Спосіб обробки поверхні кристалів cd1-xznxte

Винахід відноситься до області технології створення напівпровідникових приладів, зокрема, діодних структур з поверхневим бар'єром. Кристали твердих розчинів Cd1-xZnxTe з 0 £ х £ 0,1 можуть бути базовими матеріалами для створення детекторів різного роду випромінювань - світлового, Х- та g - діапазонів спектру, електронів, протонів, a -часток тощо [1]. До найбільш перспективних типів таких приладів відносяться, зокрема, діодні структури з поверхневим бар'єром. Однією з серйозних проблем при її виготовленні є зведення до мінімуму концентрації дефектів на межі поділу випрямляючий контакт-напівпровідник. Ці дефекти утворюють поверхневі рівні, які можуть бути ефективними центрами рекомбінації, що в кінцевому результаті призводить до збільшення струмів втрат та рівня шумів в детекторі, зменшення напруги пробою тощо. Звернемо увагу на те, що у переважній більшості випадків випрямляючий контакт створюється при таких умовах, які практично не змінюють параметри базових підкладинок [2]. У зв'язку з цим зазначені вище недоліки можна усун ути шляхом розробки оптимальної технології обробки напівпровідникових підкладинок ще до нанесення випрямляючого контакту. Найбільш близькою до способу, що заявляється, є технологія обробки поверхні кристалів Cd1-xZnxTe [3], яка полягає у наступному. Об'ємні кристали розрізались на пластини товщиною ~0,5мм, які послідовно проходили етапи механічного полірування та хімічного травлення в розчині складу К2Сr2O7+Н2 О+HNО3. Якість обробки контролювалась шляхом порівняння інтенсивностей крайової люмінесценції травленої та сколотої (контрольний еталон) поверхонь одного і того ж зразка. Вони виявились досить близькими, що свідчить про еквівалентність сколотої та травленої поверхонь, тобто про відсутність на останній порушеного шару внаслідок механічної та хімічної обробок. Оскільки фотолюмінесцентне випромінювання генерується практично у приповерхневому шарі, то її ефективність у першому наближенні обернено пропорційна концентрації поверхневих рівнів. Останні зазвичай викликають небажані канали рекомбінації у домішковій області, які у свою чергу зменшують ефективність крайового випромінювання. Особливо суттєвим цей негативний ефект проявляється при кімнатних температурах, тобто фактично в умовах переважної експлуатації приладів на основі твердих розчинів Cd1-xZn xTe. Задача даного винаходу - підвищення ефективності крайової фотолюмінесценції поверхневих шарів кристалів Cd1-xZn xTe в області кімнатних температур. Рішення досягається тим, що у відомому способі, який включає механічне та хімічне полірування, підкладинка додатково відпалюється на повітрі при певних умовах для створення модифікованого шару. Відповідність критерію "новизна" запропонованому способу забезпечує та обставина, що сукупність ознак, зазначених у формулі винаходу не зустрічається у жодному з відомих аналогів. "Винахідницький рівень" запропонованому способу забезпечується тим, що у жодному з розглянутих аналогів не зустрічаються приведені нами технологічні умови обробки поверхні підкладинок. Рішення відповідає критерію "промислова придатність", так як для його реалізації цілком достатньо обладнання існуючих підприємств напівпровідникової електроніки. Наші дослідження показали, що відпал підкладинок кристалів Cd1-xZnxTe з 0 £ х £ 0,1 приводить до суттєвого збільшення інтенсивності І крайового випромінювання. Його спектр при 300К має максимум біля 1,5еВ, що корелює з шириною забороненої зони матеріалу підкладинки. Аналіз залежностей І від температури Та і часу tа обробки зразків свідчить про їх складний характер. Разом з тим, було помічено, що на залежностях І(tа) при Та=const спостерігається максимум, абсолютна величина Imax якого найбільша при tа=10±2хв. На фіг.1 наведена типова залежність І(tа) для одного із зразків n-CdTe з питомим опором r » 40 Ом .см, o відпаленого при температурі Ta = 500 C . Подібний результат отримано також і на всіх іншіх досліджуваних кристалах твердих розчинів Cd1-xZnxTe з 0 £ х £ 0,1. Температурний діапазон, в якому інтенсивність фотолюмінесценції змінюється на 20% порівняно з Imax o складає 520 ± 50 C . Це ілюструється даними, які приведено на фіг.2. Звернемо увагу на те, що форма кривої практично не залежить від низки важливих параметрів напівпровідникової підкладинки - величини і типу провідності, молярного складу твердого розчину - х у досліджуваних межах його зміни, а також типу і концентрації легуючи х домішок. Відзначимо, що згадані параметри впливають лише на абсолютне значення Imax, у зв'язку з o чим інтенсивності для чотирьох типів зразків (фіг.2) нормовані до одиниці при Ta » 520 C . Час відпалу для них однаковий і складає 10хв., оскільки, як було відмічено раніше, є оптимальним. Приведені на фіг.2 дані, які усереднені кривою, відносяться до наступних зразків: ○ - спеціально нелегований n-CdTe з r » 40 Ом .см; ● - n6 CdTe з r » 1 Ом .см легований індієм з парової фази; □ - p-CdTe з r » 10 Ом .см легований СІ у процесі росту; - p8 Cd0,9Zn0,1Te з r » 10 Ом .cм легований СІ у процесі росту. На завершення відмітимо, що дослідження диференціальних спектрів оптичного відбивання дає одне і те ж значення ширини забороненої зони конкретного матеріалу підкладинки при температурі вимірювань. Це свідчить про те, що відпал не призводить до утворення нової сполуки, а лише модифікує поверхневий шар у напрямку зменшення концентрації поверхневих дефектів. Джерела інформації 1. Акимов Ю.К., Игнатьев О.В., Калинин А.И., Кушнирук В.Ф. Полупроводниковые детекторы в экспериментальной физике – М.: Энергоатомиздат. – 1989 - 344 с. 2. Валиев К.А., Пашинцев Ю.И., Петров Г.В. Применение контакта металл-полупроводник в электронике - М.: Радио и связь. - 1981 - 304 с. 3. Ponpon J.P. A re view of ohmic and rectifying contacts on cadmium telluride. Sol. State Electron. -1985. -28, №7. P.689-706.