Спосіб отримання поруватого шару znse n-типу методом електрохімічного травлення при освітленні зразків лазером

1. Спосіб отримання поруватого шару ZnSe, який характеризується тим, що включає обробку поверхні монокристалічного селеніду цинку шляхом електрохімічного травлення. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що електрохімічне травлення проводять обробкою моно 3 збираючу лінзу. Після проходження збираючої лінзи паралельний пучок світла падає на поверхню кристалу під кутом 45°. Омічні контакти створювалися шляхом напилювання Aq/Zn на зворотній бік напівпровідникової пластини. Морфологія поверхні досліджувалася на растровому електронному мікроскопі JSM-6490. Також було проведено аналіз хімічного складу поруватої поверхні зразків. Так як енергія кванту світла (ультрафіолетове випромінювання) більша за ширину забороненої зони напівпровідника ZnSe (Eg ~ 2,6 еВ), то у приповерхневій зоні відбувається генерація неосновних носіїв, це призводить до зміни потенціалу напівпровідника. При поглинанні світла напівпровідником ZnSe у приповерхній зоні утворюються електрони та дірки. В результаті скривлення зонної діаграми на межі розділу «напівпровідник - електроліт» дірки уходять вглиб напівпровідника, а електрони накопичуються на поверхні. Ці електрони взаємодіють з монокристалом селеніду цинку. У результаті на поверхні утворюються вільні атоми миш'яку. Вільні атоми миш'яку та галію уходять в розчин, при цьому відбувається процес утворення пор. В результаті експерименту встановлено, що для формування поруватого шару на поверхні селеніду цинку необхідно застосовувати максимально можливу щільність стуму (~150 мА/см2) та час не менш ніж 5-7 хвилин. До того ж, електроліт не повинен бути сильно розбавленим - концентрація кислоти не менш 20%. Фіг.2 демонструє морфологію поруватого шару селеніду цинку, отриманого в розчині бромоводневої кислоти (концентрація 40%). Травники на основі НВr мають нижчу швидкість травлення, ніж травники на основі соляної та плавикової кислот, однак дозволяють отримувати більш регулярну порувату структуру. Розмір пор складає від 20 до 60 нм, поруватість близько 45%. Також на зображенні можна спостерігати неглибокі масивні розтрави (до 1 мкм). Можливо, їх природа пов'язана з дефектами кристалічної ґратки. Методом EDAX було встановлено хімічний склад поверхні отриманих зразків. За результатами цих даних можливо зробити висновок, що на поверхні поруватого ZnSe не утворилося оксидної плівки, також не спостерігається наявність елементів, що входять до складу травника. Крім того, стехіометрія зразків несуттєво зрушилася в сторо 57476 4 ну надлишку атомів цинку (51%). Таким чином, важко говорити про вирішальну роль якого-небудь елементу в процесі розчинення кристалу селеніду цинку. Фіг.3 демонструє розкіл поруватого селеніду цинку, отриманого методом фотоелектрохімічного травлення в 40% розчині бромоводневої кислоти. З рисунку добре видно, що пори проростають взаємопаралельними каналами, що строго перпендикулярні поверхні кристалу. Глибина поруватого шару варіюється від 15 до 30 мкм. Всередині кристалу майже не спостерігається розтравлених ділянок. Морфологія демонструє високу якість отриманих поруватих структур. Напрям росту пор перпендикулярно поверхні кристалу свідчить про те, що пори ростуть вздовж ліній струму (так як зразки розташовували перпендикулярно напряму струму). Цей факт є достатньо цікавим, якщо враховувати, що для бінарних напівпровідників групи А3В5 характерним є ріст пор вздовж кристалографічних напрямків [7, 8, 12-14]. У зв'язку з цим можна допустити, що анізотропія електрохімічного травлення напівпровідникових матеріалів зменшується з підвищенням іонної складової в хімічних зв'язках. Таким чином, у разі використання під час електролітичного травлення в якості електроліту бромоводневої кислоти при щільності струму 150 мА/см2 та часі травлення 15 хвилин та освітленні лазером можливе утворення поруватої поверхні селеніду цинку n-типу. При цьому пори мають рівномірний розподіл по поверхні кристалу. Діаметр пор свідчить про те, що утворювана поверхня є нанопоруватою. Цей результат є технологічно важливим, тому що дозволяє використовувати такі структури у різних галузях техніки та оптоелектроніки. Перелік фігур креслення Фіг.1. Установка для фотоелектрохімічного травлення ZnSe (1 - контрольний електрод, 2 катод, 3 - пластина монокристалічного ZnSe, 4 омічний контакт, 5 - збираюча лінза, 6 - лазер ІЛГІ503, довжина хвилі випромінювання 337 нм (3.67 эВ)). Фіг.2. СЕМ зображення поверхні поруватого ZnSe, отриманого у водному розчині НВr (концентрація кислоти 40%), час травлення 15 хв. Фіг.3. Розкіл поруватого шару ZnSe отриманого у водному розчині НВr (концентрація кислоти 40%), час травлення 15 хв. 5 Комп’ютерна верстка А. Рябко 57476 6 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601