Синтез и физико-химические свойства твердых растворов Pb1-x Ge xTe и Sn1-x Ge x Te

• Автор: Шаталова, Татьяна Борисовна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМЫХ СИСТЕМ обзор литературы

1.1. Фазовые диаграммы двухкомпонентных систем.

1.1.1. Система свинец теллур.

1.1.2. Система германий теллур

1.1.3. Система олово теллур

1.2. Фазовые диаграммы квазибинарных систем

1.2.1. Система РЬТеСеТе.

1.2.2. Система ЗпТееТе.

1.3. Особенности химической связи в полупроводниковых соединениях группы АВ

ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ
2.1. Определение состава образцов
2.1.1. Определение концентрации носителей заряда.
2.1.2. Рентгенофазовый анализ
2.1.3. Локальный рентгеноспектральный анализ
2.1.4. Массспектрометрия вторичных нейтральных частиц.
2.2. Исследование структурных характеристик кристаллов и пленок
2.2.1. Оптическая микроскопия
2.2.2. Электронная микроскопия.
2.3. Исследование зарядового состояния атомов
2.3.1. Рентгеновская эмиссионная спектроскопия.
2.3.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ И ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗЦОВ
3.1. Методы синтеза кристаллов и пленок на основе соединений А1УВТ обзор литературы.
3.1.1. Методы выращивания монокристаллов из расплава и пара
3.1.2. Методы синтеза пленок.
3.2. Синтез и характеристика кристаллов и пленок экспериментальная часть.
3.2.1. Синтез поликристаллических образцов.
3.2.2. Выращивание и характеристика монокристаллов.
3.2.3. Синтез пленок теллурида германия методом горячей стенки.
3.2.4. Характеристика структуры и электрофизических свойств пленок СеГе.
ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ ЗАРЯДОВОГО СОСТОЯНИЯ АТОМОВ ГЕРМАНИЯ В
ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ РЬе.Те И Бгц.Те.
4.1. Методы определения зарядового состояния атомов в кристаллах обзор литературы.
4.1.1. Краткий обзор методов исследования зарядового состояния атомов.
4.1.2. Рентгеновская эмиссионная спектроскопия как метод определения эффективного заряда атома
4.1.3. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
4.2. Литературные данные о зарядовом состоянии различных атомов в соединениях АВ1 и твердых растворах на их основе
4.3. Определение эффективного заряда атомов германия в твердых растворах РЬ.хСехТе и 5л.д7х7е
4.3.1. Результаты, полученные методом рентгеновской эмиссионной спектроскопии.
4.3.2. Результаты, полученные методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.
4.4. Резюме главы 4.
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФУЗИИ ГЕРМАНИЯ В КРИСТАЛЛАХ
РЬТе И БпТе.
5.1. Методы изучения твердофазной диффузии обзор литературы.
5.1.1. Методы моделирования и регистрации концентрационных профилей.
5.1.2. Профильный анализ
5.1.3. Послойный анализ.
5.1.3.1. Способы снятия слоев с поверхности образца.
5.1.3.2. Методы определения концентрации компонентов
5.1.4. Обработка диффузионных данных
5.2. Литературные данные о диффузии примесей в теллуридах свинца и олова
5.3. Исследование диффузии германия в кристаллах РЬТе и 5л7е
5.3.1. Приготовление образцов.
5.3.1.1. Выбор условий диффузионных отжигов.
5.3.1.2. Проведение диффузионных отжигов
5.3.2. Регистрация профилей концентраций и расчет коэффициентов диффузии германия.
5.4. Резюме главы 5.
ГЛАВА 6. ИЗУЧЕ1ШЕ ОКИСЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ КРИСТАЛЛОВ ТВЕРДЫХ
РАСТВОРОВ РЬ1.ЗехТе И П1.хрехТе.
6.1. Литературные данные об окислении поверхности полупроводников группы
6.2. Изучение окисления поверхности твердых растворов РЬ1.ЗехТе и 5п.хСехТе кислородом воздуха
6.2.1. Окисление поверхности бинарных теллуридов
6.2.2. Окисление поверхности твердого раствора РЬо.9з6еоо7Те
6.2.3. Окисление поверхности твердого раствора 5п.хСехТе.
6.3. Резюме главы 6.
ВЫВОДЫ
БЛАГОДАРНОСТИ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Максимальная ширина области гомогенности РЬТе составляет я ат. Г 3 рис. Кристаллическая структура теллурида свинца отвечает структурному типу КаС1 тЗт с параметром элементарной ячейки д6 при 8С 4. Рис. Область гомогенности теллурида свинца 3 . Диаграмма РтегТ системы РЬТе представлена на рис. Пар над теллуридом свинца, состав которого соответствует минимальному общему давлению Ртж, состоит из молекул РЬТе, Те2Те, РЬ, а также небольшого количества молекул РЬТе2, РЬ2Те2 5. Основной вклад в общее давление вносят молекулы РЬТе. Для 0Я при приближении к металлической границе области гомогенности давление свинца возрастает приблизительно в 4 раза, давление теллура Рте2 уменьшается приблизительно в раз. Для теллуровой границы области гомогенности установлено, что в паре преобладают молекулы Те2, причем РТе2 возрастает по сравнению с Ртпримерно на 4 порядка. Температурная зависимость РТе2 для образцов с одинаковым отклонением от стехиометрии изоконцентраты определена в работе 6. Се и теллуром 8К, ат. Те 7. Максимум на кривой ликвидуса соответствует . Те. Данные, свидетельствующие о конгруэнтном характере плавления, получены при дифференциальнотермическом анализе сплава состава . Те с использованием в качестве эталона образца эвтектического состава 7е7е7е,
Й О 1. КЗ К
Рис. РТеТпроекция системы РЬТе в области соединения. Система германий теллур. Холла образцов различного состава в интервале температур К, а также металлографического исследования слитков, выращенных из расплава стехиометрического состава методом Бриджмена. Выше температуры 3А существует только уЗфаза, аСеТе образуется вблизи германиевой границы области гомогенности, а уСеТе вблизи теллуровой. Следует отметить, что для получения уСеТе требуются значительные времена достижения равновесия, обычная процедура синтеза приводит к образованию ромбоэдрической модификации во всем диапазоне составов. Кубическая структура не закаливается. Различия в температурах фазовых превращений и фазовом составе сплавов на диаграммах связаны, повидимому, с трудностями достижения равновесия в системе СеТе при относительно низких температурах, с различной термической предысторией образцов и их состоянием литые, металлокерамическис, мелкодисперсные, а также с небольшими величинами теплот фазовых превращений. При этом возможно сильное влияние неконтролируемых микропримссей. Такое изменение параметра находится в согласии с изменением
Область гомогенности теллурида германия смещена в сторону большего содержания теллура 8, стехиометрический состав не принадлежит области гомогенности рис. Рис. Фрагмент Тх диаграммы системы еТе в области соединения по данным 7. МаС1 и две низкотемпературные ромбоэдрическая огфаза и ромбическая уфаза 8,9, которые можно рассматривать как слегка искаженную структуру ЗСеТе. Не существует общего мнения о фазовой диаграмме вблизи фазовых переходов. I Г I
л
0. Рис. Различные варианты Тхдиаграммы состояния системы СеТе в области фазовых переходов в Се. Тех. Что касается угла ромбоэдричности, то он в существенной степени зависит еще и от термической предыстории образца . Пар над стехиометрическим теллуридом германия состоит, в основном, из молекул СеТе, Теь веТег в соотношениях . Такое соотношение не изменяется в интервале температур С. Сублимацию СеТе можно рассматривать как кваз и конгруэнтный процесс . Анализ данных по давлению пара на твердым теллуридом германия проведен в , в таблице 1. СеТе. РТе2Т диаграмма системы СеТе приведена на рисунке 1. Таблица 1. Давление паров над твердым теллуридом германия германиевая граница области гомогенности, Па, коэффициенты уравнения 1РА1ТВ. О и. Рис. Рте2Т диаграмма системы еТе . Система олово теллур. В системе оловотеллур образуется одно твердое соединение монотеллурид олова, которое плавится конгруэнтно при температуре . С . Состав, отвечающий максимальной температуре плавления . БпТе, установлен прецизионным термическим анализом, металлографически, путем рентгеноспектрального исследования состава микровключений в выращенных кристаллах.