Разработка эпитаксиальной технологии получения сульфида кадмия и свойства гетероструктуры CdS - ZnO

• Автор: Казимагомедов, Рустам Муртузалиевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Литературный обзор
1.1. Общая характеристика оксида цинка
1.2. Методы получения монокристаллических слоев и пленок ХпО на ориентирующих и не ориентирующих подложках
1.3. Газотранспортный метод получения оксида цинка и анализ условий его восстановления водородом
1.4. Физические явления в оксиде цинка и их влияние на его основные параметры
1.5. Основные методы получения кристаллов и ориентированных пленок сернистого кадмия
ГЛАВА 2. Описание установки, методики химического транспорта Ъ&О и Сей, подготовки поверхности подложек к их нанесению, изучения совершенства структуры и их некоторых свойств
2.1. Описание установки для получения пленок 2пО и СсЙ методом химических транспортных реакций
2.2. Исследование совершенства структуры и ориентации растущего слоя ZnO и Сей методом дифракции быстрых электронов
2.3. Методика подготовки и очистки поверхности подложек к нанесению ориентированных слоев и пленок ZnO и Сей
2.4. Методика измерения электрических свойств пленок и слоев гпОиСсй

ГЛАВА 3. Термодинамика транспорта сульфида кадмия и получение его в атмосфере водорода
3.1. Расчет изменения свободной энергии реакции восстановления сульфида кадмия водородом
3.2. Зависимость константы равновесия реакции, парциальных давлений ее компонентов от температуры и общего давления
в системе
3.3. Определение относительного выхода кадмия в газовую фазу и
его зависимости от условий осуществления реакции
Выводы
ГЛАВА 4. Закономерности роста и морфология эпитаксиальных пленок сульфида кадмия и некоторые свойство гетероструктуры Сй84£нО
4.1. Микроморфология и особенности роста эпитаксиальных пленок сульфида кадмия базисной ориентации
Выводы
4.2. Некоторые свойства гетероструктуры п-Сб8-п-2пО
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Введение
Актуальность проблемы. На данном этапе развития физики полупроводников имеются достаточно результатов, на основании которых можно утверждать, что будущая техника должна быть многофункциональной и в ней наряду с другими активными материалами должны быть использованы широкозонные полупроводниковые соединения типа А2В6, относящиеся к классу прямозонных полупроводников.
Поскольку известно, что научно-технический прогресс обеспечивается внедрением последних достижений фундаментальной науки в соответствующие отрасли современного производства, к примеру можно указать на темпы развития микроэлектроники, успех обеспечивается благодаря всестороннему исследованию физико-химических свойств кремния, электронных процессов в нем, разработки технологии его получения с необходимыми свойствами.
Однако в современной радиоэлектронной, вычислительной аппаратуре, созданной повышением интеграции и функциональной сложности традиционных микросхем, основная часть стоимости производства и отказов в работе приходится на долю традиционных активных элементов. С другой стороны, техника использующая традиционную логику (счет количества заданной порции электрического заряда) на базе элементов в кремнии, магнитной памяти и проводной связи между самыми элементами и исполнительной аппаратурой, близка к достижению своих предельных возможностей, как по быстродействию, так и по массе и габаритам. Поэтому радикальное решение данной проблемы, как показывают современные достижения физики и квантовой оптики, можно ожидать на основе использования оптоэлектронных и акустоэлектронных систем.
Опто- и акустоэлектронная техника, созданная путем синтеза передовых достижений физики, включая квантовую оптику, должна обладать «не-

Н2(т) 2Нхсмос Т 2с
(1.2)
По данной реакции образовавшиеся электроны переходят в зону проводимости ЪлО, что легко устанавливается по изменению электропроводности ЪпО в области Т > 300К. С повышением температуры (Т > 433 К) хемо-сорбированной водород диффундирует в объем оксида цинка. Энергия активации этого процесса равна 1,2 эВ [70]. По Томасу диффузия цинка в оксид цинка наблюдается при энергии активации Е = 0,55 эВ.
Из сравнения этих величин следует, что движение ионов водорода в ZnO более затруднено, чем ионов цинка. Объясняется это тем, что ионы водорода образуют с ионами кислорода решетки оксида цинка (О - Н) комплексы. При движении водорода в глубину ZnO связь О — Н должна разрываться. При более высокой температуре (Т > 820К) и значительной длительности процесса неизбежным становится процесс ухода кислорода из решетки 2пО и генерация вакансий кислорода (Уа). Процесс генерации вакансии кислорода в решетке оксида цинка можно записать в виде условной реакции:
В интервале температур от 820 до 970К преобладающим процессом в ZnO можно считать образование данного дефекта. В области температур Т > 970-980К преобладающим дефектом в ZnO оказывается цинк Zn, в междо-узельном состоянии. Он в ZnO однократно ионизован до 1300 К, поэтому для интервала температур от 970 до 11807 реакции (1.2) и (1.3) должны быть заменены следующей реакций:
Ионы цинка, и электроны освобождающиеся в объеме ZnO по мере протекания реакции (1.4), диффундируют к его поверхности. Если в системе поддерживается температура Т2, то между количеством цинка, находящемся на поверхности ZnO и в газовой фазе, устанавливается равновесие. Таким образом, равновесия концентрация цинка на ZnO при заданной температуре и
2Н;0 =Н2О(П + (У0+ + е-)2п0
(1.3)
ZnO(J) + Н2 (г) - Н20(г) + (7л\ +е )2п0
(1.4)