Направленный синтез легированных галлием и индием пленок теллурида свинца с контролируемым содержанием примесных атомов и отклонением от стехиометрии

• Автор: Самойлов, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 339 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Система свинец теллур

1.2. Система свинец галлий

1.3. Система свинециндий.

1.4. Получение пленок тсллурида свинца

1.5. Структура и физические свойства эпитаксиальных пленок теллурида свинца

1.6. Структура и физические свойства кристаллов и эпитаксиальных пленок РЬТе, легированных галлием и индием

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Методика выращивания тонких пленок теллурида свинца

2.2. Высокотемпературная массспектроскопия.
2.3. Электронная микроскопия
2.4. Локальный рентгеноспектральный микроанализ.
2.5. Рентгеноструктурный анализ
2.6. Металлографический анализ тонкой структуры
монокристаллов РЬТе и пленок РЬТе.
2.7. Изучение электрофизических свойств тонких пленок РЬТе
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ ПЛЕНОК РЬТеБи РЬТеБК И ИЗУЧЕНИЕ ИХ РЕАЛЬНОЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ
3.1. Синтез пленок РЬТеБ1 и РЬТе8Ю2Б1 при помощи модифицированного метода горячей стенки .
3.2. Влияние условий формирования на кристаллическую структуру пленок РЬТе и РЬТе8Ю
3.3. Металлографическое исследование микроструктуры объемных монокристаллических и тонкопленочных образцов РЬТе
3.4. Рентгенографическое исследование скалярной плотности дислокаций в пленках РЬТеБ1 и РЬТеБКБ.
ГЛАВА 4. ЛЕГИРОВАНИЕ ва ПЛЕНОК РЬТеБ И РЬТе8Ю2 МЕТОДОМ ДВУХТЕМПЕРАТУРНОГО ОТЖИГА В ПАРОВОЙ ФАЗЕ
4.1. Выбор условий парофазного легирования ва пленок РЬТе при помощи отжига в насыщенном паре над гетерогенной смесью ваТе5 Ь
4.2. Моделирование процесса парофазного легирования галлием
тонких пленок РЬТе и РЬТе8Ю
4.3. Методика и результаты парофазного легирования
галлием пленок РЬТеБ и РЬТе8Ю2 .
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРОВОЙ ФАЗЫ НАД РАСПЛАВАМИ
РЬва И РЬ 1п ПРИ ПОМОЩИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ МАСС СПЕКТРОСКОПИИ
5.1. Актуальность создания научнообоснованного метода синтеза пленок РЬТеСа и РЬТе1п с равномерным распределением примесных
атомов
5.2. Изучение взаимодействия компонентов в насыщенном паре над расплавами РЬва и РЬ 1п методом высокотемпературной массспектроскопии.
5.3. Расчет элементного состава насыщенного пара в бинарных
системах РЬба и РЬ1п
5.4. Расчет температурноконцентрационных зависимостей активностей компонентов в системах РЬва и РЬ1п
5.5. Термодинамический анализ взаимодействия компонентов
в системах свинец галлий и свинец индий
5.6. Сопоставление результатов термодинамического анализа взаимодействия компонентов в системах свинец галлий и свинец индий.
ГЛАВА 6. РАЗДЕЛЬНАЯ И СОВМЕСТНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ПАРОВОЙ ФАЗЫ НАД РАСПЛАВАМИ РЬ Са И РЬ 1п
6.1. Обоснование необходимости изучения процессов конденсации компонентов из паровой фазы над расплавами РЬ ва и РЬ 1п
6.2. Конденсация паров чистых исходных компонентов в системах
в системах РЬ ва и РЬ 1п при помощи метода горячей стенки .
6.3. Изучение совместной конденсации компонентов из паровой
фазы над расплавами РЬ ва и РЬ 1п .
6.4. Сравнительный анализ особенностей синтеза пленок РЬЗа и РЬп
при помощи модифицированного метода горячей стенки.
ГЛАВА 7. СИНТЕЗ ПЛЕНОК И I, ЛЕГИРОВАННЫХ АТОМАМИ МЕТАЛЛОВ III А ГРУППЫ НЕПОСРЕДСТВЕННО В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ КОНДЕНСАТА
7.1. Преимущества одностадийного синтез пленок РЬТе, легированных
и I непосредственно в процессе формирования конденсата.
7.2. Синтез пленок легированных непосредственно в
7.4. Кристаллическая структура пленок РЬСаДГе и РЬпДс
ГЛАВА 8. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕГИРОВАННЫХ ГАЛЛИЕМ И ИНДИЕМ ПЛЕНОК РЬТе
8.1. Электрофизические свойства и чувствительность к ИК излучению
процессе роста на и подложках.
7.3. Синтез пленок РЬТе, легированных 1п непосредственно в процессе роста на подложках
нелегированных пленок теллурида свинца
8.2. Тип и концентрация носителей заряда в легированных галлием и индием пленках теллурида свинца.
8.3. Сравнительный анализ результатов изучения электрофизических свойств пленок РЬТе, легированных галлием и индием.
8.4. Чувствительность к ИК излучению легированных пленок теллурида свинца
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Позднее в работе были выполнены термографические исследования системы РЬ 1п, которые существенным образом позволили уточнить характер фазовых равновесий на диаграмме в интервале составов от чистого 1п до 0, мольн. РЬ рис. Как видно на рис. Вес. РЬ
Атомн. Рис. Фазовая диаграмма системы свинец индий . Атомн. Рис. Зависимость величин параметров кристаллической структуры сплавов в системе свинец индий от состава при температуре Т 3 К . Протяженность гетерогенной области а а, составляет чуть более 0, мольи. Ренгенографическис исследования данной системы показали , , что значения параметров кристаллической решетки твердых растворов на основе индия увеличиваются с ростом содержания свинца в них. При этом для тетрагональной решетки 1п а 0,0 нм, са 1,5 в области твердых растворов на его основе наблюдается увеличение а до 0,3 нм и са до 1,. Для промежуточной а, фазы параметры кристаллической решетки также монотонно увеличиваются. При этом а возрастает от 0,7 нм до 0,9 нм, в то время как отношение парамегров остается практически постоянным са 0,. В области существования твердых растворов па основе РЬ наблюдается монотонное уменьшение периода идентичности кубической решетки а но мере увеличения содержания 1п. Результаты рентгенографических исследований сплавов в системе свинец индий, полученные различными авторами, обобщены и уточнены в работе . Весь комплекс полученных экспериментальных данных по исследованию кристаллической струкгуры сплавов в системе РЬ 1п представлен на рис. Исследования термодинамических параметров сплавов в системе свинец индий были выполнены многими авторами . Для получения данных о поведении компонентов в твердом и жидком состоянии применяли различные экспериментальные методики калориметрию, метод Кнудсена, эффузионный метод, изучение поверхностного натяжения, а также метод Э. Д.С. Было установлено, что процесс образования сплавов РЬ Тс является эндотермическим. Данные о величинах энтальпий смешения свинца и индия в жидком состоянии при Т 3 К представлены на рис. Рис. Энтальпии смешения индия со свинцом в жидком состоянии при Т 3 К 7 и твердом состоянии 2 . Рис. Концентрационные зависимости парциальных мольных энтропий смешения Думрь и Д5МП и интегральной мольной энтропии смешения Дум в системе свинец индий при Г К . Изучение расплавов РЬ 1п в интервале температур 2 К было проведено методом Э. Д.С. Тх с использованием 1п3 и ЬПЫЮ электродов. Э.Д. С., на основании которых, в свою очередь, были рассчитаны температурные активностей компонентов в системе РЬ 1п. Авторы установили, что концентрационные зависимости активностей обоих компонентов в системе свинец индий характеризуются умеренными положительными отклонениями от закона Рауля. При этом значения активности свинца в расплавах РЬ 1п в интервале температур К наиболее близки к идеальному поведению в области составов, обогащенных этим компонентом . По мере увеличения содержания индия в расплавах растут величины активности свинца. Также необходимо отметить, что величина положительных отклонений от идеальности убывает с ростом температуры для свинца и индия одновременно. Полученные данные о значениях активностей компонентов хорошо согласуются с характером линии ликвидус на фазовой диаграмме системы РЬ 1п . На основании концентрационных зависимостей активностей компонентов в расплавах системы РЬ 1п в работе были рассчитаны парциальные и интегральные энтальпии и энтропии смешения в интервале температур К рис. Значения интегральной свободной энергии смешения А1 характеризуются незначительным отрицательным отклонением от соответствующего параметра, рассчитанного в приближении идеальных растворов. Концентрационная зависимость интегральной энтальпии смешения Дйм показала, что образование расплавов в системе свинец индий сопровождается эндотермическим эффектом . Пик на кривой АИм Лх1п при Т К соответствует координатам Ам 1, кДжмоль и Хп 0, мольн. Зависимость параметра взаимодействия I Лхп можно представить в виде прямой, имеющей некоторый угол наклона к оси абсцисс. Подобный вид зависимости г Лхп позволил авторам с уверенностью утверждать, что поведение компонентов в расплавах свинец индий можно описать в рамках модели субрегулярных растворов.