Нанокристаллические пленки сульфида и селенида цинка для тонкопленочных электролюминесцентных источников

• Автор: Романов, Эдуард Аркадьевич
• Шифр специальности: 01.04.01, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений и обозначений

Введение

Глава I. Нанокристаллическне пленки А2В6 синтез, структура, свойства

1.1. Свойства и особенности полупроводников Л В

1.2. Структура и свойства сульфида и селенида цинка

1.3. Влияние структуры на оптические свойства сульфида и селенида цинка

1.4. Свойства пленок А В , полученных при низких температурах конденсации

1.5. Получение сульфидов и селенидов цинка в нанокристаллическом состоянии

1.6. Основные стадии формирования пленок вакуумным методом

Выводы по первой главе

Глава II. Приборы и методы эксперимента
2.1. Сверхвысоковакуумная установка
2.2. Получение нанокристаллических пленок сульфида и селенида цинка
2.3. Методы исследований пленок
2.3.1. Определение интегральной скорости роста пленки
2.3.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия РФЭС
2.3.3. Вторично ионная массспектрометрия ВИМС пленок
2.3.4. Рентгеноструктурные исследования пленок
2.3.5. Электронномикроскопические исследования
2.3.6. АСМ исследования тонких полупроводниковых пленок
2.3.7. Определение оптических параметров и оптической ширины запрещенной зоны пленок
Вывод по второй главе
Глава 1П. Структурные и оптические свойства нанокристаллических пленок селенида и сульфида цинка
3.1. Влияние температуры конденсации на скорость роста пленки селенида и сульфида цинка
3.2. Рентгеноэлектронная спектроскопия пленок селенида и сульфида цинка
3.3. Исследование структурных характеристик пленок сульфида и селенида цинка
3.3.1. Рентгеноструктурный анализ
3.3.2. Просвечивающая электронная микроскопия
3.4. Атомносиловая микроскопия
3.5 Оптические свойства
Выводы по третьей главе
Глава IV. Механизм роста пленок. Возможности их использования.
4.1. Расчет упругих механических напряжений в структурах пленкаподложка, возникающих изза разницы термических коэффициентов расширения
4.2. Механизмы роста пленок селенида и сульфида цинка
4.3. Влияние температуры отжига на структуру пленок сульфида цинка, осажденных при температуре конденсации 3 К.
4.4. Влияние температуры отжига на оптические свойства пленок
4.5. Электролюминесцеитные источники на базе наиокомпозитных пленок гпЬеигпЗ
Выводы по четвертой главе
Заключение
Литература


Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с краткими выводами по каждой главе, заключения, списка цитируемой литературы. Она включает 1 страниц машинописного текста, рисунков, 5 таблиц и библиографию из 7 наименований. Соединения А2В6, а также твердые растворы на их основе представляют интерес благодаря уникальным электрофизическим, фотоэлектрическим и оптическим свойствам и находят применение для изготовления акустоэлектрических приборов (усилителей и детекторов ультразвука, тензодатчиков), оптоэлектронных устройств, солнечных ячеек, инфракрасных датчиков, лазеров и т. Наиболее уникальными свойствами обладают соединения между элементами подгруппы цинка Сё, Н§) и серы (8, 8е, Те), в которых сульфид цинка ближе к диэлектрикам, а теллурид ртути - к металлам. Данные соединения А2Вб кристаллизуются в основном в двух, близких между собой, алмазоподобных структурах сфалерита и вюрцита. Кристаллография их осложнена из-за способности кристаллизоваться в различных полиморфных модификациях, что связано с незначительной разницей энергий образования решеток различных модификаций. В структурных типах сфалерита и вюрцита каждый атом окружен четырьмя атомами другого типа, т. Донорно-акцепторные связи образуются за счет неподеленных электронов шестой группы (? В силу большей электроотрицательности элемента В6 электронные орбитали деформированы в его сторону. С увеличением порядкового номера катион- и анионобразователя на ковалентноионную связь в соединениях А2В6 накладывается доля металлической компоненты вследствие легкой поляризуемости больших атомов. Поэтому внутри одной гомологической группы веществ наблюдается постепенный переход от почти диэлектрика ZnS к полуметаллу Ь^Те []. Увеличение степени ионности химической связи в соединениях А В' приводит к уменьшению энергии связи, что влечет за собой уменьшение энергии образования протяженных и точечных дефектов и приводит к относительно быстрому повышению плотности дефектов, которые влияют на свойства изделий из А2В6, в частности, отрицательно сказывается на времени жизни светоизлучающих приборов. Диаграммы состояний соединений А2Вб изучены недостаточно. Сульфидные системы почти совсем не изучены. Намного лучше исследованы системы с участием селена и теллура []. В сульфидных и селенидиых системах часто наблюдается полное или частичное расслоение в жидком состоянии. Объясняется это исключительно сильно выраженной разницей в свойствах металлов подгруппы цинка с одной стороны и селеном и серой - с другой. Все халькогениды подгруппы цинка имеют прямозонную структуру, наблюдается тенденция к уменьшению ширины запрещенной зоны с увеличением средней атомной массы соединения. На рис. А3В ’ и А2В6 и их твёрдых растворов при температуре 0 К. На вставке - условие согласования постоянных решётки СаАэ и твёрдых растворов соединений А:В6. Путем синтеза твердых растворов можно плавно управлять свойствами полупроводника, что необходимо при формировании функциональных слоев лазерной гетероструктуры []. Связь между шириной запрещённой зоны и периодом решётки ряда соединений А3В5 и А2В6 и их твёрдых растворов. Рис. Главной особенностью соединений А В является то, что собственные точечные дефекты (вакансии Ум, Уп или атомы в междоузлии Аь Ввызванные отклонением от стехиометрии, являются активными центрами подобно примесным атомам. Обычно они бывают одно- или двухзарядными центрами, например, V/ и УА2+ или А" и А;~ и выступают как акцепторные или донорные центры соответственно. Преобладающими являются дефекты в подрешетке металла, т. Ул и Л,-. IK. Hr»]-*, (1. К - константа, зависящая только от температуры. ГУ*1=К2РЛ> (1. К2 -константа, Рл - давление паров металла. Ъ-Яп=х,. Измерения проводимости чистых соединений А“В показывают, что окислы, сульфиды и селениды цинка, кадмия и ртути, при любых условиях изготовления обладают только электронной электропроводностью. Среди теллуридов теллурид цинка всегда обладает дырочной электропроводностью, а теллуриды кадмия и ртути могут быть получены как п-, так и р-тила в зависимости от условий изготовления.