Спосіб вирощування епітаксійних шарів (snте)х

Винахід відноситься до галузі техніки - технологія напівпровідникових матеріалів і може бути застосований в приладобудуванні, оптоелектроніці, термоелектриці. Відомий спосіб одержання шарів з'єднань AIVBVI методи квазізамкнутого об'єму (метод "гарячої стінки"), з допомогою якого при певних температурних режимах осаджували шари PbTe, Pb0,8 Sn0,2Te на різних підкладках (Фреик Д.М. Получение слоев соединений AIVB VI с заданными параметрами методом квазизамкнутого объема // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. -1982. - Т.18. - №8. - С.1237 - 1248). Як при одержанні вказаних вище матеріалів, так і в інших випадках, температури основного джерела яке випаровують, Tв, додаткового джерела халькогена Tд, підкладки Tп, стінок реактора Tс можуть змінюватися в широких межах (400 - 800К) і в зв'язку з цим будуть змінюватися в широких межах електричні та структурні параметри шарів. Аналогічним способом одержують плівки 3-х компонентних твердих розчинів AIVBVI з механічної суміші компонентів. При зміні температури підкладок Tп змінювалася структура плівок (Фреик Д.М., Войткив В.В., Олеськив С.П., Белей М.И., Галущак М.А. Получение пленок твердых растворов на основе AIVBVI из механической смеси порошкообразных компонент // Приборы и техн. эксперимента. - 1974. - №1. - С.230 - 232). Серед вирощуваних матеріалів був відсутній твердий розчин (SnTe)x(PbSe)1-x. Найбільш близьким до винаходу є спосіб вирощування епітаксійних шаріє твердих розчинів (SnTe)x(PbSe)1-x різного типу провідності методом гарячої стінки, що включає нагрів вихідної речовини до, температури Tв, стінок реактора до Tс, підкладки до Tп (Фреик Д.М., Белей М.И., Галущак М.А., Войткив В.В. Получение пленок твердых растворов на основе теллурида олова и халькогенидов свинца p- i n-типа проводимости // Н.-т. сб. "Физическая электроника". - Львов. Вып.12. - 1976. - С.100 - 104). Однак, так як матеріалам підкладок служила слюда, вихідною речовиною була механічна суміш порошків елементів (Sn, Pb, Te, Se), то режим випаровування складався з двої етапів: синтез сполук і їх випаровування при температурах відповідно 500 - 600K і 1140 – 1540К, що ускладнювало технологічний процес, знижуючи його керованість, а зміна температури підкладки в широких межах Tп = 300 - 870К не забезпечувала одночасно досконалу структур у шарів і керовані електричні параметри, що дає низьку ефективність керованості технологічним процесом. В основу винаходу поставлене завдання розробки способу вирощування епігаксійних шарів твердих розчинів (SnTe)x(PbSe)1-x різного типу провідності методом гарячої стінки, в якому шля хом вибору матеріалу підкладки, виду вихідних речовин та їх складу, підбору температурних режимів - Tв, Tс, T п і їх фіксації забезпечується одночасно досконала структура і керовані електричні параметри, включаючи різний тип провідності шарів, і тим самим, підсилення керованості технологічним процесом. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі вирощування епітаксійних шарів твердих розчинів (SnTe)x(PbSe)1-x різного типу провідності методом гарячої стінки, що включає нагрів вихідної речовини до температури Tв, стінок реактора до Tс, підкладки до Tп, згідно винаходу, як матеріал підкладки використовують BaF2, a вихідною речовиною служить синтезований полікристалічний твердий розчин (SnTe)x(PbSe)1-x, для одержання шарів n-типу провідності його склад вибирають при x до 0,2, для одержання шарів p-типу провідності x = 0,2 - 1,0, причому полікрис-талічний твердий розчин нагрівають до Tв = 820К, стінки реактора до 850К, підкладку до Tп = 570К. Температурні режими задають, виходячи з P-T-х діаграм стану системи та на основі експериментальних даних. Використання як матеріалу підкладки BaF2, замість слюди (прототип) суттєво покращує структур у шарів, забезпечуючи перехід від полікрисгалічного до монокристалічного росту. При температурі підкладки Tп = 570К, яка відповідає температурі термодинамічного p - n переходу, одержують шари найбільш досконалої структури, що підтверджується величиною монокристалічних фрагментів b = (0,5 - 1,0) × 104мкм, їх мінімальною кутовою розорієнтацією b = 0,8 - 1,2', високою рухливістю носіїв заряду 4×104см 2/В × с при 77К. Змінюючи склад x вихідного полікристалічного твердого розчину (SnTe) x(PbSe)1-x в межах 0 - 1,0, забезпечують як досконалу стр уктур у шарів при зміні типу провідності в залежності від x, та зміну концентрації носіїв в широких межах (1017 - 6 × 1020см -3), які значно ширші ніж в прототипі. Використання в ролі вихідної речовини полікристалічного твердого розчину замість суміші компонентів елементів усуває процес синтезу речовин тобто процес випаровування проводять в один етап при Tв = 820К, що відповідає температурі ефективного випаровування молекул PbSe. Температура стінок реактора Tс = 850К перевищує на 30К температуру випаровування Tв для усунення можливої конденсації. Додаткове джерело халькогена, характерне для методу гарячої стінки, при даних режимах не використовували, т.я. воно мало впливало на величину концентрації носіїв. Все це, а також фіксовані температури зон Tв, Tс, T п сприяють спрощенню технологічного процесу та покращенню керованості ним. Винахід пояснюється фіг.1, на якій зображено схему реактора для вирощування епітаксійних шарів, та фіг.2, на якій наведена зміна концентрації носіїв в залежності від складу x полікристалічного твердого розчину. Позначення на фіг.1 слідуючі: 1 плита, 2 випаровуваний матеріал, 3 нагрівники основного джерела, додаткового та стінок реактора (камери), 4 кварцева труба, 5 підкладка, 6 нагрівник підкладки, 7 заслінка, 8 радіаційний екран. Спосіб вирощування епітаксійних шарів твердих розчинів різного типу провідності методом гарячої стінки включає нагрів вихідної речовини - синтезованого полікристалічного твердого розчину (SnTe)x(PbSe)1-x до температури Tв = 820К, стінок реактора - до Tс = 850К, а підкладки з матеріалу BaF2 - до Tп = 570К, для одержання шарів n-типу провідності склад (SnTe)x(PbSe)1-x вибирають при x до 0,2, а для одержання шарів p-типу провідності при x = 0,2 - 1,0. Приклад конкретного виконання. Використовували реактор вертикального типу (фіг.1), змонтований на плиті 1. Як вихідну речовину використовували полікристалічний твердий розчин (SnTe)x(PbSe)1-x 2 у вигляді порошку масою до 1г. Температуру твердому розчину 2 Tв, стінкам камери 4 Tс задавали, змінюючи потужність відповідних нагрівників 3. Підкладками 5 служили сколи BaF2. Нагрів підкладок здійснювали нагрівником 6. Початок і кінець процесу осадження відбувається при закритій заслінці 7, яка відокремлює зону реактора 4 від зони підкладок 5. Поверх кварцевої камери 4 знаходиться радіаційний екран 8. Температури контролювали термопарами з точністю ±1°C. При часі осадження 1 год. товщина шарів складала 5 - 12мкм. Концентрацію носіїв визначали з вимірювань ефекту Холла, тип провідності - по знаку термо-е.р.с. Залежність концентрації носіїв як функцію складу вихідного полікристалічного твердого розчину наведено на фіг.2. Зміна концентрації відбувається в широких межах (1017 - 5 × 1020см -3), при x = до 0,2 шари володіють n-типом провідності, а при x = 0,2 - 1,0 - p-типом провідності. Спосіб дозволяє одержувати шари з досконалою структурою, а також p - n переходи на основі (SnTe)x(PbSe)1-x.