Спосіб отримання тонких плівок халькогенідів із великим значенням термоелектричної рушійної сили в атмосфері кисню

Спосіб отримання тонких плівок халькогенідів свинцю із великим значенням термоелектричної рушійної сили в атмосфері кисню, який полягає в тому, що плівки вирощують методом квазізамкнутого об'єму шляхом використання напередсинтезованої сполуки РЬТе у вигляді порошку, випаровуванням цієї сполуки з наступним осадженням на підігріту підкладку із слюди, який відрізняється тим, що вирощування плівок здійснюють в атмосфері кисню при тиску Рог - 10 2 - ЮПа, температуру випаровування сполуки задають в інтервалі Тв=700-1100К, а температура осадження (підкладок) складає Тп = 300 - 800К, товщина плівок - 0,2 - 0,5мкм Винахід відноситься до технології напівпровідникових матеріалів і може бути застосований у приладобудуванні, мікроелектроніці Халькогеніди свинцю (РЬТе, PbSe, PbS) є ефективними термоелектричними матеріалами як у вигляді кристалів (Анатычук Л Н Термоэлементы и термоэлектрические устройства Справочник - Киев Наукова думка - 1979 - 768с) так і тонких плівок (Пленочные термоэлементы Физика и применение Под ред Лидоренка Н С - М Наука - 1985 - 232с ) для середньої області температур Для вирощування тонких плівок використовують термічні методи напилення у вакуумі - відкритий і квазізамкнутий об'єми (Фреик Д М , Галущак М А , Межиловская Л Н Физика и технология полупроводниковых пленок - Львов Вища школа 1988 -182с) Однак описані способи отримання плівок не дозволяють плавно змінювати термоелектричні параметри і забезпечити таким чином їх високі значення Найбільш близьким до запропонованого винаходу є спосіб отримання тонких плівок РЬТе у вакуумі 10 3Па методом квазізамкнутого об'єму, в якому як вихідну речовину використовують наперед синтезовану сполуку, яку термічно випаровують і осаджують на нагріту до Тп = 463 - 773К слю дяну підкладку Режим осадження підбирають таким, щоб товщина плівок складала 2,5 ± 1мкм (Кондратов А В , Тимофеев Ю В , Смирнов Н К , Черкашин Г А , Чудновский А Ф Исследование пленок телурида свинца, полученных методом замкнутого объема // Физика и техника полупроводников -1973 -Т 7 - № 1 -ее 178-180) Однак цей метод, через недостатню керованість процесу, не дозволяє отримати тонкоплівковий матеріал із наперед заданими контрольованими термоелектричними параметрами Завданням винаходу є створити такий спосіб вирощування тонких плівок РЬТе, в якому за рахунок зміни технологічних факторів можна одержати матеріал із наперед заданими оптимальними термоелектричними параметрами Поставлене завдання вирішується тим, що у способі отримання тонких плівок РЬТе у вакуумі ~10 3 Па методом квазізамкнутого об'єму, в якому як вихідну речовину використовують наперед синтезовану сполуку, яку термічно випаровують і осаджують на нагріту до температур Т п = 463 - 773К слюдяну підкладку, режимом осадження задають так, щоб товщина плівок складала 2,5 ± 1 мкм, згідно винаходу вирощування тонких плівок здійснюють в атмосфері кисню (аргону) при тиску Р02 = 10 2 - ЮПа, температура випаровування наважки складає Тв = 700 - 1100К, а осадження (підложки) 00 о ю Тп = 300 - 800К, товщина плівок - 0,2 - 0,5мкм Експериментально встановлено, що всі плівки, вирощені в атмосфері кисню мають діркову провідність При цьому термоелектрична рушійна сила (термо-е р с) таких плівок набагато більша, як у аналогічних плівках, вирощених у вакуумі (див таблицю) При цьому із збільшенням тиску кисню у системі спостерігається зростання величини термо-е р с Зростання термо-е р с у плівках РЬТе пов'язано із тим, що кисень входить у кристалічну гратку як акцепторна домішка Крім того, кисень суттєво впливає і на кінетику росту Він утворює із елементами РЬ і Те ряд сполук, і деякі із них можуть диспропорціювати на поверхні плівок, виділяючи на ній елементи у чистому вигляді або його нижчі кисневі сполуки Спосіб отримання тонких плівок РЬТе здійснюють таким чином Як вихідну речовину використовують наперед синтезовану сполуку РЬТе, яку термічно випаровують при температурах Тв = 700 1100К методом квазізамкнутого об'єму в атмосфері кисню при тиску Рог = 10 2 -10Па і осаджують на підігріту підкладку із сколів слюди до температур Тп = 300 - 800К Режим вирощування плівок вибирають таким чином, що товщина плівок складає 0,2-0,5мкм Приклад конкретного виконання Плівки РЬТе вирощували термічним випаровуванням наперед синтезованої сполуки при температурах Тв = 700 - 1100К в атмосфері кисню при тиску Рог = 10 2 - ЮПа методом квазізамкнутого 50128 об'єму В якості підкладок використовували СВІЖІ сколи слюди, нагрітих до температур Тп = 300 800К, осадження здійснювали так, щоб товщина плівок досягала до 0,2 - 0,5мкм Електричні параметри плівок визначали компенсаційним методом у постійних електричних і магнітних полях Коефіцієнт термо-е р с крім того вимірювали термозондом Основні електричні параметри плівок отримані у вакуумі і атмосфері кисню наведені у таблиці Таблиця Електричні параметри плівок РЬТе при 77К, вирощених у вакуумі і атмосфері кисню ТермоТиск Рухливість ерс Концентрація Середовище Р, НОСІЇВ [J, носив п, см 3 а, мкВ 2 1 1 Па см В с і вакуум кисень 10' 10z 10 1 1 1 Ю" 610" 2 10 18 8 10 18 6 10' 5 10' 1 103 2 103 180 250 340 800 Як видно із таблиці плівки РЬТе, вирощені в атмосфері кисню мають значно більше значення термо-е р с ніж у вакуумі Одержаний матеріал може використовуватись для створення тонкоплівкових термоелементів ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71