Спосіб обробки поверхні кристалів селеніду цинку

Реферат: UA 115977 U UA 115977 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології виготовлення напівпровідникових матеріалів, які можуть бути використані, зокрема, для створення приладів короткохвильової оптоелектроніки. Поєднання широкої забороненої зони (Eg2,7eB при 300 K) з ефективною люмінесценцією та високою фотопровідністю роблять селенід цинку одним з найперспективніших матеріалів короткохвильової оптоелектроніки[1]. Основою приладів, призначених для роботи в даній області, зазвичай, є випрямляючі структури різного типу - р-n- гомо- та гетеропереходи, контакти метал-напівпровідник і МДН-структури. Натомість, переважаюча електронна провідність ZnSe і відсутність серед широкозонних напівпровідників р-типу з близькими кристалографічними параметрами - головні причини відсутності якісних діодних структур з p-nпереходом. Альтернативними до них можуть бути контакти метал-ZnSe, технологія виготовлення яких є значно простішою[2]. Однією з серйозних проблем при їх створенні є зведення до мінімуму концентрації дефектів на поверхні напівпровідника, які викликають низку негативних ефектів: небажані канали рекомбінації у домішковій області, зменшення фоточутливості у короткохвильовому діапазоні, погіршення часової стабільності приладів та ін. У переважній більшості бар'єрний контакт структур метал-напівпровідник створюють при таких умовах, які практично не змінюють параметри базових підкладок [2]. У зв'язку з цим згадані вище недоліки можна усунути шляхом розробки оптимальної технології обробки напівпровідникових підкладок ще до нанесення випрямляючого контакту. Найближчим аналогом до способу, що заявляється, є технологія обробки поверхні кристалів 3 ZnSe [3], яка полягає у наступному. Підкладки типорозміром 441 мм проходили послідовно операції механічного полірування та хімічного травлення у розчині СrO3:НСl=2:3 (хромовий травник) протягом 20-30 с при температурі 30-35 °C. Після ретельного відмивання в киплячій дистильованій воді і сушіння на повітрі поверхня підкладок візуально сприймалась дзеркальною. При опроміненні зразків N2-лазером у них спостерігається об'ємна фотолюмінесценція (ФЛ), яка повністю відсутня у підкладок, що пройшли лише механічне полірування. Оскільки ФЛ виникає практично у приповерхневому шарі, то її ефективність у першому наближенні обернено пропорційна концентрації поверхневих дефектів Ns. Останні, як уже відмічалось, 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 в умовах переважної експлуатації оптоелектронних приладів на основі ZnSe. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності крайової фотолюмінесценції поверхневих шарів кристалів ZnSe в області кімнатних температур за рахунок складу протравлювача і режимів травлення. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб обробки поверхні кристалів ZnSe, в якому відповідно корисної моделі підкладинку послідовно за 6-8 циклів обробляють у суміші H2SO4:H2O2=3:1 при 60-70 °C і дистильованій воді при 20 °C протягом 30-60 с На кресленні зображено нормовані у максимумі R-смуги спектри фотолюмінесценції кристалів ZnSe з дзеркальною (крива 1) і матовою (крива 2) поверхнями. Апробація запропонованого способу проводилась на пластинках (підкладках) типорозміром 3 441 мм , які вирізались з об'ємних криcталів, легованих ізовалентною домішкою Te у процесі pocтy-ZnSe, що характеризуються переважаючою люмінесценцією у домішковій області [3]. Пластинки проходили поетапні механічне та хімічне травлення у розчинах двох різних складів, ретельне відмивання у киплячій дистильованій воді та фінішне сушіння. Після обробки підкладок у розчині СrO3:НСl=2:3 (хромовий травник) протягом 20-30 с при температурі 30-35 °C їх поверхня, як і у найближчого аналога, була дзеркальною. Другий тип зразків з матовою поверхнею отримувався наступним чином. Підкладка занурювалась на 30-60 с. у розчин складу H2SO4:H2O2=3:1, причому під час травлення розчин перемішувався, а його температура Т р підтримувалась у межах 60-70 °C. При Тр70 °C на ній утворювався важкорозчинний шар чорного кольору. Обробка підкладок у травнику при Тр=60-70 °C також приводить до утворення поверхневого шару, який сповільнює процес, а збільшення часу травлення tp понад 60 с викликає погіршення якості поверхні. Поміщення травильних пластинок у дистильовану воду з кімнатною температурою на 30-60 с. приводить до утворення на поверхні червоного шару, товщина досягає насичення при tp60 с. Цей червоний шар легко вилучається після поміщення зразка у базовий протравлювач (H2SO4:H2O2=3:1) і процес травлення повторюється. Експериментально встановлено, що найбільш однорідна (відсутність дефектів, неоднорідностей, смуг і ямок травлення тощо) матова поверхня отримується при проведенні 6-8 циклів послідовної обробки у суміші H2SO4:H2O2=3:1 і дистильованій воді. Подальше збільшення циклів не викликає зміни морфології поверхні підкладок. Вилучення продуктів травлення проводиться шляхом кип'ятіння 1 UA 115977 U 5 10 15 20 зразків у дистильованій воді не менше 5 хв. і завершується фінішним сушінням на повітрі при кімнатній температурі. Як видно з креслення спектри фотолюмінесценції Nω зразків ZnSe із дзеркальною поверхнею складаються з червоної R (домішкової) та блакитної В (крайової) смуг, крива 1. При цьому інтенсивність останньої складає не більше 20 % від інтенсивності червоної смуги. Це, як уже відмічалось, є наслідком дії поверхневих дефектів, які знижують ефективність крайової люмінесценції. Запропонований спосіб обробки кристалів селеніду цинку приводить до суттєвого зменшення концентрації поверхневих дефектів Ns, а в результаті й до збільшення інтенсивності В-смуги, крива 2. Звернемо увагу на те, наведені на кресленні спектри люмінесценції отримані на одній і тій же підкладці з використанням технологій, які приводять до дзеркальної (крива 1) і матової (крива 2) поверхонь. Таким чином, запропонований спосіб обробки поверхні кристалів селеніду цинку дозволяє суттєво підвищити ефективність крайової люмінесценції. Джерела інформації: 1. Кульчицкий Н.А., Наумов А.В. Современные оптоэлектронные приборы на основе селенида цинка.// Наноинженерия, 2014, № 11. - с. 19-27. 2. Валиев И.А., Пашинцев Ю.И., Петров Г.В. Применение контакта металл-полупроводник в электронике. - М.: Сов. радио, 1981, 304 с. 3. Ткаченко І.В. Механізми дефектоутворення та люмінесценції у бездомішкових і легованих телуром кристалах селеніду цинку // Дис. канд. фіз.-мат. наук, Чернівці: 2005, 132 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб обробки поверхні кристалів селеніду цинку, що включає механічне полірування, хімічну обробку, відмивання у киплячій дистильованій воді та сушіння підкладинок селеніду цинку, який відрізняється тим, що підкладинку послідовно за 6-8 циклів обробляють в суміші H2SO4:H2O2=3:1 при 60-70 °С і дистильованій воді при 20 °С протягом 30-60 с. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2