Определение критерия морфологической классификации ямок травления, образующихся в монокристаллах InSb, выращенных методом чохральского в кристаллографическом направлении [111] и легированных теллуром

Для оценки структурного совершенства (плотности дислокаций) монокристаллов в производственных условиях используют метод избирательного травления в связи с его высокой информативностью и достаточно низкой трудоемкостью. Однако в зависимости от выбора типа нормативной документации трактовка получаемых данных может быть различной. В работе представлены результаты определения критерия морфологической классификации ямок травления с использованием цифровой обработки изображений. Анализировали монокристаллы InSb (111), выращенные методом Чохральского и легированные теллуром. Методом последовательного избирательного травления установлено, что островершинные ямки на поверхности InSb (111) вне зависимости от их размера с большой вероятностью имеют дислокационную природу. В свою очередь скопления ямок «правильной» формы, исчезающие в ходе повторного травления, вероятно, возникают в местах выхода на поверхность точечных дефектов и не связаны с образованием барьеров Ломер – Коттрелла или иных дислокационных скоплений. На основе анализа поля яркости предложен критерий дифференцирования ямок травления путем определения величины средней интенсивности пикселов. Полученные результаты могут быть использованы при изготовлении структур для матричных и линейных фотоприемников, а также оптимизации технологических параметров процесса роста монокристаллов по методу Чохральского.

1. Комаровский Н. Ю., Молодцова Е. В., Белов А. Г. и др. Исследование монокристаллов антимонида индия, полученных модернизированным методом Чохральского в различных кристаллографических направлениях / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. № 8. С. 38 – 46. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-8-38-46

2. Kim H., Zimmerman A., Beyerlein J., Hunter A. Phase field modeling of dislocations and obstacles in InSb / Journal of Applied Physics. 2022. Vol. 132. N 2. DOI: 10.1063/5.0092285

3. Shen G., Zhao Y., Sun J., et al. A Comparison of Defects Between InAs Single Crystals Grown by LEC and VGF Methods / J. Electron. Mater. 2020. Vol. 49. P. 5104 – 5109. DOI: 10.1007/s11664-020-08073-2

4. Козлов Р. Ю., Кормилицина С. С., Молодцова Е. В., Журавлев Е. О. Выращивание монокристаллов антимонида индия диаметром 100 мм модифицированным методом Чохральского / Известия вузов. Материалы электронной техники. 2021. Т. 24. № 3. С. 190 – 198. DOI: 10.17073/1609-3577-2021-3-190-198

5. Yang J., Lu W., Duan M., et al. VGF growth of high quality InAs single crystals with low dislocation density / Journal of Crystal Growth. 2020. Vol. 531. P. 125350. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2019.125350

6. Kumar A., Kedjar B., Su Y., et al. Atomic-level calculations and experimental study of dislocations in InSb / Journal of Applied Physics. 2020. Vol. 127. N 13. P. 5104. DOI: 10.1063/1.5139285

7. Бублик В. Т., Кожитов Л. В., Кондратенко Т. Т. Рентгеноструктурный анализ непланарных автоэпитаксиальных слоев кремния / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т. 74. № 12. С. 9 – 10.

8. Li M., Qiu Y., Liu G., et al. Distribution of dislocations in GaSb and InSb epilayers grown on GaAs (001) vicinal substrates / Journal of Applied Physics. 2009. Vol. 105. N 9. P. 2 – 5. DOI: 10.1063/1.3115450

9. Venables J. D., Broudy R. M. Dislocations and selective etch pits in InSb / Journal of Applied Physics. 1958. Vol. 29. N 7. P. 1025 – 1028. DOI: 10.1063/1.1723356

10. Ежлов В. С., Мильвидская А. Г., Молодцова Е. В. и др. Исследование свойств крупногабаритных монокристаллов антимонида индия, выращенных методом Чохральского в кристаллографическом направлении [100] / Известия вузов. Материалы электронной техники. 2015. № 2. С. 13 – 17.

11. Комаровский Н. Ю., Молодцова Е. В., Трофимов А. А. и др. Исследование зависимости прочностных характеристик монокристаллического InSb от кристаллографической ориентации и условий роста / Прикладная физика. 2023. № 3. С. 63. DOI: 10.51368/1996-0948-2023-3-63-72

12. Горин С. Н. Травление полупроводников. — М.: Мир, 1965.

13. Сангвал К. Травление кристаллов: теория, эксперимент, практика / Пер. с англ. — М.: Мир, 1990. — 483 с.

14. Хрипушин В. В., Мокшина Н. Я., Пахомова О. А. Оценка качества порошковых материалов для 3D-печати на основе полиамида-12 / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 5. С. 36 – 40. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-5-36-40

15. Матюнин В. М., Терентьев В. Ф., Марченков А. Ю., Слизов А. К. Методика определения твердости и других механических свойств тонколистовой трип-стали индентированием / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 7. С. 49 – 53.

16. Меженный М. В., Мильвидский М. Г., Резник В. Я. Особенности генерации дислокаций от внутренних источников в термообработанных бездислокационных пластинах кремния при воздействии внешних нагрузок / Известия вузов. Материалы электронной техники. 2007. № 1. С. 11 – 15.

17. Кравчук К. С., Меженный М. В., Югова Т. Г. Определение типов дислокаций и их плотности в эпитаксиальных слоях GaN различной толщины с помощью методов оптической и атомно-силовой микроскопии / Кристаллография. 2012. Т. 57. № 2. С. 325.

18. Соколовская Э. А. О воспроизводимости результатов измерений структур и изломов с использованием компьютеризированных процедур / Вопросы материаловедения. 2013. № 4. С. 143 – 153.

19. Горелик С. С., Дашевский М. Я. Материаловедение полупроводников и диэлектриков. — М.: Металлургия, 1988. — 575 с.

20. Мильвидский М. Г., Освенский В. Б. Структурные дефекты в монокристаллах полупроводников. — М.: Металлургия, 1984. — 256 с.

21. Knyazev S. N., Kudrya A. V., Komarovsky N. Yu., et al. Methods of dislocation structure characterization in AIIIBV semiconductor single crystals / Modern Electronic Materials. 2022. Vol. 8. N 4. P. 131 – 140. DOI: 10.3897/j.moem.8.4.99385

22. Чередов В. Н., Петраков А. П. Определение ориентации внутренних линейных дефектов в изотропных оптических кристаллах / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85. № 2. С. 29 – 32. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-2-29-32