Спосіб отримання напівізолюючих кристалів cd1-xmnxte

Реферат: Спосіб отримання напівізолюючих кристалів Cd1-xMnxTe включає легування домішкою олова, яке проводять шляхом відпалу підкладинок Cd1-xMnxTe у вакуумованій кварцовій ампулі в насиченій парі олова при температурі 850±50 °C. UA 95790 U (54) СПОСІБ ОТРИМАННЯ НАПІВІЗОЛЮЮЧИХ КРИСТАЛІВ Cd1-XMnXTe UA 95790 U UA 95790 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до технології напівпровідникових матеріалів, призначених зокрема для виготовлення детекторів іонізуючих випромінювань. За сукупністю фізико-технічних параметрів телурид кадмію продовжує залишатись одним з найбільш перспективних матеріалів для створення детекторів різного роду випромінювань, у тому числі й іонізуючих [1, 2]. Для забезпечення у цих приладах оптимального відношення сигнал/шум при 300 К необхідно використовувати кристали з якомога більш високим питомим опором. На даний час ця задача вирішується декількома способами, основними з яких є наступні [2]. До найбільш поширених належать різні методи легування матеріалу домішками, які утворюють дрібні компенсуючі або глибокі центри у забороненій зоні напівпровідника. В основі другого способу лежить принцип збільшення ширини забороненої зони Eg телуриду кадмію шляхом утворення твердих розчинів типу Cd1-xMexTe, де компонентом Me, зазвичай, слугують елементи Zn, Mn і Mg. І, нарешті, досить ефективною може виявитись комбінація згаданих вище методів при оптимальному виборі компонента твердого розчину і типу легуючої домішки, а також способу її введення в кристал. Найбільш близькою до способу, що заявляється, є технологія легування кристалів Cd1xMnxTe [3], яка полягає в наступному, об'ємні кристали з різним вмістом Мn (х=0,2-0,4) вирощені модифікованим методом Бріджмена з розплаву, який містив компоненти Cd, Те і Мn) твердого розчину Cd1-хМnхТе і легуючу домішку Sn. Питомий опір кристалів залежав від молярного складу 10 11 х і при 300 К змінювався у межах 10 -10 Ом·см. Недоліком цього способу є нерівномірний розподіл домішки Sn вздовж кристала, що призводить до різних значень ρ для зразків, вирізаних навіть з одного кристала. Крім цього даним методом абсолютно неможливо створити напівізолюючі тонкі шари на низькоомних (провідних) підкладинках Cd1-хМnхТе. Це важливо, оскільки такі структури можуть бути основою високоефективних детекторів випромінювань з інжекційним підсиленням [4]. Задача корисної моделі - усунення зазначених недоліків, а також збільшення питомого опору кристалів Cd1-xMnxTe за рахунок зміни технології та режимів легування. Поставлена задача вирішується тим, що легування здійснюють шляхом відпалу підкладинок -4 Cd1-xMnxTe у відкачаній до 10 Торр і запаяній кварцовій ампулі у насиченій парі олова при температурі Ta850±50 °C. У таблиці наведено значення питомого опору р кристалів Cd1-xMnxTe (температурі 20 °C, х=0,25) при різних температурах відпалу. Ta, °C ρ, Ом·см 35 40 45 50 55 650 6 10 700 7 10 750 9 10 800 11 10 850 11 3·10 90011 2·10 950 11 10 Апробація запропонованого способу проводилась на бездомішкових монокристалічних 5 підкладинках Cd1-xMnxTe (x=0,25) з питомим опором ~10 Ом·см при 300 К. Вибір саме такого складу досліджуваних зразків зумовлений двома основними причинами. Перша з них полягає у тому, що при х>0,25 різко погіршується структурна досконалість твердих розчинів Cd1-хМnхТе [3, 5]. По друге, збільшення молярного відсотка Мn призводить до зменшення атомного номера Z матеріалу, що у свою чергу викликає зменшення коефіцієнта поглинання іонізуючого випромінювання й ефективності його реєстрації при незмінному об'ємі детектора [1, 2]. 3 Пластинки Cd0,75Mn0,25Te типорозміром 4×4×1х мм проходили поетапне механічне полірування алмазними порошками з поступовим зменшенням розміру зерна до 0,3 мкм. Далі кристали травили в розчині брому в метанолі та ретельно відмивали в метанолі. Підготовлені таким чином підкладинки разом з наважками Sn завантажувались у кварцові ампули, які -4 відкачувались до 10 Торр і запаювались. Відпал проводився у резистивній печі, температуру якої Та можна було змінювати у межах 600-1200 °C. При цьому наважка олова і підкладинка знаходились у протилежних кінцях ампули, які були розділені перетяжкою. Час відпалу для всіх Та, був однаковий і становив 8 годин, оскільки такої тривалості виявлялось цілком достатньо для легування всього об'єму зразків товщиною ~1 мм. Аналіз даних таблиці свідчить, що оптимальними температурами відпалу можна вважати діапазон 850±50 °C, оскільки при цьому досягається максимальна величина ρ. Температури, більші за 900 °C, використовувати небажано у зв'язку зі значною ерозією поверхні підкладинок за таких умов відпалу. 11 Відмітимо, що для даного складу твердих розчинів питомий опір досягає 3×10 Oм·см, що у декілька разів перевищує аналогічний параметр зразків, описаних у прототипі [3]. Крім того, запропонований спосіб дозволяє на низькоомних підкладинках отримувати високоомні шари, товщину d яких легко змінювати варіацією часу відпалу ta, оскільки для дифузійних процесів d~ ta . Джерела інформації: 1 UA 95790 U 5 10 1. Акимов Ю.К., Игнатьев О.В., Калинин А.И., Кушнирук В.Ф. Полупроводниковые детекторы в экспериментальной физике. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 344 с. 2. Корбутяк Д.В., Мельничук С.В. Корбут Э.В., Борисюк М.М. Телурид кадмію: домішководефектні стани та детекторні властивості. - К.: Іван Федорів, 2000. - 198 с. 3. Никонюк Є.С., Захарук З.І., Раренко І.М., Ковалець М.О., Шляховий В.Л., Галочків О.В. Глибокі центри в кристалах Cd1-xMnxTe, легованих домішкою Sn. // Фізика і хімія твердого тіла, 2005. - Т. 6, № 3. - С. 372-375. 4. Викулин И.М., Курмашев Ш.Д., Стафеев В.И. Инжекционные фотоприемники. // ФТП, 2008. - Т. 42. - В. 1. - С. 113-127. 5. Triboulet R., Heurtel A., Rioux J. Twin-free (Cd, Mn)Te substrates // J. Crystal Growht. 1990, V. 101. - P. 131-134. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб отримання напівізолюючих кристалів Cd1-xMnxTe, що включає легування домішкою Sn, який відрізняється тим, що легування проводять шляхом відпалу підкладинок Cd1-xMnxTe у -4 вакуумованій до 10 Торр кварцовій ампулі в насиченій парі Sn при температурі 850±50 °C. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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