Спосіб виготовлення гетеропереходів на основі сульфоселенідів кадмію або цинку

Винахід відноситься до області напівпровідникової електроніки, зокрема, до технології напівпровідникових приладів з випрямляючим бар'єром. Гетеропереходи (ГП) на базі широкозонних халькогенідів кадмію та цинку є потенціальною основою для створення різноманітних оптоелектронних приладів та пристроїв [1]. Головними перешкодами на шляху виготовлення таких ГП є відмінність кристалічної структури, неузгодженість кристалічних ґраток (за винятком кубічних модифікацій CdSe і ZnTe) та коефіцієнтів термічного розширення. Ці фактори призводять до утворення великої кількості дефектів на межі розділу, які різко погіршують параметри та характеристики ГП. Концентрацію дефектів можна значно зменшити, якщо для виготовлення ГП використати метод реакцій твердофазного заміщення [2]. Суть останнього полягає у тому, що монокристалічні підкладинки сполук А6В6 відпалюють при ізотермічних умовах в парах металу або халькогену. Разом з тим, даний спосіб має суттєвий недолік - анізотипні ГП на базі кристалів CdSe, CdS, ZnSe та ZnS отримуються тільки при їх обробці в парі Те, в результаті чого на поверхні відповідних напівпровідників утворюються шари p-CdTe або p-ZnTe [2]. Яскраво виражена електронна провідність сульфоселенідів кадмію або цинку не дозволяє створювати між ними р-n переходи. Так, при відпалі кристалів n-CdS в парі селену на їх поверхні утворювався шар CdSe також з електронною провідністю, тобто виникав ізотипний n-n гетероперехід [2]. Подібна структура nZnSe-nZnS утворюється після відпалу підкладок n-ZnS в парі селену. Мета винаходу - виго товлення анізотипних гетеропереходів між сульфоселенідами кадмію або цинку. Вказана мета досягається тим, що у відомому способові, який включає відпал кристалів в парі молекулярного селену Se2, відпал проводять у парі атомарного селену Se при температурах 500±10°С та 550±10°С для кристалів CdS та ZnS відповідно. Відповідність критерію "новизна" запропонованому способові забезпечують ознаки, пов'язані з режимами відпалу в парі атомарного селену. Аналіз науково-технічної та патентної літератури показав, що ні з одного джерела не витікає очевидність відпалу кристалів CdS або ZnS в атомарній парі селену для отримання на їх основі анізотипних гетеропереходів. Ця обставина забезпечує запропонованому способові відповідність критерію "винахідницький рівень". "Промислова придатність" забезпечується тим, що в запропонованому способові використані обладнання та матеріали, які широко застосовуються при виробництві приладів сучасної опто- та мікроелектроніки. Запропонований метод апробований на монокристалах сульфідів кадмію та цинку з електронною провідністю -2 -1 0 -1 10 - 10 Oм × см при 300К. Підкладки CdS або ZnS типорозміром 3х3х1мм вміщувались у евакуйовану до 10 Торр кварцову ампулу, в протилежному кінці якої знаходилась наважка елементарного селену. Після цього ампула витримувалась на протязі 15-150хв. в ізотермічних умовах при певній температурі з діапазону 400-700°С. Оскільки енергія іонізації молекули Se2 складає біля 3еВ (Т~3500К), то переведення її у атомарний стан здійснювалась шляхом фотоактивації ультрафіолетовим випромінюванням лампи ПРК-2, яке проникало безпосередньо до пари молекулярного селену крізь кварцові стінки спеціально виготовленої пічки та ампули, фіг.1. В результаті відпалу на поверхні кристалів CdS або ZnS утворювались шари CdSe або ZnSe, про що свідчили дослідження спектрів оптичного пропускання. Товщина цих шарів зростає зі збільшенням температури і часу відпалу. Разом з тим, максимальний час відпалу вибраний 120 хвилин для CdS і 30 - для ZnS, оскільки, як було встановлено експериментально, за цей час об'ємні властивості вихідних підкладок не встигають змінитись навіть при максимальній температурі відпалу із досліджуваного діапазону. Дослідження знаків термоерс та випрямлення на точковому контакті показали, що діркова провідність отриманих шарів виникає тільки при певних температурних режимах обробки. Результати вимірювань типу та величини електропровідності s отриманих шарів CdSe та ZnSe в залежності від температури відпалу приведені в таблиці. 4 Параметр Тип провідності s, Oм -1 × см -1 Шар CdSe ZnSe CdSe ZnSe 400 450 і Температура відпалу 500 550 600 p n n і p n 2.10-2 10-5 650 n n 700 Гетероструктури створювались зішліфовкою утвореного шару з однієї сторони підкладки і нанесення омічних контактів, якими служили вплавлений індій (до базового кристалу n-типу) та напилений нікель до утворених шарів p-CdSe і p-ZnSe, фіг.2. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ [1]-Шарма Б.Л., Пурохит Р.К. Полупроводниковые гетеропереходы/ Пер. с англ. Под ред. Ю.В.Гуляева. -М.: Сов. радио.-1979.-232с. [2] - Була х Б.М., Горбик П.П., Комащенко В.Н., Федорус Г.А., Шейнкман М.К. Гетероструктуры твердофазного замещения на основе монокристаллов соединений А6B6 // ФТП.-1981.-Т.15, вып.2.- с.357-360.