Влияние примесей на кинетику и механизмы окисления поликристаллических слоев селенида свинца при формировании фоточувствительных структур

• Автор: Голубченко, Надежда Владимировна
• Шифр специальности: 05.27.06, 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 193 с. : ил.

1.1 Физикохимические свойства селенида свинца

1.2 Влияние собственных точечных дефектов на свойства селенида свинца

1.3 Влияние примесей на свойства халькогенидов свинца. Самокомпенсация в селениде свинца

1.4 Фоточувствительность поликристаллических слоев на основе халькогенидов свинца

1.5 Выводы и постановка задач

Глава 2 Методы получения и методики исследования поликристаллических слоев селенида свинца и структур на их основе
2.1 Термодинамический анализ и обоснование выбора исходных составов и условий окисления

2.1.1 Управление концентрацией собственных точечных дефектов селенида свинца

2.1.2 Расчет процессов дефектообразования в нелегированном селениде свинца

2.1.3 Термодинамический анализ процессов дефектообразования в легированном селениде свинца. Эффект самокомпенсации

2.2 Методика получения фоточувствительных структур на основе селенида свинца

2.2.1 Синтез и свойства исходного селенида свинца
2.2.2 Получение исходных слоев
2.2.3 Методика отжига слоев в контролируемых условиях
2.3 Методы исследования поликристаллических слоев
2.3.1 Методы исследования состава и структуры слоев
2.3.2 Методы исследования электрофизических характеристик
2.3.3 Методы исследования фотоэлектрических характеристик
2.4 Выводы
Глава 3 Исследование кинетики и механизмов окисления слоев на основе селенида свинца
3.1 Характеристики исходных слоев
3.2 Влияние отклонения состава от стехиометрического на кинетику окисления при низких температурах
3.3 Исследование процессов фазообразования в системе РЬ8е
3.3.1 Термодинамический анализ процессов окисления селенида свинца
3.3.2 Исследование эволюции микроструюуры и фазового состава слоев при низкотемпературном отжиге
3.4 Влияние примесей на кинетику окисления слоев при низких температурах
3.5 Влияние состава газовой фазы на кинетику окисления слоев при низких температурах
3.6 Особенности процессов окисления слоев при высокотемпературном отжиге
3.7 Фоточувствительные характеристики слоев на основе селенида свинца, полученных в процессе двухстадийных отжигов. Модель фотопроводимости
3.8 Выводы
Глава 4 Особенности механизмов окисления слоев, легированных йодом
4.1 Изменение микроструктуры слоев, легированных йодом, в процессе отжига
4.2 Влияние условий отжига на фазовый состав слоев
4.3 Кинетика изменения электрофизических и фотоэлектрических свойств слоев в зависимости от условий отжига
4.4 Фоточувствительные характеристики слоев на основе селенида свинца, легированных йодом. Модель фотопроводимости
4.5 Конструктивные характеристики фоторезисторов и источников ИКизлучения на основе полученных структур
4.6 Выводы Заключение Список литературы
8
ВВЕДЕНИЕ


Экстраполяцией линии ликвидуса был найден состав эвтектики вблизи свинца, который отвечает 0,3 ат. Бе. Тип носителей заряда и их концентрация в чистом нелегированном материале определяется отклонением состава от стехиометрии. При избытке металлического компонента относительно стехиометрического состава, халькогениды свинца обладают электропроводностью птипа, при недостатке ртипа. При этом вариация концентрации носителей заряда может достигать значения см3 и более для обоих типов проводимости. Области устойчивости гомогенной фазы селенида свинца вблизи стехиометрии соответствует большой диапазон концентраций свободных носителей , , . Максимальная концентрация электронов в образцах,
Рис. Схема структуры ЗОН полупроводниковых соединений А4В
рОО V к. Ч ж,ж. РЬве
РЪ РЬЯе 3 . РЬ т. Рис. Рис. К. Она уменьшается с понижение температуры и при 3 К составляет п2 см3 , . Максимальная концентрация дырок в образцах, насыщенных селеном, составляет р2 см3 при К. Такая особенность фазовой диаграммы существенно затрудняет получение кристаллов, близких по составу к стехиометрии. Состав, обладающий максимальной температурой плавления, не совпадает со стехиометрическим составом, что характерно для соединений, склонных к образованию дефектов. Преобладающими равновесными дефектами в селениде свинца принято считать атомы свинца в междоузлиях и вакансии свинца. Анализ РТх диаграмм для соединений РЬХ показывает, что составы бинарных соединений этой группы могут значительно, до 0,1 ат. На рис. РТ проекция РТх диаграмма состояния в области химического соединения . Массспектрометрическис исследования показали, что основным компонентом пара при конгруэнтной сублимации селенида свинца являются молекулы , однако наблюдается появление в паре и сложных молекул 2, , РЬгБег и т. В процессе сублимации селенида свинца согласно , происходит частичная диссоциация молекул в газовой фазе на составляющие компоненты, из которых основными являются одноатомный свинец и молекулы селена , 4, . При высоких температурах основной составляющей летучего компонента является двухатомная молекула селена. К, . Суммируя уравнения 1. РЬ тЬъ Кр Как видно из 1. Ррьи Р, связанных между собой константой Кр. Рис. Из этого уравнения видно, что общее давление пара минимально при стехиометрическом составе пара, а парциальные давления пара, отвечающие этому условию, Рстех однозначно определяются константой сублимации Кр. На практике условия, соответствующие стехиометрическому составу пара, часто используют для получения однофазных слоев или кристаллов из газовой фазы. Кроме того, значение Ростех служит критерием выбора компонента, в атмосфере пара которого следует проводить термическую обработку кристаллов с целью управления его свойствами. Константа равновесия рассчитана в работах ,. Отметим, что для РЬ8е линия МЫ соответствующая минимуму общего давления паров системы, находится в области ртипа. Это означает, что при испарении конгруэнтно сублимирующей шихты получаемые образцы будут обладать ртипом электропроводности. Электрофизические свойства селенида свинца. Подробное описание электрофизических свойств халькогенидов свинца представлено в работе 1. Изучение оптических, электрических и структурных характеристик халькогенидов свинца было начато более полувека назад и ведется по сей день . Собственная концентрация носителей заряда в селениде свинца при температуре 0 К составляет 3 см 3. На основании измерений концентрации носителей заряда методом эффекта Холла была построена зависимость собственной концентрации носителей заряда от температуры, которая приведена на рис. Авторы , учитывая, что вклад в собственную концентрацию свободных носителей заряда от зон легких и тяжелых дырок носит аддитивных характер, построили зависимость квадрата собственной концентрации от температуры рис. Как известно, подвижность носителей заряда определяется механизмами рассеяния. Основными механизмами рассеяния в селениде свинца при не слишком низких температурах является рассеяние на акустических фононах и полярное рассеяние на оптических фононах .