Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ФАЗОВЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ И СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ В СИСТЕМАХ
АП-ВШ-СУІ 9
1.1 Фазовые равновесия в системах А - С , основные соеди
нения и некоторые их свойства 9
I.I.I Теллурид кадмия II
1.2 Фазовые равновесия в системах В - Су 15
Особенности взаимодействия индия с теллуром 18
Основные свойства халькогенидов индия 19
Фазовые равновесия в системе кадмий- индий 22
Фазовые равновесия в сечениях АС- в|с^ и некоторые свойства соединений А В^С^ 25
1.4.1 Фазовые равновесия в разрезах АПС - ВІСІ1 25
1.4.1.1 Система С6Fe-In, Те 28
1.4.2 Некоторые физико- химические;и физические свойства
соединений аЩ^1 , 30
ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 34
2 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФАЗ В РАЗРЕЗАХ СИСТЕМЫ КАДМИЙ-ИНДИЙ-ТЕЛЛУР..36
2 .1 Методика получения и исследования сплавов 38
Получение и гомогенизация сплавов 38
Дифференциальный термический анализ (ДТА) 39
Микроструктурный анализ 42
Рентгенографические исследования 43
Исследование сплавов разреза title-//г/ ^3
Исследование сплавов разреза МТе - 1ъТе 49
Уточнение фазового равновесия в системе индий- теллур с использованием тройных сплавов кадмий- индий- теллур... 56
2.5 Фазовые равновесия в разрезах title -Ты Ге„ и &Ге~
-fi?,4In, + 0,4Te) 62
ВЫВОДЫ 67
3 ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ И ПОВЕРХНОСТЬ ЛИКВИДУСА СИСТЕМЫ КАДМИЙ-
ИНДИЙ- ТЕЛЛУР 68
Фазовое равновесие в системе fit-ftv-&tTe 69
Фазовое равновесие в системе 6Ге-7п,-ТпТе 79
Фазовое равновесие в системе №2е-ІпТе-ІпЩ 85
Фазовое равновесие в системе ^Te-In^T^j-Te 92
Поверхность ликвидуса тройной системы кадмий- индий-теллур 101
ВЫВОДЫ 103
4 ПОЛУЧЕНИЕ МОНОКРИСТАЛЛОВ И ЭПИТАКСЙАЛЬНЫХ СЛОЕВ НЕКОТОРЫХ
СПЛАВОВ ИЗ НЕСТЕХЙОМЕТРИЧЕСКЙХ РАСПЛАВОВ ТРОЙНОЙ СИСТЕМЫ
КАДМИЙ- ИНДИЙ- ТЕЛЛУР И ИХ СВОЙСТВА 104
Выращивание монокристаллов /МТе и In % из нестехио-метрических расплавов тройной системы $/-/п-Те .... Ю4
Выращивание монокристаллов твердых растворов на основе соединения &С1&Те^ и их анизотропия микротвердости.. 108
Получение эпитаксиальных слоев теллурида кадмия из расплавов разреза Тп-&6Те цц.
Определение концентрации носителей заряда и типа проводимости эпитаксиальных слоев /УІ& 121
Определение параметров ловушек и оценка качества эпитаксиальных слоев теллурида кадмия 125
Температурные зависимости темновой и фотопроводимости монокристаллов /}(№1гь Те^ 132
Получение и некоторые характеристики структур металл-твердый раствор на основе соединения $С1п/Те4 139
Вольтамперные характеристики структур металл- твердый раствор (Я6/ъТе4) 139
Спектры фоточувствительности структур металл- твердый
раствор (в*1п,Ге4) 144
ВЫВОДЫ 147
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 149
ЛИТЕРАТУРА 152
ПРИЛОЖЕНИЕ 171
Введение к работе
Актуальность темы. Широкая автоматизация различных отраслей промышленности, миниатюризация элементов вычислительных систем потребовали значительного расширения круга исходных полупроводниковых материалов.
В основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981- 1985 годы и на период до 1990 года предусматривается опережающими темпами развивать производство полупроводников, особо чистых и специальных материалов, прецизионных сплавов и других материалов с повышенными параметрами.
В работах Н.А. Горюновой flj впервые было обращено внимание на общность свойств алмазоподобных полупроводников и определены закономерности их изменения при. переходе от элементарных к бинарным и более сложным полупроводниковым фазам.
В настоящее время исследованию бинарных и тройных полупроводниковых материалов посвящено большое количество работ советских и зарубежных ученых. Многие из этих материалов уже нашли важные практические применения. Среди них особое место заняли фазы типа А вйс? , обладающие слабой чувствительностью к примесям и стойкостью к ионизирующей радиации. На основе этих материалов разработаны, например, фотоприемники ультрафиолетового излучения, переключающие устройства, устройства для записи информации и модуляции света Г2- 4].
Одной из тройных систем АП- ВШ- СУІ, в которых образуются перспективные бинарные и тройные соединения, является система кадмий- индий- теллур. В ней образуются соединения CdTe,InTe Ігь Те G/Ль.Те- и ряд других важных для практического примене-ния фаз. На основе теллурида кадмия, в частности, уже созданы полупроводниковые спектрометрические счетчики, обладающие большой
эффективностью регистрации и высокой разрешающей способностью [f.
Особое значение при разработке технологических режимов получения бинарных и тройных соединений приобретает изучение диаграмм состояния соответствующих систем.
В настоящее время построены диаграммы состояния многих псевдобинарных систем типа АПСУІ- В^1» являющихся сечениями тройных систем А - В - С . Однако фазовые взаимодействия в системе кадмий- индий- теллур, изучению которых посвящена данная работа, исследованы лишь в разрезе йСТе -Ть^Те3 [6,7].
Цель работы. В связи с вышеизложенным целью диссертационной работы является исследование фазовых взаимодействий во всей тройной системе кадмий- индий- теллур, разработка технологии выращивания монокристаллов бинарных и тройных фаз системы, обладающих полупроводниковыми свойствами, изучение некоторых физических свойств полученных монокристаллов, эпитаксиальных слоев и структур металл- полупроводник на их основе.
Научная новизна. Исследованы фазовые взаимодействия в тройной системе кадмий- индий- теллур и впервые построена диаграмма состояния всей системы. Впервые с помощью неквазибинарных разрезов dTe-MgTe? и dТе-(0,67*1+0,4Те) уточнена стехиометрия спорной перитектической фазы области Тп-ТтьТе как Т&дТе7 . Получены слои теллурида кадмия методом жидкофазной эпитаксии. Созданы поверхностно- барьерные структуры А?-&Те-А6 и изучены их вольтемкостные и вольтамперные характеристики, определены параметры энергетических уровней в эпитаксиальных слоях. Выращены монокристаллы твердых растворов на основе тройного соединения ІЇСІПоіЄ; и изучена их фотопроводимость. Получены поверхностно-барьерные структуры металл (^,Ж)- полупроводник на основе твердых растворов соединения №Jh.Te4 , изучены их вольтамперные характеристики и спектры фоточувствительности.
Практическая ценность. Диаграмма состояния открыла возможность получения эпитаксиальных слоев теллурида кадмия различной степени легирования из расплава индия. Результаты работы по исследованию фазовых взаимодействий в тройной системе кадмий- индий-теллур используются на заводе чистых металлов им. 50- летия СССР для получения кристаллов и слоев теллурида кадмия.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных конференциях "Тройные полупроводники и их применение" (Кишинев, 1976, 1979, 1983 гг.), Всесоюзной конференции "Материалы для оптоэлектроники" (Ужгород, 1980 г.), Всесоюзной конференции "Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов" (Кишинев, 1982 г.), научно- технических конференциях Кишиневского политехнического института им. С.Лазо (Кишинев, 1972- 1984 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения.
В первой главе приводится обзор литературных данных по фазовому взаимодействию в некоторых системах А - В - С , а также по некоторым свойствам основных соединений, образующихся в них. Литературный обзор завершается выводами и постановкой задач исследования.
Вторая глава посвящена изучению взаимодействий в квазибинарных и неквазибинарных разрезах тройной системы кадмий- индий- теллур. С помощью результатов исследования тройных взаимодействий решены невыясненные вопросы взаимодействия в бинарной системе индий-теллур.
В третьей главе с использованием методов математического пла-
нирования экспериментов получены уравнения регрессии поверхностей ликвидуса частных тройных систем в системе кадмий- индий- теллур. Построена поверхность ликвидуса всей тройной системы кадмий- индий- теллур.
Четвертая глава посвящена технологии выращивания монокристаллов двойных и тройных фаз, получения эпитаксиальных слоев теллурида кадмия из нестехиометрических расплавов и структур металл-твердый раствор. Приводятся результаты изучения вольтемкостных и волыамперных характеристик эпитаксиальных слоев теллурида кадмия, фотопроводимости монокристаллов на основе соединения t&frv„7e , волыамперных характеристик и спектров фоточувствительности структур металл- полупроводник (твердый раствор на основе соединения &СМ2Ге4 ).
В заключении диссертации кратко сформулированы выводы, полученные в работе.
В приложении приведены программы для табулирования уравнений регрессии поверхностей ликвидуса частных тройных систем и акт внедрения результатов исследования.
