Физико-химические основы получения гетероэпитаксиальных слоев Cd x Hg1-x Te из паров ртути и алкильных соединений кадмия и теллура

• Автор: Моисеев, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.19
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 335 с. : ил.

1.1. Основные физикохимические свойства ,

и xx.

1.2. Методы получения эпитаксиальных слоев КРТ.

1.3. Получение эпитаксиальных слоев КРТ Vметодом.

1.3.1. Общая характеристика и достигнутые результаты.

1.3.2. Подложки для эпитаксии КРТ. .

1.3.3. Особенности выращивания буферных слоев теллурида

кадмия на подложках из арсенида галлия.

1.3.4. Низкотемпературный рост слоев КРТ.

1.3.5. Кинетика и механизм осаждения слоев и КРТ

из паров металлоорганических соединений.

1.4. Термораспад алкильных соединений кадмия и теллура.
1.4.1. Взрывной режим распада.
1.4.2. Кинетика и механизм термораспада диметилкадмия и
диэтилтеллура.
1.5. Постановка цели и задач работы.
Глава. 2. Исследование взрывного распада алкильных МОС в
газовой фазе.
2.1. Расчет термохимических и термодинамических свойств алкильных МОС.
2.2. Исследование распада индивидуальных алкильных МОС в форме теплового взрыва.
2.2.1. Аппаратура и методика эксперимента.
2.2.2. Результаты и их обсуждение.
2.3. Влияние добавок на взрывной распад
алкильных МОС.
2.3.1. Исследование влияния воздуха на взрывной распад
диметилкадмия.
2.3.2. Влияние водорода на взрывной распад диметилкадмия.
2.3.3. Исследование взрывного распада смеси диметилкадмия с диэтилтеллуром. ш
2.4. Оценка возможности взрывного распада летучих
алкильных МОС
2.5. Рекомендации по безопасной работе с алкильными
Глава 3. Исследование кинетики и механизма терксраспада
диметилкадмия и диэтилтеллура.
3.1. Гомогенный термораспад диметилкадмия.
3.1.1. Аппаратура и методика эксперимента.
3.1.2. Результаты и их обсуждение
3.2. Гомогенный термораспад диэтилтеллура.
3.3. Гомогенногетерогенный распад диметилкадмия.
3.4. Рекомендации по использованию в МОСФпроцессах кинетических данных термораспада диметилкадмия
и диэтилтеллура.
Глава 4. Получение МОСУОметодом высококачественнных бу
ферных слоев теллурида кадмия на подложках из сапфира и арсенида галлия.
4.1. Термодинамический анализ системы СОМе2ТеЕЦН2.
4.2. Аппаратура и методика исследований.
4.3. Определение состава газовой Фазы в процессе
осаждения слоев.
4.4. Исследование кинетических закономерностей роста слоев СбТе из паров диметилкадмия и диэтилтеллура в потоке водорода.
4.4.1. Зависимость скорости роста от температуры.
4.4.2. Зависимость скорости роста от парциального давления МОС и общего давления в реакторе.
4.5. Механизм роста СбТе.
4.6. Исследование состава слоев теллурида кадмия.
4.6.1. Изменение концентрации макрокомпонентов по толщине слоев теллурида кадмия.
4.6.2. Исследование примесного состава слоев теллурида кадмия.
4.7. Исследование влияния типа подложки, ее подготовки и условий осаждения на структурное совершенство слоев СбТе.
4.7.1. Зависимость кристаллографической ориентации и морфологии поверхности эпитаксиальных слоев теллурида кадмия от типа подложки и условий осаждения.
4.7.2. Зависимость структурного совершенства слоев теллурида кадмия от условий выращивания и их толщины.
4.7.3. Дифференциальный анализ кривых качания рентгеновской дифракции слоев теллурида кадмия.
4.7.4. Влияние подготовки сапфировых подложек на кристаллическое совершенство эпитаксиальных слоев СаТе.
4.7.5. Зависимость совершенства кристаллической структуры слоев СсГГе от разориентацин сапфировой подложки.
4.8. Исследование спектров низкотемпературной фотолю
минесценции и электрофизических свойств слоев СйТе.
4.8.1. спектры низкотемпературной Фотолюминесценции
эпитаксиальных слоев теллурида кадмия.
4.8.2. Влияние чистоты слоев СсЛе на спектры фотолюминесценции.
4.8.3. Зависимость электрофизических свойств слоев СйТе
от типа подложки и условий выращивания.
Глаза 5. Получение эпитаксиальных слоев СхТе на ар
сениде галлия методом химического осаждения из паров ртути и алкильных МОС кадмия и теллура.
5.1. Аппаратура и методика эксперимента.
5.2. Осаждение слоев СбТе на подложках из СаАз.
5.2.1. Кинетика осаждения и свойства слоев СсЗТе.
5.2.2. Модель осаждения теллурида кадмия из диметилкад
мия и диэтилтеллура.
5.2.3. Обсуждение результатов осаждения слоев С1Те.
5.2.4. Выбор условий осаждения слоев СаТе в вертикальном реакторе.
5.3. Осаждение слоев теллурида ртути.
5.3.1. Влияние условий осаждения на скорость роста эпитаксиальных слоев теллурида ртути.
5.3.2. Влияние условий осаждения на свойства полученных
слоев теллурида ртути.
5.3.3. Обсуждение результатов осаждения слоев теллурида
ртути.
5.4. Осаждение эпитаксиальных слоев СЗх.хТе.
5.4.1. Выращивание слоев ЯхН.хТе послойным методом.
5.4.2. Модель осаждения С0хН2,.хТе.
5.4.4.
5.5.
5.5.2.
Выводы
Влияние температуры осаждения на свойства слоев СЭхН,хТе.
Исследование фоточувствительности слоев СЗхНхТе.
Обсуждение результатов по осаждению слоев СсЗхНв,.хТе.
Развитие методики получения гетероструктуры СЭхНЯ.хТе СаА из паров кос и ртути.
Влияние замены диэтилтеллура ка диизопропилтеллур на рост слоев сате и нге.
Совершенствование методики получения слоев СНТе.
Исследование свойств слоев СЗхНхТе и обсуадение результатов.
Литература


Несмотря на простоту оборудования, достаточно высокую скорость роста несколько микрон в час и высокое совершенство слоев, метод ИКД имеет существенный недостаток еаризонный характер состава по толшине от х1 в глубине до х0 на поверхности слоя. Химическое осаждение из паров металлоорганических соединений М0СЮ или НОУРЕ в настоящее время считается одним из наиболее перспективных методов получения эпитаксиальных слоев теллуридов кадмияртути. В традиционной МОСэгштаксии температура осаждения составляет С, а при использовании фото или плазмостимуляции распада МОС температура осаждения снижается до
С см. В качестве подложек возможно использование различных материалов при сохранении высокогокристаллического совершенства и хорошей морфологии поверхности слоев. В едином технологическом цикле, как и в методе МЛЭ. Скорость роста в методе 0V обычно несколько микрон в час. Имеются широкие возможности через технологические параметры управлять скоростью роста и свойствами получаемых слоев температура. МОС и др Следует отметать также такое преимущество метода 0V. Алкильные МОС кадмия и теллура используемые в 0V методе роста СбТе и КРТ это легколетучие жидкости, для глубокой очистки которых могут быть применены высокоэффективные комплексные схемы, включающие дистилляционные. В то же время к недостаткам метода 0V можно отнести токсичность и высокую реакционную способность используемых МОС. Что касается технологического оборудования для традиционной МОСэпитаксии, то оно значительно дешевле, чем для МЛЭ и выпускается за рубежом серийно например фирмами . I I. V Англия. IX Германия. Vтехнология уступает МЛЭ в широте применяемых методов контроля и исследования свойств слоев I i, однако в последнее время и здесь имеется тенденция к сокращению разрыва в Vустановках все более интенсивно начинают использовать
элипсометрию. Структурное совершенство и электрофизические параметры слоев КРТ. ЖФЭ, МЛЭ и МОСУЭ находятся примерно на одинаковом уровне. Наиболее высокий из них уровень научной и технической проработки имеет метод ЖФЭ. Перспективы его дальнейшего развития близки к исчерпанию. Основным ограничивающим фактором является принципиальная трудность создания резких гетерограниц при росте из расплава. Этого недостатка в значительной степени лишены методы МЛЭ и МОСУО. На наш взгляд, в ближайшем будущем оба газофазных метода станут основными при получении сложных фотоприемных устройств на основе КРТ создание в одном цикле многоцветных фотодиодных структур. Метод МЛЭ будет ,повидимому, иметь преимущество при получении уникальных структур, когда их стоимость не будет играть определяющей роли, а метод МОСУО будет первенствовать при выпуске серийной более дешевой продукции. Проанализируем состояние этой проблемы на основании имеющихся на начало г. Получение эпитаксиальных слоев КРТ МОСУБметодо. Общая характеристика и достигнутые результаты. Первым сообщением о получении соединений А2 В6 с использованием МОС является работа года , в которой, в частности, сообщалось о выращивании теллурида кадмия из диметилкадмия и диметилтеллура в потоке водорода. Результаты по выращиванию Не и СбхН,хТе МОСУОметодом долгое время отсутствовали, несмотря на
значительный интерес к использованию КРТ для ИКдетекторов. Это связано с тем. Равновесное давление пара ртути над КРТ при обычно используемых температурах роста значительно выше обычно используемых давлений МОС например при 0С необходимо давление 3 Па по сравнению с 1 Па для МОС кадмия и теллура . КРТ гибридным методом 1. Он заключается в использовании наряду с МОС кадмия и теллура источника с жидкой ртутью, что позволяет легко обеспечивать необходимое давление ртути в течение роста и охлаждения образца. Диметилкадмий и диэтаптеллур транспортировались водородом и разлагались на подложке из теллурида кадмия, температура которой С поддерживалась с помощью высокочастотного нагрева графитового пьедестала. Стенки реактора нагревались для того, чтобы поддерживать необходимое давление паров ртути. Рост xix осуществляли осаждением одновременно трех компонентов из газовой Фазы метод i . Было установлено, что скорость роста КРТ заметно увеличивается с ростом температуры , и парциального давления ДЭТ . В методе состав слоя КРТ сильно зависит от условий роста.