Сверхбыстрое растворение меди в гетероструктуре металл/ХСП и разработка приборов на ее основе

• Автор: Когай, Владимир Ян-Сунович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ
РАСТВОРЕНИЯ МЕТАЛЛОВ В ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ (ХСП)
1.1. Растворение металлов в ХСП при их совместном синтезе
1.2. Растворение металлов в пленках ХСП при термической диффузии
1.3. Фоторастворение металлов в ХСП
1.4. Электрофоторастворение металлов в ХСП
1.5. Дефекты в ХСП
1.6. Выводы по состоянию проблемы и постановка задачи исследования... 38 Глава 2. МЕТОДИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ
2.1. Синтез стеклообразных материалов
2.2. Получение пленок ХСП в сильнонеравновесных условиях
2.3. Определение удельного поверхностного сопротивления пленки
2.4. Исследование оптических свойств пленок ХСП методом эллипсометрии
2.5. Исследование модифицированных пленок ХСП методом фотоэлектронной спектроскопии
2.6. Радикальное травление гетероструктуры металл/ХСП (М/ХСП) в плазме активных газов
Глава 3. СВЕРХБЫСТРОЕ РАСТВОРЕНИЕ МЕДИ В ГЕТЕРОСТРУКТУРЕ М/ХСП ПРИ СПОНТАННОЙ РЕЛАКСАЦИИ
3.1. Исследование оптических свойств пленок АзбоБе
3.2. Кинетика растворения меди в пленке ХСП
3.2.1. Влияние соотношения толщин слоев меди и ХСП на скорость
растворения металла в пленке ХСП
3.2.2. Влияние температуры подложки на скорость растворения меди в пленке ХСП
3.2.3. Влияние состава ХСП на скорость растворения меди в пленке

3.3. Структурно-химические упорядочения в гетероструктуре М / ХСП
3.4. Исследование валентного состояния меди в модифицированных ХСП.. 83 Глава 4. МЕХАНИЗМ СВЕРХБЫСТРОГО РАСТВОРЕНИЯ МЕДИ В
ПЛЕНКЕ ХСП
4.1. Теоретический анализ сверхбыстрого растворения меди в пленке

4.2. Влияние химического и электрохимического потенциалов на растворимость металла в ХСП
4.3. Термодинамический стимул легирования
4.4. Электрическая активность легирующей добавки
4.5. Возможности практического применения гетероструктур М / ХСП
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Участие соавторов работ

Введение
К числу наиболее интересных явлений, обнаруженных в халькогенидных стеклообразных полупроводниках (ХСП), следует отнести сверхбыстрое растворение меди в гетероструктуре металл / ХСП. Это явление было обнаружено при выполнении настоящей работы. При достижении в гетероструктуре металл / ХСП критических условий (пороговых значений энергии упругой деформации и температуры подложки), в ней происходит спонтанная релаксация энергии упругой деформации, приводящая к сверхбыстрому проникновению (4 - несколько секунд) больших концентраций меди (до 50 ат.%) в пленку ХСП. При этом изменяются оптические, электрические и физико-химические свойства полупроводника. Модифицированные пленки высокочувствительны к внешним воздействиям, что позволяет разработать прецизионные датчики температуры, влажности, освещенности и др. на их основе.
Гетероструктура М/ХСП является сложной диссипативной структурой. В ней взаимосвязаны диффузионные явления и твердофазные химические реакции. Поэтому изучение физической природы обнаруженного явления представляет значительный интерес.
Целью диссертационной работы явилось исследование сверхбыстрого растворения меди в пленке ХСП при спонтанной релаксации энергии упругой деформации и разработка приборов на основе полученных тонкопленочных гетероструктур.
Диссертация состоит из четырех глав.
В первой главе приведен обзор литературных данных о процессах растворения металлов в халькогенидных стеклообразных полупроводниках. Из анализа литературных данных сделан вывод о том, что наиболее интересным и перспективным является диффузионный способ введения примесей в ХСП. Важными факторами в появлении новых

описывает каркас энергоёмких гетерополярных связей Аб - 8, а в двух последних появляются избыточные гомополярные связи Аэ - Ая. Образование избыточных связей Б - 8 характерно для многоатомных кластеров типа Аз48х при х>4, хотя не исключается возможность стабилизации в этих условиях дефектной пары (, Я, ) в окружении
гетерополярных связей Аэ - 8.
Для стекол характерно и наличие структурных микропустот - дырок атомных и молекулярных размеров, возникающих в расплаве вследствие тепловых флуктуаций фиксируемых при температуре стеклования Тё [130-132]. Перемещение частицы жидкости из одного положения равновесия в другое определяется вероятностью образования в ее окрестности квазирешеточной флуктуационной дырки (КРФД) объемом, превышающим минимальный объем УЬ: близкий к объему частицы (группы частиц). Флуктуационный свободный объем Д равен суммарному объему таких дырок, а его объемная доля £ экспоненциально зависит от температуры Т и давления Р:
где Еь - энергия дыркообразования.
Общим моментом в образовании КРФД в различных стеклообразных системах является локальное искажение конфигурации структуры в результате тепловых флуктуаций плотности. Локальные расширения и сжатия структуры в терминах теории свободного объема [130-132] рассматриваются как рождения и схлопывания КРФД. Экспериментально установлено, что Г составляет 1,7 % в Ая283 и 3,0 % в Ая28е3 [133]. Доля геометрического свободного объема равна 1,35 % для Аз283 и 0,6 % для Ая28е3. Это означает, что предельные смещения мостиковых атомов могут давать до 60 - 70% в концентрации КРФД триселенида мышьяка и 20 - 25% - трисульфида мышьяка.
(14)