Спосіб усунення включень другої фази з кристалів на основі cdte

Реферат: Спосіб усунення включень другої фази з кристалів на основі CdTe, що включає термообробку зразка в парі кадмію в вакуумованій запаяній кварцовій ампулі, причому термообробку проводять при температурі зразка 1100 К і джерела пари кадмію 1070 К протягом 2 годин з наступним програмованим охолодженням зі швидкістю 5 К/хвилина. UA 79780 U (12) UA 79780 U UA 79780 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології напівпровідникових матеріалів, які можуть бути використані, зокрема, для виготовлення підкладок для нанесення плівок Cd1-xHgxTe, фільтрів у ближньому інфрачервоному спектральному діапазоні та детекторів іонізуючого випромінювання. Відомо, що монокристали як CdTe, так і Cd1-xZnxTe (Cd1-xMnxTe), далі CZT (СМТ), вирощені зі розплаву, як правило, містять включення другої фази. Це чужорідні вкраплення більш-менш сферичної форми діаметром приблизно 1-100 мкм. Вони порушують рівномірну структуру монокристалу, понижують пропускання фільтрів і заважають рухові носіїв заряду в ньому (понижується час життя та рухливість носіїв заряду). Це погіршує електричні характеристики приладів (зокрема, чутливість детекторів іонізуючого випромінювання), виготовлених з таких кристалів. Наявність таких включень погіршує також структурну якість підкладок Cd0.96Zn0.04Te, які використовуються для нарощування на них плівок Cd1-xIigxTe. Тому останнім часом дослідники спрямовують свої зусилля на усунення вказаних включень. Вважається, що включення другої фази за хімічним складом являють собою полікристалічний телур або його суміш з телуридами деяких фонових домішок, тому для їх усунення слід прогріти монокристал в атмосфері пари кадмію. Останній, скоріше за все, вступить у взаємодію зі телуром включень і, таким чином, ліквідує їх. Відомі способи зменшення розміру і кількості включень телуру в кристалах CdTe або CZT шляхом термообробки таких кристалів [1-3] в атмосфері пари кадмію при високих температурах (870-1170 К) протягом, як мінімум, десятків годин. Найближчим аналогом є спосіб, описаний в роботі [2]. В ній автори досягли практично повного усунення включень (розміром 1 чи більше мкм, менші включення не піддаються спостереженню) в ході відпалу протягом як мінімум 14 годин. Відпал проводився за 3 температури зразка 1023 К, а зони кадмію - 1000 К. Розмір зразка складав 5 × 5 × 1 мм . Ці методи вимагають суттєвих затрат часу, що у випадку примислового використання значно ускладнює процес та збільшує вартість виготовлення детекторів. В основу корисної моделі поставлено задачу запропонувати короткотривалий спосіб термообробки зразків монокристалів CZT в кварцовій ампулі. Це дозволить отримати матеріал без видимих в ІЧ мікроскоп включень. В цьому випадку якість детекторів іонізуючого випромінювання та підкладок для нарощування шарів Cd(Hg)Te буде значно вищою. Суть корисної моделі полягає в тому, що в кварцову ампулу поміщають наважку кадмію 3 масою ~100 мг і зразок монокристалу CZT розміром 7 × 5 × 3 мм , ампулу вакуумують і поміщають у піч в область високотемпературного плато (Т зразка=1100 К, Ткадмію=1070 К), витримують 2 години, після чого піч програмовано за допомогою терморегулятора охолоджують зі швидкістю 5 К/хвилина. Запропонований спосіб відрізняється тим, що суттєво - з 14 годин до 2-х - скорочується час термообробки зразків і час наступного охолодження (замість 1 К/хвилина - 5 К/хвилина), при цьому усуваються всі видимі в інфрачервоному мікроскопі включення. Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій і матеріалів, її реалізація можлива на існуючих підприємствах електронного приладобудування. Послідовність виконання запропонованого процесу усунення включень з монокристалів CZT (СМТ) наступна. 3 Зразок CZT (СМТ) (7 × 5 × 3 мм ) і наважку кадмію масою -100 мг поміщали в кварцову ампулу, відкачували, запаювали і поміщали її в піч, нагріту до 1100 К (зона CZT) і 1070 К (зона кадмію), витримували 2 години в такому стані для врівноважування всіх процесів в системі. Далі понижували температуру в печі зі швидкістю 5 К/хвилина за допомогою терморегулятора. Аналогічна процедура в застосуванні до монокристалів CdTe теж дозволяє досягнути усунення всіх включень зазначеного діапазону. Приклад конкретного виконання. Описаний спосіб був використаний для усунення включень другої фази з монокристалів 3 Cd0.9Zn0.1Te та Cd0.95Mn0.05Te і CdTe. Такі зразки (7 × 5 × 3 мм ) і надлишок розрахованої наважки кадмію (-100 мг) поміщали у кварцову ампулу, відкачували і запаювали її. Далі ампулу ставили у піч, нагріту до температури 1100 К так, щоб температура зони кадмію була 1070 К. Після завершення термообробки температуру в печі зменшували зі швидкістю 5 К/хвилина за допомогою терморегулятора МС-5478. Джерела інформації: [1] Е. Belas, М. Bugar, R. Grill, P. Horodysky, R. Fesh, J. Franc, P. Moravec, Z. Matej, P. Hoschl. Elimination of Inclusions in (CdZn)Te Substrates by Post-grown annealing // J. Electron. Mater., Vol. 36, No. 8, 2007, pp. 1025-1030. 1 UA 79780 U 5 [2] E. Belas, M. Bugar, R. Grill, J. Franc, P. Moravec, J. Bok, P. Hoschl. Preparation of SemiInsulating CdTe: In by Post-grown Annealing after Elimination of Те Inclusions // IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 54, 2007,p.786-791. [3] E. Belas, M., R. Grill, J. Franc, P. Moravec, P. Hlidec, P. Hoschl. Reduction of Inclusions in (CdZn)Te and CdTe:In Single Crystals by Post-Growth Annealing // J. Electron. Mater., Vol. 37, No. 9, 2008, рр.1212-1218. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Спосіб усунення включень другої фази з кристалів на основі CdTe, що включає термообробку зразка в парі кадмію в вакуумованій запаяній кварцовій ампулі, який відрізняється тим, що термообробку проводять при температурі зразка 1100 К і джерела пари кадмію 1070 К протягом 2 годин з наступним програмованим охолодженням зі швидкістю 5 К/хвилина. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2