Анотація до роботи:

Круковський С.І. Комплексно леговані структури на основі А₃В₅. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.27.06 – технологія, обладнання та виробництво електронної техніки. – Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 2006.

В роботі розроблено і реалізовано, на основі методу РФЕ, концепцію впливу на домішково-дефектну систему епітаксійних шарів та структур А₃В₅ комплексним легуванням хімічними елементами різного функціонального призначення, одні із котрих виконують роль гетерів неконтрольованих домішок, інші – підсилювачів ефекту гетерування.

На прикладі сполук GaAs, AlGaAs, InP, InGaAs, InGaAsP досліджено основні закономірності впливу комплексного легування рідкісноземельними та ізовалентними елементами на їх фотолюмінесцентні, кінетичні та структурні властивості. Визначено оптимальні кількісні співвідношення між рідкісноземельними та ізовалентними елементами у розплаві, при котрих параметри епітаксійних шарів, отриманих методом РФЕ, є найкращими.

Запропоновано механізм очистки епітаксійних шарів А₃В₅ під впливом комплексного легування, згідно якого взаємодія рідкісноземельних елементів з основними фоновими домішками (киснем та кремнієм) в розплаві, приводить до утворення сполук, зокрема, оксидів Yb₂O₃, Al₂0₃ та подвійних оксидів Yb₃Al₅O₁₂, що залишаються в ньому, а ізовалентні елементи (алюміній) запобігають входженню кремнію в металеву підгратку шарів А₃В₅, що кристалізуються.

Отримані результати лягли в основу нових технологічних підходів до формування приладних епітаксійних структур А₃В₅ з покращеними характеристиками із застосуванням процесів і механізмів комплексного легування, а саме: виготовлення високоомних (10⁵ Омсм) епітаксійних шарів GaAs, AlGaAs широкого діапазону товщин; високовольтних n⁺–n⁰–i–p⁰–p⁺ структур AlGaAs/GaAs з високою однорідністю і-області; тандемних багатошарових гетероструктур в системі GaAs/InGaAs/AlGaAs для фотоперетворювачів сонячної енергії; мезафотодіодів на основі гетероструктур n-InP/i-InGaAsP(Eg=0,95эВ)/p-InGaAsP (Eg=1,17эВ); гетероструктур InP/InGaAsP для світлодіодів з довжиною хвилі генерації =1,06 мкм; радіаційно стійких епітаксійних структур GaAs/AlGaAs.

На базі тандемних багатошарових гетероструктур GaAs/InGaAs/AlGaAs виготовлено модуль сонячної батареї з параметрами, близькими до граничних – ККД порядку 28,5 % при АМ1,5 (100мВт/см²), а фотоперетворювачі, виготовлені на базі структур n-GaAs(підкл)–n-GaAs–p-GaAs–p-AlGaAs–p-GaAs з одним p-n переходом, характеризувались ККД = 26,0% при АМ1,5 і активній площі 3,7 см².

Публікації автора:

1. Круковский С.И., Кладько В.П., Семенова Г.Н., Крыштаб Т.Г. Слои AlGaAs в системе Ga-Bi-Al–GaAs // Журнал технической физики. – 1994. –Т. 64, В.5. – С.103-106.

2. Kryshtab T.G., Semenova G.N., Kladko V.P., Krukovsky S.I., Svitelskiy A.V. GaAs epilayer for optoelectronics grown by liquid phase epitaxy using rare-earth elements // First International Conference CMSCDSS.– Strastbourg (France), 1994. – P.15.

3. Семенова Г.Н., Криштаб Т.Г., Круковський С.І., Кладько В.П. Властивості епітаксійних шарів арсеніду галію при легуванні галієвого розплаву ітербієм або скандієм // Український фізичний журнал. – 1995. –Т.40, №10. – С.1101–1106.

4. Krukovsky S.I., Kryshtab T.G., Procopovich A.V., Semenova G.N., Krasnov V.P., Merker R. Influence of rare-earth additions on the stoichiometry and the radiation stabillity of LPE GaAs // Proc. of the International Conference on advanced semiconductor devices and microsystems. Smolenice (Slovakia), 1996. – Р.89–92.

5. Krukovsky S.I., Semenova G.N. Liquid phase epitaxial growth of quantum well structures from multicomponent melts for IR optoelectronics devices // Intern. Conf.: Material science and material properties for infrared optoelectronics. Uzgorod (Ukraine), – 1996. – P.98.

6. Венгер Е.Ф., Прохорович А.В., Семенова Г.Н., Крыштаб Т.Г., Круковский С.И., Свительский А.В. Фотодетекторы на основе AlGaAs-GaAs, выращенные методом ЖФЭ с использованием добавок редкоземельных элементов //Тр. Международной конференции. “Физика и промышленность”. – Голицыно (Московская обл.), 1996. – C.129.

7. Семенова Г.Н., Крыштаб Т.Г., Кладько В.П., Круковский С.И., Свительский А.В. Свойства эпитаксиальных слоев GaAs, AlGaAs полученных жидкофазной эпитаксией с использованием добавок редкоземельных элементов // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. – 1996. – Т. 32, № 8. – С.916-919.

8. Krukovsky S.I., Kryshtab T.G., Semenova G.N., Kladko V.P., Svitelskiy A.V. Prospects for using of rare–earth elements in liquid phase epitaxy of A₃B₅ epilayers // In Pros. of 5 Intern. Conf. in Phys. and Tech. of Thin Films, ed. by Freik and Chobanjuk. – Ivano-Frankivsk (Ukraine), 1995. – Р.112.

9. Venger E.F., Krukovsky S.I., Semenova G.N., Kryshtab T.G., Lytvyn S.I., Merker R. Liquid phase epitaxial A₃B₅ technology for IR photodetectors mamufacturin // Proс. of SPIE. – 1996. – V.3182. – P.146-151.

10. Venger E.F., Krukovsky S.I., Semenova G.N., Kryshtab T.G., Lytvyn S.I., Merker R. Photodetector on the base of the AlGaAs/GaAs heterostructures grown by liquid phase epittaxy using rare-earth addition // Proс. of the Intern. Sem. Conf. – Sinaia (Romania), 1996. – P.607-610.

11. Krukovsky S.I. High-efficiency GaAs–AlGaAs heterophotocells obtained by LPE from Bi-based melt // First Polish – Ukrainian symposium. – Cracow (Poland), 1996. – P.37.

12. Krukovsky S.I. Formation of structural-perfect and radiation-resistant GaAs and AlGaAs layers doped with Yb for solar cells // 12 Szkola Optoelectroniki. – Kaziemierz Dolny (Poland), 1997. – P.199.

13. Krukovsky S.I., Iznin O. Photoluminescence properties of GaAs layers doped with Yb and Al // International Conference OPTDIM. – Kiev (Ukraine), 1997. – P.43.

14. Круковский С.И., Большакова И.А., Замятин Н.И., Ижнин И.И., Ижнин А.И., Маковеев В.К. Влияние облучения быстрыми нейтронами на свойства эпитаксиальных слоев GaAs, легированных Al и Yb // Тезисы Второй Международной конференции "Взаимодействие излучений с твердым телом". – Минск (Белорусь), 1997. – С.59.

15. Krukovsky S.I., Venger E.F., Semenova G.N., Kryshtab T.G., Lytvyn S.I., Merker R. Liquid phase epitaxial A₃B₅ technology for photodetectors mamufacturing // Opto-Electronics Review. – 1997. – V.5, №3. – P.155-160.

16. Podor B., Venger E.F., Kryshtab T.G., Semenova G.N., Krukovsky S.I. Rare-earth applications in A₃B₅ liquid-phase epitaxy // Second International Scool Conference on physical problems in material science of semiconductors. – Chernivtsi (Ukraine), 1997. – P.8.

17. Prokopenko I.V., Krukovsky S.I, Lytvyn P. M., Semenova G.N., Lytvyn O.C., Kryshtab T.G., Semtsiv M.P. High-productiv AlGaAs epitaxial structures for infrared detectors (double doping) // IV International Conference on “Material science and material properties for infrared optoelectronics”. – Kyiv (Ukraine), 1998. – P.175.

18. Venger E.F., Semenova G.N., Kryshtab T.G., Semtsiv M.P., Krukovsky S.I., Podor B.The use double doping for preparation of GaAs, AlGaAs epilaers by liquid phase epitaxy // The tenth international conference on vapor growth and epitaxy. – Erusalem (Israel), 1998. – P.331.

19. Bolshakova I.A., Moskovets T.A., Krukovsky S.I., Zayachuk D.M. Radiation resistant microcrystals and thin films of III-V semiconductors // European materials research society. – Strastbourg (France), 1999. – P.43.

20. Круковський С.І., Завербний І.Р.Отримання високоомних шарів GaAs, AlGaAs методом НТРФЕ // Вісн. ДУ “Львівська політехніка”. – 2000. – №397. – С.17-21.

21. Круковський С.І. Радіаційно-стимульоване впорядкування гетеростистем GaAs, AlGaAs, легованих ітербієм // Вісн. ДУ “Львівська політехніка”. – 2000. – №401. – С.13-18.

22. Krukovsky S., Bolshakova I., Korbutiak D., Skulsky M., Zaverbnyi I. Radiation resistance of GaAs, AlGaAs heterostructures doped by isovalent and rare-earth elements // 8-th international symposium on radiation physics. – Prague (Czech Republic), 2000. – P.93.

23. Krukovsky S.I., Bolshakova I.A., Moskovets T.A., Zayachuk D.M. Radiation resistance microcrustals and thin films of III-V semiconductors // Materials Science and Engineering. – 2000. – V.B69-70. – P.441-443.

24. Николаенко Ю.Е., Вакив Н.М., Круковский С.И., Ерохов В.Ю., Мельник И.И., Завербный И.Р. Состояние и тенденции развития твердотельных фотопреобразователей солнечной энергии // Технология и конструирование в электронной апаратуре. – 2001. – №3. – С.21-30.

25. Guba S.K., Krukovsky S.I., Smirnov A.B., Vlasenko A.I. Improvement of the parameters of devices on the base of GaAs epilayers by isovalence dope at liquid phase epitaxy // 9^th International Conference on DRIP 9^th. – Rimini (Italy), 2001. – P.223

26. Bolshakova I.A., P. Koptsev, I Melnyk, Moskovets T.A., Krukovsky S.I., Zayachuk D.M. Control of Parameters of III-V Compound Microcrystals and Epitaxial Layers by means of Complex Doping // Crystal Research and Technology. – 2001. – V. 36, N.8-10. – P.989-996.

27. Ваків М.М., Круковский С.И., Завербний І.Р Високочутливі датчики Холла на основі епітаксійних структур GaAs, отримані низькотемературною РФЕ із розплавів Bi. Вторая международная научно-практическая конференция СИЭТ-2001. – Одесса (Украина), 2001. – С.333.

28. Заячук Д.М., Круковський С.І. Вплив домішок рідкісноземельних елементів Gd і Yb на електрофізичні властивості епітаксійних шарів GaAs // Вісн. НУ “Львівська політехніка”. – 2001. – №430. – С.73-76.

29. Krukovsky S., Bolshakova I., Korbutiak D., Skulsky M., Zaverbnyi I. Radiation resistance of GaAs, AlGaAs heterostructures doped with isovalent and rare-earth elements // Radiation Physics and Chemistry. – 2001. – V.61. – P.553-555.

30. Krukovsky S.I.,Guba S.K., Smirnov A.B.,Savkina R.K. X-ray analysis of the structural perfection of GaAs epilaers grown by liquid phase epitaxy // Internationale symposia:“Quantum Hall Effect and Heterostructures”. – Wursburg (Germany), 2001. – P.136.

31. Krukovsky S.I.,Guba S.K., Savkina R.K., Smirnov A.B., Tartachnyk V.P. (GaAl)As/GaAs heterostructures grown by liquid phase epitaxy // Internationale symposia: “Quantum Hall Effect and Heterostructures”. – Wursburg (Germany), 2001. – P.135.

32. Николаенко Ю.Е., Круковский С.И., Завербный И.Р., Рыбак О.В., Мрыхин И.А. Получение тандемных гетероструктур GaAs-InGaAs-AlGaAs для фотопреобразователей солнечной энергии // Технология и конструирование в электронной апаратуре. – 2002. – №3. – С.27-29.

33. Krukovsky S.I., Zayachuk D.M. Growth of InP and In_0,53Ga_0,47As layers by LPE with small amount of Al and Yb // 6^th International workshop on expert evaluation and control of compound semiconductor materials and technologies. – Budapest (Hungary), 2002. – P.145.

34. Круковський С.І., Рибак О.В., Мрихін І.О. Високоомні слаболеговані шари GaAs та AlGaAs, отримані РФЄ // 1-а Українська наукова конференція по фізиці напівпровідників. – 2002. – Одеса (Україна). – С.159.

35. Круковський С.І., Заячук Д.М., Мрихін І.О. Вплив комплексного легування Sn, Yb та Al на властивості товстих епітаксійних шарів GaAs, вирощених методом РФЕ. // Вісн. НУ “Львівська політехніка”. – 2002. – №455. – С.33-38.

36. Заячук Д.М., Кемпник В.І., Круковський С.І., Є.О. Полигач, Рибак В.М., Рибак О.В. Домішки РЗЕ у напівпровідниках А⁴В⁶ і А³В⁵: поведінка та вплив на фізичні властивості. // Вісн. НУ “Львівська політехніка”. – 2002. – №459. – С.110-123.

37. Спосіб отримання напівізолюючого арсеніду галію. Патент України № 50883. МКИ HO1L21/208/ М.М. Ваків, С.І. Круковський, Ю.Є. Ніколаєнко; Заявл.03.09.02; Опубл. 15.11.2002, Бюл.№11. – 6с.:ил.

38. Круковский С.И. Комплексное легирование слоев GaAs, InGaAs при жидкофазной эпитаксии // Технология и конструирование в электронной апаратуре. – 2002. – №6. – С.30-32.

39. Литовченко П.Г., Тартачник В.П., Опилат В.Я., Каневський С.О., Петренко І.В., Шахов О.П., Савкіна Р.К., Смірнов О.Б., Круковський С.І. Деградація Al_xGa_1-xAs/GaAs гетероструктур у -полі Со⁶⁰ // Фізика і хімія твердого тіла. – 2003. – Т.4. – №3. – С.474-480.

40. Zayachuk D.M., Krukovsky S.I., Kaniewska M. Deep levels in LPE grown GaAs epilayers doped with Al and Yb // International Conference ICDS-22. – Amsterdam (Netherlands), 2003. – P.47.

41. Krukovsky S.I., Popov V.M., Savkina R.K., Smirnov A.B. Effect of Rare earth addition on GaAs-Based layers grown by liquid phase epitaxy // 10^th International Conference on DRIP. – Batz-sur-Mer (France), 2003. – P.29.

42. Krukovsky S.I., Zayachuk D.M., Rybak O.V., Mryhin I.O. High-resistance low-doped GaAs and AlGaAs layers obtained by LPE // Semiconductor Phusics, Quantum Electronics and Optoelectronics. – 2003. – V.6. – №1. – P.55-57.

43. Круковский С.И., Николаенко Ю.Е. Солнечные элементы на основе тандемных гетероструктур GaAs-InGaAs-AlGaAs // Технология и конструирование в электронной апаратуре. – 2003. – №6. – С.39-40.

44. Заячук Д.М., Круковський С. І., Полигач Є. О., Струхляк Н. Я. Однорідність епітаксійних структур GaAs, вирощених методом РФЕ під впливом легуючої домішки Yb // Вісн. НУ “Львівська політехніка”. – 2004. – №461. – С.110-123.

45. Круковський С.І., Стахіра Й.М., Фотій В.Д. Властивості епітаксійних шарів InP комплексно легованих рідкісноземельними елементами та алюмінієм. // Тези II-ої Української наукової конференції з фізики напівпровідників. – Чернівці-Вижниця (Україна), 2004. – Т.2 – С.21-22.

46. Заячук Д.М., Круковський С.І., Полигач Є.О., Струхляк Н.Я., Goovaerts E. Фотолюмінесценція епітаксійних структур GaAs, легованих домішками Yb,Sc. // Тези II-ої Української наукової конференції з фізики напівпровідників. – Чернівці-Вижниця (Україна), 2004. – Т.2 – С.244.

47. Круковський С.І., Стахіра Й.М., Мрихін І.О. Датчики Холла на основі комплексно легованих гетероструктур GaAs-AlGaAs з нанорозмірним активним шаром. // Тези Міжнародної науково-технічної конференції “Сенсорна електроніка та мікросистемні технології”. – Одеса (Україна), 2004. – С.142.

48. Krukovsky S. I., Popov V. M., Savkina R. K., and Smirnov A. B.. Effect of rare earth addition on GaAs-based layers grown by liquid phase epitaxy // The European Physical Journal Applied Physics. – 2004. – Vol.27. – P.177–179.

49. Круковський С.І., Коман Б.П., Струхляк Н.Я. Гетерофотоелементи pAlGaAs/nGaAs підвищеної ефективності із шаром GaAs, комплексно легованим Al та Yb. // X International Seminar on Physics and Chemistry of Solids. – Lviv (Ukraine), 2004. – С.103.

50. Вакив Н.М., Заячук Д.М., Круковский С.И., Мрыхин И.О. Установка для визначення профілів розподілу концентрації вільних носіїв заряду в епітаксійних структурах GaAs. // Труды пятой международной научно-практической конференции “Современные информационные и электронные технологии”. – Одесса Украина), 2004. – С.286.

51. Круковский С.И., Николаенко Ю.Е. Модули солнечных елементов на основе тандемных гетероструктур GaAs-InGaAs-AlGaAs // Технология и конструирование в электронной апаратуре. – 2004.– №6 – С.23-26.

52. Заячук Д.М., Круковський С. І., Полигач Є. О., Струхляк Н. Я. Однорідність епітаксійних структур GaAs, вирощених методом РФЕ під впливом легуючої домішки Yb // Вісн. НУ “Львівська політехніка”. – 2004. – №531. – С.16-20.

53. Zayachuk D., Strukhlyak N., Krukovsky S., Goovaerts E., Polyhach Y. GaAs thin film grown by LPE under influence of Yb impurity. 12^th Gallium Arsenide and other Compound Semiconductors Application Symposium. – Amsterdam (Netherlands), 2004. – P. 12.

54. Zayachuk D., Strukhlyak N., Krukovsky S., Goovaerts E., Polyhach Y. GaAs thin film grown by LPE under influence of Yb impurity. Proceeding 12^th Gallium Arsenide and other Compound Semiconductors Application Symposium. – Amsterdam (Netherlands), 2004. – P. 295-298.

55. Вакив Н.М., Завербный И.Р., Заячук Д.М., Круковский С.И., Мрыхин И.О. Установка для определения профилей распределения свободных носителей заряда по глубине эпитаксиальных структур GaAs // Технология и конструирование в электронной апаратуре. – 2005. – №3 – С.40-45.

56. Круковський С. І., Стахіра Й.М. Комплексне легування шарів InP та InGaAs в технології отримання гетероструктур InP/InGaAs для фотоприймачів. Труды шестой международной научно-практической конференции “Современные информационные и электронные технологии”. – Одесса (Украина), 2005. – С.195.

57. Krukovsky S.I., Mrykhin O. and Zayachuk D.M. Pecularities of p-AlGaAs:Mg epitaxial layers grown by low temperature liquid-phase epitaxy method for DH lasers. International Conference “Crystal Materials 2005” (ICCM 2005). – Kharkiv (Ukraine), 2005. – P.221.

58. Круковський С.І., Коман Б.П., Струхляк Н.Я. Гетерофотоелементи pAlGaAs/nGaAs підвищеної ефективності із шаром GaAs, комплексно легованим Al та Yb // Вісник Львівського університету. Серія фізична. – 2005. – В.38. – Ч.2.– С.276-283.

59. Krukovsky S.I. and Stakgira J.M. Phases equilibrium in Bi-In-InP, Bi-Yb-InP systems. IX International conference of crystal chemistry of intermetallic compounds. – Lviv (Ukraine), – 2005. – P. 110.

60. Заячук Д.М., Круковський С.І., Мрихін І.О. Керування концентрацією носіїв заряду в епітаксійних шарах AlGaAs для лазерних структур, вирощуваних методом низькотемпературної рідинно-фазної епітаксії // Вісник Національного університету ”Львівська Політехніка” (Електроніка). – 2005. – №532. – С.24-28.

61.Круковський С.І., Стахіра Й.М., Білинський Ю.М.. Фотоелектричні властивості GaAs та InP, легованих ізовалентними та рідкісноземельними елементами. Всеукраїнський зїзд «Фізика в Україні». Тези доповідей. – Одеса (Україна), 2005. – C.164.

62. Козаченко В.В., Круковський С.І., Ніколаєнко Ю.Є., Савкіна Р.К., Смірнов О.Б. Вплив комплексного легування на властивості шарів GaAs, отриманих методом рідинно-фазної епітаксії // Вісник Київського університету. Серія фізико-математичні науки. – 2005. – №4. – С.359-364.

63. Круковський С.І. P-I-N структури для високовольтних діодів на основі GaAs отримані РФЕ із галієвих розплавів, легованих Al та Yb // Нові технології. – 2005. – № 4. – С.26-30.

64. Kaniewska M., Krukovsky S.I., and Zayachuk D.M. Deep levels in Yb-Al co-doped GaAs grown by LPE. 11 International Conference on Defects-Recognition, Imaging and Physics in Semiconductors. – Beijing (China), 2005. – P. 42.

65.Заячук Д.М., Круковський С.І., Мрихін І.О., Іжнін О. І., Вознюк Д.Л. Особливості одержання лазерних структур GaAs /AlGaAs методом РФЕ під впливом Yb // Фізика і хімія твердого тіла. – 2005. – Т.6. – № 4. – С.661-665.

66. Круковський С.І., Стахіра Й.М., Фотій В.Д. Властивості епітаксійних шарів InP комплексно легованих рідкісноземельними елементами та алюмінієм // Український фізичний журнал. – 2006. – Т.51, №1. – С.67-72.

67. Круковский С.И. Комплексно легированные эпитаксиальные структуры InP/InGaAsP для оптоэлектроники // Технология и конструирование в электронной апаратуре. – 2006. – №2 – С.27-31.

68. Kaniewska M., Krukovsky S.I., and Zayachuk D.M. Deep levels in Yb-Al co-doped GaAs grown by liquid phase epitaxy // Materials science in semiconductor processing. – 2006. – Vol.9. – P.366-370.