, both
before and after irradiation, with an accuracy of up to 5%. The value of activation energy of mass
(Ga and As) changing points at the nature of the surface transforming. It is shown, that during
irradiation of the GaAs surface relaxation processes are observed. The interior energy in
the surface layers and the surface electrical potential connects with the
elastic or plastic deformation. At this, the deformation is accompanied by
charged particles migration, including ions Ga+and As-.
They migration is due to drift or diffusion way. As
occurred, the
effect of relaxation is caused either by electrolytic phenomena or by of
structural polarization effects. The motion of neutral
atoms with the participation of charged particles obeys the redistribution of
internal electromechanical stresses, in particular, due to the distortion of
the As and Ga sublattices of GaAs, the ionization of atomic cores, and/or the
excitation of a surface deformation wave. As a result, EM wave irradiation leads to change in the degree of dispersion, the effects
of forming, coagulation and sticking of droplets (Ga + As) beside of GaAs
precipitates and their redistribution over the surface.
Key words: surface, microwave
irradiation, gallium arsenide, photometric analysis, acoustic vibrations,
physicochemical transformations, semiconductor structures.
Для цитирования:
Т.А.Брянцева, Д.В.Любченко, И.А.Марков, Ю.А.Тен. Трансформация
приповерхностных слоев GaAs под воздействием электромагнитного излучения
миллиметрового диапазона. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. №
6. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jun19/9/text.pdf
DOI 10.30898/1684-1719.2019.6.9