Спосіб отримання напівпровідникового матеріалу

Реферат: UA 116034 U UA 116034 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології напівпровідникових матеріалів і може бути використана у напівпровідниковому приладобудуванні. Відомі способи отримання напівпровідникових матеріалів (наприклад Э.В. Осипов. Твердотельная криогеника. - К.: Наукова думка, 1977 - С. 236), які включають вирощування твердих розчинів вертикальним методом Бріджмена або методом зонної плавки, де як вихідні компоненти використовують ртуть, індій і телур. Найбільш близьким до запропонованого рішення є спосіб отримання напівпровідникового матеріалу (О.Г. Грушка, В.Т. Маслюк, С.Η. Чупыра, О.М. Мыслюк. С.В. Биличук, И.И. Заболоцкий. Влияние облучения электронами на электрофизические параметры Hg3In2Te6 // ФТП. 2012. Т. 46. В.3. - С.327-329.), який включає підготовку вихідних компонентів, до складу яких входять ртуть, індій та телур, вирощування методом Бріджмена та виготовлення зразків напівпровідникового матеріалу. До недоліків прототипу належить ширина забороненої зони, що не відповідає вимогам сонячної енергетики (ширина забороненої зони для; Hg3In2Te6-0,76 еВ). В основу запропонованого рішення поставлено задачу виростити матеріал з більшою шириною забороненої зони шляхом атомарної зміни кристалічної ґратки твердого розчину. Поставлена задача вирішується тим, що у способі отримання напівпровідникового матеріалу, який включає підготовку вихідних компонентів, до складу яких входять індій та телур, синтез напівпровідникового матеріалу, вирощування кристалів з нього методом Бріджмена, та виготовлення зразків напівпровідникового матеріалу, згідно з запропонованим рішенням до складу вихідних компонентів додають кадмій, готують їх у співвідношенні, яке визначається стехіометричним складом Cd3In2Te6 і синтез цього матеріалу проводять в два етапи. На першому етапі сплавляють компоненти In та Те, співвідношення яких задається стехіометричним складом вирощуваної сполуки Cd3In2Te6. На другому етапі додають кадмій у відповідності до стехіометричного складу Cd3In2Te6. Як показали дослідження, використання запропонованого способу забезпечує отримання кристалів Cd3In2Te6 з шириною забороненої зони - 1,3 еВ. Процес отримання напівпровідникового матеріалу згідно з запропонованим способом починається з підготовки вихідних компонентів. Але особливістю синтезу даної сполуки є те, що синтез проводиться в два етапи, оскільки одночасне сплавлення всіх компонентів призводить до утворення сполуки телуриду кадмію, який є більш тугоплавким ніж Cd3In2Te6 і в кінцевому випадку одержати шляхом простого сплавлення компонентів стехіометричний склад Cd3ln2Te6 важко. На першому етапі у кварцову ампулу поміщали лише два компоненти In та Те, співвідношення яких задається стехіометричним складом вирощуваної сполуки Cd3In2Te6. На другому етапі додавали кадмій у відповідності до стехіометричного складу Cd3In2Te6. Для синтезу використовували ампули із товстостінного кварцу. Оскільки синтез і вирощування кристалів Cd3In2Te6 проводили в одних і тих же ампулах (після другого етапу), тому останні виготовляли з відтягнутим конічним дном і кутом порядку 30-40 град., що збільшує ймовірність одержання монокристала. Синтез проводили в електричній трубчатій печі. Для прискорення реакції між компонентами, в яких густини сильно відрізняються, і одержання однорідних злитків Cd3In2Te6 в процесі синтезу, технологічна установка була обладнана пристроєм для коливального руху пічки з ампулою. Для забезпечення рівномірного нагріву по довжині ампули з шихтою, а також для запобігання руйнуванню пічки у разі вибуху ампули остання поміщалась в циліндричний контейнер, виготовлений із товстостінної жароміцної нержавіючої сталі. Температуру, при якій проводили синтез і вирощування монокристалів підбирали експериментально з врахуванням діаграм стану для твердих розчинів та сполук, які входять у склад Cd3In2Te6. Температура синтезу на останньому етапі складала порядка 900 °C, при цьому необхідно зауважити, що температура шихти під час синтезу піднімалась поступово та повільно, з витримками при температурах плавлення та кипіння компонентів, що входять до складу твердих розчинів Cd3In2Te6, особливо під час другого етапу, оскільки взаємодія кадмію з іншими компонентами відбувається за екзотермічною реакцією. Синтезовані сплави використовували для вирощування кристалів Cd3In2Te6. Кристали Cd3In2Te6 одержували методом Бріджмена. Поміщену в пічку ампулу повільно нагрівали із швидкістю 20-25 град/год. до температури плавлення Cd3In2Te6. Після витримки при температурі плавлення (~40 годин) ампулу опускали із швидкістю 1-4 мм/год. через градієнт температур ~30 град/см. Температуру при вирощуванні монокристалів стабілізували за допомогою регулятора температури ВРТ-2 з точністю ±1 °C. На отриманих зразках були проведені виміри електропровідності (σ), коефіцієнта Холла, оптичного пропускання. Результати вимірів для зразків Cd3In2Te6. Електропровідність при -1 15 -3 кімнатній температурі σ=0,1 (Ом*см) при концентрації електронів n=5*10 см . 1 UA 116034 U Дослідження кінетичних коефіцієнтів кристалів проведені в інтервалі Т-290-340К і Н=0.55 кЕ. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб отримання напівпровідникового матеріалу, який включає підготовку вихідних компонентів, до складу яких входять індій та телур, синтез напівпровідникового матеріалу, вирощування кристалів з нього методом Бріджмена та виготовлення зразків напівпровідникового матеріалу, який відрізняється тим, що до складу вихідних компонентів вводять кадмій, у співвідношенні, яке визначають стехіометричним складом напівпровідникового матеріалу Cd3In2Те6, а його синтез проводять в два етапи: на першому етапі сплавляють компоненти In та Те, на другому етапі додають кадмій. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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