Спосіб виготовлення гетерошарів cdte гексагональної модифікації

Реферат: Спосіб виготовлення гетерошарів CdTe гексагональної модифікації, що включає підготовку базової підкладинки та її відпал у парі ізовалентної домішки, причому підкладинкою слугує пластинка -CdSe, відпал якої проводиться у парі Те при температурі 600-900 °C. UA 108145 U (54) СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ ГЕТЕРОШАРІВ CdTe ГЕКСАГОНАЛЬНОЇ МОДИФІКАЦІЇ UA 108145 U UA 108145 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології напівпровідникових матеріалів, зокрема широкозонних II-VI сполук. Відомо, що широкозонні II-VI сполуки можуть кристалізуватись в кубічній (β) або гексагональній (α) структурах, стабільність якої визначається енергією U утворення ґратки. Для телуриду кадмію Uβ>Uα, внаслідок чого об'ємні кристали цієї сполуки мають стабільну у часі кубічну структуру. З іншого боку, оскільки різниця ΔU=Uβ-Uα невелика, то в плівках або шарах CdTe при певних умовах їх отримання часто спостерігається наявність обох фаз або переважаючої α-модифікації. Відмітимо, що різні епітаксійні методи, які обговорюються в роботі [1], дозволяють синтезувати плівки α-CdTe лише при низьких температурах підкладинки (Тп300 °C), причому їх товщина d не перевищує 0,3 мкм. Збільшення ж d, а також підвищення Тп, викликає зростання частки більш стабільної кубічної структури. Звернемо також увагу на те, що тонкі (d0,3 мкм) плівки α-CdTe переходять з часом у β-CdTe навіть при кімнатних температурах. Таким чином, широко розповсюджені епітаксійні методи вирощування не можуть забезпечити отримання плівок або шарів достатньої товщини зі стабільною у часі гексагональною модифікацією. Зазначені недоліки можна усунути шляхом використання методу ізовалентного заміщення (ІВЗ). У ньому, на відміну від інших способів вирощування гетерошарів, останні "ростуть" у глибину підкладинки [2]. Тому вона визначає кристалічну структуру гетерошару. Отже, для синтезу шарів α-CdTe бажано використовувати підкладинки, до яких входять Cd або Те. Оскільки при даній технології один з атомів базової бінарної сполуки АВ заміщується іншим ізовалентним елементом С, що входить до утвореного гетерошару, то його хімічний склад буде визначатись температурою синтезу Та. При цьому залежно від величини Та може утворюватись нова бінарна сполука АС (чи СВ) або твердий розчин АС хВ1-х (А1-хСхВ). У зв'язку з цим актуальним є встановлення оптимальних температурних режимів виготовлення гетерошарів бінарного складу АС (чи СВ), у тому числі й α-CdTe. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є метод отримання гетерошарів селеніду кадмію кубічної модифікації (β-CdSe) на підкладинках телуриду кадмію з тією ж кристалічною структурою, тобто β-CdTe [3]. Підкладинки проходили поетапне механічне та хімічне полірування у розчині K2Сr2О7:Н2О:HOО3=4:20:10, а також відмивку в дистильованій воді та сушіння. Гетерошари β-CdSe створювались ізотермічним відпалом підкладинок β-CdTe у -4 насиченій парі селену. Процес проходив у відкачаній до 10 Торр і запаяній кварцовій ампулі, розташованій у резистивній печі, температуру якої можна було змінювати у межах 500-1000 °C. Час для всіх температур відпалу був однаковий і становив 1 год. Проте зазначені дії дозволяють отримувати гетерошар тільки кубічної модифікації і не звідки не випливає, що вказана послідовність дій дозволить отримати гексагональну модифікацію. Задача даної корисної моделі - виготовлення стабільних у часі гетерошарів α-CdTe. Поставлена задача вирішується тим, що у способі виготовлення гетерошарів α-CdTe згідно з корисною моделлю, підкладинка α-CdSe відпалюється у насиченій парі Те при Та=600-900 °C. На кресленні зображено типові спектри диференційного відбивання базових підкладинок αCdSe (1) і гетерошарів α-CdTe (2) при 300 K. 3 Апробація запропонованого способу проводилась на підкладинках розміром 441 мм , які були вирізані з об'ємних кристалів n-CdSe гексагональної модифікації. Технологія підготовки підкладок була аналогічна до тієї, що описана у прототипі [3]. Підкладинки разом з наважкою -4 елементарного Те розміщались у кварцовій ампулі, яка відкачувалась до 10 Торр і запаювалась. Гетерошари утворювались шляхом ізотермічного відпалу ампул у печі при температурах Та=600-900 °C, причому час відпалу ta для всіх Tа був однаковий і становив 1 год. Дослідження показали, що у результаті відпалу на поверхні підкладинки утворюється нова хімічна сполука, що підтверджується аналізом диференційних спектрів оптичного відбивання R'ω, кресл. Як видно з наведених даних, R'ω являють собою криві з трьома максимумами, найбільш низькоенергетичні з яких відповідають ширинам заборонених зон Eg селеніду кадмію (~1,75 еВ, крива 1) і телуриду кадмію (~1,56 еВ, крива 2) гексагональних модифікацій [3]. Додатковим підтвердженням утворення шару α-CdTe є також наявність на кривій 2 ще двох максимумів при ħω>Eg. Вони зумовлені розщепленням за рахунок кристалічного поля сг і спінорбітальної взаємодії so, що є характерним для кристалів з гексагональною структурою. Звернемо увагу на те, що енергетичні положення максимумів кривої 2 не залежать від температури відпалу при її зміні в діапазоні 600-900 °C. Підвищення Та викликає ерозію поверхні підкладинки, а при Та