Введение к работе
Актуальность Term. В течение последних десятилетии в развитых странах непрерывно растет число работ, посвященных нанесению тонких слоев металлов на полупроводниковые кристаллы с помощью электрохимических методов. Их применение во многих случаях позволяет существенно сократить затрата материальных ресурсов и рабочего времени на изготовление омических или Еыпрямлящих контактов полупроводниковых приборов. Однако особенности электроосаэдения металлов на селенкдшх полупроводниках, в частности, CdSe, (условия образования фазовых и адсорбционных слоев металлов на их поверхности, кинетика их формирования и анодной ионизации), важнейшие физико-химические характеристики осаждаемых слоев (энергетические состояния, активность) до недавнего времени оставались весьма малоизученными. Исследование перечисленных вопросов представляет несомненный интерес как в теоретическом, так и в прикладном отношениях в связи с тем. что одной из актуальных задач технологии полупроводников типа А1ХВ является разработка новых эффективных и экономичных методов нанесения твердых омических контактов. Решение этой задачи может способствовать более успешному развитию работ по созданию полупроводниковых приборов на основе case и его аналогов, перспективность которых в ряде областей электронной техники (оптоэлектронике, акустоэлектронике) известна. В качества конкретного объекта изучения в настоящей работе была избрана система "кадмий/монокриствллический case", поскольку металлический кадмий обладает рядом преимуществ перед традиционными материалами эмических контактов к CdSe и его аналогам — индием и галлием: 5олее еысокой механической прочностью, твердостью, температурой їлавления и, как было -найдено нами, тонкие слои кадмия с гораздо хэдъаеи эффективностью поддаются литрграфической обработке.
Цель работы — теоретическое и экспериментальное исследование іозможности реализации различных энергетических состояний (ЭС) юавдаемого кадмия на поверхности CdSe и их характеристикг изуче-ке особенностей кинетики катодного электроосаждения и анодной [ояизации кадмия на электродах из CdSe, в том числе обусловленных ілйЯЕием специфических видов внешних воздействий и обработок по-іерхности; изучение основных параллельных реакций, сопровождвэднх іазряд-ионизацию кадмия на поверхности CdSe; исследование возмож-:ости практического применения процессов осавдения и ионизации кадия на электродах из case и его наиболее известного аналога — CdS.
Научная новизна. Впервые экспериментально оСнаружено существование трех энергетических состоянии осаждаемого кадмия на поверхности CdSe. определены их основные особенности. Предложено использовать потенциалы точек пересечения нисходящих ветвей вольтампоро-грамм с линией нулевого тока в качестве критерия для идентификации энергетических состоянии металла на электродах из CdSe. Впервые обнаружено влияние твердофазного восстановления поверхности case на кинетику электроосаждения кадмия. Выведены уточненные вольтамперо-метрические соотношения для металлизированного полупроводникового электрода, предложено их применение для расчета изменения скачка потенциала в слое Гельмгольца. Найдены условия, при которых перемешивание электролита ускоряет процесс осаждения кадмия на case. Впорвие изучены вольтамлерограммы ионизации смешенных адсорбционных слоев водорода и адатомов кадмия на поверхности case. Обнаружено тормозящее влияние кислорода на электроосаждекие кадмия (особенно в первое ЭС) на селенидном электроде 'вследствие конкурентной адсорбции кислорода. Впервые исследованы процессы осаждения металлического кадмия на нкзкоомкые п высокоомные монокристаллические образцы CdSe и CuS из эталекдиаминтетрзацетатных сильнощелочных электролитов в условиях внутреннего электролиза.
Практическая значимость работы. Найден легкодоступный и дешевьй метод нанесения тонких плотных слоев металлического кадмия на мо-нокрисгаллические образцы CdSe и CiS. Показано, что участки получаемых при этом слоев могут эффективно использоваться в качестве основы твердых омических контактов при изготовлении различных приборов на основе CdSe и ess и при исследованиях электрофизических параметров и электрохимического поведения ооразцоз этих полупроводниковых материалов.
На защиту выкосятся:
результаты исследований трех энергетических состояний кадмия на поверхности case .'и новый критерий их идентификации;
результаты 'исследований кинетики разряда-ионизации кадмия на неокисленнол поверхности CdSe;
уточненные вольтамперомзтрические соотношения для металлизированного полупроводникового электрода и их применение для анализа результатов экспериментальных исследовании влияния скорости разверста потенциала на величины максимальных токов и потенциалы анодных пиков при ионизации кадмия на поверхности CdSe;
анализ влияния освещения, перемешивания электролита, воз-
действия атмосферного кислорода, химической обработки в окисляю-цем травителе но разряд -ионизацию кадмия на поверхности CdSe;
результаты вольтамперометрического исследования параллельных эп акций — разряда-ионизации водорода, восстановления кислорода ;а поверхности CdSe;
электрохимический метод изготовления тзердцх омических кон-гахтоз на монокристалличвсних образцах CdSe и Сйз.
Апробация работа. Основшо результата работа докладывались на :х Всесоюзном совещании сю полярографии (Усть-К&маногорск. 1987 '.), 32-м Международном Конгрессе по чистой и прикладной химии Стокгольм. 1989 г.). Конгрессе по полярографи, организованном в есть столетия со дня рождения Гейровского совместно с 41-м съез-ом Международного электрохимического общества (Прага, 13Э0 г.). сесоюзной кколе по электрохимии (Екатеринбург, 1Э91 г.), XII сесоюзной конференции по акустоэлектронике и квантовой акустике Саратов. 19аз г.).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в трех гатьях в центральной печати, двух депонированных статьях и мате-лалах пята Есессзззкых и международных конференций и конгрессов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения. 5зора литература (Глава I), экспериментальной и теоретической істи (Главы 2 — 6). основных еыеодов и списка литературы. >бота изложена аа 247 страницах машинописного текста и содер-!Т 44 рисунка, 5 таблиц и 2С8 литературных .ссылок.