Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Одностадийный синтез легированных галлием пленок PbTe/Si с заданным составом и оптимизированными функциональными параметрами : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.01

Год: 2013

Номер работы: 2588

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

Актуальность. В настоящее время узкозонные полупроводниковые соединения халькогенидов свинца и твердые растворы на их основе относятся к наиболее перспективным материалам, предназначенным для производства систем инфракрасной (ИК) оптоэлектроники и термоэлектрических устройств. При создании планарных детекторов ИК-излучения тонкие пленки теллурида свинца, легированного галлием, обладают рядом существенных достоинств по сравнению с основными конкурентами - твердыми растворами теллуридов кадми

Система свинец - теллур достаточно хорошо изучена. В ней существует единственное конгруэнтно плавящееся соединение теллурид свинца РЬТе с температурой плавления 1190 К (917°

С) [13] или 1196,9 К (923,9°

С) по данным [14]. При этом, второе значение является более точным, так как подтверждается результатами более поздней работы [15], в которой применялись высокочистые исходные вещества и соблюдалась особая предосторожность против испарения теллура в ходе эксперимента. Максимум на

Теллурид свинца имеет одну кристаллическую модификацию и ха- рактеризуется кубической гранецентрированной р^шетк^)й^гапа^аСкСТаблица L1)^ Несмотря на совпадение структуры кристаллической решетки РЬТе с типом, свойственным ионным кристаллам, химическая связь в теллуриде свинца имеет заметный вклад ковалентной составляющей, т.е. она является ионно-ковалентной [18]. Теллурид свинца является проводником и-типа при избытке РЬ относительно стехиометрического состава и проводником р-типа при

Как следует из анализа литературных данных, синтез пленок узкозонных полупроводников и их твердых растворов обычно проходит при помощи различных методов:

- жидкофазная эпитаксия (ЖФЭ) [26 - 28];

- химическое осаждение из водных растворов [29];

- молекулярно-пучковая эпитаксия (МПЭ) [30-34];

- осаждение при помощи электрохимических методов [35, 36];

- различные технологии вакуумного напыления [37 - 55]. Необходимо отметить, что выращивание тонких пленок соединений

1.2.1. Получение пленок A I V B V I открытым испарением в вакууме Метод открытого испарения в вакууме является самым простым способом получения пленок халькогенидов свинца. На Рис.

1.5, а представлена конструкция одноячеечной испарительной системы [38]. В кварцевый тигель насыпают свежеприготовленный порошок распыляемого вещества, подложку закрепляют в подогреваемом держателе, и всю систему вакуумируют. Подложку нагревают до тех пор, пока ее температура не будет равна необходимой, а за

1.2.2. Получение пленок соединений A I V B V 1 методом газодинамического потока пара Для целей микроэлектроники достаточно потока пара широко поменяется методГ тип газодинамического в квазизамкнутом варианте. Основной конструкции представлен на Рис.

1.6 [40]. Камера представляет собой цилиндр, нижнее и верхнее основания которого выполняют функции испарителя и конденсатора. Вблизи источника помещается отражатель с целью предупреждения возможного вырывания частиц испаряемого в

Анализ известных литературных данных позволяет считать, что большинство публикаций посвящено выращиванию пленок халькогенидов свинца на подложках галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов. За последние десятилетия появились статьи, посвященные получению этих соединений на кремниевых подложках с переходными буферными слоями [56-58, 33], а также без них [37, 48, 59 -61]. Из анализа накопленных экспериментальных данных [38] следует, что лучшее структурное совершенство имеют пленки А В , п

Известно [4 - 5, 88], что теллурид свинца и твердые растворы на его основе обладают способностью детектировать ИК - излучение в широком интервале длин волн до субмиллиметрового диапазона [89]. В Таблице

1.5 и на Рис.

1.19. ttf.CM" Рис.

1.17. Спектры фотопроводимости диапазоне [2]. образцов PbTe(Ga) в среднем ИК 200 400 (О, см" Рис.

1.18. Спектры фотопроводимости образцов PbTe(Ga) в дальнем ИК - диапазоне, снятые сразу после охлаждения до Т = 60 К (крива

В настоящей работе тонкие пленки теллурида свинца выращивали на чистых и оксидированных Si подложках с ориентацией (100) при помощи модифицированного метода «горячей стенки» из независимых источников пара летучих компонентов, описанного в работе [104]. Для синтеза бинарных GayPb\.y и тройных пленок Pt>i_zGazTe использовалась графитовая реакционная камера, принципиальная схема которой представлена на Рис.

2.1. Особенностью конструкции этой камеры является наличие нескольких источников

Электронная микроскопия представляет собой совокупность методов исследования с помощью электронных микроскопов микроструктуры тел (вплоть до атомно-молекулярного уровня), их локального состава и локализованных на поверхностях или в микрообъемах тел электрических и магнитных полей [108 - 113]. Наряду с этим прикладным значением электронная микроскопия имеет самостоятельное научное направление, предмет и цели которого включают:

- усовершенствование и разработку новых приборов и пристав

Локальный рентгеноспектральный микроанализ (ЛРСА) является одним из современных методов определения качественного и количественного элементного состава твердотельных объектов. Широкое применение метода ЛРСА в научных и технологических разработках обусловлено его специфическими особенностями [114]. Во-первых, данный метод не является разрушающим, т.е. проведение исследований элементного состава не сопровождается необратимыми изменениями в изучаемом объекте. Во-вторых, его характеризует локальн

Среди физических методов исследования и контроля твердофазных материалов важное место занимает рентгенографический анализ кристаллических веществ. При расшифровке дифракционных картин, возникающих в процессе рассеяния рентгеновских лучей электронами, принадлежащих атомам в узлах кристаллической решетки, можно получить исчерпывающую информацию о структуре изучаемого материала. Основой всех рентгенографических расчетов, связанных с необходимостью определения величин межплоскостных расстояний

Подложки монокристаллического Si с ориентацией (100), предназначенные для нанесения пленок теллурида свинца методом «горячей стенки», проходили предэпитаксиальную подготовку, согласно стандартной методике RCA, принятой в микроэлектронной промышленности [118]. После обработки в перекисно-аммиачной смеси кремниевые пластины тщательно (сопротивление 20 МОм). Для удаления пленки естественного оксида Si0 2 с поверхности кремниевых пластин непосредственно перед осаждением пленок теллурида свинца по

Данные о некоторых электрофизических параметрах тонких пленок теллурида свинца могут дать информацию о степени структурного совершенства, степени чистоты, составе исследуемой фазы в пределах области гомогенности, а также о пригодности полученных гетероструктур для детектирования ИК - излучения [120, 121]. промывали деионизированной водой 64 Для измерения удельного сопротивления и коэффициента Холла использовалась установка типа ЖК

78.07, принцип действия которой основан на компенсацион

Общепризнано [1 - 4], что монокристаллы и пленки теллурида свинца, для легированные галлием, являются наиболее перспективными материалами создания детекторов ИК-излучения резистивного типа. Тем не менее, во многих работах, посвященных изучению этих полупроводников, указано, что их функциональные параметры кристаллов и пленок Pb,_zGa/Te зависят от методов синтеза [ 5 - 9 ] . Анализ имеющихся литературных данных позволяет констатировать тот факт, что к настоящему времени не существует универ

В настоящей работе сделана попытка устранить основное упущение автора [125] при разработке одностадийного синтеза легированных галлием пленок теллурида свинца при использовании модифицированного метода «горячей стенки». Как известно, данная технология позволяет выращивать пленки полупроводниковых материалов из паровой фазы в квазиравновесных условиях [104 - 105]. Однако степень отклонения от условий термодинамического равновесия может изменяться в зависимости от природы синтезируемого матери

3.3. Изучение процесса синтеза бинарных пленок Ga^Pb,^ Как отмечал автор [125], одностадийный метод синтеза пленок PbTe<Ga> с помощью модифицированного метода «горячей стенки» является сложным процессом, сопровождающимся взаимодействием в реакционной камере паровых потоков металлических компонентов и теллура. Главная трудность изучения in situ химических реакций, происходящих в реакционной камере, вызвана динамическим характером явлений массопереноса, протекающих в режиме непрерывного

Весь объем экспериментальных и^расчетных^даннь1х,_полученнь1Й при слои Ga^Pbi-^, характеризующиеся изучения процесса формирования бинарных слоев Ga^Pbi-y, был использован при корректировке режимов синтеза легированных галлием пленок PbTe<Ga>/Si и PbTe<Ga>Si02/Si (

ГЛАВА 2, п.

2.1). Во-первых, был значительно сужен температурный интервал для сплавов GaJPbi-.^, используемых в качестве источников паров галлия и свинца одновременно. Как видно при рассмотрении Рис.

3

3.5. Определение оптимизированных режимов одностадийного синтеза легированных галлием пленок теллурида свинца Весь комплекс полученных при изучении процессов выращивания бинарных слоев Ga^Pbi-y (Рис.

3.5 и Рис.

3.6) и тройных пленок Pb,_zGazTe1±5 (Рис.

3.11 и Рис.

3.12) был использован для создания научно-обоснованных основ одностадийного синтеза легированных галлием пленок с заранее заданным составом. При этом были учтены те факторы, которые влияют на степень отклонен

4.1. Изучение фазовой природы и реальной микроструктуры пленок Pbi_zGazTe1±5, синтезированных одностадийным методом Представленные в данной главе результаты являются продолжением серии экспериментов по установлению основ научно-обоснованного одностадийного метода синтеза легированных галлием пленок теллурида свинца при помощи модифицированного метода «горячей стенки» (

ГЛАВА 3, пп.

3.2

3.4). Формирование всех изученных образцов Pbi_zGazTei±5/Si и Pbi_.,GarTei±5/Si02/Si про

4.2. Изучение количественного состава пленок Pb]_zGazTei+5, синтезированных одностадийным методом Как указывалось выше, степень шероховатости поверхности может влиять на точность определения количественного состава синтезированных пленок Pbi_zGazTei+5 с помощью ЛРСА (

ГЛАВА 2, п.

2.3). При изучении состава гомогенных образцов с зеркальной поверхностью можно ограничиться приемами, обозначенными на Рис.

2.4 а, б. Для определения состава гетерогенных образцов пользовались мето

4.3. Определение границ области растворимости галлия в пленках теллурида свинца на Si-подложках Полученные данные о фазовой природе и количественном составе пленок Pbi_zGazTei±5/Si и Pbi_zGazTei±5/Si02/Si позволяют определить границы области гомогенности твердых растворов галлия в теллуриде свинца. В целях более аргументированного подхода в настоящей работе были использованы известные литературные данные [141 142] о зависимости параметра кристаллической решеткиflpbTe<Ga>в пленках PbTe&

Как было отмечено в обзоре литературных данных (

ГЛАВА 1, п.

1.3), малая ширина запрещенной зоны AEg полупроводников A B IV VI делает их перспективными материалами для создания различных приборов ИК-оптоэлектроники [1,2, 12]. При этом теллурид свинца РЬТе обладает чувствительностью к тепловому излучению в диапазоне длин волн А, = 3 6 мкм [1 - 3, 47, 54]. Чтобы изготовить высокоэффективные ИК-датчики резистивного типа, необходимы монокристаллы или пленки РЬТе с низкой концентрац

Чтобы выяснить, как зависят электрические параметры пленок PbTe<Ga>/Si и PbTe<Ga>/Si02/Si от степени легирования, в настоящей работе были изучены две серии образцов, которые отличались между собой способом введения примесных атомов Ga в кристаллическую матрицу теллурида свинца. Поскольку до настоящего времени однозначно не установлен характер влияния дислокаций на электрические параметры теллурида свинца [146] , в настоящей работе был использован прием, позволяющий исключить из р