Синтез и свойства теллурида свинца, легированного хромом Вертелецкий, Петр Васильевич

Введение к работе

Актуальность теми. Теллурид свинца является представитель:* полупроводниковых соединений групш А В , находящих строкой применение в изготовлении лазеров и приептжов излучения В КС" -области спектра, а тагкэ термоэлектрических устройств, работаз-гда в интервале тєїл.іератур от комнатной до 900 К. Зависимость ииршш запрещенной зони от состава, температури, давления я usp-нитнопо поля позволяет перестраивать спектральные характеристичен приборов на основе РЬТе

Для модификации свойств тедлурида свинца широко используется легирование, при этой удается иг только варьировать состав, з частости, концентраций свободных носителей заряда, но и создавать ноепо свойства у негордого цатеркала. С цольа изменения электрических, магнитных и механических свойств теллурида свинца представляет интерес легированна перзходтеш исталлапд ( d - злз-менташ), в частности, хроыои.

Известно, что хроы является донором для РЬТе и существен
но влияет на нехакическнз свойства. Свойства теллурида свинца,
легированного хремен, исследованы, в ochoehoii, на полнкрист&ллш-
чоских образцах, сведения: о синтезе лепфованнах монокристаллов
ограничен! . Не установлен нохшпїзм взашодействия пршосп грома
с осковньэ! материален, остается неяснії; вопрос о магнитных свой
ствах тгдрдого раствора ръ., Те (х-кодьная доля теллурлда
хрома). Клеящиеся з литературе даинив нэ поззолгат полагать мато-
риал ^Г1з1__х^Сг_х^{Тв с} задагепдт свойствами. В связи с этим, исследо
вание условий направленного синтеза монокристаллов РЪ. От Та

является актуальной задачей.

Цель работы - разработка фнзико-хииичоских.основ синтеза полупроводникового твердого раствора ^г1з1__хСг Те с заданный; свойствами. В связи с отшв работв поставлены следующие задачи:

I. Изучение частя Р-Т-х-у диаграммы системы Pb-Те-Сг : опрзделенио границ области гомогенности твердого раствора PtVj Сг„.Те , фнзихо-хіріичсскоо изучение разрезов РЬТе -

^Сг0,47^Т0,5Э« ^РЪТ - ^Сг0₈45^а,0,55' ^PbTs " ^СгО,40^Те0.60- ^PWs " - Сг ; изучение состава пара, зависимости рр (Т) и характера

сублимации образцов в системе Сг-То

1. Разработка условий легирования теллурида свинца хромом а процессе синтеза кристаллов методом направленной кристаллизации и из пара методом пар-стдкость-кристалл.

2. Исследование реальной структуры - количества и качества структурных дефектов, закономерности распределения примеси и компонентов - полученных кристаллов.

3. Изучение свойств твердого раствора ^РЪ1__х^сг_хТв :

электрических (концентрации и подвижность носителей заряда);

магнитных (магнитной восприимчивости и електронного парамагнитного резонанса);

механических (модулей упругости, коэффициента термического расширения).

5. Выяснение механизма легирующего влияния хрома на гальва-
номагнитные свойства теллурида свинца.

Научная новизна работы.

1. Изучена часть Р-Т-х-у диаграммы системы РЬ - Те - Сг :
Определены границы области гомогенности ^1>ъ1__хСг Те ^по разрезам
РЪТо - Сг_{0 47}^Тео 53 ^{к РЇ!а?5!} ~ ^Сго ло^Тсо 60 * Исследованы часта
разрезов Рьте - ^0,47^0,53' РЬТе - сг_0в45Те_{0 55}, РЪТо -

" ^Сго 40^Тео 60 ^к РМе-Сг . Изучен состав'пара над образцам в системе Сг - Те и построена зависимость ртр₀ СП»

4. Определены условия выращивания объемных монокристаллов ^РЪ1-х^Сгх^{То кз па}Р^{а по} механизму пар-шідкость-кристалл и методом направленной кристаллизации расплавов.

5. Исследована реальная структура полученных кристаллов, установлена немонотонная зависимость плотности дислокаций от условий синтеза и концентрации примеси в кристаллах.

6. Определена концентрационная зависимость величин модулей упругости в монокристаллах ^рг>і__х^Сг_х^Те І ^по результатам исследования осцилляции Шубнииова-де Гааза установлено, что

^ibl__x^Cr_x^Te является полуыагнитным полупроводником.

5. Экспериментально изучено равновесие " кристалл

ръ₁ Сг^Те - пар". Определена зависимость типа и концентрации основных носителей заряда в кристаллах ^їьі__х^Сг_х^{Те от} парциального давления рр₀ при постоянной температуре, предложена модель

_ з -

квазихнклческнх реакций, описывающая равновесие "кристалл ^ръ1-х^Сгх^Тв " ^паР^Н'

Практическая значимость работы. Полученные в настоящей работе сведения о часті! Р-Г-х-у дкагралаоі систєіді Pb - То - Сг является основой для выбора условий направленного синтеза кристаллов твердого раствора Pb^^Cr Те с заданными иолярностьа и отклонение» состава от стехиометрии. Результаты исследования равновесия "кристалл РЪ^Сг^То - пар" позволяет прогнозировать условия воспроизводимого получения цатериала с концентрацией носителей заряда 3-Ю - 1,3-IQ cu п -типа прово дикости н 5-Ю - 6-Ю см р-ткпа проводимости. Выявленная концентрационная зависимость иодулей упругости и ее корреляция с концентрационной зависиностьп плотности дислокаций позволяют варьировать нэхашческне свойства монокристаллов ^рь1_х^Сгз:^Те

На защиту выносятся:

1. Исследование условий синтеза нонокристаллев ^Pbi__x^Gr_s^Ta пзтодом направленной кристаллизации расплавов и из пара по j:e;:a-ішзцу пар-яидкоеть-крнстадл.

2. Результати исследования реальной структури н электрических, мзхаї ічосккх, магнитных свойств кристаллов таллурида свинца, легированного хромо;.:.

3. Результаты исследования влн.-яшя хромз на гальвансиапшт-їшз свойства кристаллов ^і-т⁰¹*?⁰ * ^^Базихіппіческая модель равновесия "кристалл ^РЬ1-х^Сгх^Те " ^паР"-

.Апробация работ;?. Основные результаты работа докладывались, и обсуждались на:

1. УІ ВсеСОПЗНОИ "ОНфзреКЦКИ ПО фИЗШСО-ХЇКХНЧОСКІПІ ОСНОваЦ легп- '

рования полупроводниковых'материалов, "осиза, ISS8 г.

2. УП Всесоюзной конференции "Химия, цнэина и техническое применение халькогенидов", Удтород, 1933 г.

3. XI Всесоюзной конференции по физике полупроводников, Кнлпнза,

1933 г.

4. П Всесоюзном семинаре по проблеме ^нХт:ия полупроводников", Павлодар, 1989 г.

5. УП Республиканской конференции молодых химиков Таллинн, 1987 г

_ 4 -

и. Конференции молодых ученых Химического факультета МГУ, Москва

І9Є8 г. 7. П Международном симпозиуме по поверхностным волнам в твердых

телах и слоистым структурам, Варна, Болгария, IS89 г. G. Международной конференции по узкозонным полупроводникам и

материалам, Геіітерсбург (Мэриленд), QUA, 1989 г.

Публикации. По материалам дисертации опубликовано 10 печатних работ.

Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из введения,четырех глав,списка литературы из 99 наименований к приложения. Объем работы,включая 65 рисунков и 29 таблиц,составляет 198 страниц машинописного текста. Каждая глава заканчивается выводами по изложенному материалу,а вся работа - общими выводами.