Введение к работе
Актуальность исследования узкощелевого полупроводникового со-эдинения РЬТе стимулируется не только его интересными физическими свойствами, но и важным прикладным значением. На его основе успеш-ю разрабатываются и применяются перестраиваемые по частоте источ-шки и приемники излучения для средней и дальней ИК-области спект-за. Лазеры на основе этого соединения могут использоваться для шализа состава и загрязнений атмосферы, для изотопного анализа и 'азоанализа примесей в технологии сверхчистых веществ. Кроме того, твердые растворы на основе РЬТе лвляются удобным модельным объектом для проведения исследований в области роста кристаллов. Это >0условлено достаточно простой кристаллической структурой, невысо-;ой температурой плавления и технологичностью процесса выращива-шя. Но до настоящего времени остаются малоизученными закономер-юсти роста таких кристаллов и, в частности, процессы ростового іефектообразования в них, включая захват и распределение примесей. :уществующая в настоящее время теория этих явлений нуждается в годтверадении и уточнении, в связи с чем теллурид свинца представ-гнется весьма перспективным для этой цели объектом.
Несмотря на большое количество работ, посвященных свойствам и применению кристаллов на основе РЬТе, их реальная -структура иссле-[ована до сих пор недостаточно полно. Из всех возможных дефектов в от наиболее полно изучены электрически активные дефекты, в то іремя как существующие наряду с ними другие виды несовершенств ис-:ледованы в значительно меньшей степени.
К началу выполнения диссертации практически отсутствовали све-;ения о зависимости свойств кристаллов теллурида свинца от их де-іектности, хотя хорошо известно, что вакнейшие физические характе-іистики полупроводниковых кристаллов являются структурно-чувстви-ельными. Для расширения практического применения рассматриваемых атериалов необходимо управлять их свойствами, учитывая не только обственные дефекты, но и влияние легирующих примесей. При этом ледует стремиться к достижению равномерного распределения послед-их и получению монокристаллов с минимальным содержанием структур-ых дефектов. Изучению этих вопросов посвящена настоящая работа.
Работа выполнялась в рамках госбюджетных тем Я 273 (1988-50 гг) Л 300 (1991-95 гг), проводимых в соответствии с координационным ланом АН СССР по направлению 1.3 "Физика твердого тела".
Цель работы. Изучение влияния условий выращивания и природы легирующих примесей на морфологию, структуру и некоторые физические свойства монокристаллов теллурида свинца, пригодных для использования в качестве подложек для ИК-лазеров среднего диапазона.
Научная новизна. Показано, что немонотонная зависимость эффективного коэффициента распределения примесей от их концентрации находится в согласии с теорией вакансионного захвата примеси при росте кристалла из расплава. Изучены зависимости параметров дефектов структуры в кристаллах, на основе РЬТе от содержания в них кремния и марганца, а также от скорости роста; показана возможность предупреждения возникновения структурных вакансий путем введения примесей в малых концентрациях. Обнаружены и объяснены явления потери устойчивости внешней поверхности кристаллов и образование жидких включений на ней. Установлена зависимость интенсивности фотолюминесценции и микротвердости от плотности дислокаций в кристаллах РЬТе, легированных марганцем.
Практическая ценность. Установленные закономерности влияния условий выращивания и наличия примесей на совершенство кристаллической структуры могут быть использованы для получения способом Чох-ралъского монокристаллов халькогенидов свинца с необходимым структурным совершенством.
Выбранный способ и режим резания кристаллов позволит экономить материал и снизить процент брака в процессе производства полупроводниковых приборов.
Коэффициенты распределения кремния, олова, серебра и марганца в теллуриде свинца и их зависимости от концентрации примесей и от скорости роста представляют справочный и технологический интерес.
Изготовленные монокристаллы Pbj ^Мг^Те успешно прошли испытания в качестве подложек для ИК-лазеров.
на защиту выносятся: результаты комплексного экспериментального исследования, зависимости реальной структуры кристаллов теллурида свинца, легированного примесями, от условий их выращивания; сведения о влиянии уровня легирования и скорости роста на вхождение примесей в кристалл и их взаимодействие с дефектами структуры; результаты исследования электрофизических характеристик, микротвердости и фотолюминесценции монокристаллов на основе РЬТе.
Апробация работы. Основные результаты докладывались и представлялись на: VIII научно-технической конференции УПИ, Свердловск, 1988;научной конференции молодых ученых ИОНХа,Москва,I989; II Всесоюзном семинаре "Дефекта и примеси в узшцеле'вых полупроводни-
ах", Павлодар, 1989; X Уральской научно-технической конференции Физические методы и приборы неразрушаицего контроля", Ижевск, 989; V Всесоюзной конференции по кристаллохимии ннтерметалличес-их соединений, Львов, 1Э39; Республиканской конференции "Физико-имическив основы производства металлических сплавов", Алма-Ата, 990; Всесоюзной конференции "Анализ - 90", Ижевск, 1990; Междуна-одноЯ конференции "Новые материалы и их применение", Лондон, 990; I и II Уральской школе по росту кристаллов металлов и интер-іеталлидов, Свердловск, 1990, 1991; 13 Международном совещании по ристаллографии, Югославия, Любляна, 1991; VIII Всесоюзной конфе-іенции по росту кристаллов, Харьков, 1992.
Публикации. По.теме диссертации опубликовано 15 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, [етырех глав, перечня обозначений, списка цитируемой литературы и грилокения. Она изложена на 171 странице машшопиского текста, їключая 55 рисунков, 32 таблицы и библиографический список, содержащий 150 ссылок на публикации отечественных и зарубежных авторов.
Похожие диссертации на Влияние условий выращивания монокристаллов на основе теллурида свинца на формирование в них дефектов структуры
