Получение пленок и отжиг твердых растворов CdхIIQ1-хSe с помощью лазерного излучения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ їм. Ю.Федьковнчя

На правах рукопису

НІЧИЙ Сергія Васильович

ОТРИМАННЯ ПЛІВОК І ВІДПАЛ ТВЕРДИХ РОЗЧИНІВ С^НвьхБе З ВИКОРИСТАННЯМ ЛАЗЕРНОГО ОНРОМШШНЯ

01,04,10 - фізика напівпровідників і діелектриків

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на лдобутгя наукового сг/яеїм кандидата фізико - математігшпх наук

ЧсріїІИШ - ЦЩ

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано на ка4едоі напівпровідникове! мікроелактроніки Чернівецького державного університету їм. Ю. Федьковича. , •

Науковий керівник: доктор фізико - математичних наук професор РАРЕНКО ІЛАРІИ ШАИЛОШЧ

Офіційні опоненти: доктор фізико - математичних ішук профзсор Савицьккя Володимир Григорович докгіор фізико - математичних наук професор Фодчук Ігор Михайлович

Провідт організація: Інститут фізики налівнрозідаисів НІН України, м.Київ

. Захист відбудеться 27 червня 1997 р. о 15-я годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 07.01.06. при Чзрнівецькоііу державному ушверсктеті їм. С.Фздьковича С 274012 її.Чернівці, вул.Коцюбинського,2 ).

З дисертацією можна ознайомитися в науковій бібліотеці Чернівецького державного університету їм. О.Федьковича С вул. Л. Українки,23 ).

Автореферат розісланий 24 травня 1997 р.

Вчений секретар , ..-"

спеціалізованої рада М.В.Курганецькия

А£2Ті:5Ч!і£їь_тєіш. Напівпровідникова електроніка в наш час здійснює великий вплив на ріеєнь розвитку науки і техніки. Подальшій прогрес в ці я області . залежить від розробки та використання принципово нових методів отримання

напівпровідникових матеріалів і способів ціленаправленої дії на і.( фізичні шастивості.

Інтерес ДО твердих РОЗЧИНІВ СТР.) групи АгВа ССІхііЄі-хБЄ зумовлений тин, що вони потенційно придатні для виготовлення інфрачервоних СІЧ) фотоприймачів, окїичних фільтрів, лазерних вікон і термоелектричних генераторів. Тому дослідаення їх

технологічної стійкості до впливу ■зовніпшього середовища та впливу ціленапрямленої дії лазерного випромінювання на їх фізико-оптичні. структурні властивості являє собою значний

практичний інтерес.

Важливого проблемою в отриманні об'ємних чи плівкових структур ТР є неші границь розчинності■та рівномірний розподіл компонентів, чого ‘не вдається досягнути звичайними методами Еирощувяння. Наякраие таким вимогам відповідають методи лазерної технологи, які дозволять проводити технологии! процеси в екстремальних умовах при великих градієнтах температур та швидкостях- розпилення, осадкення, проплавлення 1 відповідно кристалізації. В цьому ігані нами досліджувалось одержання плівок різних.твердих роз' чшв, таких як ІпВІхЗ^-х. СйхН§і_х5е, Сг хН(;і_хБе. ■ ■

Однією з технологічних проблем при одержанні плівок різних матеріаліь через парову фазу є • взаємодія конденсату з залишковими газами в робочій-камері. В даний час .11. вирішують шляхом пониження тиску в робочих об'ємах. , Проте широке застосування високгчакуумких установок особливо' в науковому експерименті так і ігронисловому виробництві вимагає значний коштів і великих енергозатрат. Дані проблеми можна вирішити, якшр застосовувати замкнені . об’єми і статичний вакуум 3, для одержання плівок. В роботі вперше запропонована 1 розроблена методика отримання плівок лазерним випаровуванням з послі дуючою конденсацією в умовах статичного Еакууму. • ' ' :

Кетою_роОота було ргзробити ■ методи одержаний плівок напівпровідників груюі дяво, аяВ‘> за допомогою лазерного

випаровування і дослідження структурних та електрофізичних властивостей одержаних швок. та встановлення закономірностей впливу лазерного випромінювання і дії 'активного'-зовнішнього середовища ( відпалу в динамічному вакуумі, на повітрі, в кисневому середовищі, кшштіннл в дистильованій воді та теркоциклювання ), на оптичні властивості твердих розчинів

^ілядосдатісшшцісїиеги;

-створено багатоканальний та багатоцільовий автоматизований, лазерний комплект САЛО для керування просторово - часовими параметрами лазерного винромішаьг'ня за допомогою метрологічної ЕОМ; . . .

-розроблена методика отримання плівок багатокомпонентних напівпровідникових матеріалів лазерним- випаровуванням в умовах високого статичного вакууму; ' :

-досліджено процеси структуроутворення 1 елекі’рофіЗИЧНІ властивості одержаних плівок в залежності від термодинамічних і технологічних факторів.

-проведені дослідження впливу активного * зовнішнього середовища при різних температурах та лазерного випромінювання з різники просторово -'часовими та енергетичними параметрами на спектральний розподіл пропускання кристалів ТЕердах розчинів

<МхН81-ха>; .

Нвїіюзв_новияк8_еовотн визначається сукупність результатів, які отримані при виконанні дисертаційно; рооотн, зокрема: ...

-вперше запропонована і • розроблена методика для отримання плівок багатокомпонентних напівпровідників за .допомого» лазерного випаровування в умовах високого статичного вакууму та одержані ішвки напівпровідників групи А^іі55, АяВв, А3В3; :

-зтакошюнкя взаємозв'язок між термічними та кінети’чними рзжимами отримання плівок ІлВІхБОї-х,' СохНсі-х5е, СгхНеі_х5е та їх структурною досконалістю : єлекгрофізичними власі востями;

-стримані і пояснені результати вг:чиву активного-зовніпнього. серодовища’ На спектри пропускання твердих' розчинів СйхНй! -ХЬе. - .

-Зясорапа динаміка змін та запропоновані оптимальні режими лазерної обробки зразків твердих розчинів СсіхНЄі -х?>е для ткраіданнн їх олтичішх та текстурних характеристик. ■ .

Пр:ятачне_зизчпш_ш_ро0опі: розроблєігия азтокатизоЕаниЯ

багатоканальний лазерний комплекс, який дозволяє відтвортати просторово • часоЕі, енергетичні характеристики лазерного випромінювання!, мий е поєднанні з ново» методикою отримання плівок в статичному вакуумі дозволяє одержувати плівки багатокомпонентних напівпровідників та твердих розчинів, електрофізичні властивості яких . характерні для об’ємних матеріалів відповідного складу. Запропонована- методика отримання плівок в статичному вакуумі величиною - 10~8 то рр вгасите нат.ікання газів, та не вимагає значних енергозатрат для його одержаная та підтримання. Обладнання•для його, отримання є значно дешевшими ніж ті, які застосовують при отриманні вакууму даного порядку в динамічних"вакуумних систенах, що важливо для наукових •пошуків.

Запропоновані оптимальні режими лазерного відпалу, які дозволяють цілеспрямовано полігшувати якісні ' опт,ичні характеристики в 14- області спектру кристалів твердих розчинів

СйхІІ^-хБе. . .

Достопірністьодо^яііпі^е^-^татів забезпечена

використання}' сучасних методик дослідженння, інтерпретацією експериментальних даних на основі добре апробованих наукозих концепцій, кореляцією отриманих в роботі результатів з даними існуших літературних джерел,. використанням для обробки результатів вимірювань комі’стпріаі техніки. '

Иа_2яїигт_вяносзться2 ■

- Методика ’ одержання плівок - за ■ допомогою лазерного випаровування в умовах статичного вакууму.

- Фізико - технологічні закономірності взаємозв’язку умов отримання плівок СйхНуі_х&е, СгхНві-х5е, ІпШуБЬі_х, з їх структурною досконалістю :а електрофізичними властивостями. '■

- Результати досліджень впливу .активного зовнішнього серодовиув. пр,і різних температурах, на спектри пропускання кристалів тверда» розчинів ШхНзі->5е.

- Закономірності зпнк фізихо-онтишшх Еластивосглй ісристатв тверда розчинів Сс5хНеі..х5е, ир. викликані впливом лазерного опромінення матеріалу.

Апробація роОоги. основні результати дисертаціяної роботи доповідались і обговорювались на: IV /міжнародній ' пніференці і

"Фізика і технологія тонких плівок" (Івано-Франківськ. 1УУЗ,); VIII науково-технічній конференціі "Хініч, фізика і технологія халькогенідів і халькогалогешдів" (Ужгород, 1094};. міжнародній конференції по матеріалознавству. халькогенідів і алмазоподібних напівпровідників (Чернівці, 1994;; ; науковій коьферзндп викладачів, співробітників та студентів, присвяченій 120-річчю заснування Чернівецького дерадн' верст ету (Чернівці, іілй.); міжнародній науковій конференції по фізичним проблемач матеріалознавства напівпровідників (Чернівці, 14Ш) і семінарах' кафедри . апівпровідникової електроніки ЧДУ.

. ОсоОиствй___внесок.. Дисертантом під час виконання

дисертаційної роботи розроблено і створено систему керування лазерним випромінюванням за допомогою. ЕОМ та відповідне програмне забезпечення. Дослідження, наведені в дисертації. є результатом самостійної роботи автора, якому належить реалізація експериментів т _ лазерній технологи, . дослідження електрофізичних властивостей плівок, ^рмулшанкя основних положень, що. .виноситься на захист та загальних висновків дисертаціі. _ . . . .

Публікації■ За результатами виконаної роботи при проведенні досліджень опубліковано 11 друкованих праць, список яких наведено на закінчення автореферату. .

Структура 1 оЗ’ек дисертації. Дисертація складається з ВСТУПУ, чотирьох розділів, висновків,, списку літератури, -з 137 джерел. Загальний об'єм роботи становить 151- сторінку машинописного тексту, . який вміщує 45 маг мав, 2 електричні схеми, 1 програму, 4 таблиці.

Основний зміст роботи.

■ ? вступі обгрунтована актуальність дисертаційної роботи, визначена мета ї основні завдання роботи, її наукова новизна та практичне значеній отриманих .результатів, сформульовані оскозні положення, шр виносяться на захист. Дані відомості про апробацію роботи. осбисткя внесок дисертанта, публікації, об’єм та структуру дисертації.

• У£Е-?2?_Е°ЭД1-3 вмішує огляд літературних даних. Описані

властивості лазерного випромінювання. Розглянуто основи фізичних процесів взаємодії лазерного шдромпюваіїня з ТЕврдаш тілом, розглянуте адіабатичне та дифузійне наближкня теплової моделі взаємодії. V цьому руслі наведені результати теоретичних та експериментальних досліджень' по ьикор.гстаїшй лазерного випромінювання для відпалу та -отримання пліьак напівпровідникових матеріалів. !

ЙЕЕгк?_Е°2йі5 дисертації присвячення опису та аналізу технічних характеристик обладнання, на яких проведена експериментальна частина роботи. Вимірювання спектрів пропускання. проводилось, на інфрачервоному спектрометрі ИКС-21. Для металографічних досліджень використовувався металографічний мікроскоп ММР-2. Рекгекографічні дослідження проводились • на рєн.генівськсму дифракгометрі "ДРОН-Г' методом Серга - Ь’аррста. Структурна будова плівок досліджувглась на електронографії "ЭГ-100М". Для відпалу зразків ТР СсіхНді_х5е та отримання плівок використовувався розроблений та створений, автоматизований яазерюм комплекс С АЛК ) на базі метрологічної ЕОМ СМ1634 та лазерних установок "ЛТН-101", ''КВАНТ-12", ''ЛТИ-501''.

Використання даних ЕСМ дозволяє працювати комплексу в режимі реального часу, ■ що ■ забезпечує гисоку відгворювальність параметрів імпульсного С тривалість, частота, сквакність ) та неперервного лазерного випроні кшшня. Тут на описано принцип фужціш'гчня та програмне забезпечення кШ., які дозволять: модулювати систему за кількісним складом лазерів задіяних в роботі; .управляти параметрами лазерного випромінювання; проводити напилення з різних мішеней; стикувати до неї інш функціональні пристрої, розиирюши технологічні можливості системи. В розділі описана установка лабораторного типу для вимірювань електрофізичних властивостей пліеок, яка ■забезпечує точність вжарювань до 10%.. .

їретій^оздія' присЕя^ккя ■ аналізу теоретичних дослідеекь :ропе:.в щюиувши об’ємних кристалів халькогенідів кадмія -ртуті, заиройряоваиі метода управ;!іния сісладон за довжиною злитку б прсагсі 'роету. Проаналізовані викладені експериментальні результати по йіуійинх ишзу ли зоши'шньбго середоввда та лазерного ешпокікшисся ка спектри П{шуевакня 1? СсіхНві -хЗе. В

якості зразків для виніршань • вьюристовувались оброблені пластики об'ємного монокристалу товщина» 1 нм, вирощеного удосконаленим методом Брідшена при заданому температурному градієнті 30-35 град^год. Довжюіа монокристалу, впрошеного даним методом досягала 80-120 . т при діаметр: 14-18 мм.

Вимірювання спектрів пропускання проводились при кімнатній температурі.

Як показали вихідні дослідження, коефіцієнт' пропускання Т необробленої пластини Cd0.2He0.eSe досягає Тпіах = 477. при X = 5.0 ким.. Кип'ятіння в дистильованій воді .на протязі 1 год збільшує його значення С-637.;, ;да пов’язано з частковим

відпалом, тобто зі зміною деякої кількості дефектів.■ Відпал цієї

ж пластини-на повітрі протягом 20 хв яри Т=250°С практично не змінює Тщах- Подальший-нагрів пластини на повітрі на протязі ЗО хв при Т=2Ь0°С зменшує пропускання до 4 її', і приводить до утворення , на поверхні окисного шару, який візуально спостерігається. Таким чшмг при. проведенні даних досліджень відносна зміна величини пропускання до початкового значення

становила 10,67..

Дослідження спектрального розподілу пропускання зразків Cdo.23HEo.7sSe після відпаду в динамічному вакуумі і тершцюопевання показали, щр для вихі дного .зразка з Ттах11 50’/. і 7\„іах= 5 мкм, відпал у динамічному вакуумі’ при Р =.13,3 Па на протязі 5 хв при 400°С веде до. окислення поверхні і різкого зменшення пропускання С = 327. ). Після хікіко - механічного шлірування поверхні ( зн' мається шар товщиши 10-15 ккм ) пропускання збільшується, досягаши значення Т„ш54= 627., ігри цьому крутизна -край має значення' 0,85-0,9. Термоциклшання пластин "а. протязі 3 год ( 120 циклів 77 -400 к; практично не впливає на спеетральшш розподіл пропускання.. -

Спостережувальні особливості змін оптичних властивостей ТР. СгіхН§і_х5е можна пояснити тим, щр. відпал у вакуумі і парах селену приводить ДО зменшення концентрації НОСИВ І І’УСТИіШ дислокацій, а відпал в парах ртуті - до їх збільшення. В даних випадках напевно відбувається деяке випаровування легколетучої коміюкеннтй Не, до приводить да змешшш концентрації носив, а значить до збільшення пропускання. .

Для дослідаоюш впливу кисню на оптичні властшюсті

д!!йо.йЬи, відпал пластин проводився ирй тс-гюратурах «200 і па протязі -їй і’од і тиску кисню Ь.(ХИ-]04 Па. Дослідження показали, ідо відпал при температурі 200°С приводить до збільшення пропускання (. Тщх = ї>0'/. ) і зиіі^ння

короткохвильового краю в доегохкильов.у ооласть. Механічна обробка пластин не змінює $орми і іюлоикні:і короткохвильового краю пропускання. Відпал в кисні при 7<&0°С змінне но тільки поверхневі, але я об’ємні ачастивостг. Після відпалу пропусканім зразка зменшилось на ЬУ. і короткохвильовий края поглинання змістився в довгохвильову область на 0,Ь мкм. Після поліровки поверхні, пропускання збільшилось до величини 607., а загально зміщення короткохвильового краю поглинання становить 0,3 ккм. Пояснити змішрішл короткохвильового Край В ДОВГОХВИЛЬОВУ СбЯйСТЬ можна, якщо допустити, що при температурам відпалу проходить захіщення між атолами СсЗ та Не в шжвузлі та вузлах гратки. Порені№шш Не з мінвузла у вузол граши приводить до зменшиш концентрації носив та пониження рівня $ермі і ДЕ. Відносна зніна величин прапусісаїшя в обох випадках складає 20'/.. Зменшення пропусками! кожна пояснити окисленням приповерхневого ілару. Слід відмітити, ир при проведенні даних дослідаень всі зразки не втрачали своєї іеєрдості і не ставали рихлими.

В цьому ж розділі описані результати досліджень та аналізу впливу, імпульсною та неперервного лазерного випромінювання (. л = і. Ой ккм ) на спектральний розподіл пропускання зразків С(1хИЄі-хЬь С х = 0,2 - 0,3 ). Опромінення зразків СОхНі?і-х£е проводилось на повітрі. Рівномірність розподілу енергії по перетину лазерного променя досягалась шляхом його розфокусовки та діафрагмуванням. Величина потужності лазерного вицромінизання вибиралась таким чином, шрб спромінювальна'поверхня не зазнавала змін С руйнування які б спостерігались візуально.

Величина пропускання ^mлx зразків СОо.гкШо.гаЬе після опромінення імпульсним 'випромінюванням з параметрами тіт = 1,5 мс, цга =3 Ґц, ьіт = 6000 і Р,„, - ІЗ,6 Бт-хм1- зменшується в максимумі з "377. до -27%, причому короткохвильовий края практично не зміщується. Виміри спектрів пропусками.» з протиленаюі сторони - дії лазерного імпульсу показали, пр пропускання також зношується на величину, яка приблизно рівна приведеній на графіку. Після механічної ооробкн ( поліпгаяння )

збільшення пропускання не спостерігалось в ' порівнянні з пропусканням до опромінення. Це свідчить про те, що в даному вішалку змінюється кількість .дефектів на поверхні зразка. При ііу > Ед С щр мас місце у нашому вкладку ) домінуючу роль в ■дифекгоутворенні відіграють ефекти . теплового нагріву, які приводять до зменшення енергії зв’язку атому, у вузлі кристалічної гратки. .

Опромінення зразків Cdo.asHeo.75Se імпульсами, з -Сі,,, - 1,5 мс, р1ю =30 Гц, піт= 10000. і Р1т = 5,6 Вт/см^ свідчать про те, щр збільшення частоти і кількості імпульсів не змінює короткохвильового краю, а величина пропускання збільшується від-^38% до Ч5/і. Виміри з протилежної сторони показали, щр пропускання збільшилось на таку ж величину. Якщо після опромінення зняти механічною обробкою поверхневий шар товщиною -45 мкм, то пропускання зразка збільшується і в максимумі досягає <455*/.. Така поведінка пропускання вказує на те, щр проходить перебудова дафектнШ підсистеми не тільки на поверхні, але і в. об’ємі зразка. Опромінення зразків відбувалось ня повітрі,. < тюскільки основну роль в цьому випадку відіграть теплові ефекти, то міжвузлова ртуть переходить в газоподібний стан і при цьому зменшується концентрація дефектів. Металографічні та ренгенотопографічні дослідаення до і після опромінення зразків С(ЗхНеі_х5е показали, др внаслідок лазерного випромінювання в даних зразках відбуваються структурні зміни. Спостереження після опромінення поверхонь, вільних від ямок травлення, утворення характерних фігур травленій значно більших розмірів, і скупчення їх на окремих ділянках зумовлене переміщенням дислокація. Це приводить до їх-виходу на границі зерен, і як наслідок зменшення напруг в середені блоків, про що свідчить їх контрастсть на топограках.

Опромінення зразків Cdo.3Heo.7Se різною кількістю імпульсів С П = 1000, 2000 , 20000 ) однакової потужності С Хі,„ = 1,Ь мс,

• Уіга = ЗОТц, Р1т = 5,6 Вт /сма ) приводить до звільнення пропускання на початковій стадії, а в подальшому практично не вливає на крутизну короткохвильового краю і максимального значення пропускання. •

Двохсторонкя дія неперервного лазерного випрошнизання на пластину Ссіо,гІібо'.8$е на протязі 10 хв. (, л -1,06 мкм. РГ№ =0,5

Вт.'СХ'і ) нраюично ш змі гасе шличмну пропускания ь максиму"!,

хоч в деякому, інтервалі довжин хвиль пропускання зменшується. Це найшвидше пов’язана з поглинанням вільними носиш, оскільки дія лазера приводить до зіпни дефектної підсистеми, і, в свою чергу, концентрат! вільних носив. Проте подальший відпал цього т зразка за допомого» імпульсного л&зпра з параметрами випромінювання Р1г„- Вт^сн-- п = 10000 у>і„,= ЗО Гц, -Сп^і/о не приводить до збільшення пропускання на в-/,. Отже дія термопружної хвилі з Г - ЗО Гц, яка виникає при дії лазерного ьинромпшвашш, спричиняє зміну в структурі матеріалу.

Чдтаеегиа_2дойіл присвячення опису вшрве запропонованої та розробленої иетодюси отримання плівок в статичному вакуумі лазерним випаровуванням, підготовки ампул, мішеней, підкладок для отримання плівок та дослідження їх електрофізичних властивостей і структурної досконалості.

Статичния вакуум створювався ,в запаяних "шрексоБ/ОГ ампулах. Як показали попередні дослідження, скло парки "треке" є прозорим для лазерного випромінювання з дошіною хвилі Л = 1,06 нкм і при тривалому опроміненні не зазнає істотних змін (. руйнування ). Усунешся забруднень ж внутрішня лоиерхш трубо к проводилось' шляхом промивання їх у розчині плавикової і азотної кислот, після чого вони випарювалися парою дистильованої вода.

Ампула відкачувалась з використанням магніторозрядного насоса до тиску 5-10~е торр, або дифузійного насоса з азотною виморожуючою пасткою, до тиску Н-10“-* торр і запаювалась: Перед запаюванням-стінки ампули прогрівались до температури приблизно £0042, з кетою усунення адсорбованих газів зі стінок ампули. Потім підвищення вакууму досягалось шляхом розпилення титанового гетера за допомогою лазера. Використання титану в Якості гетера зумовлене добрими адсорбційними властивостями таких газів як азот і кисень. Тиск після розпилення титану за допомого» імпульсного Нй-АІГ лазера "ІСвант-12", при параметрах випромінювання Рі,„п = 130 Щ-'ПШ., т1ілп = і.Ь мке, А = 1.06 икн, гііш = 15000, був < Ю-7 торр виміряний за допомогою припаяного до ампули іонізаційного манометра ГШ - 2. Для підігріву підкладки вюсористовувалась проградуйована піч з резистикнкн нагрівником. Експериментальні дослі давши показали, іцр теплова рівновага між .ТП1ЩСИ і 'Гп;дааадки досягапась на протязі 15-20

хвилин після того як пічка • бі а виведена іш заданий температурім режим, який контролювався термопарою, котра знаходилась між обмоткою пічки та п каркасом.

За допомогою даної 'методики одержані ххлівки CdSb, InBIo.osSbo.es, CdxHwi_xbe С х = 0,25; 0,6 ) CrxHSi._xSe ( х -

0,1; 0,2; 0,3 ) з використанням лазера "Квант ~ 12", Плівки осаджувались на підкладки елвди. На одержаних плівках проводились вимірювання температурної залежності питомої електропровідності та ефекту Холла. Для електронографічних досліджень плівки осаджували на сколи NaGI.

Плівки CdSb товщиною 0,190 - 0,350 мки отримані при

температурі підкладки 00 - 120°С мали полі кристалічну структуру, шр підтверджено електронографічними дослідженими. .Підвищення температури підкладки вище вказаної приводило до ревипаровування легколетучої компоненти Cd, иаслідок чого плівки кали металічні

властивості. При потужності імпульсного лазерного випромінювання

Ріт - 6,3 кВтхсм3 з частотою-1> = 15 Гц і xlm = 1,5 кс отримані однорідні плівки дзеркально-сірого кольору з доброе адгезією. При збільшенні середньої потужності лазерного випромінювання спостерігався "бркзковий ефект". Швидкість росту ПЛІВОК в оптимальних умовах становила 0,4 ^імпульс. З вимірювань

провідності плівок встановлено ідентичність поводження температурної залежності Is б - гс 10-3/Г) плівок і: кристалу. Помічено підвищення провідності отриманих плівок з ростом температури підкладки. Концентрація носив при цьому знаходиться в межах (.1+1,4 J-101® ск'а. Рухливість носив в плівках в залежновті від температури підкладки становить ~ і 0,В + 4 >10“ см-МЗ-е.

При одержанні плівок InBlo.osSbo.Gs підкладка прогрівалась до температури 100 + 240°с. При підвищенні температури більш ніж 250°С, спостерігалось неосідання випаровуючого матеріалу на підкладку, що пояснюється специфіко» взаємодії конденсату з матеріалом, підкладки С слвда ). Одержані шнеки були однорідні, темного кольору, кали товщину 0,16 - 0,2 мкм. Швидкість росту плівки, при параметрах лазерного випромінювання тіт = 1,5 мле, v = 20 Гц і потужності лазерного випромінювання Ріт = 65 k&ivcm^, становила 0,2 Х.--імпульс. -З вимірювань електрофізичних властивостей даних плівок встановлено, що питома провідність

- ІЗ -

збільшується з ростом товщини плівок та тенпег-.турк підкладки, на яку еони осаджувались. Концентрація носив змашується з підвищенням температури підкладки ( при Т = 240°С гг = 1.3Ь-1010 СМ'^, проти 7.7- 10і 7 си-3 при Т = 195°С ). Рухливість при цьому збільшується від 42 до 8№ с.ч^В-с, вю вказує на оиын-досконалу структуру плівок отриманих при більшій температурі підкладки. їх температурна залежність дає . підстави /ствердкувати, що розсіювання носив відбувається на теплових коливаннях гратки. Аналогічні виміри на шавках іпВіо.озЗЬо.зд. отриманих еляхом випаровування- синтезованого матеріалу відповідного складу, доказали ідентичність їх електрофізичних властивостей плівкам отриманих при випаровуванням кристалу. Викладені виие результати та порівняння їх з результатами Екміршань кінетичних властивостей кристалу, з якого отримувались плівки, дають

можливість ствердауЕати, що плівки, отримані за даною методикою,

відтворюють електрофізичні властивості»монокристалів і володіють, напівпровідниковими властивостями. ■ ' . ■ . '

При одержанні гшвок халькогеиїдів кадмію та ртуті в динамічних вгхуухних системах використовують квазізажнені об’єми для того, щоб створити гостіяния тиск пари лзгкалетучої конпоненти і. ртуті Запропонована методика дозеоляє одержувати плівки даних сполук без створення хвазізамкнених об’ємів, так як умови статичного вакууму відповідають вимогах для одержання плівок матеріалів, до складу яких входять легколетучі

компонен и. Товщина ішвок..МхНе1_х5е, одержаних • за допомогою даної методики лазерним випаровуванням при параметрах лазерного випромінювання Р1м = 6,4 кВт^-смг, т1п1 = 1,5 ме, \» = 15 Гц, становила 0,1 - 0,2 мкм. Швидкість росту, гаишк каблкшко дорівнювала 0,5 А^імлульс. Бони мали дзеркально - чорний колір, були однорідні за товщині і мали хорошу адгезію з підкладкою. Віміршайня питомої електропровідності від температури плівок ИхНЄі_х£е (х = 0,25; х = 0,6 ;, отриманих при різних температурах підкладки., показали, шо- вони володіть властивостями, які характерні для .об’ємного матеріалу

відповідного складу. Плівки отримані при температурі підкладки 90°С ВОЛОДІЛИ НИКІЮЮ провідністю ніж ті, які отримувались при температурі підкладки 120°С. Значення провідності при цьому збільіїувалось. Концентрація носив в отриманих плівках становила

~1С17 см"3. Температурна-залежність рухливості-в плівках, яка характерна для масивного матеріалу, була рівна ~104 см^В-с, для х = 0,25 та ~103 см^В-с, для к = 0,6. Отринет плівки з синтезованого матеріалу Cdo.25Heo.7sSe еолоділк такими ж властивостями як і ті, .котрі отримані з кристалів Cdo.EsHgo.75Se. - Електронографічні- дослідження показали, ар текстуровані'плівки ростуть в напрямку С211] гір;' температурі підкладки - 1Ю°С, з підвищенням температури підкладки

зернистість текстури, зростає. При нижчих температурах ростуть голікрксталічиї плівки. В совдеох випадках площинами відбивання є (.111). С 200), С 311) . ' ,

Під час Ейміріовань електрофізичних властивостей плівок СгхКЄі_х5е, складів х = 0.1, 0.2, 0.3, одержаних випаровуванням мішені з .синтезованого -матеріалу відповідного ■ складу при теипаратурі підкладки 1£0°С, спостерігаться "аномалії" значень Температурної залежності- коефіцієнта Холла, котрі також спостерігаються в об’ємних ‘матеріалах.' Лані явища пояснюються зміною зарядового стану іонів Сг. Встановлено,' ідо із зростанням вмісту Сг провідність плівок та концентраія носіїв зменшується. Рухдншсь носив досягала величини- ~104 смг>В-с, а їх концентрація знаходилась в інтервалі- 10іа + 1017 см~3. Швидкість росту плівок при параметрах лазерного випромінювання Р1ю .= 6,4 кВт/см^, х1т - 1,5 не, v - 15.Гц, становила 0,35 Х'іхлульс.-

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ. ' ■

1, Розроблення . та створений 'багатоцільовий та багатоканальний - автоматизований лазерюи комплекс на базі метрологічної ЕОМ для проведення технологічних екстремальних лазерних процесів. : , .

, 2.'"Вперш запропонована та розроблена методика одержання плівок багатокомпонентних матеріалів лазерним випаровуванням в умовах 'статичного вацууку • величкюв & Ю-8 торр, а,са шшмае • натікання газів із - зовні, взасмолі» розпилювального матеріалу з тиглем та парами робочих рідик, цо маг міс«з' в ззичшікх. даймі вдих вавдаіих системах, і ке шізгае знзчнйк еиергчазтр&г

- lb -

для його одержання та підтримання. Дозволяє проводити отримання шибок в умовах термодинамічної рівноваги. поскільки вккористовуьі-ься герметично замкнена система.

3. Отримані плшки ІпВ10,osSbo.es за допомогах) даної

методики як з кристалів так і з полі кристалічно синтезованого матеріалу відтюршгь злектрофізичні властивості монокристалів та володіть напівпровідниковими властивостями. Встановлено, шр з ростом товщини плівок спостерігається зростання'провідності тс, рухливості носив, що зумокіеш зменшенням розсіюванням НОСІ ІЗ заряду на гршоедях зерен. ' '

4. Вперше отримані плівки твердих розчинів Cdxffei_xSe як з

кристалів так і з полі кристалічна синтезованого матеріалу. Плівки володіють п - тилом провідності, а їх електрофізичні властивості подібні до bjлстивостея масивного матеріалу відповідного складу. Обгрунтовані температурні режими одержання полікрксталічких і текстурованих плівок. При температурах підкладки С NaCI ‘0 г 110°С ростуть текстуровані плівки а напрямку росту С211]. Зі збільшенням температури підкладки до 120°С зернистість плівок збільшується, шр приводить до зростання рухливості електронів та провідності. . . •

5. Вперше отримані шибки CrxHgi_xSe п - типу провідності з синтезованого, матеріалу ві;"повідного складу, Плівки складу- х = 0.1 відтворюють температурні залежності значень коефіцієнтів Холле; які спостерігаються в.об'ємних матеріалах і пов’язані зі зміною зарядового.стану іонів Сг. обгрунтовано, щр за допомогою лазерного ікпаровування можуть бути одержані плівки складів х =

0.2, 0.3 які неможливо отримати крй'вирощуванні монохристалів. Електрофізичні властивості даних плівок відповідають'теоретично прогнозованим властивостям теєрдих розчинів заданого складу.

. 6.- Дослідження' влив* Нг0, відпалу в динамічному вакуумі,

повітрі, кисневому середовищі та ■ термоімклввання на спектри пропуске-.-™ кристалів твердих розчинів CdxH^i-xSe показують, шо дані матеріали виявляють стійкість - до впливу зовні вашого середовишд при температурах до 20042. - Даний - матеріал ній© використовуватись в-приладах ,ч якості- фільтрів 14 - області спектру, як стійкий до вплиг' зовнішнього середовища.'‘Показано, tip відпал зразків CdxH£i_xSe в кисні при Т ^ 250°С приводить до зменшення ’шцентргщіі носив струму, зростання пропускання за

краєк власного поглинання і зсуву останнього в довгохвильову область спектру за рахунок ефекту Бурштеяна - Мосса.

7. Встановлено, ща під час дії на кристали СйхИрі-х^е імпульсного лазерного штромінюваїшя С Ргм= 5,6 Вт^сн3, аІМ= 1,5 ис ; внаслідок збільшення частоти імпульсів С до ЗО Гн ) зростає шличина пропускання.' Збільшення кількості імпульс іе с. до 20000 ; приводить до зростання пропускання на початковому етапі відпалу,.! -в подальшому не.впливає на максимальне значення пропускання. Зростання пропусканім 'зумовлене -покращенням структури і досконалості зразків при їх опроміненні. Зміни в структурі зразків обумовлені рухом' дислокацій по тих кристалографічних площинах, орієнтація яких найближче співпадає з напрямком Дії опромінення, що .-'приводить до їх виходу иа границі зерен і, як наслідок, до зменшення-напруг всередині блоків матеріалу.

. ССН0Ш1 РЕЗУЯЬТАТИ ДОСЕРТАЦП ОПЛЦИКОВШ В РОБОТАХ!

1. Паранчич Л. Д., Романш С. С., Макогоненко В. Н., Ничия С.. В. Спектры пропускания' твердых растворов СОхНе1_хБе ' Журнал прикладной спектроскопии. -1606. т.63, №. -С. 353- 356. ■

2. Раренко И. М., Ничия С. В.-, .Паранчич Ю.. С,, Макогоненко В. Н. •

"Влияние лазерного изпучег.-'я, на оптические сеоясть_ твердых растворов С0хН81-ус5с" >,-Журнал прикладной спектроскопии. -1Э96. т.63.-N3. -С. 512Ч)1Ь. ' .

3. Боднарук 0.А., Горбатш И. Н.. Останов е. Э., Раренко И. М.,

Шафрагаэс В. П., Нич”Я С. .В. Исследование процессов выращивания и структурного совершенства халькогенадов кадмия ртути, к каргакца ртути. НеоргаяичЕокие материалы. -1905. г.31, N10. -С. 1347-3350. . /

4. Грицхк Б. Н., КичиЯ С. В. Получение пленок лазерным

испарением в условиях статического вакуума ПТЭ. -ЬЭ7, N2. -С. 144 - 145. ' .' . - : .

5., Ничия С. В., Рар?нки А. И., Дзгтева А. А., Раренко И. М. Лазерный компьютерный комплекс для получения полупроводниковых

сверхрегеток и модулированных структур ^ Тез. доп. IV Міжнародної КОНфераіЩІІ з фізики t технологій ТОНКИХ ПЛІВОК. -ІВ8Л0- Фраш .вськ, 1993. -ч. 1 -С. 32.

6. Раренхо І. М., Паранчич Ю. С., Нічия С. В., ІЗрцекш P. М. Вплив лазерного випромінювання на спектри пропускання твердих розчинів CdxHei_xSe ^ Тезы докл. VIII научно - техническая конференция "Химия, физика и технология халькогеїшдов и халькогалогенидов". 12-14 октября 1994. -Ужгород. Тезисы докладов. ИПМ НАН Украины. -К. -1994. -С.. 146.

?. Паранчич Л. Д., Макогоненко В. М., Нічия С. В.,- Романш 0. С., ГаВЗлешко М. М. "Вплив зовнішніх факторів на оптичні властивості твердих розчинів CdxHgi_xSe" // Abstr. of First International' Conference on MSCDS5. Cherulvtsl, 4-6 October 1994. -Chernivtsl, 1994. v.2. P. 100.

8. Дшумаев Б. P., Корсунская H. E., Пекарь Г. С., Сингаевския А. Ф., НичиЯ С. В. Механизмы процессов образования и перераспределения дефектов в полупроводниках АаВв под действие’.' импульсного лазерного излучения //• Abstr. of First International СопПгеьсе on MSCDSS. Chernlvts., 4-6 ОсьоЬег 1994. -Chernivtsl,

1994. v.2. p. 166. . .

9. Волинська Т. A., Грнцж Б. М., Мішгалер - І. ‘д.. Нічия С. В.

Рироодвання та'дослідження плівок тверда розчитв InBlxSblJ5< ^ Матеріали наукової конференції викладачів,' співробітників та студентів, . присвячені я 120-річч» заснування Чернівецького

державного університету. Чернівці, 4-6 травня 1905.-Чернівці,

1995. т.2. -С.8. .

10. Grltsyuk В., Kosenkov Е.,.Kel van P., N1 chi у S., Rarenko A.,

Rarenko I., Ruskdvclosklr. М., Shafranuk V., Sunrelgno;, Dohrovoiska A. Activating by fields processes In the material and device technology for electronic and optoelectronic

technique International school - Conference on PPM5S, Chernivtsl, 11-16 September. -1995. -C.hernl vtsl. 1995. -P.40.

31. Грицвк Б. М., Нічий.С.'В., Пранчич С. С., Раренкэ Ч.Г Електрофізичні властивості ; плівок багатокомпонентних сполук, отриманих лазерним випаровуванням в умовах статичного вакууму ^ Чернівецький державний університет. -Чернівці, 3996. —31с. -Дггі. В УКРІНЕІ. 18.11.95., Н147-УК96. ‘

Ничия С. В. Получение пленок и отниг твердах растворов CdxH^i-хье с помощь» лазерного излучения. ( Рукопись).

Диссертация на соискание ученоя степени кандидата физико -математических наук по специальности 01.04.10 - физика

полупроводников и диэлектриков, Черновицкий государственный университет им. • В.Федыашича. Черновцы, 1U97. ■

Защищаются 11 научних pafioi. Работа годержит эгсепаремонтальныв- • исследования влшишя внешних воздействий С кипячения в дистиллировано я вода, термоциоирования, отжига в кислороде, динамическом вакууме ) на спектры пропускания ТР CdxIfei-xSe. Приведены результаты влияния импульсного и непрерывного лазерного излучения на спектры пропускания и структурное совершенство данных твердых растворов.

Впервые предложена и разработаная кетодика получения пленок лазерным испарением в .условиях статического вакуума порядка > [С-7 торр. Показано, .что получение вакуума данного порядка дешевле и требует меньше энергозатрат ка его поддержание, чем динамических вакуумнк.. систем. С помощи дагаюя методики получены пленки - CdSb, InBtySbi-x, CdxHet-xSe, Cr>Hgi которые

отображает электрофизические свойства объемных материалов.

Nlchly S. V. Receipt of the films and burning of the solid solutions.CdxHfii,xSe by the laser radiation. ( Manuscript ).

The theslses on search of scientific degree o" candld.4e of physics - mathematical science, special 1 sat ion 01.04.10 - physic?» of. semiconductors. Chernlv'sl State University namer' after J. Fed’kovych. Chernlvtsl, 1997. .

There are 11, papers to defend. .The manuscript contains the experimental study of. the Influence of • the outside acts С boiling m the;distiled water, thermocycle, ■ burning ' Hi the oxygen, the dynaailc vacuum ) on the speclruEo of the pass me of the solid solutions Cdx!fSi ,x"e. Ifie results of the influence’of the . Impulse and the. uninterrupted laser radiation 01! the spectrums or the passing, and the structural perfection of the given solid solutions are presented there.

Т.'.з snthad of the receipt of the films by the laser evaporation in the renditions of the static vacuuia order > 10~7 t-orr Is proposed for the first time and Is worked there. It is

noticed that the receipt of the vacuua of the ?iven order is cheaply and needs less or energy expenditure on Its maintenance than in the dynamic vacuum systems.

By the help of the given method we obtained the films Cdf.b, lnBlxSDi_x, CdyHgi-xSe. CrxKgi_xSe, which reflect the electro -physical properties of the massive materials. ■

!Щи£2і„3*£22і лазерне опромінення, спектральний розподіл пропускання, статичний вакуук, шнека. твердий розчин, синтезований матеріал, • підкладка, сгруїстура, ренгекотопограна, текстура, полікристал, провідність, рухливість, єпект Халла.

Підписано до друку 23.05.97 4оркат 60x84^-16. Ук. друк.арк. 1,1 Оол.-вид.арк. 1,1. Тирам 100 прим. Зак. 547

В їдці і; поліграфи обласного управління статистики 27-103У, н. Чернівці, вуя. Головна 249а

У