Хотя, как было сказано выше, р — n-переходы в слоях Gai_*Al*As получаются обычно методом диффузии, мы рассмо­трим здесь эпитаксиальное выращивание этого тройного твер­дого раствора для того, чтобы еще раз проиллюстрировать преимущества и недостатки метода жидкостной эпитаксии. Ана­лизируя фазовую диаграмму системы Ga — Al — As [172, 162], можно предсказать состав твердой фазы в зависимости от кон­центрации А1 в расплаве при различных температурах (рис. 5.34). Коэффициент распределения А1 велик при всех температурах, т. е. малое количество А1 в расплаве соответствует высокой кон­центрации А1 в твердой фазе. Следовательно, во время процесса жидкостной эпитаксии расплав быстро истощается по отноше­нию к А1, и выращенный слой имеет переменный состав, причем содержание А1 падает в направлении роста. Это один из суще­ственных недостатков метода жидкостной эпитаксии по сравне­нию с методом химического осаждения из газовой фазы, в ко­тором направление градиентов концентрации можно выбирать.

Хотя в процессе жидкостной эпитаксии направление гра­диента концентрации А1 нельзя изменять, величиной градиента можно управлять, подбирая толщину расплава, скорость охлаж­дения и диапазон температур, при котором идет осаждение. Малый градиент получается при большой толщине расплава, малой скорости охлаждения и малом диапазоне температур. Для получения однородного состава слоя необходима высокая степень точности при регулировании температуры и отсутствие

перемешивания расплава. На растворимость мышьяка (GaAs) сильно влияет концентрация А1 в расплаве. Это следует из ана­лиза той части тройной фазовой диаграммы, которая соответ­ствует большому количеству Ga (рис. 5.35) [173]. По мере уменьшения содержания А1 растворимость GaAs в расплаве растет. Рост кристалла продолжается только при дальнейшем охлаждении расплава или при добавлении А1 на границе раз­дела твердой и жидкой фаз. Так как время, необходимое для диффузии А1 к границе раздела, достаточно большое, жидкост­ной эпитаксией можно вырастить толстые слои (толщиной не­сколько сот микрометров) с относительно малым градиентом А1 в твердой фазе [83].

Слои Gai-xALAs обычно выращивают на GaAs-подложках, поскольку постоянные решетки двух бинарных соединений GaAs и AlAs различаются только на 0,009 А. Подложка имеет самую малую запрещенную зону во всей структуре, и она по­глощает свет, излучаемый р — «-переходом. Поэтому для полу­чения высокоэффективных диодов при их изготовлении необхо­димо уделять внимание материалу подложки [174, 175]. Другая возможность заключается в том, чтобы методом жидкостной эпитаксии вырастить тонкий слой, например из GaP, поверх прозрачной подложки; в этом случае высокая эффективность

достигается без удаления подложки. Большее рассогласование постоянных решеток в этой системе не влияет существенно на квантовый выход выращенных светодиодов [176]. Наконец, ста­бильность окисла алюминия требует особых предосторожностей при создании установки для жидкостной эпитаксии этого трой­ного соединения и при работе с ней. В работе [177] получены слои толщиной порядка нескольких десятых долей микрометра с точностью ±0,2 мкм.

В заключение отметим, что метод жидкостной эпитаксии яв­ляется перспективным методом получения слоев и формирова­ния р — «-переходов полупроводниковых соединений, в част­ности и для светодиодов; в ряде приложений он обладает уни­кальными преимуществами перед другими методами; можно ожидать, что этот метод получит широкое распространение при изготовлении светодиодов определенных типов.