Исследование процессов образования и заряжения адсорбционных электронных состояний на эпитаксиальных слоях сульфида кадмия

• Автор: Курбанова, Анжелла Магомедовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ:
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Феноменологическое описание кинетики адсорбции на поверхности полупроводников

1.2. Кинетика заряжения поверхности полупроводников при хемосорбции

1.3. Влияние адсорбции различных частиц на электрофизические и фотоэлектрические параметры сульфида кадмия

Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

2.1. Методика получения эпитаксиальных слоев сульфида кадмия

2.2. Конструкция вакуумной установки и измерительной камеры

2.3. Получение и очистка газов

2.4. Пьезорезонансный метод измерения адсорбции на эпитаксиаль-
ных слоях сульфида кадмия и некоторые его особенности
2.5. Методика электрофизических измерений
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Кинетические параметры образования адсорбционных состояний
на поверхности эпитаксиальных слоев сульфида кадмия
3.2. Характеристические параметры кинетики фотоадсорбции кисло-
рода на эпитаксиальных слоях СбБ
3.3. Кинетика заряжения адсорбционных электронных состояний на
реальной поверхности эпитаксиальных пленок сульфида кадмия
3.4. Исследование влияния температуры, давления и биографии по-
верхности на кинетику заряжения эпитаксиальных слоев СсЗБ

3.5. Исследование медленной релаксации заряда на реальной поверх-
ности эпитаксиальных слоев СйБ
3.6. Исследование адсорбционной активности полярных (0001) 5 и
(0001) СсЗ граней эпитаксиальных пленок Сс18
а. Характеристические параметры кинетики изменения электропроводности эпитаксиальных пленок СбЭ при адсорбции N02 на (0001)8 и (0001)Сй гранях
б. Об оценке энергии ионизации адсорбционных поверхностных электронных состояний на полярных (0001)8 и (0001)Сб гранях эпитаксиальных слоев Сй8
3.7. Оценка параметров адсорбционных поверхностных электронных
состояний эпитаксиальных пленок СбБ путем исследования кинетики термо- и фотодесорбции
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Эпитаксиальные слои сульфида кадмия благодаря своим уникальным свойствам находят широкое применение в качестве материалов для опто-, акусто- и микроэлектроники. На их основе разработаны фотодиоды, фоторезисторы, квантовые генераторы с продольной накачкой электронным пучком, ячейки оперативной памяти, эффективные солнечные батареи, поляризаторы ИК-излучения.
Микроминиатюризация полупроводниковых приборов и элементов интегральных микросхем (в частности, использование полупроводниковых материалов в виде эпитаксиальных слоев) неизбежно выдвигает на первый план проблему влияния состояния поверхности. В таких приборах геометрические размеры рабочих элементов таковы, что структура поверхности и границ раздела играет определяющую роль в работе соответствующих устройств. Действительно в ряде тонкопленочных приборов дебаевская длина экранирования превосходит толщину самой пленки, поэтому условия предварительной обработки поверхности и происходящие на ней адсорбционные и де-сорбционные процессы, как в темноте, так и на свету, оказывая существенное влияние на состояние электронно-дырочного газа в этом полупроводнике, нередко определяют основные электрофизические параметры прибора.
Адсорбция молекул и атомов является одним из эффективных методов управления характеристиками полупроводниковых тонких пленок. В зависимости от типа молекул адсорбата, давления и температуры можно варьировать в широких пределах поверхностный заряд и потенциал, глубину залегания и плотность поверхностных электронных состояний. В принципе возможна также пассивация поверхности путем образования на полупроводниковых тонких пленках поверхностных химических соединений.
Теоретически и экспериментально адсорбция на полупроводниках типа А2Вб стала особенно интенсивно изучаться в течение последних 25-30 лет

В качестве подложек для выращивания эпитаксиальных слоев Сс{5 служили свежесколотые листочки слюды (мусковита, фторфлогопита), сапфира, пластинки кристаллического кварца АТ-среза (готовые кварцевые резонаторы) или протравленные в плавиковой кислоте монокристаллические кварцевые пластинки без нанесенных электродов. Для обезжиривания кварцевые пластинки предварительно обрабатывали в кипящем растворе хромовой смеси в течение 3-4 минут, промывали в горячей дистиллированной воде, далее кипятили в аммиачном растворе в течение 2-3 минут. Окончательно процесс завершался кипячением в дистиллированной воде.
Совершенство структуры и электрофизические свойства слоев СсЙ? зависят от технологических параметров роста: температур источника Ти и подложки Т„, давления водорода в системе РНг. Были проведены исследования по влиянию этих параметров на совершенство структуры слоев, морфологию поверхности, скорость роста и электрофизические параметры. В результате экспериментальных исследований было установлено, что совершенные по структуре слои Сс1Б с воспроизводимыми электрофизическими параметрами растут на подложках слюды при следующих технологических условиях: Ти= 1073-1093 К, Г„=873-923 К, Р//г=1.2*104 - 1.7-104 Па.
При выращивании Ой* на кварцевой подложке верхняя граница температуры кристаллизации ограничивалась полиморфным превращением кварца при 846 К из /3- модификации в а - модификацию, где он не обладает пьезосвойствами. Монокристаллические слои СЖ на кварцевой подложке растут при очень малых скоростях роста 0.8*10 9 м/с. Оптимальными технологическими условиями выращивания Сей на кварцевой подложке были: температуры источника и подложек 1020-1053 К и 630-720 К соответственно и давление водорода 2.5-103 - З.6*103 Па.
Из морфологических и рентгенографических исследований рис.2.2,
2.3 следует, что полученные нами слои как на слюде, так и на кварцевой подложке являются монокристаллическими. Эпитаксиальные слои Сей, вы-