Изменение температуры гетероструктуры Hg1-xCdxTe/CdTe/Si на начальной стадии эпитаксиального роста / Марин Д.В., Швец В.А., Азаров И.А., Якушев М.В., Рыхлицкий С.В.

Температура подложки играет ключевую роль при выращивании методом молекулярнолучевой эпитаксии соединения кадмий-ртуть-теллур (КРТ). Отклонение температуры от оптимального значения на 5-10 градусов может привести к образованию прорастающих дефектов и критическим образом сказаться на качестве выращиваемых структур. В условиях, когда определяющим механизмом теплообмена является тепловое излучение, постоянство мощности нагревателя не обеспечивает постоянной температуры подложки из-за изменения теплового баланса в начале роста [1, 2]. Поэтому актуальной задачей является определение температуры и направленности её изменения на начальной стадии эпитаксии КРТ, чтобы скомпенсировать эти изменения. Нами разработан и реализован метод бесконтактного измерения температуры подложки с буферным слоем CdTe. Он основан на температурной зависимости края поглощения CdTe, который определяется из спектров эллипсометрических параметров. Для этого создан и установлен на камеру эпитаксии КРТ адаптированный спектральный эллипсометр. Предложен алгоритм обработки спектров () и (), позволяющий с высокой точностью устанавливать начало интерференционных осцилляций в 6 мкм буферном слое CdTe и определять длину волны края поглощения CdTe. Проведена калибровка зависимости края поглощения от температуры. Метод позволяет определять температуру подложки Si/CdTe перед ростом КРТ, а также в начале роста при малых толщинах КРТ, пока наблюдаются интерференционные осцилляции эллипсометрических параметров на слое CdTe. Показаны результаты измерения температуры в процессе выхода на температурный режим (до 1600 с) и в первые минуты роста КРТ состава х=0.45 (выше 1600 с). Точность измерения температуры перед началом роста составляет 2-3 градуса и ухудшается с увеличением толщины слоя КРТ из-за возрастания в нём оптического поглощения. С началом роста КРТ наблюдается тренд к возрастанию температуры. На наш взгляд это связано с изменением излучательной способности растущей структуры, что приводит к нарушению теплового баланса. Численные оценки, выполненные по модели лучистого теплообмена, согласуются с экспериментом и показывают, что при нанесении 200 нм слоя КРТ возрастание температуры в стационарных условиях может достигать 50С. Таким образом, проведённые расчёты и эксперимент показывают, что для поддержания оптимальной температуры роста необходимо учитывать изменение излучательной способности гетероструктуры Hg1-xCdxTe/CdTe/Si и компенсировать это изменением режима нагрева.