Модификация морфологических и структурных характеристик эпитаксиальных плёнок халькогенидов свинца при электрохимической и плазменной обработках

• Автор: Богоявленская, Елена Александровна
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СВОЙСТВА ХАЛЬКОГЕНИДОВ СВИНЦА И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ ИК-ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ
1.1. Бинарные соединения и твёрдые растворы на основе халькогенидов свинца
1.2. Создание плёночных композиций с заданными свойствами
1.3. Свойства наноструктурированных халькогенидов свинца
1.4. Формирование пористых полупроводников при электрохимическом травлении
1.5. Выводы Главы
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗЦОВ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Характеристика исследуемых систем
2.2. Режимы электрохимического травления
2.3. Обработка эпитаксиальных плёночных систем в аргоновой плазме
2.4. Методы контроля состояния поверхности, объёма
и структурных характеристик образцов
2.4.1. Оптический контроль качества систем
2.4.2. Исследования с помощью сканирующей электронной микроскопии
2.4.3. Определение элементного состава материалов
2.4.4. Атомно-силовая микроскопия
2.4.5. ИВ-метод
2.4.6. Рентгеноструктурные исследования
2.5. Исследование спектров пропускания систем РЬТе/СаІ'УБІ (111)
2.6. Выводы Главы
ГЛАВА 3. СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛЁНОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ ХАЛЬКОГЕНИДОВ СВИНЦА
НА КРЕМНИЕВЫХ ПОДЛОЖКАХ
3.1. Оптическая, электронная и атомно-силовая микроскопия
эпитаксиальных систем РЬТе/СаБг/Бі (111) и РЬБе/СаЕг/Бі (111)

3.2. Рентгеновская дифрактометрия плёнок РЬТе и РЬ8е,
выращенных на СаРгЛЗ! (111)
3.3. Зависимость структурных параметров системы
РЬЕщБе/СаРг/З! (111) от содержания европия
3.3.1. Построение и особенности рентгеновских дифрактограмм
систем РЬьдЕидЗе/СаРг/З! с разным содержанием европия
3.3.2. Внедрение европия в буферный слой фторида кальция при эпитаксии европий содержащих плёнок
3.3.3. Микронапряжения в кремниевой подложке
3.3.4. Полюсные фигуры для РЬьЕщБе/СаРг/З! (х=0,00-0,16)
3.4. Метод полюсных фигур как информативный метод исследования
многослойных композиций халькогенидов свинца на кремнии
3.5. Выводы Главы
ГЛАВА 4. МОДИФИКАЦИЯ ПЛЁНОК ТЕЛЛУРИДА СВИНЦА ПРИ АНОДНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
4.1. Особенности электрохимического травления
эпитаксиальных плёнок РЬТе/СаГ2/81 (111)
4.2. Модификация поверхности плёнок теллурида свинца
после анодной электрохимической обработки
4.2.1. Морфология поверхности плёнок после обработки
в травителях на основе раствора Норра
4.2.2. Особенности поверхности плёнок после обработки
в смеси сульфата никеля и аммиака
4.3. Структурные параметры плёнок РЬТе после анодирования
4.4. Изменение элементного состава плёнок после электрохимической обработки
4.5. Вольтамперные характеристики системы РЬТе/СаР2/81(111)/А1
до и после анодирования
4.6. Изменение удельного сопротивления плёнок теллурида свинца
при анодировании
4.7. Оптические свойства плёнок РЬТе после анодирования
4.8. Гипотеза формирования пористой структуры плёнок
теллурида свинца методом электрохимического травления
4.9. Выводы Главы

ГЛАВА 5. МОДИФИКАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПЛЁНОК ХАЛЬКОГЕНИДОВ СВИНЦА ПРИ ОБРАБОТКЕ В АРГОНОВОЙ ПЛАЗМЕ.
МОРФОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОСЛЕ КОМПЛЕКСНОЙ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ/ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ
5.1 Модификация поверхности плёнок халькогенидов свинца
при обработке в аргоновой плазме
5.2. Определение скоростей травления плёнок РЬТе, РЬБе в индукционной высокоплотной аргоновой плазме.
Влияние содержания европия на скорость травления плёнок
твёрдого раствора РЬьхЕпгБе в аргоновой плазме
5.3. Морфология поверхности плёнок РЬТе/СаЕг/Ы (111)
после комплексной электрохимической/плазменной обработки
5.4. Анализ экспериментальных результатов изменения морфологии поверхности плёнок халькогенидов свинца после проведения
комплексной электрохимической/плазменной обработки
5.5. Выводы Главы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

диапазоне 1,5-6,0 мкм. Толщина буферного слоя BaF2 в многослойных системах достигала 500 нм; толщина промежуточных слоев PbiEuSe данных образцов была равна 250 нм. Верхним слоем образца с максимальным количеством слоев является плёнка PbSe толщиной 400 нм.
2.2. Режимы электрохимического травления
В рамках представляемой диссертационной работы был предложен новый подход к электрохимической обработке полупроводников AIVBV1. Если традиционно порообразование осуществляется на монокристаллических полупроводниковых пластинах, то нами применены эпитаксиальные слои, выращенные на Si. Использование эпитаксиальных систем, во-первых, решает задачу отсутствия плоскопараллельных пластин материала A,VBVI большого диаметра. Во-вторых, для осуществления процесса анодирования использовалась стандартная электролитическая установка, применяемая при создании рог-Si. Единственной проблемой для электрохимического травления эпитаксиальных систем AlvBvl/CaF2/Si представлялось поведение буферного слоя CaF2, являющегося диэлектриком. Дополнительные исследования (см. Главу 4), показали, что данный тонкий слой не является помехой для проведения анодирования.
В качестве объектов для анодирования выступали эпитаксиальные плёночные образцы PbTe/CaF2/Si (111). Формирование рог-слоя проводилось в электрохимической ячейке (ЭЯ) вертикального типа, представленной на рис. 2.2. Растворами для травления были выбраны: травитель Норра [82, 83], два состава модифицированного травителя Норра и травитель на основе сульфата никеля (N1SO4) и аммиака (NH3). Расшифровка травильных смесей для анодирования PbTe/CaF2/Si (111), полный перечень процедур и режимы их проведения представлены в табл. 2.3. Общими характеристиками для всех вариантов травления были: режим стабилизации тока, температура травления (7=15 °С), наличие подсветки, сушка под струёй сжатого воздуха. До процесса сушки в ряде случаев была применена промывка в деионизованной воде и в разбавленной азотной кислоте (ЬЖОзразб), являющихся катализаторами для удаления ряда нежелательных примесей и поверхностного окисного слоя, возникающих в технологическом процессе [84]. Основными изменяемыми параметрами являлись время анодирования tmpam и плотность тока анодирования ja„:
где /о - ток, при котором проводилось травление, а 8п - площадь обрабатываемой поверхности. С учётом того, что в используемой ЭЯ анодному воздействию подвергается