Получение и анализ газочувствительных и фоточувствительных наноструктурированных слоев на основе халькогенидов и оксидов элементов IV группы

• Автор: Ахмеджанов, Анвар Толмасович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Владикавказ
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. Газочувствительные и фоточувствительные

поликристаллические структуры на основе халькогснидов и

оксидов элементов I Угруппы обзор литературы

1.1. Физикохимические свойства халькогенидов свинца

1.2. Модельные представления о контактных явлениях на

границе металлполупроводник и границах зерен

1.3. Физикохимические свойства 8п

1.4. Электрические свойства диоксида олова

1.5. Физические основы работы адсорбционных

газочувствитсльных датчиков на основе диоксида олова
1.6. Выводы
2. Основные методы и методики и исследования
полупроводниковых структур
2.1. Измерения газочувствителыюсти слоев ЯнО, полученных путем окисления на воздухе
2.2. Методика измерения толщины слоев
2.3. Методика проведения фазового анализа и исследования структурного совершенства пленок 8п и РЬХ
2.4. Методика измерения эффекта Холла
2.5. Методика измерения коэффициента термоЭДС
2.6. Методика измерения фотоэлектрических и вольтамперных характеристик
2.7. Методика анализа топологии поверхности методом атомно силовой микроскопии
2.8. Исследование структур методом низкочастотного структурного внутреннего трения
2.9. Выводы
3. Получение и исследования газочувствительных слоев
диоксида олова с управляемым значением и полярностью
аналитического отклика
3.1 .Особенности получения газочувствительных слоев диоксида олова с управляемым значением аналитического
отклика
3.2. Анализ газочувствительных слоев диоксида олова
3.3. Модель формирования аналитического отклика
3.4. Анализ влияния отжига в динамическом вакууме на свойства диоксида олова
3.5. Технология изготовления газового датчика на основе
3.6. Эксплуатационные характеристики газового датчика
3.7. Выводы
4. Влияние состояния границы раздела металлхалькогенидов свинца на фотоэлектрические свойства барьерных структур
4.1. Методика формирования структур металл полупроводник
4.2. Влияние состояния поверхности на вольтамперные и фотоэлектрические характеристики структур 1пРЬТе и пРЬБе
4.2.1. Вольтамперные характеристики контактов 1п ой
4.2.2. Фотоэлектрические характеристики структур 1пРЬТе и пРЬБе
4.3. Особенности границы раздела 1плРЬТе и построение модели работы структуры
4.3.1. Определение параметров вольтамперных характеристик
4.3.2. Расчет физических параметров, I характеризующих границу раздела
4.3.3. Особенности вольтамперных характеристик, обусловленные наличием инверсного слоя
4.3.4. Анализ механизмов токопротекания через , контакт 1пРЬТе
4.4. Обнаружительная способность структур 1пРЬТе
4.5. Выводы
5. Получение и анализ наноструктурированных слоев салькогенида свинца
5.1. Физикотехнологические особенности получения слоев 1
5.2. Термодинамический анализ процесса образования собственных оксидов РЬТе и 8пТе при термическом окислении
5.3. Сравнение методик для характеризации наноструктуированных фоточувствительных слоев селенида 8 свинца
5.4. Исследование поверхности поликристаплических слоев селенида свинца методом туннельной микроскопии
5.5. Исследование топологии поверхности методом
атомносиловой микроскопии слоев
5.6. Исследование слоев РЬТеС1 методом низкочастотного структурного внутреннего трения
5.7. Сканирующая электронная микроскопия поликристаллических слоев халькогенидов свинца
5.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Селенид и теллурид свинца относятся к соединениям АУВУ1 и обладают рядом интересных физических свойств, высокая диэлектрическая проницаемость, большие подвижности носителей заряда и сравнительно узкая запрещнная зона. Практическая ценность этих полупроводников и твердых растворов на их основе определяется перспективностью их использования в инфракрасной ИК технике в качестве приемников и источников излучения. Значительная доля интереса к этим материалам связана с их применением в термоэлектричестве. К настоящему времени накоплено большое количество сведений, относящихся к физикохимическим и электрическим характеристикам объемных и пленочных образцов халькогенидов свинца . В данном разделе будут представлены некоторые из самых характерных свойств РЬТе и РЬ8е. Критерием выбора данных являлось их дальнейшее использование в экспериментах и теоретических расчетах. Согласно 2 по характеру связи халькогениды свинца обычно относят к полярным полупроводникам, то есть к полупроводникам со смешанной ионноковалентной связью. Исследования механизмов рассеяния носителей заряда в халькогенидах свинца показали, что рассеяние осуществляется главным образом акустическими, а не оптическими фононами, то есть обусловлено не ионной, а ковалентной составляющей. При этом доля ковалентности уменьшается с увеличением атомного номера халькогена 5. Преобладающий ковалентный характер химической связи в халькогенидах свинца имеет важное значение не только в связи с определением таких физических параметров как ширина запрещенной зоны или тип кристаллической структуры. Он также является определяющим при исследовании и анализе границ раздела и поверхностей, например при контакте различных типов металлов с РЬХ х веГе или при адсорбции газов из окружающей атмосферы. Халькогениды свинца являются соединениями переменного состава и характеризуются узкой областью гомогенности. На рис. РТх, РТ и Тх диаграммы состояния селенида и теллурида свинца, соответственно 3. В системе РЬБе рис. К. Область гомогенности простирается как в сторону избытка свинца тип, так и в сторону избытка селена ртип относительно стехиометрического состава. Литературные данные, касающиеся положения границы области гомогенности, насыщенной свинцом, хорошо согласуются друг с другом. Для границы, насыщенной селеном, эти данные противоречивы, так как скорость микроосаждения избыточного селена вследствие ретроградной растворимости выше, чем избыточного свинца. Максимальная концентрация электронов в образцах, насыщенных свинцом, составляет п 2,3 см3 при К. Она уменьшается с понижением температуры и при 3составляет п5. Рис. К. Эта величина существенно уменьшается с понижением температуры и при 3 К соответствует р
3,4 см. Таким образом РЬБе имеет узкую область гомогенности с максимальной е протяженностью от ,7 до ,8 ат. Бе К. В системе РЬТе образуется одно соединение теллурид свинца, плавящееся конгруэнтно при температуре К. Теллурид свинца является соединением с узкой двухсторонней областью гомогенности, максимальная протяжнность которой от ,4 до ,3 ат. Данные, полученные из экспериментов по измерению эффекта Холла и оптической плотности паров несколько отличаются п ЗЛО см3 3 К и р 2 Л О см3 К, что соответствует области гомогенности теллурида свинца от , до ,6 ат. Те. Условие минимального общего давления паров в системах РЬХ имеет вид РРЬ 2 Рт. Поэтому для получения образцов с составом, близким к стехиометрическому, используют конгруэнтно испаряющуюся шихту и предполагают, что состав газовой фазы соответствует составу конденсирующейся тврдой фазы. В данной работе этот прием применялся при выращивании пленок методом горячей стенки, когда использовалась конструкция без дополнительного источника паров. Рис. В таблице 1. Таблица 1. Коэф. К1 . Плотность, р, гсм3 8. Период идентичности, а, нм 0. Т,. Упругие постоянные , Нм2 С . С 2 1. С 1. Рнас. В 7. Основные электрофизические характеристики халькогенидов свинца представлены в таблице 1. Исследования электрофизических параметров позволяют получить информацию как о фундаментальных характеристиках материала структура энергетических зон, коэффициент преломления и пр.