Особенности внутрикристаллического строения монокристаллов твердых растворов висмута с элементами IV и VI групп таблицы Д. И. Менделеева

• Автор: Палажченко, Вероника Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Благовещенск
• Количество страниц: 186 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Ведение
I, Висмут и его сплавы
1.1. Кристаллическая структура висмута.
1.2. Зонная структура висмута и сплава висмут-сурьма.
1.3. Влияние легирующей примеси на свойства висмута при образовании твердых растворов с элементами VI и VI таблицы Д.И. Менделеева.
1.4. Особенности распределения легирующей примеси при кристаллизации твердых растворов.
II. Методика исследований
2.1. Выращивание монокристаллов висмута и его твердых растворов с элементами IV и VI групп периодической таблиц
2.2. Спектральный анализ монокристаллов.
2.3. Возможные комплексы и соединения, составляющие микровключения в твердых растворах висмута с Sn, Pb, Те, 8е.
2.4. Методы обработки поверхности.
2.4.1. Химическое травление.
2.4.2. Ионная бомбардировка поверхности.
2.4.3. Механическая полировка поверхности.
2.4.4. Проводящие покрытия.
2.5. Методы наблюдения и исследования поверхности.
2.5.1. Взаимодействие между электронным пучком и образцом.
2.5.2. Контраст за счет геометрической конфигурации образца.
2.5.3. Контраст за счет среднего атомного номера.
2.5.4. Методы обработки сигнала.
2.5.5. Качественные определения элементов фаз.
2.5.6. Количественный рентгеноспектральный микроанализ и методи ка ZÄF-п оп равок.
2.5.7. Площадные и линейные распределения элементов в рентгеновских лучах.

Ш, Результаты изучения включений второй фазы в твердых
РАСТВОРАХ ВИСМУТА
3.1. Исследование поведения примесей в легированных

моно кристал л ах в и смута.
3.2. Комплексообразование в легированном висмуте.
3.3. Включения второй фазы.

3.3.1. Выявление политропии примеси в монокристаллах твердых растворов висмута и висмут-сурьма с элементами
IV группы
3.3.2. Выявление политропии примеси в монокристаллах твердых растворов висмута и висмут-сурьма с элементами
V! группы
3.3.3. Выявление политропии примеси в монокристаллах
твердых растворов висмута с элементами IV и VI группы
3.4. Оценка количества примеси, не проявляющей донорные свойства
3.5. Исследования электрической активности включений
IV. Система «монокристалл-микровкпючение»
4.1. Структура, свойства и тип химических связей компонентов микровключений
4.2. Механизмы образования микровключений в монокристаллах висмута, легированного элементами IV и VI группы
4.2.1. Механизмы образования микровключений в монокристаллах висмута, легированного элементами IV
группы
4.2.2. Механизмы образования микровключений в монокристаллах висмута, легированного элементами VI
группы
4.2.3. Механизмы образования микровключений в монокристаллах висмута, легированного элементами IV и VI группы
4.3. Явление политропии и коэффициенты отдачи примеси
Основные результаты и выводы
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Современное развитие науки и техники постоянно предъявляет все более высокие требования к полупроводниковым материалам. Это относится как к свойствам, так и к структуре веществ, прочно вошедших в научный и технический потенциал, а также новых, пока еще только исследуемых полупроводников. В связи с этим в последние годы особо актуальным становится интерес к полупроводникам с узкой запрещенной зоной (узкозонным полупроводникам), а также к полуметаллам.
Висмут, в котором удалось наблюдать целый ряд любопытных эффектов, является типичным представителем полуметаллов. Твердые растворы на основе висмута и сурьмы входят в число узкозонных полупроводников, а сплавы 61 - Зп, В - РЬ, В‘| - Те и В! -Зе обладают полуметаллическими свойствами. Это материалы, используемые в основном для создания анизотропных датчиков различного назначения (усилителей звука, болометров, тензометров, термоэлементов и других сенсоров, работающих за счет анизотропии физических свойств). Кроме того, твердые растворы на основе висмута, занимающие промежуточное положение между металлами и полупроводниками, являются перспективными для решения многих вопросов современной физики полупроводников и их технического применения.
Обзор литературы показывает, что основное внимание исследователей сосредоточено на изучении электрических, гальваномагнитных и других физических свойств В! и его твердых растворов с ЗЬ, Зп, РЬ, Те, и Зе, при этом мало внимания уделено качеству образцов. Это является причиной несогласованности данных разных авторов, встречаемые в литературе. С этой точки зрения изучены лишь сплавы Вь-ЗЬ, в которых обнаружен дендритный рост
теллура. При изменении содержания Те в сплавах ВЬТе от 0,1 до 0,3 ат.% [49] изменяется уровень Ферми в пределах примерно 0,20,4 эВ, эффективные массы электронов заметно не меняются.
Примеси теллура и селена действуют как доноры, но эффективность теллура при этом значительно больше, чем селена. Различное воздействие атомов теллура и селена связывается с “деформационным фактором” (50). Различные свойства сплавов с небольшими концентрациями примесей элементов VI группы объясняются также “концентрационным фактором”, то есть неодинаковым изменением концентрации носителей тока атомами селена и теллура. В последнем случае неполная отдача электронов рассматривается как кажущийся эффект [65], обусловленный непараболичностью зоны проводимости.
Сравнение со сплавами В/-7е показывает, что 5е, как и Те. понижает сопротивление В/, как это было отмечено ранее [22], но эффективность селена несколько меньше, чем теллура. Температурный ход удельного сопротивления аналогичен у обоих сплавов. Анизотропия удельного сопротивления у сплавов В!—5е и В/— Те количественно совпадает.
Абсолютные составляющие тензора коэффициента Холла в сплавах В1-5е значительно меньше, чем в чистом висмуте, и уменьшаются по мере роста концентрации $е, а область слабого поля заметно расширяется во всем интервале температур (от 0,7536 А./м в В/ до 5,2752 А/м у В1-5'е 0,1 ат% при Т-77°К).
У сплавов с большой концентрацией селена нет максимумов в измеряемом интервале температур и ЯЯз? с повышением температуры монотонно возрастает.
Магнетосопротивление с добавлением примеси селена монотонно падает, а область квадратичной зависимости его от