Структура и электрофизические свойства кристаллов теллура и сплава Te80Si20, полученных при разных уровнях гравитации

• Автор: Якимов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Глава 1. Электрофизические свойства теллура

1.1. Кристаллическая структура теллура

1.2. Зонная структура и электрофизические свойства теллура

1.3. Свойства расплава теллура

1.4. Кристаллизация теллура

1.5. Очистка теллура

1.6. Влияние уровня гравитации на процесс затвердевания

Выводы

Глава 2. Технология, методы выращивания кристаллов при разных

уровнях гравитации *

2.1. Эксперименты по перекристаллизации теллура в условиях микрогравитации

2.1.1. Особенности технологии перекристаллизации теллура
2.1.2. Исследование кристаллической структуры образцов после перекристаллизации в условиях микрогравитации.
Структурные исследования
2.2. Эксперименты по направленной кристаллизации в условиях повышенной гравитации
Выводы
Глава 3. Исследование электрических свойств. Экспериментальные
методы и экспериментальные результаты
3.1. Методика измерений
3.2.1. Результаты измерений электрических характеристик образцов, выращенных в условиях микрогравитации

3.2.2. Влияние травления на электрофизические свойства образцов
теллура, полученных переплавкой в космосе
3.3.1. Исследование электрических свойств образцов, переплавленных при повышенной гравитации
Выводы
Глава 4. Формирование дефектов в теллуре при различных уровнях
гравитации
Выводы
Глава 5. Затвердевание стеклообразного сплава Те80В12о
5.1. Стеклообразование и.кристаллизация
5.2. Стеклообразный сплав Те8о812о
5.3. Подготовка образцов
5.4. Свойства образцов
5.4.1. Физико - механические свойства
5.4.2. Электрические свойства
5.4.2.1. Определение ширины запрещённой зоны измерением фотопроводимости
5.4.2.2. Температурная зависимость электросопротивления Те808120
5.4.3. Обсуждение результатов
5.5. Исследование газовых пор в слитках Те80812о
Выводы
Заключение
Литература.

Развитие микроэлектроники (наноэлектроника, оптоэлектроника, криоэлектроника) и новейшие направления научных исследований (свойства систем с пониженной размерностью) выдвигают все возрастающие требования к качеству полупроводниковых материалов. Одним из важных технологических факторов при выращивании совершенных кристаллов и управлении их свойствами является уровень гравитации.
Цели работы заключались в следующем:
1) разработка и выполнение программы переплавки слитков чистого теллура в замкнутом объёме в условиях пониженной и повышенной гравитации;
2) структурное исследование морфологических особенностей полученных слитков;
3) определение особенностей распределения электрически активных и нейтральных дефектов вдоль кристаллических слитков, перекристаллизован-ных при разных уровнях гравитации, различных типах загрузки и разных режимах конвекции;
4) получение стеклообразного сплава Те-81 при разных уровнях гравитации и исследование особенностей его электрических и физических свойств;
5) исследование возможности использования термокапиллярной конвекции и эффекта отрыва расплава от стенок ампулы для получения в условиях микрогравитации образцов с микрокристаллической структурой.
Теллур - анизотропный материал, пространственная группа перспективный для оптоэлектронных устройств ИК-диапазона, в частности, как элемент акустооптических преобразователей [4]. Однако, практическое применение теллура сдерживает то обстоятельство, что этот полупроводник из-

го. Контейнер с образцом устанавливался в печи таким образом, чтобы 1/3 часть образца (1=17мм) находилась при температуре ниже температуры плавления и служила затравкой. В этой позиции образец выдерживался в разогретой печи в течение двух часов для гомогенизации расплавленной части. Затем проводилась направленная* кристаллизация расплавленной части со скоростью 4 см/час, так что кристаллизация заканчивалась через 55 мин, когда температура горячей зоны снижалась до 460°С, а холодной зоны - до 100°С. Расположение капсулы с образцом в температурном градиенте во время плавления изображено на рис.2.4(а).
В эксперименте № 2 исходным образцом служил поликристаллический слиток теллура длиной Ь=43мм, сплавленный с затравкой длиной 22 мм, выколотой из монокристалла теллура вдоль оси Сз и установленной параллельно оси ампулы. После прогрева печи (I и II этапы на рис. 2.2) поликристаллический слиток и часть затравки расплавлялись; затем была проведена кристаллизация расплава с той же скоростью снижения температуры нагревателей, что и в первом эксперименте. Расположение капсул с образцами изображено на рис.2.4(б).
В эксперименте № 3 материалом загрузки служил слиток высокочистого теллура длиной Ь=44 мм с концентрацией дырок р77к~ Ю14 см'3. Затравка не использовалась. Исходный образец размещался в жаровой трубе так, что бы он был полностью расплавлен на этапах I и II (рис.2.4), а затем произвольно кристаллизовался в условиях движущегося градиента температуры (этап III). Расположение капсулы с образцом в температурном градиенте во время плавления изображено нарис.2.4(в).
Для каждого эксперимента было подготовлено по 3 капсулы с образцами для проведения переплавки в космосе, для ЗИП и для сравнительной наземной переплавки.