Спосіб отримання фоторезисторів на основі кристалів tlinse2

Реферат: Спосіб отримання фоторезисторів на основі TlInSe2, що включає вирощування шаруватого монокристалу за модифікованим методом Бріджмена, складання фоторезистора та вибір фоточутливості при освітленні монохроматичним світлом, причому в процесі вирощування монокристалу його легують селенідом цинку, а як монохроматичне освітлення використовують інфрачервоний діапазон світла. UA 116902 U (12) UA 116902 U UA 116902 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель, що заявляється, належить до галузі приладобудування і може бути використана у напівпровідникових оптоелектронних приладах, зокрема випромінювачах або фотоприймачах середнього інфрачервоного діапазону. Забезпечення можливості коректування спектральних характеристик напівпровідникових структур є актуальним завданням сьогодення. Відомі тонкоплівні фоточутливі та випромінюючі структури, наприклад, на основі PbSe, які є достатньо перспективними для виготовлення на їх основі фотоприймачів та випромінювачів для середнього інфрачервоного діапазону 2,0-5,0 мкм. Перспективність пояснюється тим, що вказаним структурам притаманні унікальні сукупності оптичних та фотоелектричних характеристик, що забезпечують високу конкурентоспроможність оптоелектронних приладів, виготовлених на основі таких структур, серед аналогічних приладів, що працюють у даному спектральному діапазоні. Такі структури при кімнатній температурі (діапазон 300-330 К), як правило, мають максимум фоточутливості в межах 3,6-3,8 мкм та максимум випромінювання близько 4,0 мкм, а вже при довжині хвилі 4,2-4,8 мкм фоточутливість таких структур складає лише 5-15 % від максимуму та їх випромінювальна здатність на довжині хвилі 4,6 складає не більше 30 %. Крім того, при більш високій температурі спектральні характеристики структур на основі селеніду свинцю зсуваються у короткохвильову область спектру, що може обмежувати можливість використання цих структур в оптоелектронних приладах, де потрібно щоб максимум спектральних характеристик знаходився у діапазоні 4,24,8 мкм по всій області робочих температур, зокрема, така потреба виникає при використанні їх у давачах пожежі або вибуху. Відомий спосіб виготовлення напівпровідникової структури на основі PbSe, який передбачає формування на підкладці полікристалічної плівки селеніду свинцю методом термовакуумного напилення з її наступним підвищенням її чутливості шляхом термообробки у кисневмісному середовищі, при цьому плівку селеніду свинцю формують на поверхні інтерференційного фільтру, який розташовують на електричній підкладці, виготовленої з прозорого або напівпрозорого для інфрачервоного випромінювання матеріалу, наприклад, кремнію або германію або сапфіру [Див. ЕР 1876672 МПК H01L 33/26, В82В 1/00]. Даний спосіб дозволяє отримати напівпровідникову плівкову структуру на основі селеніду свинцю, у який за рахунок суперпозиції оптичних спектрів інтерференційного фільтру та сформованій на ньому плівці селеніду свинцю максимум фоточутливості можна отримати в області спектру 3,5-5,0 мкм. Але на довжині хвилі 4,7 мкм фоточутливість такої структури складає лише 10 % від величини фоточутливості в максимумі спектральної характеристики. Це означає, що отримання за цим способом фрагментів конструкцій у таких приладах як газоаналізатори СО, давачі полум'я та вибуху, де потрібна максимальна чутливість у діапазоні 4,0-5,0 мкм стає проблематичним або унеможливлюється. Крім того, необхідність створення на поверхні підкладки інтерференційного фільтру суттєво ускладнює та здорожчує виготовлення таких напівпровідникових структур. Крім потреби коректування спектральних характеристик напівпровідникових структур в приладах оптоелектроніки є проблематичність відтворення робочих характеристик приладів (що виготовляють на основі шаруватих монокристалів) а тому є технічні рішення, де як основу ІІІ ІІІ IV ІІІ ІІІ фоторезисторів використовують матеріал (монокристал складу А В C 2), де А – ТІ, В – Іn, а IV ІІІ ІІІ IV C – Se, при цьому з врахуванням політипизму для монокристалів складу А В C 2 структура їх залежить від деталей техпроцесу вирощування, як найбільш стабільний спосіб вирощування був обраний модифікований метод Бріджмена, а далі після охолодження до кімнатної температури отриманого монокристалу складають фоторезистор та опромінюють його для визначення інтегральної фоточутливості білим монохроматичним світлом від лампи розжарювання з наступним контролем отриманих фоторезисторів на відтворення робочих характеристик [Див. В.А. Алиев, К.Ш. Кахраманов, Н.А. Алиева Проблема воспроизводимости ІІІ ІІІ IV робочих характеристик приборов на основе слоистых кристаллов А В C 2. Журнал № - 2007 г. с. 178-179]. Суттєвим недоліком такого способу отримання фоторезисторів є те, що на відтворення робочих характеристик впливає ділянка з якої береться фрагмент активних елементів через те, що різні ділянки по довжині зливку мають різні робочі характеристики. В разі обрання активних елементів для виготовлення фоторезисторів з різних ділянок монокристалу розкид робочих характеристик складає 60 %, що є неприпустимим у промислових умовах. Задача, на вирішення якого спрямована корисна модель, що заявляється, є забезпечення можливості підвищення фоточутливості та стабілізація відтворення робочих характеристик оптоелектронних приладів шляхом зміни параметрів технологічного процесу отримання фоторезисторів. Поставлена задача вирішується таким чином. 1 UA 116902 U 5 10 15 20 25 30 35 40 У відомому способі отримання фоторезисторів на основі TlInSe2, що включає вирощування шаруватого монокристалу за модифікованим методом Бріджмена, складання фоторезистора та вибір фоточутливості при освітленні монохроматичним світлом, згідно з корисною моделлю, що заявляється, в процесі вирощування монокристалу його легують селенідом цинку, а як монохроматичне освітлення використовують інфрачервоний діапазон світла. Для реалізації способу отримання фоторезисторів здійснюють операції техпроцесу у такій послідовності: вирощування монокристалів з твердих розчинів, що утворюються в системах ТlІnХ2-SnX2 проводять модифікованим методом Бріджмена-Стокбаргера, де умови росту кристалів вибирають з урахуванням аналізу побудованих Т-х діаграм. Процес росту монокристалів проводять на установці, яка передбачає наявність двох температурних зон із незалежним регулюванням температури у кожній з них. Для встановлення градієнту температур на фронті кристалізації використовують дві печі, що розподілені між собою сталевим диском, який виконує функцію тепловідводу. В центрі диску виконаний отвір, діаметр якого збігається з діаметром нагрівних елементів печі. Набір дисків різного діаметру і товщини дозволяє суттєво змінювати температурний профіль печі. Точність підтримування температури в печах дорівнює ± 0,5 К, що досягається за допомогою високоточних регуляторів температури ВРТ-3. Завдяки можливості незалежного регулювання температури в різних зонах нагрівника разом із диском можна змінювати градієнт у зоні кристалізації в межах 2…6 К/мм. Швидкість росту монокристалу змінюють в межах 0,1…0,2 мм/год. у вертикальній площині переміщення зони кристалізації. В процесі вирощування монокристалу використовують два варіанти: переміщення нагрівника при фіксованому положенні контейнера і навпаки. Наважку шихти, що підготовлена з високочистих вихідних інгредієнтів, які завантажують у кварцеві контейнери (ампули), та які після завантаження шихти вакуумують і запаюють. Попередньо синтезовані полікристалічні зразки у кварцеві контейнери поміщають у верхню "гарячу" зону ростової печі, де зразки розплавляються і витримуються протягом 4…5 год. Тоді проводять опускання кварцового контейнеру так, щоб закристалізувати 2…4 мм розплаву з метою отримання зародка в нижній частині ростової ампули з наступним рекристалізаційним відпалом протягом 2 діб. Після чого шляхом переміщення фронту кристалізації починають вирощування монокристалу. Переміщення печі (за умови нерухомого положення ростового контейнеру) зі швидкістю 1 см/добу починають після нагріву розплавів до температури 1470К, який гомогенізують 4 години. На фронті кристалізації температурний градієнт не повинен перевищувати 14 К/см. Після кристалізації всього розплаву проводять відпал отриманого монокристалу протягом 100 год. та його охолодження до кімнатної температури зі швидкістю 2030 К/год. 2 Отриманий зразок закріплюють в пружних контактах площею 8 мм , покритих Ga-Inевтектикою. Омічність контактів зберігалася у широкому інтервалі температур та напруг, при цьому перевірку на відповідність завданим параметрам здійснюють перед кожним дослідом в процесі проведення серії експериментальних досліджень. Зразок монокристалу поміщають у тримач, до якого підводять напругу 1…10 В. Як спектральний прилад в процесі виготовлення та експериментального випробування фоторезистору використовують, наприклад, монохроматор МДР-206, а як реєструючий електричні сигнали прилад використовують, наприклад, електрометр Keithley 6514. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Спосіб отримання фоторезисторівна основі TlInSe2, що включає вирощування шаруватого монокристалу за модифікованим методом Бріджмена, складання фоторезистора та вибір фоточутливості при освітленні монохроматичним світлом, який відрізняється тим, що в процесі вирощування монокристалу його легують селенідом цинку, а як монохроматичне освітлення використовують інфрачервоний діапазон світла. Комп’ютерна верстка В. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2