Влияние тепловых полей на механизмы роста и фазовых превращений пленок теллурида и сульфотеллуридов кадмия

• Автор: Нуждин, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 118 с. : ил

1. Физикохимические процессы формирования пленок соединений А2В6 при конденсации в вакууме них электрофизические свойства.

1.1. Процессы вакуумной конденсации пленок соединений АВ6

1.1.1. Процессы испарения сульфидов и теллуридов кадмия в вакууме

1.1.2. Взаимодействие паровой фазы с остаточными азами атмосферы

1.1.3. Процессы межфазного взаимодейсгвия на границе пленка

подложка.

1.1.4. Зароды и еобразование.

1.1.5. Миграция ДЧ на поверхности твердого тела.

1.1.6. Оствапьдовское созревание

1.1.7. Фазовые превращения в резко неравновесных условиях.

1.2. Процессы токопереноса в неупорядоченных полупроводниках

1.2.1. Модельные представления теории переноса заряда в
неупорядоченных системах.
1.2.2. Представление неупорядоченного полупроводника в виде
матрицы кластеров правильной формы.
1.2.3. Представление неупорядоченного полупроводника в виде среды со
случайно изменяющимися в пространстве
микрохарактеристиками
1.2.4. Особенности зонного строения пленок соединений А2В6 и
твердых растворов на их основе.
1.3. Выводы.
2. Техника и методика эксперимента
2.1. Исходные материалы и подложки
2.2. Методики получения опытных образцов
2.2.1. Синтез пленок при температурах подложки более 3 К.
2.2.2. Синтез пленок при низких температурах подложки
2.2.3. Синтез пленок в неоднородных условиях.
2.2.4. Синтез пленок твердых растворов СхТе1.х
2.3. Методы исследования модельных объектов
2.3.1. Геометрические исследования.
2.3.2. Электронографические исследования.
2.3.3. Электронномикроскопические исследования
2.4. Элекфофизические измерения
2.5. Оценка погрешности экспериментальных данных.
3. Влияние неоднородных условий температурногч ноля подложки на кристаллическую структуру и морфологию поверхности пленок теллурида кадмия, синтезированных из паровой фазы.
3.1. Структура и морфология пленок теллурида кадмия, синтезированных в тепловом поле градиента тем пера гуры
3.2. Особенности формирования пленок теллурида кадмия в генловом поле градиента температуры.
3.3. Влияние термодиффузии на оствальдовское созревание пленок теллурида кадмия, формирующихся в тепловом поле фадиента температуры
4. Электрические свойства пленок теллурида кадмия, синтезированных в тепловом поле градиента температуры
4.1. Электрическое сопротивление пленок
4.2. Влияние структуры пленок на электрическое сопротивление
4.3. Влияние толщины пленок на электрическое сопротивление
4.4. Влияние атмосферы на электрическое удельное сопротивление
4.5. Механизмы гокопереноса
5. Электрические исследования процессов фазовых превращений твердых растворов x1 синтезированных в резко неравновесных условиях.
5.1. Изменение СВОЙСТВ систем СсхТе в процессе термоактивируемых фазовых превращений
5.1.1. Изменение структурных свойств образцов
5.1.2. Изменение темновой проводимости образцов
5.1.3. Изменение фотоэлектрических и электрооптических свойств
образцов
5.2. Изменение химического потенциала в процессе фазовых
превращений
Литература
Основные обозначения и сокращения
ДЧ диспсрснаяые частицаы
кзо квазизам кнуты й объем
ОС оствальдовскос созревание
ои открытое испарение
РНУ резко неравновесные условия
тэ тепловой экран
ТР твердый раствор
А, коэффициент диссоциативной десорбции
Оа коэффициент диффузии атомов по подложке
Ог коэффициент диффузии атомов в паровой фазе
К энергия активации десорбции
Е энергия активации диффузии
Кб ширина запрещенной зоны
К, уровень Ферми
Кр край подвижности
0 функция распределения ДЧ по размерам
АСГ стандартное изменение свободной энергии Гиббса
АИа стандартное изменение энтальпии
Д стандартное изменение энтропии
И толщина пленки
ЖО мощность источника
ь фототок
Л поток 1го вещества
л константа равновесия
л постоянная Больцмана
1,р дсбаевский радиус экранирования
д длина свободного пробега носителей
концентрация доноров
V, плотность поверхностных состояний
П1 поверхностная концентрация адатомов
п степень затухания источника
паао равновесная плотность атомов на подложке
па эффективная концентрация носителей
Р давление пара
Р плотность вероятности
р равновесное давление пара над поверхностью
Як критический размер зародыша
р средний размер дисперсных частиц
Яц коэффициент Холла
7 температура го объекта
1 время
Ус скорость конденсации
Ур скорость роста ДЧ
ау коэффициент испарения
До пересыщение на подложке
2 напряженность электрического поля
Рр скорость носителей в единичном электрическом поле
ст3 свободная энергия единицы поверхности подложки
7 свободная энергия единицы поверхности зародыша
г время жизни неравновесных носителей
тг время реиспарения адатомов
Введение


Фазовые превращения в резко неравновесных условиях. Выводы. Синтез пленок при температурах подложки более 3 К. Синтез пленок в неоднородных условиях. Синтез пленок твердых растворов СхТе1. Геометрические исследования. Электронографические исследования. Оценка погрешности экспериментальных данных. Влияние неоднородных условий температурногч ноля подложки на кристаллическую структуру и морфологию поверхности пленок теллурида кадмия, синтезированных из паровой фазы. Особенности формирования пленок теллурида кадмия в генловом поле градиента температуры. Электрические исследования процессов фазовых превращений твердых растворов x1 синтезированных в резко неравновесных условиях. Пленки соединений А В и твердые растворы на их основе благодаря своим свойствам являются перспективными материалами для современной микроэлектроники. Уже сегодня активно используются практикой материалы А2В6 в оптоэлектронике и солнечной энергетике. На базе теллурида кадмия созданы и успешно функционируют высокоэффективные солнечные элементы. Сульфид кадмия широко применяется для фоторезисторов и фотолюминесцентных устройств, приборов с зарядовой связью. Твердые растворы соединений ртути позволяют создавать высокочувствительные преобразователи ИКизлучения, приборы ночного видения. В качестве перспективного материала соединения
А В рассматриваются лазерным приборостроением для изготовления пленочных твердотельных лазеров. В последние несколько лет на основе соединений АВ6 созданы наиболее перспективные для электроники малоразмерные структуры типа квантовых точек, что еще больше повысило интерес промышленности к этим материалам. Более широкое применение материалов А2В6 сегодня в значительной мерю сдерживается технологическими трудностями, возникающими при синтезе объектов из этих материалов. Например, пленочные системы из АВ имеют большой разброс по параметрам и выход годных приборов достаточно низок. Другим фактором, сдерживающим широкое внедрение материалов АВ6 является деградация свойств их пленочных структур с течением времени. Перспективность материалов и проблемы их внедрения привели к огромному количеству научных работ, посвященных физикохимии и технологии получения материалов А2В6. Однако существует область, которая остается пока еще почти неизученной. Уже сегодня, например, удалось получить эпитаксиальные пленки А2В6 при синтезе в резко неравновесных условиях I 3, выявить проводимость, стимулируемую осциллядиями температуры 4, получить биустойчивые гетероструктуры 5. К нетривиальным условиям синтеза материалов относится и синтез в тепловом поле градиента температуры. В литературе практически отсутствуют работы по изучению процессов зарождения и роста в подобных условиях. В то же время можно предполагать существенное влияние этого параметра на свойства пленок и активно использовать его для управления синтезом. В этой связи одной из проблем поставленной в настоящей работе явилось изучение влияния тепловых полей на процессы конденсации и фазовых превращений пленок А В6 на основе структурных, морфологических, геометрических и электрофизических исследований на примере теллуридов кадмия. Другой проблемой, которой посвящена работа, является изучение фазовых превращений на основе электрических измерений. Известно, что электрические свойства вещества наиболее чувствительны к состоянию структуры. На перспективность их использования для анализа материалов в свое время указывал еще Курнаков 6. Однако, в литературе до сих пор практически отсутствуют работы по применению электрических исследований для анализа кинетики фазовых превращений. Нет полной ясности сегодня и о механизмах самих фазовых превращений в твердых телах. В настоящей работе исследуются термоактивируемые превращения в пленках твердых растворов А2В6 , синтезированных в резко неравновесных условиях. В связи с этим целью работы являлось выявление механизмов формирования структуры и свойств пленок теллурида кадмия в тепловом поле градиента температуры и электрофизическое изучение процессов фазовых превращений пленок сульфотеллуридов кадмия.