Введение к работе
.Актуальность. Полупроводниковые соединения типа АгВе и особенно
их твердые растворы давно привлекают внимание многих исследований
в силу характерных особенностей их кристаллической структуры и
электрофизических свойств, а так же благодаря весьма перспективным
для практического использования оптическим, фотоэлектрическим и
люминесцентным свойствам. Наряду с монокристаллами большое
внимание уделяется тонким пленкам вышеуказанных
полупроводниковых соединений, которые в целом ряде случаев являются предпочтительными для практического использования. В последнее время для получения квантово-размерных структур (сверхрешеток., квантовых боксов и квантовых проволок) успешно используются метод молекулярно-лучевой эпитаксии и парофазной эпитаксии из металлоорганических соединений. Однако, наряду с этими весьма дорогостоящими методами продолжают использоваться и методы лазерного или электронно-лучевого испарения веществ в вакууме, а также напыления в квазизамкнутом объеме. Последний метод, обеспечивая достаточно близкое приближение к условиям термодинамического равновесия, позволяет получать пленки с высокими параметрами. Определенная трудность в реализации этого метода возникает при напылении твердых растворов соединений, сильно отличающихся, как по температуре сублимации, так и по давлению паров составляющих их компонентов.
Данная работа посвящена разработке оригинальной установки для напыления пленок в квазизамкнутом объеме при испарении исходных соединений, отработке технологии напыления пленок ZnxCdi.xSe и комплексному исследованию зависимости их свойств от условий получения.
Цель работы. Показать возможность получения пленок твердых
растворов ZnxCdi.xSe методом квазизамкнутого объема испарением
исходных соединений во всей области варьирования х. с
прогнозируемыми заданными свойствами и выяснить природу их электрофизических свойств на основе сопоставления результатов исследования их кристаллической структуры, электрических и
гальваномагнитных свойств, а также оптических, фотоэлектрических і электролюминесцентных явлений.
Научная новизна. В работе приводятся результаты сапоставленш условий получения оригинальной методикой пленок ZnxCdj.xSe ( составом варьируемым во всей области изменения х с их структурой t электрофизическими свойствами. Приводятся результаты исследование пленок ZnSe, легированных Мп , в процессе напыления в разработанное установке вакуумного напыления. Анализируются спектры фото к электролюминесценции указанных пленок на основе предложенной модели комплекса, включающего Мп и собственные дефекты. Основные положения, выносимые на защиту:
-
Показана возможность получения пленок твердых растворов ZnxCdi. xSe во всей области изменения X методом квазизамкнутого объема при раздельном испарении исходных соединений, а также пленок селенида цинка, легированных марганцем.
-
Подтверждены известные из литературы данные о формировании пленок непрерывных растворов с структурой, меняющейся от кубической (сфалерита) для пленок селенида цинка к гексагональной (вюрцита) для пленок обогащенных кадмием. При этом установлено, что характер роста и размеры кристаллитов в пленках зависят от состава X, природы подложки (слюда, плавленый кварц, стекло), температуры нагрева подложки, толщины пленки. Слюда оказывает сильное ориентирующее влияние, вызывая рост хорошо ограненных кристаллитов с значительно большими размерами, чем на неориентирующих подложках. Размеры и огранка кристаллитов увеличиваются по мере увеличения доли кадмия , температуры подогрева подложки и доли кадмия в пленке.
3. На основе исследования фото и электролюминесценции селенида
цинка и твердых растворов предложена энергетическая модель
центров излучения. Модель основана на сопоставлении полученных
экспериментальных данных и в случае пленок ZnSe:Mn с расчетом
положения энергетических уровней для Мп и собственных
вакансионных комплексов.
4. Разработана методика определения с повышенной точностью состава
твердых растворов на основе использования результатов
электромодуляционной спектроскопии экситонного поглощения.
5. Показано, что фоточувствительность твердых растворов возрастает по
мере увеличения доли в них CdSe при одновременном ослаблении
интенсивности фотолюминесценции.
Практическая ценность Показана возможность напыления пленок ZnSe:Mn , обладающих заметным электролюминесцентным излучением методом квазизамкнутого объема. На основе исследования оптических, фотоэлектрических и люминесцентных свойств пленок различного состава показана взаимозависимость указанных свойств, позволяющая делать оптимальный выбор состава для реализации функциональных устройств оптоэлектроники.
Достоверность полученных результатов. Достоверность результатов
исследования определяется достаточно большим числом исследованных
образцов ( более 100) различного состава, комплексным характером
исследований, позволяющим сопоставлять условия получения,
кристаллическую структуру и электрофизические свойства,
определенные на основе изучения электрических, гальваномагнитных,
оптических, электромодуляционных, фотоэлектрических,
фотолюминесцентных и электролюминесцентных явлений, а также внутренней непротиворечивостью выводов и предложенных моделей с ранее известными из литературы данными по свойствам пленок и кристаллов.
Публикации. По теме работы сделаны два доклада на международном земинаре по шумовым и деградационным явлениям в полупроводниковых приборах в 1997 году, которые были опубликованы s трудах этого семинара в 1998 году. Находится в печати одна статья. Личный вклад автора. Вклад автора заключается в участии в конструировании и практическом изготовлении оригинальных вакуумных установок для напыления в квазизамкнутом объеме, этработке технологии напыления пленок селенида цинка, легированных марганцем, а также в отработке технологии и получении пленок твердых растворов соединений селенид цинка- селенид кадмия,
освоении методик исследования структуры и свойств пленок и
активного участия в обсуждении их свойств и разработанных моделей.
Структура и объем диссертации
