Синтез и свойства легированных галлием пленок теллурида свинца на кремниевых подложках тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ



На правах рукописи Шаров Михаил Константинович

Синтез и свойства легированных галлием пленок теллурида свинца на кремниевых подложках

Специальность 02.00.01 - неорганическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Воронеж - 2000 г.

Работа выполнена в Воронежском государственном университете

Научный руководитель

кандидат химических наук Самойлов А.М.

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор Семенова Г.В.

кандидат химических наук, доцент Грекова И.И.

Ведущая организация - Воронежская государственная технологическая академ;

Защита состоится 28 декабря 2000 г. в 1522 в ауд. 451 на заседа Диссертационного совета Д.063.48.05 при Воронежском государственном униве] тете по адресу:

394693, Воронеж, Университетская пл., 1, Воронежский государственный университет, химический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государстве! го университета.

Автореферат разослан "¿2." 2000 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д.063.48.05

Селеменев В.<1

Актуальность. Одной из главных задач неорганической химии на пороге XXI ека остается проблема разработки научных основ создания надежных и оспроизводимых методов получения материалов с сенсорными свойствами. Соеди-[ения А1УВУ1 обладают способностью детектировать ИК - излучение в широком [нтервале длин волн, что объясняет их практическое применение в различных [риборах оптоэлектронной техники [1,2].

Качественное совершенствование известных сенсорных материалов, в том исле и соединений А1УВУ1, а также конкретных устройств на их основе происходит [о нескольким причинам. Во-первых, жесткие требования миниатюризации, [редъявляемые современной электронной техникой, приводят к ;шрокомасштабному применению тонкопленочных структур в качестве активных лементов серийно изготовляемых приборов. Во-вторых, существенным образом озросла необходимость создания компактных и высокоэффективных многоцвет-1ых ИК - приемников, оптимальная конструкция которых базируется на [спользовании тонких пленок соединений А1УВУ1 и их твердых растворов [ 2 ].

Уникальные свойства соединений А,УВУ1 в тонкопленочном состоянии и озможность их целенаправленного изменения для решения широкого круга [рикладных задач открывает путь к созданию принципиально новых квантовых лектронных приборов. Как известно [ 3 - 4 ], в настоящее время одним из наиболее [нтенсивно исследуемых объектов полупроводниковой электроники являются етероструктуры с пониженной размерностью: сверхрешетки и структуры с кван-овыми ямами, в том числе и на основе соединений А^ВУ|. Весьма существенным юстоинством подобного типа структур может служить значительное улучшение ¡араметров уже существующих оптоэлектронных приборов при использовании в шх сверхрешеток [ 4 ].

Разработка надежной технологии формирования качественных тонких пленок ;оединений А,УВУ| на кремнии, который является базовым материалом ювременной микроэлектроники, позволит создать гибридные интегральные схемы, >дновременно включающие в себя элементы регистрации ИК - излучения, а также :истему обработки детектируемого сигнала [5 - 6 ].

Поиск новых сенсорных материалов очень часто может привести к желаемой 1ели при исследовании тройных и четверных систем на основе хорошо известных юлупроводниковых материалов с микросодержанием других компонентов [ 7 ]. <ак известно, для применения в приборах оптоэлектронной техники наиболее герспективными являются легированные полупроводниковые соединения и их -вердые растворы [8,9]. При этом, в частности, пленки и монокристаллы РЬТе и >ЬТе - БпТе, легированные металлами III А группы Периодической системы Д.И. Менделеева, обладают уникальными электрофизическими свойствами, поскольку в шх наблюдается стабилизация уровня Ферми внутри запрещенной зоны. В ряду :оединений А1УВУ1 легированный Оа теллурид свинца занимает особое место, юскольку происходящая при легировании стабилизация £> приводит к понижению сонцентрации носителей заряда до значений, близких к собственным [ 9 ]. Более того, для них характерно повышение температуры эффекта задержанной фотопроводимости до Тс ~ 80 К [ 8 - 9 ]. При этом природа и механизмы этих тлений еще до конца не изучены. Поэтому изучение процессов получения

легированных галлием пленок теллурида свинца и их физико-химических свойст имеет большое значение с точки зрения фундаментальной науки. Накопление и сис тематизация экспериментальных данных по ИК - чувствительности и другш электрофизическим и магнитным свойствам этих материалов позволит разработат единую теоретическую модель поведения примесных атомов металлов III А групп] Периодической системы в кристаллах и тонких пленках соединений A1VBVI, а такж d твердых растворах на их основе.

Цель работы: направленный синтез легированных галлием пленок теллурия свинца с контролируемым содержанием примесных атомов и заданными свой с: вами на кремниевых подложках, а также определение характера влияния примесны атомов на их кристаллохимическую структуру и электрофизические свойства. Для достижения цели требовалось выполнение следующих задач:

1. Определение технологических режимов модифицированного метода "горяче

стенки", позволяющих выращивать монокристаллические пленки PbTe/Si PbTc/SiOi/Si с высокой степенью структурного совершенства;

2. Разработка научно-обоснованного метода парофазного легирования галлие

предварительно синтезированных пленок PbTe/Si;

3. Разработка научно-обоснованного метода синтеза пленок РЬТе на Si подложка: легированных галлием непосредственно в процессе их роста, позволяющег осуществлять строгий и гибкий контроль содержания примесных атомов выращиваемой пленке;

4. Исследование кристаллической структуры, электрофизических параметров чувствительности к ИК-излучению легированных Ga пленок PbTe/Si PbTe/SiOj/Si.

Методы исследования.

Исследования тонких пленок PbTe/Si и PbTe/SiCWSi проводили при помои комплекса физико-химических методов. Реальную кристаллическую структур пленок теллурида свинца изучали при помощи .методов металлографическо1 анализа, прецизионного рентгенографического анализа и электронно-растровс микроскопии. Изучение количественного химического состава и фазовс структуры пленок осуществляли при помощи методов локально! рентгеноспектрального анализа ( JIPCA ) и рентгенофазового анали: соответственно. В работе также были использованы методы исследован! температурных зависимостей электрофизических параметров и чувствительное! к инфракрасному ( ИК ) излучению. Для проведения расчетов и моделирован! процессов применяли современную вычислительную технику с использование оригинальных авторских программных продуктов. Оценку достоверно« результатов проводили методами математической статистики. Научная новизна.

В данной работе впервые разработан метод легирования галлием плене PbTe/Si и PbTe/Si02/Si посредством двухтемпературного отжига в насыщенно паре над гетерогенной смесью GaTes + Li в системе галлий - теллур.

Впервые на основании исследования процесса испарения расплавов Pbi-XG при температурах выше 900 К установлено, что присутствие свинца стимулиру увеличение парциального давления галлия, содержание которого в паровой фа

ожет достигать 0,1 мольн. д., несмотря на то, что при данных условиях летучесть истого жидкого свинца практически в 1000 раз превышает аналогичную арактеристику чистого жидкого галлия [ 10 ].

На основании проведенных термодинамических расчетов показано, что оведение галлия в расплавах РЫ-хОа* в интервале температур 950 - 1200 К арактеризуется положительным отклонением от идеальности.

Результаты изучения процесса испарения расплавов РЬ1-*Оах позволили первые разработать научно-обоснованный метод синтеза легированных ва ленок теллурида свинца с возможностью строгого и гибкого контроля эдержания примесных атомов в выращиваемой пленке;

На основании прецизионных рентгенографических исследований егированных галлием пленок теллурида свинца впервые установлен емонотонный вид зависимости параметра кристаллической решетки от эдержания в них примесных атомов.

Результаты комплексного изучения реальной кристаллической структуры ленок РЬТе/31 и РЬТе/БЮ^ при помощи металлографического анализа, пектронно-растровой микроскопии и прецизионных рентгенографических сследований позволили установить, что присутствие переходного буферного поя БЮг толщиной 20 ± 5 нм приводит к повышению структурного совершенства ленок и снижению средней скалярной плотности дислокаций, однако с величением толщины оксидного слоя до 100 - 300 нм наблюдается рост лотности дислокаций с последующим переходом в поликристаллическое остояние.

Обнаружено амфотерное поведение галлия в решетке РЬТе в зависимости от пособа легирования и концентрации примесных атомов.

Практическая значимость:

Соединения А,УВУ1 и их твердые растворы, в том числе и РЬТе, являются [ерспективными материалами для ИК - оптоэлектроники, поскольку позволяют ;етектировать тепловое излучение в очень широком интервале длин волн. Нормирование качественных тонких пленок соединений А1УВУ1 на кремнии юзволит создать гибридные интегральные схемы, одновременно включающие в ебя элементы регистрации ИК - излучения, а также систему цифровой обработки ;етектируемого сигнала. Легирование пленок теллурида свинца галлием [риводит к стабилизации уровня Ферми внутри запрещенной зоны. В ряду оединений А1УВУ1 легированный Оа теллурид свинца занимает особое место, юскольку происходящая при легировании стабилизация £> сопровождается юнижением концентрации носителей заряда до значений ~ 1014 см "3 при 77 К. 1ленки РЬТе с такими значениями концентрации носителей заряда обладают [сключительной высокой чувствительностью к ИК - излучению.

Апробация работы:

Материалы диссертационной работы были представлены на Всероссийских [ международных конференциях:

Всероссийская конференция молодых ученых "Современные проблемы еоретической и экспериментальной химии, Саратов, 1997;

- 6th International Conference "Physics and Technology of Thin Films", Ivai Frankivsk, 1997;

- Второй Российский симпозиум "Процессы тепломассопереноса и р монокристаллов и тонкопленочных структур". Обнинск. 22-24 сентября, 1997;

- 5-th International Workshop MSU- HTSC V. Moscow. March 24-29, 1998.

- European Materials Research Society (E-MRS'98) Spring Meeting. Strasbourg. Frar June 16-20, 1998.

- Всероссийская научно-техническая конференция "Новые материалы и техноло! НМТ-98" Москва. 17-18 ноября, 1998.

- Third International Conference "Single Cristal Growth, Strength Problems, and H Mass Transfer". Obninsk. 1999.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликован« статей, 4 из которых в центральной российской печати, 1 в международ!; журнале. Всего имеется 21 публикация.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, шести глав, списка литературы, включающ 117 наименований источников и приложения. Содержание работы изложено /¿"^страницах и включает 56 рисунков и 22 таблицы. На защиту выносятся следующие положения:

1. Зависимость реальной кристаллической структуры пленок PbTe/Si и PbTe/SiO от наличия и толщины переходного буферного слоя SÍO2;

2. Научное обоснование процесса легирования галлием пленок PbTe/Si при помо отжига в атмосфере насыщенного пара над гетерогенной смесью GaTes + L системе галлий - теллур;

3. Характер процесса испарения расплавов системы Pb - Ga при температурах вь области расслоения;

4. Влияние температуры и состава расплавов системы Pb - Ga на содержание гал. в пленках Pb|.yGayTe, выращенных при помощи модифицированного мет "горячей стенки";

5. Немонотонный характер зависимости параметра кристаллической реше пленок Pbi-yGayTe от содержания в них галлия;

6. Модель поведения примесных атомов галлия в кристаллической структуре РМ

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе представлен анализ известных литературных данные характере фазовых равновесий в системе свинец - теллур. Указывается, Р - Т - х - диаграмма состояния данной системы изучена практиче исчерпывающе и вряд ли нуждается в уточнении. Большинство сведенш физико-химических параметрах единственного промежуточного соединения данной системе - теллурида свинца, также не вызывает сомнений. Одн оговаривается, что для чистого РЬТе до сих пор ведется дискуссия о механиз рассеяния носителей заряда при различных температурах.

Вторая часть этой главы посвящена анализу различных спосо выращивания пленок РЬТе. Для получения пленок РЬТе используется целый спе методов: от молекулярно-пучковой эпитаксии ( МПЭ ) до осаждения из невод: растворов. При этом отмечается, что наиболее совершенные слои эт

(единения получают при помощи МПЭ. Однако вследствие сравнительно низких :мператур сублимации соединений А1УВУ1, в том числе и РЬТе, и существенного эевышения энергий диссоциации молекул над величинами энтальпий сублимации, также квазиконгруэнтного характера данного процесса создается ринципиальная возможность получения эпитаксиальных слоев этих соединений и ¡ердых растворов на их основе методами термического испарения в вакууме с ^следующей конденсацией на подложках. Далее в первой главе приводится >авнительный анализ достоинств и недостатков всех методов выращивания генок РЬТе из паровой фазы. В результате данного сопоставления сделан вывод целесообразности использования различных вариантов метода "горячей •енки" ввиду того, что формирование пленки протекает в квазиравновесных ¡ловиях с минимальной степенью пересыщения паровой фазы вблизи ормируемой пленки. В этой главе приводится сопоставление физико-шических характеристик пленок РЬТе, выращенных различными методами, называется, что имеется сравнительно мало работ, посвященных ормированию этих слоев на подложках. Также отмечено, что при большом эъеме, хотя и достаточно противоречивых данных о свойствах легированных а объемных монокристалов РЬТе, информация о методах выращивания и юйствах легированных галлием пленок РЬТе/Б! практически отсутствует.

Во второй главе приводится описание всех экспериментальных методов, :пользуемых в работе. Тонкие пленки РЬТе на чистых и оксидированных эдложках с ориентацией (100) выращивали при помощи модифицированного етода "горячей стенки" из независимых источников пара летучих компонентов, ри этом использовали графитовую реакционную камеру, конструкционной ;обенностыо которой является наличие нескольких источников пара элемен-фных летучих компонентов, причем каждый источник снабжен независимыми згревателями. Нагреватели сопротивления сопряжены с электронной системой :гулировки температуры, которая позволяет поддерживать ее постоянство с эчностью + 2 К. Реакционные камеры были смонтированы на универсальных 1куумных установках серийного производства типа ВУП-4 и ВУП-5.

В процессе формирования тонких пленок РЬТе рабочую камеру установки 1куумировали до остаточного давления 5х10~4 Па. Анализ процессов, протека-щих в квазизамкнутом объеме, показал , что давление остаточных газов внутри гакционной камеры в режиме испарения вещества практически в 103 меньше :личины давления этих газов во внешнем вакуумированном объеме [11]. Таким эразом, в камере реализуются условия, соответствующие парциальному 1влению остаточных газов на уровне 5x10"7 Па, что обеспечивает возможность деления естественного оксида с поверхности подложки непосредственно перед каждением конденсата бинарного полупроводника.

Задавая различные соотношения парциальных давлений РЬ и Те, можно элучать пленки РЬТе любого состава внутри области гомогенности, как л -, так и р типа проводимости. Используемый в настоящей работе метод выращивания >нких пленок теллурида свинца сочетает в себе одновременно основные принципы етодов "горячей стенки" и молекулярно-пучковой эпитаксии.

В качестве исходных компонентов использовали металлический РЬ марки 1000 ЭКСТРА", предварительно очищенный от оксидов травлением в растворе

уксусной кислоты, а также Те марки ОСЧ-9-5. Тонкие пленки РЬТе выращивали i полированных кремниевых пластинах заводского изготовления марки 76 КЭЧ 200-86 (100)-500, характеризующихся электронным типом проводимости высоким удельным сопротивлением ~ 200 Омхсм. Концентрация носителей заряд контролируемая при помощи измерения С - V - характеристик, составляет в там пластинах (4-5)х 1014 см"3 при 298 К.

Качественный и количественный анализ элементного состава плене РЬТе проводили методом локального рентгеноспектрального анализа ( JIPCA при помощи микроанализаторов МАР-2 и JEOL-JCM-840 с использование спектрометров с волновой и энергетической дисперсией: Содержание Pb, Ga и 1 в пленках определяли по линиям Kai и Lai.. В качестве эталонов бы; использованы металлический РЬ ( с чистотой 99,999% ), металлический галлий ( чистотой 99,999% ), монокристаллы арсенида галлия, Те марки ОСЧ-9-5 ( чистотой 99,99% ), а также монокристалл теллурида свинца. Расчет поправс проводили по оригинальной программе ZAF CORR с использованием ПЭВМ ь базе микропроцессора Intel Pentium II.

Идентификацию фаз и исследования кристаллической структуры проводил методом рентгенографического анализа при помощи дифрактометра ДРОН-4-07 использованием фильтрованного Си Ка - излучения. В работе применяли прециз! онный метод определения межплоскостных расстояний, основанный ь использовании в качестве внутреннего эталона монокристаллического S Прецизионное определение периода кристаллической решетки тонких пленок РЬ1 проводили путем экстраполяции угла дифракции к 0 = 90 градусов. Лучил результаты были получены при помощи экстраполяционной функци Нельсона-Райли. Дифракционные профили рентгеновских рефлексов строили п точкам при движении счетчика ступенями с шагом 0,01 градуса.

При изучении реальной кристаллической структуры пленок PbTe/St PbTe/Si02/Si также использовали металлографический метод "селективног травления". Применение метода фигур травления ( ФТ ) в сочетании с другим методами позволяет получить не только качественную, но и количественну: картину реальной структуры кристаллических тел. При помощи данного мет ох удается оценить скалярную плотность дислокаций.

Измерение температурных зависимостей удельного сопротивления коэффициента Холла проводили на установке типа ЖК 78.07 по метод Ван-дер-Пау с учетом поправочных коэффициентов, зависящих от конкретно геометрии образца. Для измерений использовались пленки РЬТе, выращенные н Si подложках с промежуточным слоем SiÜ2 толщиной 300 нм, которы предотвращает шунтирование тока через подложку.. При изучении температурны зависимостей а = f(T) и Rh = f(T) образцы вместе с держателем помещали криостчт специальной конструкции. Достоинством данной конструкции являлос отсутствие прямого контакта исследуемого образца с жидким азотом. Глубокс охлаждение образцов ( вплоть до 77 К ) достигалось путем непрерывной подач газообразного N2 из объема криостата к поверхности пленки.

Проверена чувствительность легированных галлием пленок РЬТе к ИК излучению. При этом изучали температурную зависимость удельног

сопротивления в интервале 10 - 298 К пленок РЬТе®, находящихся как под воздействием ИК - излучения, так и без такого воздействия. Все измерения проводили в условиях экранирования от фонового излучения. Источник ИК -излучения, используемый в данном эксперименте, характеризуется гауссовским распределением мощности в интервале длин волн 2-25 мкм. Излучение распространялось по полному телесному углу. Все исследования проводили при помощи спектрометра ИКС - 35.

В третьей главе приведены результаты исследования реальной кристаллической структуры пленок РЬТе/Б1 и РЬТе/БЮгЛН, выполненных при томоши металлографического метода ФТ и рентгенографического анализа. Эти «следования проводили в целях определения влияния экспериментальных условий эоста пленок на их реальную кристаллическую структуру и выбора оптимальных зежимов, позволяющих синтезировать пленки РЬТе с достаточной высокой ¡тепеныо структурного совершенства, которая в значительной мере определяет эабочие характеристики любого микроэлектронного прибора. При изучении шенок РЬТе методом ФТ первоначально были подобраны условия селективного •равления и химический состав травителя, позволяющие получать четкие ФТ на говерхности исследуемых образцов. В процессе отработки режимов травления в :ачестве модельных объектов использовали объемные монокристаллы теллурида винца. Рентгенографический анализ показал, что все пленки РЬТе толщиной 0,5 - 7 <км, выращенные на пластинах с максимально возможной степенью удаления :лоя естественного оксида при температурах подложки 593 К < Т5иь. < 653 К и коростях роста 0,5 - 3 нм в секунду, имеют текстуру роста (100), а с помощью элективного травления удалось установить, что они имеет мозаичную структуру с )азмерами блоков 2-8 мкм. Визуальное наблюдение ФТ с помощью металлог->афического МИМ-8М и электронно-растрового САМСБАЬМ микроскопов юзволило рассчитать среднюю скалярную плотность дислокаций объемных юнокристаллических образцов РЬТе (используемых в качестве эталона), а также шенок РЬТе® и РЬТе/БЮт/Э^ выращенных с использованием буферного слоя Юг толщиной от 20 до 300 нм.

Несмотря на полученные результаты с помощью метода ФТ, его применение тонкопленочным образцам не всегда целесообразно, так как процесс елективного травления тонкой пленки РЬТе® делает невозможным ее дальнейшее :спользование для легирования, измерения электрофизических параметров и етектирования ИК - излучения, что можно расценивать как фактическую утрату сследуемого образца. По этой причине был применен альтернативный неразру-:ающий способ контроля качества кристаллической структуры, основанный на нализе физического уширения рентгеновских рефлексов при рассеянии на линей-ых дефектах.

В рамках кинематической теории в приближении "ограниченно-аотического" распределения дислокаций, уширение рентгеновских рефлексов /7 ропорционально тангенсу угла дифракции:

(з=х ы /ГУ,М/;Х1£С90 ;, (1)

где Ь - вектор Бюргерса; рл - скалярная плотность дислокаций;

/ = 1п [л/ла" 1п( т/па Су (2)

а = 0,8; Си = 5 - константы зависящие от типа кристаллической решетки;

= (3)

V - коэффициент упругости Пуассона; _ И2 к2 + к212 + Л2/2

Г =--------(4,

/12+к2+12

Регрессионный анализ профилей рефлексов (Л00) объемных монокристалло тонких пленок РЬТе^ показал отсутствие физического уширения рентгеновск линий, которое было бы пропорционально косинусу угла дифракции и вызывал< наличием кристаллитов, размеры которых меньше оптимального йш =0,15-0 мкм.

Р = -^-св1(0о) , (5

и!М

где Дш - размер кристаллита по направлению нормали к отражаюп плоскости;

<р - множитель, учитывающий форму частиц; X - длина волны.

При количественной интерпретации физического уширения рентгенова линий необходимо учитывать возможность инструментального ( геометрическог уширения, которое можно выделить из общей интегральной ширины линии, е( при тех же условиях исследовать эталонный образец, в котором физичес] уширение близко к нулю, т.е. размер блоков £>ш > 0,2 мкм, а плотность дислока1. р^<105 см"2. В этом случае физическую ширину интерференционной линии р оп деляют как разность между шириной линии исследуемого образца /?* и эталона В Р=Рк-В (6

В качестве эталона были выбраны монокристаллические пластины с ориентац: (100) и (111). Правомерность использования этих пластин в качестве эталонов бь подтверждена при помощи определения плотности дислокаций независим методом селективного травления. На основании регрессионного анализа ушире! профилен рефлексов эталона был получен аналитический вид зависимо физического уширения В от тангенса угла дифракции г#6>0:

В = 2,93х10'4^а> + 2,434x10"3 ('

Сопоставление результатов определения плотности дислокаций в объем1 монокристаллических и тонкопленочных образцах РЬТе, полученных незавиа друг от друга методом ФТ, а также при помощи рентгенографического анал) ( таблица 1 ), свидетельствует об их удовлетворительной корреляции между соб Как видно из таблицы 1, величина скалярной плотности дислокаций пле) РЬТе/БЮг/З! находится в определенной зависимости от толщины переходи буферного слоя 5Юг. Минимальной плотностью дислокаций ( меньшей, чем у г нок РЬТе, полученных на подложках с максимально возможной степенью удале оксида ) обладают пленки, выращенные с буферным слоем толщиной 20 - 50 Пленки РЬТе, выращенные с использованием слоя 8102, толщиной 100

характеризуются более высокими значениями плотности дислокаций. Увеличение толщины буферного слоя до 300 нм приводит к утрате мозаичной чонокристаллической структуры - на дифрактограммах появляются достаточно ¡аметные рефлексы с индексами (/¡20). Наблюдаемые явления объяснены исходя из значительной степени несоответствия кристаллических структур и РЬТе. Закономерно должен возникать переходный слой между поверхностью пластины я растущей пленкой РЬТе, который характеризуется большими механическими напряжениями. Такие механические напряжения могут релаксировать за счет уве-тичения концентрации линейных дефектов в структуре растущей пленки. В то же зремя рост пленки РЬТе на поверхности аморфного слоя 2Юг небольшой толщины происходит в менее жестких условиях, и при этом сохраняется ориентирующее злияние монокристаллической структуры Бь При увеличении толщины буферного :лоя > 100 нм ориентирующее влияние подложки 51, по всей видимости, утрачивается.

Таблица 1.

Результаты исследования плотности дислокаций объемных и тонкопленочшдх образцов РЬТе при помощи методов фигур травления ( ФТ ) и рентгенографическо-■о анализа.

—Метод —-^исследования Образец РЬТе Метод фигур травления Метод рентгенографического анализа

Монокристалл РЬТе № 1 (8,49 ± 1,93) х 106 (1,92 ± 0,008) х 10т

Монокристалл РЬТе № 2 (9,92 ± 1,51) х 10s (3,51 ± 0,08) х 106

Монокристалл РЬТе № 3 (4,58 ± 0,35) х 105 (2,08 ± 0,85) х 105

Пленка PbTe/Si № 1 (4,78 ± 0,54) х Ю6 (8,49 ± 0,08) х 10б

Пленка PbTe/Si № 40 (1,54 ± 0,18) х Ю6 (3,66 ± 0,08) х 106

Пленка PbTe/Si № 91 (1,12 ± 0,24) х 106 (2,46 ± 0,08) х 106

Пленка PbTe/Si № 168 (1,46 ± 0,08) хЮ7

Пленка PbTe/Si № 172 (3,25 ± 0,08) х 106

Пленка PbTe/Si02/Si № 159 d(Si02) =100 ± 10 нм (1,24 ± 0,22) xl 0б (2,37 ± 0,08) х 106

Пленка PbTe/SiOi/Si № 166 d (Si02) = 20 ± 5 нм (8,86 ± 0,08) х 104

Пленка PbTe/SiC>2/Si № 171 d(Si02) = 50 ±10 нм (7,03 ± 0,27) xl О5 (4,67 ± 0,08) х 105

Пленка PbTe/SiOz/Si № 174 d (Si02) = 20 ± 5 нм (1,08 ± 0,08) х ;о5

Пленка PbTe/Si02/Si № 175 d (S1O2) = 50 ± 10 нм (3,35 ± 0,08) х 105

В четвертой главе приводятся результаты научно-обоснованного выбора у ловий парофазного легирования галлием тонких пленок РЬТе^ и РЬТе/БЮг/Е Используемая в настоящей работе методика выращивания тонких пленок РЬТе лучшей воспроизводимостью и надежностью позволяет получать слои с концентр цией носителей заряда Мп,р ~ 1016 - 1013 см"3 при 298 К. Существует способ снижеш концентраций носителей заряда в объемных монокристаллах и тонких пленк; РЬТе и РЬихБпхТе посредством легирования их металлами III А группы Период] ческой системы Д.И. Менделеева.

Метод парофазного легирования Оа объемных монокристаллов РЬТе, суп ность которого заключается в отжиге образцов в насыщенном паре над расплаво галлия, совершенно не пригоден в случае тонкопленочных объектов исследовани После двухтемпературного отжига в атмосфере насыщенного пара над жидким С в вакуумированных ампулах поверхность пленок РЬТе оказалась загрязнен макроскопическими включениями посторонней фазы - металлического О; Процедура травления загрязненного слоя практически во всех случаях приводила разрушению пленки. Этот факт объясняет актуальность поиска оптимальног метода парофазного легирования Оа тонких пленок РЬТс/Б!. Для введения Оа пленки теллурида свинца была детально изучена и применена оригинальна методика, сущность которой заключается в парофазном легировании Оа слое РЬТе/Б1 посредством двухтемпературного отжига- не в насыщенном паре на расплавом галлия, а в насыщенном паре над гетерогенной смесью ОаТе5 + Ь| системе галлий - теллур. На основании литературных данных о характере р - Т - х диаграммы состояния системы Оа - Те [ 12 ] при помощи соответствующе термодинамических расчетов вычислены значения парциальных давлений все молекулярных форм в насыщенном паре для данного равновесия. Полученнь результаты показали, что в насыщенном паре гетерогенного равновесия ОаТе5 + I + V преобладающей молекулярной формой является ОагТе. Проведенные расчет позволили определить аналитический вид температурных зависимосте интегрального давления насыщенного пара для гетерогенного равновесия ОаТе5 и + V:

кРсап'+иМПа) = - ( 16064 ± 200 ) / Т + ( 15,14 ± 0,22 ) ( 8 )

а также парциальных давлений галлия:

¡8Рса(Па) = - ( 15554 ± 149 ) / Т + (14,378 ± 0,45) ( 9 )

и теллура:

/¿'-"гг:(Па) = -( 16786 ± 245 )/Т + (15,207+ 0,57) ( 10 ;

Расчет состава насыщенного пара в интервале температур 833 - 1033 К выполненный с использованием уравнений ( 8 ) - ( 10 ), показал ( рис. 1 ), что он I значительной степени обогащен галлием, особенно при низких температурах Например, содержание Оа при Т = 833 К практически достигает 70 ат. % Отмеченный факт подтверждает возможность легирования Оа тонких пленок РЬТ( при помощи отжига в среде насыщенного пара указанного состава. Однако пр1 выборе конкретных режимов отжига пленок РЬТе необходимо учитывать тот факт что при фиксированной температуре теллурид свинца имеет более высоко! давление насыщенного пара, по сравнению с давлением пара для равновесш ОаТе5 + Ь| + V. В связи с этим целесообразно задавать такие значения давленш

1сыщенного пара для этого равновесия, которые превышали бы величину [вления над твердым РЬТе и, в значительной мере, предотвращали процесс его блимации.

Хс,,, мольн. д. 0.66 г

0.50 -1-1-'-1-1-1-1-1-1-1

800 850 900 950 1000 1050

т,к

1с. I. Температурная зависимость содержания Ga в насыщенном паре для равновесия GaTes + Li + V.

В таблице 2 приведены некоторые из возможных условий легирования Ga [енок РЬТе.

Таблица 2.

эзможные режимы двухтемпературного отжига тонких пленок РЬТе в атмосфере 1сыщенного пара гетерогенного равновесия ваТе3 + Ь| + V системы ва - Те.

Температура пленки РЬТе Трьте, К Интегральное давление насыщенного пара Ррьте, Па Температура шихты Gai-xTex, Тш.К Давление насыщенного пара шихты Рш.Па Отношение К = РшЛРрьТе

773 9.76x10'3 953 . 1,92x10"2 1,968

773 9,76x10"3 983 6,28x10"2 6,435

773 9,76x10'3 1003 1,33x10-' 13,627

823 7,39x10"2 1013 1,92x10"' 2,58с

823 7,39х10-2 1023 2,74x10-' 3,697

823 7,39x10'2 1033 3,88x10"' 5,249

833 1,08x10'' 1023 2,74x10"' 2,539

833 1,08x10-' 1033 3,88x10"' 3,604

850 1,99x10"' 1023 2,74x10"' 1,368

850 1,99x10-' 1033 3,88x10"' 1,942

В настоящей работе соблюден строгий подход к выбору конкретных режимов отжига пленок РЬТе при их парофазном легировании атомами Ga. Как известно [ 12 ], внутри области гомогенности РЬТе парциальное давление теллура может изменяться весьма существенно. При этом левее кривой PbTes = V реализуется область с и - типом проводимости, правее - существуют образцы с дырочной проводимостью. В работе проведены расчеты температурной зависимости значений парциального давления Тел, которые слева и справа ограничивают область гомогенности РЬТе с дырочной проводимостью. Эти расчеты необходимы, поскольку при создании избыточного давления насыщенного пара над гетерогенной смесью GaTes + Li, предотвращающего процесс сублимации РЬТе при легировании, могут реализоваться такие значения парциального давления теллура, которые будут соответствовать гетерогенным равновесиям PbTes + Tes + V или PbTes + TeL + V. В этих условиях отжиг тонкой пленки теллурида свинца неизбежно должен привести к образованию гетерогенного образца с избытком теллура. Проведенные расчеты убедительно показывают, что в результате создания избыточных (2-10 раз ) интегральных давлений насыщенного пара над гетерогенной смесью GaTe? + Li при составе пара дгсь = 0,65 мольн. д. парциальное давление теллура лишь незначительно превышает аналогичную характеристику процесса конгруэнтной сублимации PbTes = V, что естественно, не приведет к выходу за пределы области нестехиометрии и к образованию гетерогенного образца с избытком теллура.

Попытка определения временных границ процессов легирования Ga плено* РЬТе на Si подложках сделана посредством решения уравнения диффузш применительно к конкретной краевой задаче. Рассматриваемый нами процесс i первом приближении можно расценивать как одномерную задачу введенш примеси в полубесконечное твердое тело. При этом выполняются условия постоянство концентрации галлия Со на поверхности пленки РЬТе и постоянстве температуры на протяжении всего процесса легирования. При этом возможш использование уравнения для второго закона Фика в виде:

С = Сох[1 - erfZ\ - Со xerfc Z (11

где Z - функция ошибок; Необходимо отметить, что в виду отсутствия в имеющейся научной литерагу{ данных о коэффициенте диффузии Ga в РЬТе в качестве нулевого приближен« были использованы коэффициент диффузии Ga в сходных с РЬТе материалах коэффициент самодиффузии Те в РЬТе. При решении нашей задачи учитывал зависимость коэффициентов диффузии галлия и теллура от температуры. Расчет показали, что процесс легирования длительностью 8-10 час. при Тш. = 1003 К Трьте = 883 К может обеспечить достаточно равномерное распределение атоме примеси при толщине пленки до 4 мкм.

Двухтемпературный отжиг тонких пленок PbTe/Si проводили в парах не шихтой валового состава Gao,eTeo,4. Нагревание и охлаждение гетерострукт) PbTe/Si, находящихся в "холодной" зоне установки, проводили с особс осторожностью со средней скоростью ~ 1,5 градуса в минуту в цел: предотвращения отслаивания конденсата от подложки вследствие значительнс разницы коэффициентов термического расширения материалов пленки и подложк

Длительность отжига пленок РЬТе/Б! в изотермических условиях варьировали в т редел ах 120 - 600 минут. Результаты металлографического и рентгенографического анализов поверхности отожженных пленок РЬТе показали, что юсле отжига в насыщенном паре над гетерогенной смесью ваТе5 + Ь| образцы оставались однофазными. При этом обнаружено увеличение параметра шсментарной ячейки пленок РЬТе/Б!, которое существенно превышает погрешность жсперимента и может служить доказательством встраивания атомов ва в входную кристаллическую решетку теллурида свинца. Например, увеличение шительности отжига от 0 до 480 мин. при Трьте = 823 и Тш. = 1033 К приводило к юзрастанию периода идентичности а от 0,64612 ± 0,00006 нм до 0,64703 ± 0,00006 ш соответственно. Результаты исследования химического состава отожженных пле-гок РЬТе при помощи ЛРСА однозначно свидетельствуют о присутствии атомов -аллия в этих образцах. При этом концентрация Оа в зависимости от температурных режимов и длительности процесса легирования изменялась в 1ределах от 0,002 ± 0,001 до 0,013 ± 0,003 мольн. д. Отмечено существование весьма шачительного разброса значений концентрации Оа в различных местах юверхности отожженных пленок, причины которого вызваны двумя явлениями. Во-первых, как следует из модельных расчетов, распределение примесных атомов го толщине пленки не является постоянным, и кроме того, не носит линейного характера. Во-вторых, в процессе длительного отжига возможна сегрегация атомов За на границах кристаллитов, а также в местах скопления линейных дефектов кристаллической структуры исходной пленки РЬТе.

В пятой главе приведены результаты исследования химического состава и кристаллической структуры пленок РЬТе(Оа), полученных по разработанной автором методике легирования галлием пленок теллурида свинца непосредственно з процессе их синтеза на подложках в рамках метода "горячей стенки". Принимая во внимание неравномерность распределения примесных атомов в пленках, легированных Оа через паровую фазу, настоящей работе предложен альтернативный метод выращивания слоев РЬТе, легирование которых происходило непосредственно в процессе синтеза конденсата.

Прямой способ получения пленок РЬ|.уОауТе при испарении компонентов из независимых источников исходных компонентов оказался невозможным из-за чрезвычайно малой летучести галлия. Поэтому основной идеей разработанного метода является выращивание легированных Оа пленок РЬТе при использовании расплавов системы РЬ - Оа в качестве источников паров свинца и галлия одновременно, что позволило при фиксированной температуре существенно повысить парциальное давление Оа по сравнению с давлением насыщенного пара для равновесия Оаь - V.

На первом этапе были изучены условия конденсации каждого компонента: свинца, галлия и теллура в отдельности в зависимости от температуры источника пара и подложки. На втором этапе была исследована зависимость химического состава слоев РЬ1-уОау, полученных при конденсации паров над расплавами системы РЬ - Оа от их состава и температуры ( рис. 2).

Несмотря на полное отсутствие взаимодействия между этими металлами в твердом состоянии, а также существование областей расслаивания в расплавах, было обнаружено присутствие галлия в слоях, полученных при конденсации па-

ров над расплавами системы РЬ - С а при температурах, которые намного ниже минимальной температуры образования пленки при испарении расплава чистого галлия ( 1023 К и 1189 К соответственно ). Данный факт свидетельствует о повышении летучести галлия в присутствии свинца в расплавах РЬ - Са. Ус, мольн. д.

РЬ хГм, мольн. д. Оа

Рис. 2. Зависимость содержания галлия в конденсате пара над расплавами системы РЬ-ва от их состава при различных температурах: 1 - 1023 К; 2-1103 К; 3-1.153 К; 4-1300 К.

Таким образом, использование расплавов РЬГ-хва* в качестве источника г ров свинца и галлия одновременно позволяет, с одной стороны, существенно а зить температуры источников пара, с другой - добиться равномерного распреде. ния металлических компонентов во всем объеме выращиваемой пленки. Как вид на рис. 2, концентрация атомов галлия в полученных конденсатах варьируете! пределах от 0,001 до 0,08 мольных долей. Такой диапазон содержания Са соотв ствует интервалу концентраций примесных атомов в легированных пленках РЬТ наиболее интересными электрофизическими параметрами.

Термодинамический анализ процесса испарения расплавов РЬ - Са показ что поведение галлия в паровой фазе характеризуется существенным положите ным отклонением от идеальности, которое падает с увеличением содержания г лия в расплавах системы РЬ-Са, а также с ростом температуры ( рис . 3 ).

На третьем этапе данные, полученные при изучении поведения распла РЬьхОа*, были использованы при синтезе пленок РЬ1-уСауТе на подложках. V чена зависимость содержания Оа в этих пленках от состава расплавов систс РЬ - Са и их температуры при прочих фиксированных условиях (температ подложки Тшь. = 618 К; источника паров теллура Тте = 583 К) ( рис. 4 ). Отмеч

практическое совпадение содержания Оа в конденсатах пара над расплавами системы РЬ - Оа ( при отсутствии источника паров теллура ) и в пленках РЬ|-уОауТе. Весьма важен тот факт, что концентрацию Оа в пленках РЬьуОауТе можно гибко и весьма плавно регулировать не только при изменении состава расплава РЬ - Оа, но и с уменьшением или увеличением температуры.

Р / о

У а/у Са

14

о

РЬ

0,2

0,4

0,6

мольн. д.

0,8

1

ва

Рис. 3. Положительное отклонение от идеальности для паров галлия в системе РЬ - Оа в зависимости от температуры и состава исходных расплавов (дггСа - мольная доля Оа в конденсате; дАза - мольная доля Оа в паре над расплавами РЬ - Оа, рассчитанная по модели идеальных растворов ): 1 - 1153 К, 2- 1103 К, 3- 1023 К. Уса 0.030

0.025

0.020

0.015

0.010

0.005

О

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

РЬ ХСа , мольн. д. Оа

Рис. 4. Содержание галлия .ус» в пленках РЬ1-уОауТе в зависимости от состава расплава системы РЬ - Оа при температурах: 1 -1023 К, 2 - 1103 К, 3-1153 К.

Результаты исследования зависимости параметра кристаллической решетки пленок Pb|.yGayTe от содержания примеси галлия представлены на рис. 5. Как видно из рис. 5, эта зависимость имеет немонотонный характер. Ее можно разбить на три участка:

- на первом участке при j>ca = 0 - 0,0037 образуется раствор замещения атомов РЬ меньшими ( как по орбитальному, так и по ионному радиусам ) атомами Ga, что приводит к уменьшению параметра решетки;

-на втором участке при Je = 0,0037 - 0,01 часть атомов Ga размещается в местах регулярных узлов свинца, а другая часть располагается в междоузлиях. Так как размеры тетраэдрических пустот ( ТП ) в решетке РЬТе несколько меньше радиуса Ga , то заполнение их Ga приводит к увеличению параметра решетки. Таким образом, в данном интервале составов образуется смешанный тип твердых растворов замещения-внедрения;

- на третьем участке при^са > 0,015, параметр решетки практически не меняется, что может свидетельствовать о наступлении предела растворимости галлия в РЬТе.

а,нм

0.6461 г

0.6455

0.6454

0

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030 Уса

Рис. 5. Зависимость параметра кристаллической решетки пленок РЫ-уОа/Ге от содержания в них галлия. В шестой главе приводится обсуждение полученных результатов. Исслед< ваны температурные зависимости коэффициента Холла и удельной электропрово, ности легированных йа пленок РЬТе/БЮ^! с различным содержанием примес (рис. 6). Для образцов РЬТе/51, легированных галлием из насыщенного пара над г терогенной смесью ОаТеБ + в зависимости от конкретных режимов отжш (температура, давление насыщенного пара), а также от концентрации носителей з

ряда в исходных образцах удельное сопротивление пленок может увеличиваться в 20-100 раз, а концентрация дырок - снижаться в 100 : 1000 раз. Например, для одного и того же исходного образца увеличение длительности отжига от 120 до 360 минут приводит к падению концентрации дырок отЗ,18х1015 до 8,93х1013 см-3 при 298 К. Некоторые образцы PbTe/Si с исходными концентрациями дырок ~ 1016 см 3 в результате процесса легирования обнаруживают падение концентрации носителей заряда до величин 1013 см-3, в результате чего становится практически невозможно однозначно говорить о типе носителей заряда. Увеличение содержания галлия при этом способе легирования всегда приводило к снижению концентрации носителей заряда и увеличению параметра кристаллической решетки.

При этом необходимо отметить тот факт, что при меньшем среднем содержании примесных атомов в пленках РЬТе, легированных галлием из паровой фазы над гетерогенной смесью GaTes + Li, отмечается более резкое падение концентрации дырок, нежели для образцов, легированных Ga непосредственно в процессе синтеза. Например, при среднем содержании Ga ~ 0,0025 мольн. д. в образце, легированном из паровой фазы концентрация дырок составила ~5х1015 см-3 при 298 К, в го время как для пленок РЬТе, легированных непосредственно в процессе роста, этому содержанию примесных атомов соответствует концентрация дырок - 8х 1016 -2х1017 см-3. В отличие от пленок РЬТе, легированных из паровой фазы, образцы, легированные непосредственно в процессе синтеза, имеют немонотонный характер зависимости изменения концентрации носителей заряда от содержания атомов гал-гсия ( рис. 6 ). Имеется участок некоторого возрастания концентрации дырок, который по составу примерно соответствует области уменьшения параметра кристаллической решетки пленок Pb|.yGayTe на рис. 5. Область составов пленок Pbi.yGayTe, цля которой обнаружено падение концентрации дырок приблизительно совпадает с участком, для которого наблюдается увеличение параметра решетки ( рис. 5 ).

Интерпретировать эти явления можно с позиций рассмотрения возможного расположения атомов галлия в кристаллической структуре РЬТе. При легировании пленок РЬТе из паровой фазы системы Ga-Te падение концентрации дырок всегда :опровождалось увеличением параметра решетки исходной пленки. В данном случае поведение галлия можно объяснить преимущественным встраиванием трехкратно заряженных катионов Ga3+, имеющих ионный радиус 0,067 им [ 13 ], в со-тоставимые по размерам тетраэдрические пустоты кристаллической решетки тел-турида свинца. В данном случае примесные атомы Ga проявляют донорные свой-;тва:

Gafe) + 0;х Ga,-~+3e' (12)

При синтезе пленок Pbi-yGayTe из паров над расплавами Pb|.xGax увеличение сонцентрации дырок (рис.6) при небольшом содержании примесных атомов Ja (Ус» < 0.005 ), сопровождающееся уменьшением параметра решетки ( рис. 5 ), ложно объяснить преимущественным размещением примеси в узлах катионной )дрешетки РЬ. При этом он, как элемент III группы,' может проявлять акцепторные :войства, на что указывает возрастание концентрации дырок:

Ga*pb 5 Ga'pb + h- (13)

р,см

10'

10'

10"

10'

10"

10'

♦ я

• •

Лл

л •

АаАд

♦ ♦ ♦

5 4

■ лд

д

А А А

▲ А А

• •

" • ... 3

л А А А АД А 2

А А

А 1

' '_I_1_I_I_I_L.

id/T,fC'

3 5 7 9 11 13

Рис. 6. Температурная зависимость концентрации дырок при различном содержании галлия в пленках Pbi-yGayTe : 1 - у = 0,008; 2-у = 0,0065; 3 - нелегированный РЬТе; 4 -у = 0,001; 5-у =0,0022. IgR, Ом

7.5

7.0

6.5

6.0

5.5

5.0

^{jO^00000 00 ° 00 ° о о О ОО ООО ООО оооооо 2 ооооооооооооооооо ОО ооооо ооооо оо 3

11 13 хр^ к

Рис.7. Температурная зависимость удельного сопротивления легированных галли пленок РЬТе: 1 - в отсутствии ; 2,3 - под действием ИК -излучения.

Амфотерное поведение атомов галлия в теллуриде свинца можно объяснить пличным валентным состоянием атомов галлия [ 14, 15 ]. В одновалентной кон-игурации атом ва, замещающий атом свинца, находящийся в двухвалентном »стоянии б2р2, является однозарядным акцептором; в двухвалентной конфигура-1И будет нейтральным и парамагнитным; в трехвалентной конфигурации х°р3 •ом ва может стать однозарядным донором [ 15 ]. Сопоставление содержания шмесных атомов галлия с максимально возможной концентрацией носителей за-ща для РЬТе в пределах областей гомогенности показывает, что основным состояли атомов Оа в этом случае является двухвалентная конфигурация .

Дальнейшее увеличение содержания примесных атомов галлия приводит к :менению механизма их встраивания в кристаллическую решетку теллурида инца: он начинает преимущественно занимать положения в тетраэдрических 'стотах и проявлять донорные свойства согласно уравнению (12).

Изучена чувствительность легированных ва пленок РЬТе к ИК-излучению в 1тервале температур 4 - 300 К. Результаты проведенных экспериментов, вставленные на рис. 7, свидетельствуют о том, что для легированных ба пленок >Те/81 наблюдается изменение характера температурных зависимостей удельного противления под воздействием ИК-излучения по сравнению с аналогичной висимостью при отсутствии теплового облучения. Для образцов РЬТе(Оа)/31 [схождение кривых р — /(Т) в зависимости от присутствия и отсутствия ИК -лучения начинается для температурах ниже Т = 143-154 К. При температурах адкого азота сопротивление легированных пленок теллурида свинца под йствием ИК - излучения снижается в 40 - 100 раз.

По величине угла наклона экспериментальных кривых Я=/(Т) определены ;ергии активации примесных уровней. При комнатной температуре = 0,11 ± 0,005 эВ, а в интервале температур 150-180К Е„= 0,18 ± 0,005 эВ.

Выводы:

Буферный слой БЮг толщиной от 20 до 50 нм в пленках РЬТе/БЮ;^ приводит к учшению степени структурного совершенства их кристаллической структуры, >торое сопровождается понижением средней скалярной плотности дислокаций до личин менее 105 см-2.

Двухтемпературный отжиг в насыщенном паре равновесия ОаТе5 + + V стемы галлий - теллур обеспечивает процесс легирования галлием пленок РЬТе . кремниевых подложках.

Процесс испарении расплавов системы РЬ - Оа в температурном интервале 1000 -00 К, лежащем выше области расслоения, характеризуется существенным увели-нием летучести йа, которое стимулировано присутствием свинца, при этом в ведении галлия обнаруживается значительное положительное отклонение от дальности.

Впервые разработан научно-обоснованный метод одностадийного синтеза гированных Оа пленок теллурида свинца, обладающий способностью строгого гибкого контроля содержания примесных атомов в выращиваемой пленке. Легирование галлием из паровой фазы над гетерогенной смесью ОаТе5 + Ь) стемы галлий - теллур предварительно синтезированных пленок РЬТе вызывает

увеличение параметра решетки с ростом содержания примеси, что указывает преимущественное расположение атомов галлия в тетраэдрических междоузлия? виде катионов Ga3+.

6. При синтезе пленок Pbi.yGayTe, легированных галлием из расплавов систем Pb-Ga, изменение параметра решетки с ростом содержания примесных атом имеет немонотонный характер, что указывает на .смену механизма встраивал атомов примеси в кристаллическую структуру теллурида свинца. Уменьшен параметра решетки вызвано преимущественным расположением атомов галли* узлах подрешетки свинца, а увеличение параметра - заполнением тетраэдрическ междоузлий.

7. В зависимости от механизма вхождения в кристаллическую решетку Ga в РЬ проявляет амфотерные ( донорные и акцепторные ) свойства. При размещенш узлах подрешетки свинца атомы галлия проявляют преимущественно акцепторн свойства, а в случае размещения в тетраэдрических междоузлиях - донорные.

8. Легированные галлием пленки РЬТе на Si подложках обладают высокой чувсп гельностью к ИК - излучению: при температурах ниже 77 К сопротивление ле: рованных пленок теллурида свинца под действием ИК - излучения снижается в 4 100 раз.

Список цитируемой литературы.

1. Muñoz V., Lasbley A., Klotz S. et al. Synthesis and Growth of PbTe Crystals г Low Temperature and Their Characterization. //Journ. Cryst. Growth. 1999. V. 196. I 71-76.

2. Медведев Ю.В. Многоцветные ИК - приемники.// Зарубежная электронна техника. 1983. N 10. С. 40-53.

3. Берченко H.H., Войцеховский A.B., Ижнин И.И. и др. Сверхрешетки структуры с квантовыми ямами на основе соединений AIVBVI. // Зарубежная эле! тронная техника. 1987. № 11. С. 58-93.

4. Антипина Н.Р., Берченко H.H., Войцеховский A.B. и др. Сверхрешетки HgTe - CdTe - новый материал для опто-электронной техники. // Зарубежная электронная техника. 1987. № 11. С. 3-46.

5. Zogg Н., Fach A., Maissen С. et al. Photoroltaic Lead-Chalcogenide on Silicoi Infrared Sensor Arrays. // Optical Engineer. V.33, N 5. 1994. P. 1440 - 1449.

6. Zogg H., Maissen C., Maser J. et al. Photovoltaic Infrared Sensor Arrays i Monolithic Lead Chalcogenides on Silicon. // Semicond. Sei. Technol. 1991. N 6. P. 3< 41.

7. Miotrowska S., Dynowska E., Miotrowski I. et al. The Lattice Constant < Ternary and Quaternary Alloys in the PbTe - SnTe - MnTe System. // Journ. Crys Growth. 1999. V. 200. P. 483-489.

8. Akimov B.A., Dmitriev A.V., Khokhlov D.R., Pyabova L.I. Carrier Transpo and Non-Equilibrium Phenomena in Doped PbTe and Related Materials. // Phys. Sta Sol. - 1993. V.137. N8. P. 9-55.

9. Скипетров Е.П., Некрасова A.H., Пелехов Д.В. и др. Электрофизические фотоэлектрические свойства PbTe(Ga), облученного электронами. // Физика техн. полупроводников, 1994. Т. 23, N 9. С. 1626-1635.

10. Физические величины. Справочник. II Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мешн хова. М.: Энергатомиздат, 1991.1232 с.

11. Ласка В.Л., Кондратьев A.B., Потапенко A.A. Эффективность геггерирован! при массопередаче в вакууме. II Инж. - физ. журнал. 1984. Т.46, N6. С.949 - 952.

12. Зломанов В.П., Новоселова A.B. Р-Т-х - диаграммы состояния систем метал: халькоген. М.: Наука. 1987.208 с.

13. Бокий Г.Б. Кристаллохимия. М.: Наука. 1971.400 с.

14. Акимов Б.А., Богданов Е.В., Богоявленский В.А., Рябова Л.И. и др. Свойства диодных структур на основе p-PbTe(Ga). // Физика и техн. полупроводников. 1997. Т. 31, № 121431-1435.

15. Волков Б.А., Ручайский О.М. Внутрицентровые кулоновские корреляции, зарядовые состояния и спектр примесей III группы в узкощелевых полупроводниках А4В<>. // Письма в ЖЭТФ. 1995. Т. 62. № 3. С. 205-209.

Список публикаций Шарова М.К.

1. Шаров М.К., Самойлов A.M., Сыноров Ю.В., Угай Я.А.. Кристаллическая микроструктура тонких пленок теллурида свинца на кремниевых подложках. // Тезисы докл. Всероссийской конференции молодых ученых. "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии". Саратов. 25 - 26 июня, 1997. С. 60.

2. Ugai Y. A., Samoylov А. М., Dolgopolova Е. A., Sharov М. К.. Crystal microstructure of РЬТе thin films on Si substrates. // International conference on advanced materials (ICAM'97) European Materials Research Society (E-MRS'97). Spring Meeting. Strasbourg. France, June 16-20, 1997. B-V/P6. B-24.

3. Ugai Ya.A., Samoylov A.M., Dolgopolova E.M., Sharov M.K. Crystal Microstructure of PbTe Thin Films on Si substrates. // Physics and Technology of Thin Films. VI International Conference. Book of Abstracts. Ivano-Frankivsk, 1997. Part I. P. 36.

4. Угай Я.А., Шаров M.K., Самойлов A.M., Сыноров Ю.В. Кристаллическая микроструктура тонких пленок теллурида свинца на кремниевых подложках. 5-я Международная конференция «Термодинамика и материаловедение полупроводников» июль, 1997. Тезисы докладов. Москва. МИЭТ. 1997. С. 120.

5. Угай Я.А., Самойлов A.M., Шаров М.К., Сыноров Ю.В. Кристаллическая микроструктура тонких пленок теллурида свинца на кремниевых подложках. // Труды 2-го Российского Симпозиума "Процессы тепломассопереноса и рост монокристаллов и тонкопленочных структур". Обнинск. 22-24 сентября, 1997. С. 385-394.

6. Миттова И.Я., Самойлов A.M., Шаров М.К., Угай Я.А Влияние примеси галлия на электрофизические свойства и ИК-чувствительность пленок РЬТе, выращенных Si на подложках.// Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии НМТ-98" Москва. 17-18 ноября, 1998. С. 46-47.

7. Ugai Ya. A., Samoylov А. М., Sharov М. К., Yatsenko О. В. Crystal Microstructure of РЬТе Thin Films Prepared on Si Substrates with Si02 Buffer Layers. // 5-th International Workshop MSU-HTSC V. Moscow. March 24-29, 1998. S-85.

8. Ugai Y. A., Samoylov A. M., Tadeev A. V., Sharov M. K. Crystal microstructure of PbTe/Si and PbTe/Si02/Si thin films. // European Materials Research Society E-MRS'98. Strasbourg France, June 16-20, 1998. D-V/P20. D-23. .

9. Завражнов А.Ю., Турчен Д.Н., Гончаров Е.Г., Шаров М.К. Состав паровой фазы и равновесие в системе Ga-Se-I. // Журнал неорган, химии. 1998. Т. 43. № 8. С. 1376-1380.

10. Угай Я.А., Самойлов A.M., Агапов Б.А., Долгополова Э.А., Шаров М.К.. Структура тонких пленок теллурида свинца на кремниевых подложках. // Неорган, материалы. 1998. Т. 34. № 9. С. 1048-1054.

11. Ugai Ya.A., Samoylov A.M., Sharov M.K., Tadeev A.V.. Crystal microstructure of PbTe/Si and PbTe/SiOi/Si thin films. // Thin Solid Films. 1998. V 336. P. 196-200.

12. Ugai Ya.A., Samoylov A.M., Synorov Yu.V., Sharov M.K., et al. Electr: Parameters of Vapour Phase Doped with Ga lead telluride thin films on Si substrates. / d International Conference "Single Cristal Growth, Strength Problems, and Heat M Transfer". Book of Abstracts. Obninsk. 1999. P. 73 - 74.

13. Dolgopolova E.A., Samoylov A.M., Sharov M.K., Ugai Ya.A Preparation doped with Ga PbTe thin films on Silicon substrates by modified "Hot Wall" techniqu / Third International Conference "Single Cristal Growth, Strength Problems, and H Mass Transfer". Book of Abstracts. Obninsk. 1999. P. 92 - 94.

14. Ugai Ya.A., Samoylov A.M., Synorov Yu.V., Sharov M.K Doping with Ga 1 telluride thin films on Si substrates by different techniques. // VH-th Internatio Conference on Physics and Technology of Thin Films. Ivano-Frankivsk. 4-8 Octol 1999. P. 24.

15. Угай Я.А., Самойлов A.M., Шаров M.K. и др. Электрофизические свойс легированных галлием тонких пленок теллурида свинца. // Конденсированные cpf и межфазные границы. 1999. Т. 1.№2. С. 132-138.

16. Долгополова Э.А., Самойлов A.M., Шаров М.К.. и др. Условия совмесп конденсации металлических компонентов в процессе выращивания легирован! галлием тонких пленок теллурида свинца на кремниевых подложках. // Конденси ванные среды и межфазные границы. - 1999 - Т. 1. - N 4. -С. 297 -303.

17. Шаров М.К., Фоломеев В.Н. Условия осаждения и состав конденсата napoi фазы над расплавами системы Pb-Ga в процессе выращивания легированных гал ем пленок РЬТе на кремниевых подложках. // Труды молодых ученых Воронежск государствен-ного университета. Выпуск 1. 1999. С. 168 - 171.

18. Ugai Ya.A., Samoylov A.M., Synorov Yu.V., Sharov M.K., et al. Electr Parameters of Vapour Phase Doped with Ga lead telluride thin films on Si substrate; Proc. of the Third International Conference "Single Cristal Growth, Strength Proble and Heat Mass Transfer". Obninsk. 1999. P. 525 - 533.

19. Dolgopolova E.A., Samoylov A.M., Sharov M.K., Ugai Ya.A Preparation doped with Ga PbTe thin films on Silicon substrates by modified "Hot Wall" techniqi / Proc. of the Third International Conference "Single Cristal Growth, Strength Proble and Heat Mass Transfer". Obninsk. 1999. P. 92 - 100.

20. Долгополова Э.А., Самойлов A.M., Шаров M.K., Сыноров Ю.В. Условн совместной конденсации металлических компонентов в процессе выращивани легированных галлием тонких пленок теллурида свинца на кремниевых по; ложках.// Конденсированные среды и межфазные границы. 1999.Т.1. № 3,4. С. 29' 304.

21. Угай Я.А., Самойлов A.M., Шаров М.К. и др. Выращивание пленок РЬТе, гированных галлием в процессе их роста на Si подложках, при помощи модифи рованного метода "горячей стенки". // Национальная конференция по росту к

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Система свинец - теллур.

1.2. Получение пленок теллурида свинца.

1.3. Структура и физические свойства эпитаксиальных пленок теллурида свинца.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Методика выращивания тонких пленок теллурида свинца.

2.2. Локальный рентгеноспектральный микроанализ.

2.3. Рентгеноструктурный анализ.

2.4. Металлографический анализ тонкой структуры монокристаллов 81, РЬТе и пленок РЬТе.

2.5. Изучение электрофизических свойств тонких пленок РЬТе.

ГЛАВА 3. МИКРОСТРУКТУРА ТОНКИХ ПЛЕНОК РЬТе/81 И РЬТе^Юг^

3.1. Влияние условий формирования на кристаллическую структуру пленок РЬТе/81 и РЬТе/ЗЮг/Бь.

3.2. Металлографическое исследование микроструктуры объемных монокристаллических и тонкопленочных образцов РЬТе.

3.3. Рентгенографическое исследование скалярной плотности дислокаций в пленках РЬТе/81 и РЬТе/8Ю2/81.

ГЛАВА 4. ЛЕГИРОВАНИЕ ПЛЕНОК РЬТе/81 И РЬТе/БЮ^ ГАЛЛИЕМ

ИЗ ПАРОВОЙ ФАЗЫ НАД ГЕТЕРОГЕННОЙ СМЕСЬЮ ОаТ

§ + и

4.1. Выбор условий парофазного легирования галлием пленок теллурида свинца на кремниевых подложках.

4.2. Моделирование процесса парофазного легирования галлием тонких пленок РЬТе/81 и РЬТе/8Ю2/81.

4.3. Методика и результаты парофазного легирования галлием пленок РЬТе/81 и РЬТе/8Ю2/81.

ГЛАВА 5. СИНТЕЗ ПЛЕНОК ТЕЛЛУРИДА СВИНЦА, ЛЕГИРОВАННЫХ ГАЛЛИЕМ НЕПОСРЕДСТВЕННО В ПРОЦЕССЕ РОСТА 5.1. Условия раздельной конденсации паров РЬ и Ga из независимых источников при выращивании пленок методом "горячей стенки".

5.2. Изучение процесса конденсации паров над расплавами системы

Pb - Ga при помощи метода "горячей стенки".

5.3. Синтез пленок РЬТе, легированных Ga непосредственно в процессе роста на Si подложках.

5.4. Влияние содержания примеси галлия на параметр кристаллической решетки пленок Pbi-yGayTe.

ГЛАВА 6. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕГИРОВАННЫХ

ГАЛЛИЕМ ПЛЕНОК РЬТе И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

ВЫВОДЫ.

Актуальность. Одной из главных задач неорганической химии на пороге XXI века остается проблема разработки научных основ создания надежных и воспроизводимых методов получения материалов с сенсорными свойствами. Узкозонные полупроводники А1УВУ1 и твердые растворы на их основе уже свыше 40 лет привлекают к себе пристальное внимание ученых-материаловедов всего мира [1]. Эти соединения обладают способностью детектировать ИК-излучение в широком интервале длин волн, что объясняет их практическое применение в различных приборах оптоэлектронной техники [2].

Качественное совершенствование известных сенсорных материалов, в том числе и соединений А1УВУ1, а также конкретных устройств на их основе происходит по нескольким причинам. Во-первых, жесткие требования миниатюризации, предъявляемые современной электронной техникой, приводят к широкомасштабному применению тонкопленочных структур в качестве активных элементов серийно изготовляемых приборов. Во-вторых, существенным образом возросла необходимость создания компактных и высокоэффективных многоцветных ИК-приемников, оптимальная конструкция которых базируется на использовании тонких пленок соединений А!УВУ1 и их твердых растворов [2]. Уникальные свойства тонкопленочных структур этих соединений и возможность их целенаправленного изменения для решения широкого круга прикладных задач открывает путь к созданию принципиально новых квантовых электронных приборов. Как известно [3-4], одним из наиболее интенсивно исследуемых объектов полупроводниковой электроники являются сверхрешетки и структуры с квантовыми ямами. Весьма существенным достоинством подобного типа структур может служить значительное улучшение параметров уже существующих приборов при использовании на них сверхрешеток [4]. Разработка надежной технологии формирования качественных тонких пленок соединений А1УВУ1 на кремнии, который является базовым материалом современной микроэлектроники, позволит создать гибридные интегральные схемы, одновременно включающие в себя элементы регистрации ИК-излучения, а также систему цифровой обработки детектируемого сигнала [56]. Поиск новых сенсорных материалов очень часто может привести к желаемой цели при исследовании тройных и четверных систем на основе хорошо известных 5 полупроводниковых материалов с микросодержанисм других компонентов [7]. Как известно, для. применения в приборах оптоэлектронной техники наиболее перспективными являются легированные полупроводниковые соединения A1VBVI и их твердые растворы [8, 9]. При этом пленки, а также монокристаллы РЬТе и РЬТе - SnTe, легированные металлами III А группы Периодической системы Д.И. Менделеева, обладают уникальными электрофизическими свойствами, поскольку в них наблюдается стабилизация уровня Ферми Ef внутри запрещенной зоны. В ряду соединений AIVBVI легированный галлием теллурид свинца занимает особое место, поскольку происходящая при легировании стабилизация Ер приводит к понижению концентрации носителей заряда до значений, близких к собственным [9]. Более того, для них характерно повышение температуры эффекта задержанной фотопроводимости до Тс = 80 К [8-10]. При этом природа и механизмы этих явлений еще до конца не изучены. Поэтому изучение процессов получения легированных галлием пленок теллурида свинца и их физико-химических параметров имеет большое значение с точки зрения фундаментальной науки. Накопление и систематизация экспериментальных данных по ИК-чувствительности, электрофизическим и магнитным свойствам этих материалов позволит разработать единую теоретическую модель поведения примесных атомов металлов III А группы Периодической системы в кристаллах и тонких пленках соединений A1VBVI, а также твердых растворов на их основе.

Цель работы: направленный синтез легированных галлием пленок теллурида свинца с контролируемым содержанием примесных атомов и заданными свойствами на кремниевых подложках, а также определение характера влияния примесных атомов на их кристаллохимическую структуру и электрофизические свойства.

Для достижения цели требовалось выполнение следующих задач:

1. Определение технологических режимов модифицированного метода "горячей стенки", позволяющих выращивать монокристаллические пленки PbTe/Si и PbTe/Si02/Si с высокой степенью структурного совершенства;

2. Разработка научно-обоснованного метода парофазного легирования Ga предварительно синтезированных пленок PbTe/Si и PbTe/SiCVSi;

3. Разработка научно-обоснованного метода синтеза пленок РЬТе на Si подложках, легированных галлием непосредственно в процессе их роста, 6 позволяющего осуществлять строгий контроль содержания примесных атомов в выращиваемой пленке;

4. Исследование кристаллической структуры, электрофизических параметров и чувствительности к ИК-излучению легированных Оа пленок РЬТе/81 и РЬТе/БЮг^.

Методы исследования. Исследования тонких пленок РЬТе/81 и РЬТе/БЮз/В! проводили при помощи комплекса физико-химических методов. Реальную кристаллическую структуру пленок теллурида свинца изучали при помощи методов металлографического анализа, прецизионного рентгенографического анализа и электронно-растровой микроскопии. Изучение количественного химического состава и фазовой структуры пленок осуществляли при помощи методов локального рентгеноспектрального анализа (ЛРСА) и рентгенофазового анализа соответственно.

В работе также были использованы методы исследования температурных зависимостей электрофизических параметров и чувствительности к инфракрасному (ИК) излучению. Для проведения расчетов и моделирования процессов применяли современную вычислительную технику с использованием оригинальных авторских программных продуктов. Оценку достоверности результатов проводили методами математической статистики.

Научная новизна. В данной работе впервые разработан метод легирования галлием пленок РЬТе/81 и РЬТе/810г/81 посредством двухтемпературного отжига в насыщенном паре над гетерогенной смесью ОаТе8 + в системе галлий -теллур.

Впервые на основании исследования процесса испарения расплавов РЬ>1-хОах при температурах выше 900 К установлено, что присутствие свинца стимулирует увеличение парциального давления галлия, содержание которого в паровой фазе может достигать 0,1 мольн. д., несмотря на то, что при данных условиях летучесть чистого жидкого свинца практически в 1000 раз превышает аналогичную характеристику чистого жидкого галлия. На основании проведенных термодинамических расчетов показано, что поведение галлия в расплавах системы РЬ - ва в интервале температур 950 - 1200 К характеризуется положительным отклонением от идеальности. 7

Результаты изучения процесса испарения расплавов РЬ1-хОах позволили впервые разработать научно-обоснованный метод синтеза легированных Оа пленок теллурида свинца с возможностью строгого и гибкого контроля содержания примесных атомов в выращиваемой пленке.

На основании прецизионных рентгенографических исследований легированных галлием пленок теллурида свинца впервые установлен немонотонный вид зависимости параметра кристаллической решетки от содержания в них примесных атомов, что связано с различным расположением галлия в матрице РЬТе.

Результаты комплексного изучения реальной кристаллической структуры пленок РЬТе/81 и РЬТе/ЗЮг^ при помощи металлографического анализа, электронно-растровой микроскопии и прецизионных рентгенографических исследований позволили установить, что присутствие переходного буферного слоя 8Юг толщиной 20 ± 5 нм приводит к повышению структурного совершенства пленок и снижению средней скалярной плотности дислокаций, однако с увеличением толщины оксидного слоя до 100-300 нм наблюдается рост плотности дислокаций с последующим переходом в поликристаллическое состояние.

Обнаружено амфотерное поведение галлия в решетке РЬТе в зависимости от способа легирования и концентрации примесных атомов.

Практическая значимость. Соединения А1УВУ| и их твердые растворы, в том числе и РЬТе, являются перспективными материалами для ИК-оптоэлектроники, поскольку позволяют детектировать тепловое излучение в очень широком интервале длин волн. Формирование качественных тонких пленок соединений на кремнии позволит создать гибридные интегральные схемы, одновременно включающие в себя элементы регистрации ИК-излучения, а также систему цифровой обработки детектируемого сигнала. Легирование пленок теллурида свинца галлием приводит к стабилизации уровня Ферми внутри запрещенной зоны. В ряду соединений легированный Са теллурид свинца занимает особое место, поскольку происходящая при легировании стабилизация Ер сопровождается понижением концентрации носителей заряда до значений ~ 1014 см-3 при 77 К. Пленки РЬТе с такими значениями 8 концентрации носителей заряда обладают исключительно высокой чувствительностью к ИК-излучению.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были представлены на Всероссийских и международных конференциях:

- Всероссийская конференция молодых ученых "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии, Саратов, 1997;

- 6th International Conference "Physics and Technology of Thin Films", Ivano-Frankivsk, 1997;

Второй Российский симпозиум "Процессы тепломассопереноса и рост монокристаллов и тонкопленочных структур". Обнинск. 22-24 сентября, 1997;

- 5th International Workshop MSU-HTSC V. Moscow. March 24-29, 1998.

- European Materials Research Society E-MRS'98 Spring Meeting. Strasbourg. France, June 16-19, 1998.

- Всероссийская научно-техническая конференция "Новые материалы и технологии НМТ-98" Москва. 17-18 ноября, 1998.

- Third International Conference "Single Cristal Growth, Strength Problems, and Heat Mass Transfer". Obninsk. 1999.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 9 статей, 4 из которых в центральной российской печати, 1 в международном журнале. Всего имеется 21 публикация.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, списка литературы, включающего 119 наименований источников и приложения. Содержание работы изложено на 160 страницах и включает 54 рисунка и 20 таблиц.

ВЫВОДЫ

1. Буферный слой БЮг толщиной от 20 до 50 нм в пленках РЬТе/БЮг/Б! приводит к улучшению их кристаллической структуры и понижению средней скалярной плотности дислокаций до величин менее 105 см-2.

2. Двухтемпературный отжиг в насыщенном паре равновесия ОаТе5 + + V системы галлий - теллур обеспечивает процесс легирования галлием пленок РЬТе на кремниевых подложках.

3. Процесс испарении расплавов системы РЬ - ва в температурном интервале 1000 - 1300 К, лежащем выше области расслоения, характеризуется существенным увеличением летучести Оа, которое стимулировано присутствием свинца, при этом в поведении галлия обнаруживается значительное положительное отклонение от идеальности.

4. Впервые разработан научно-обоснованный метод одностадийного синтеза легированных ва пленок теллурида свинца, обладающий способностью строгого и гибкого контроля содержания примесных атомов в выращиваемой пленке.

5. Легирование галлием из паровой фазы над гетерогенной смесью ОаТе5 + Ь1 системы галлий - теллур предварительно синтезированных пленок РЬТе вызывает увеличение параметра решетки с ростом содержания примеси, что указывает на преимущественное расположение атомов галлия в тетраэдрических междоузлиях в виде катионов Оа3+.

6. При синтезе пленок РЬ|-уОауТе, легированных галлием из расплавов системы РЬ-Оа, изменение параметра решетки с ростом содержания примесных атомов имеет немонотонный характер, что указывает на смену механизма встраивания атомов примеси в кристаллическую структуру теллурида свинца. Уменьшение параметра решетки вызвано преимущественным расположением атомов галлия в узлах подрешетки свинца, а увеличение параметра -заполнением тетраэдрических междоузлий.

7. В зависимости от механизма вхождения в кристаллическую решетку Са в РЬТе проявляет амфотерные ( донорные и акцепторные ) свойства. При размещении в узлах подрешетки свинца атомы галлия проявляют преимущественно акцепторные свойства, а в случае размещения в тетраэдрических междоузлиях - донорные.

150

8. Легированные галлием пленки РЬТе на Si подложках обладают высокой чувствительностью к ИК - излучению: при температурах ниже 77 К сопротивление легированных пленок теллурида свинца под действием ИК -излучения снижается в 40 - 100 раз.

151

1. Munoz V., Lasbley A., Klotz S. et al. Synthesis and Growth of PbTe Crystals at Low Temperature and Their Characterization.// Journ. Cryst. Growth. 1999. V. 196. P. 71-76.

2. Медведев Ю.В. Многоцветные ИК приемники.// Зарубежная электронная техника. 1983. № 10. С. 40-53.

3. Берченко Н.Н., Войцеховский А.В., Ижнин И.И. и др. Сверхрешетки и структуры с квантовыми ямами на основе соединений A1VBV1.// Зарубежная электронная техника. 1987. № 11. С. 58-93.

4. Антипина Н.Р., Берченко Н.Н., Войцеховский А.В. и др. Сверхрешетки HgTe CdTe - новый материал для оптоэлектронной техники. // Зарубежная электронная техника. 1987. № 11. С. 3-46.

5. Zogg Н., Fach A., Maissen С. et al. Photovoltaic Lead-Chalcogenide on Silicon Infrared Sensor Arrays. // Optical Engineer. V.33. № 5. 1994. P. 1440 1449.

6. Zogg H., Maissen C., Maser J. et al. Photovoltaic Infrared Sensor Arrays in Monolithic Lead Chalcogenides on Silicon. // Semicond. Sci. Technol. 1991. № 6. P. 36-41.

7. Miotrowska S., Dynowska E., Miotrowski I. et al. The Lattice Constant of Ternary and Quaternary Alloys in the PbTe SnTe - MnTe System.// Journ. Cryst. Growth. 1999. V. 200. P. 483-489.

8. Alcimov B.A., Dmitriev A.V., Kholchlov D.R., Ryabova L.I. Carrier Transport and Non-Equilibrium Phenomena in Doped PbTe and Related Materials // Phys. Stat. Sol. 1993. V.137. № 8. P.9-55.

9. Скипетров Е.П., Некрасова A.H., Пелехов Д.В. и др. Электрофизические и фотоэлектрические свойства PbTe(Ga), облученного электронами. // Физика и техника полупроводников. 1994. Т. 23, №9. С. 1626-1635.

10. Немов С.А., Мусихин С.Ф., Осипов П.А., Прошин В.И. Энергетический спектр твердых растворов (Sno.esPb 0,35)0,95Geo,o5Te. // Физика твердого тела. 2000. Т. 42. № 4. С. 623-625.;

11. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов: Справочник. Пер. с англ.- М.: Металлургиздат. 1962. Т.1. 608 е.; Т.2. с.609-1488.

12. Абрикосов Н.Х., Шелимова Л.Е. Полупроводниковые материалы на основе соединений A^Bvi. М.: Наука, 1975. - 195 с.152

13. Зломанов В.П., Новоселова А.В. Р-Т-х диаграммы состояния систем металл-халькоген. М.: Наука, 1987. 207 с.

14. Brebriek R.F., Allgaier K.S. Composition Stability Limits of PbTe // J. Chem. Phys. 1960. -V.32,№6, -P. 1826 - 1832.

15. Elliott R.P. Constitution of Binary Alloys. First Supplement. N.Y.: McGraw Hill Book Co., 1965. 362 p.

16. Крегер Ф. Химия несовершенных кристаллов. M.: Мир, 1969. 654 с.

17. Андреев А.А., Радионов В.Н. Коэффициент Холла и зонная структура теллурида свинца // Физика и техника полупроводников. 1967. Т.1. № 2. С. 183189.

18. Айрапетян С.В., Виноградов М.Н., Дубровская И.Н. и др. Структура валентной зоны сильно легированного теллурида свинца. // Физика твердого тела. 1966. Т. 8, № 5. С. 1337-1340.

19. Tauber R.N., Macnovis А.А., Cadoff J.В. Thermal and Optical Energy Gaps in PbTe. // Journ. Appl. Phys. 1964. V.37, № 12. P.4855-4860.

20. Равич Ю.И., Ефимова Б.А., Смирнов И.А. Методы исследования полупроводников в применении к халькогенидам свинца PbTe, PbSe, PbS. М.: Наука. 1968. с.

21. NimtzG., Schlicht В. Narrow-gap Semiconductors. Berlin. 1985.243 р.

22. Гавалешко Н.П., Горлей П.Н., Шендеровский В.А. Узкозонные полупроводники: Получение и физические свойства. Киев: Наукова думка. 1984 .

23. Заячук Д.М. К вопросу о доминирующих механизмах рассеяния носителей заряда в теллуриде свинца.// Физика и техн. полупроводников. 1997. Т.31, № 2. С.217-221.

24. Фотопроводимость Pbi-xSnxTe(In) в миллиметровой области спектра./ Ю.А. Абрамян, В.И. Гавриленко, З.Ф. Красильник и др. // Физика и техника полупроводников. 1994. Т. 28, № 3. С. 533-534.

25. Kasemset D., Rotter S., Fonstad C.G. Liquid Phase Epitaxy of PbTeSe Lattice-Matched to PbSnTe.// Journ. of Electronic Materials. 1981. V. 10, № 5. P. 863-878.

26. McDonald J.A. Nights of the Future: II-VI Primer. Part 2: Tapping the True Potential of First and Second Generation Il-Vi Products.// Ill Vs Revue. 1992. V. 5, №2. P. 28-33.

27. Zogg H., Fach A., John J. et al. Photovoltaic Pbi-xSnxSe-on-Si IR Sensor Arrays for Thermal Imaging. // Extended Abstracts of the 1994 International Conference on153

28. Solid Stales Devices and Materials. August 23 26, 1994, Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan. P. 963 - 964.

29. Захарова И.Б., Зубкова Т.И., Немов С.А. и др. Фоточувствительные поликристаллические пленки компенсированного теллурида свинца РЬТе:С1,Теех. // Физика и техника полупроводников. 1994. Т. 28, № 10. С. 1802-1807.

30. Astles M.G., Iiatto P., Crocker A.J. Liquidus Measurements in the Pb Sn -Те System.// Journ. Cryst. Growth. 1979. V. 47. P.379-383.

31. Belenchuk A., Shapoval O., Kantser V. et al. Growth of (11 l)-oriented PbTe Thin Films on Vicinal Si (111) and on Si (100) Using Fluoride Buffers. // Journ. Cryst. Growth. 1999. V. 198/199. P. 1216-1221.

32. Марков B.M., Маскаева JI.M., Лошкарева Л.Д. Получение твердых растворов замещения в системе свинец олово - селен. // Неорганические материалы. 1997. Т. 33. № 6. С. 665 - 668.

33. Salomeni Н., Kanniainen Т., Ritala М. et al. Electrodeposition of PbTe Thin Films. // Thin Solid Films. 1998. V. 326. P.78-82.

34. Фрейк Д.М., Галущак M.A., Межилевская И.И. Физика и технология полупроводниковых пленок. Львов: Вища школа, 1988. 155 с.

35. Scholar R.B., Zemel J.M. Preparation of Single-crystal Films of PbS // Journ. Appl. Phys. 1984. V.35, № 6. P.1848-1851.

36. Jensen J.D., Scholar R.B. Surface Charge Transport in PbSz(Se)x and Pbi-xSnxSe Epitaxial Films.//J. Vac. Sci. Technol. 1976. V.13, № 4. P. 920-925.

37. Фрейк Д.М., Рувинский M.A. Синтез пленок AIVBVI из навесок механической смеси компонентов под "тепловым затвором". // Журнал техн. физики. 1983. Т.53. С.1378 1379.

38. Боткин К.В., Шотов А.П., Урсаки В.В. Тонкие слои выращенные методом "горячей стенки". // Изв. AFI СССР. Неорганические материалы. 1981. Т. 17, № 1. С. 24-27.

39. Kasai I., Hermung J. Pbi-xSnxTe Epitaxial Layers Prepared by the Hot-Wall Technique. // Journ. Electron. Mater. 1975. V. 4, № 2. P. 299-311.

40. Ishida A., Aoki M., Fujiyasu H. Sn diffusion Effects on X-ray Difraction Patterns of PbixSnxTe- PbSeyTei-y Superlattices //Journ. Appl. Phys. 1985. V.58, № 2. P.797-801.

41. Clemens H. Crowth of PbTe Doping Superlattices by Hot Wall Epitaxy. // Journ. Cryst. Growth. 1988. V.88. P.236-240.154

42. Clemens H., Farther E., Bauer G. Hot-Wall Epitaxy System for the Growth of Multilayer IV-VI Compound Heterostructures. // Rev. Sci. Instrum. 1983. V 54, № 6. P.685-689.

43. Ishida A., Aoki M., Fujiyasu H. Semimetallic Hall Properties of PbTe-SnTe Superlattice. //Journ. Appl. Phys. 1985. V. 58, N5. P. 1901-1903.

44. Фрейк Д.М. , Раренко И.М., Солонинный Я.В. и др. Эпитаксия пленок Pbo.sSno.zTe / // Физ. электроника. 1979. Вып. 18. С. 82- 86.

45. Lopez-Otero A. The Use of a Phase Diagram as a Guide for Crowth of PbTe Films //Journ. Appl. Phys. Lett. 1975. V.55. P. 2032-2036.

46. Угай Я.А., Самойлов A.M., Сыноров Ю.В. и др. Получение тонких пленок теллурида свинца на кремниевых подложках. // Неорганические материалы. 1994. Т.30. № 7. С. 898-902.

47. Zogg H., Fach A., John J. et al. Epitaxy of IV-VI Materials on Si with Fluoride Buffers and Fabrication of IR-sensors Arrays // Extended Thesis of 7-th International Conference on Narrow Gap Semiconductors. Santa Fe, USA. Jan. 8 12. 1995. P. 134 -140.

48. Thermal Mismatch - Strain Relaxation in Epitaxial СаРг, BaF2/CaF2, and PbSe/BaF2/CaF2 Layers on Si (111) after Many Temperature Cycles.// Phys. Review B. 1994. V. 50, № 15. P. 10801 - 10810.

49. Ласка В.Jl., Кондратьев А.В., Потапенко А.А. Эффективность геттерирования при массопередаче в вакууме. // Инж. физ. журнал. 1984. Т.46, N6. С.949 - 952.

50. Рид С. Электронно-зондовый микроанализ. М.: Мир, 1979. - 432 с.

51. Микроанализ и растровая электронная микроскопия / Под ред. Ф. Морис, Л. Мени, Р. Тиксье.// М.: Металлургия. 1985. 407 с.

52. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. М.: Металлургия, 1970. 368 с.

53. ASTM Difraction Data Cards File. Ref. Swanson & Fuyat. N.B.S. Circular . 539. 1953-1979. V.2, P.25.

54. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н. и др. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982. 432 с.155

55. Горелик С.С., Расторгуев Л.Ы., Скаков Ю.А. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. М.: МИСИС, 1994. 328 с.

56. Пшеничнов Ю.П. Выявление тонкой структуры кристаллов. М.: Металлургия. 1974. 528 с.

57. Современная кристаллография./ Под ред. Б.К. Вайнштейна. Т. 2. Структура кристаллов. М.: Наука. 1979. 360 с.

58. Шаскольская М.П. Кристаллография. М.: Высшая школа. 1984. 375 с.

59. Козлова О.Г. Рост и морфология кристаллов. М.: Изд-во МГУ. 1980. 357 с.

60. Епифанов Г.И. Физические основы микроэлектроники. М.: Советское радио. 1971. 375 с.

61. Фистуль В.И. Введение в физику полупроводников. М.: Высшая школа, 1975.296 с.

62. Кучис Е.В. Методы исследования эффекта Холла. М.: Советское радио. 1974. 328 сО.

63. Равич Ю.И., Ефимова Б.Л., Смирнов И.А. Методы исследования пролупроводников в применении к халькогенидам свинца PbTe, PbSe, PbS. М.: Наука. 1968. С.41.

64. Ugai Ya.A., Samoylov A.M., Dolgopolova E.A., Sharov M.K. Crystal Microstructure of PbTe Thin Films on Si Substrates. // VI International Conference "Physics and Technology of Thin Films". Ivano-Franlcivsk, 1997. Book of Abstracts. Part I. P. 36.

65. Карасевская О.П., Петьков В.В., Ульшин С.В. и др. Методические особенности рентгеновского определения параметров дислокационной структуры монокристаллов. // Заводская лаборатория. 1995. № 3. С. 18-20.

66. Кривоглаз М.А. Теория рассеяния рентгеновских лучей и тепловых нейтронов реальными кристаллами. М.: Наука. 1967. 325 с.

67. Ugai Y.A., A.M. Samoylov, A.V. Tadeev, M. K. Sharov. Crystal Microstructure of PbTe/Si and PbTe/Si02/Si Thin Films.// European Materials Research Society ( E-MRS'98). Strasbourg. France. June 16-19. 1998. D-V/P20. D-23.

68. Угай Я.А., Самойлов A.M., Шаров M.K., Сыноров Ю.В. Кристаллическая микроструктура тонких пленок теллурида свинца на кремниевых подложках. //157

69. Труды 2-го Российского Симпозиума "Процессы тепломассопереноса и рост монокристаллов и тонкопленочных структур". Обнинск. 22-24 сентября 1997. С. 385-394.

70. Угай Я.А., Самойлов A.M., Агапов Б.А., Долгополова Э.А., Шаров М.К. Структура тонких пленок теллурида свинца на кремниевых подложках.// Неорганические материалы. 1998. Т.34. № 9. С. 1048-1054.

71. Ugai Ya.A., Samoylov A.M., Sharov M.K., Tadeev A.V. Crystal Microstructure of PbTe/Si and PbTe/Si02/Si Thin Films. // Thin Solid Films. 1998. V.336. P. 196-200.

72. Угай Я.А., Самойлов A.M., Сыноров Ю.В., Яценко О.Б. Электрофизические свойства тонких пленок PbTe, выращенных на Si подложках. // Неорганические материалы. 2000. Т. 36, № 5. с. 550 555.

73. Аш Ж., Андре П., Бофрон Ж. И др. Датчики измерительных систем. : В 2-х книгах. М.: Мир. 1992. Т. 1. 480 с.

74. Бакин А.С., Дедегкаев Т.Т., Иванов Д.И. Исследование диффузии индия в кристаллах Pbi-xSnxTe методом рентгеноспектралыюго микроанализа //ФТТ. 1983. Т.25. № 5. С. 1515- 1516.

75. Глушков Е.А., Яценко О.Б., Зломанов В.П. Влияние In, Ga и Al на электрофизические свойства твердых растворов Pbi-xSnxTe// Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1978. Т. 14, № 3. С. 843-848.

76. Свойства неорганических соединений. Справочник / Ефимов А.И., Бсло-рукова Л.П., Василькова И.В. и др. // Л.: Химия. 1983. 392 с.

77. Физические величины. Справочник. / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергатомиздат. 1991. 1232 с.

78. Ugai Ya., Samoylov A., Synorov Yu. et al. Electrical Properties and Infrared Sensitivity of Doped with Ga Lead Telluride Thin Films on Si Substrates. // MSU -HTSC IV International Workshop. Moscow. Russia. October 7 12, 1995. Book of Abstracts. P.81.

79. Ugai Ya.A., Samoylov A.M., Synorov Yu.A., Yatsenko O.B., Akimov B.A. Infrared Sensitivity of Doped with Ga PbTe Thin Films on Si Substrates. // VI International Conference "Physics and Technology of Thin Films". Ivano-Frankivsk, 1997. Part I. P. 146.

80. Ugai Y.A., Samoylov A.M., Tadeev A.V., Synorov Y.V., et al. Doped with Ga PbTe Thin Films on Si Substrates. // International Conference on Advanced Materials158

81. ICAM'97 ) European Materials Research Society ( E-MRS'97 ). Spring Meeting. Strasbourg ( France ), June 16-20, 1997. Book of Abstracts. B-V/P5. B-24.

82. У гай Я.А., Самойлов A.M., Шаров M.K. и др. Электрофизические свойства легированных галлием тонких пленок теллурида свинца.// Конденсированные среды и межфазные границы. 1999. Т. 1. № 2. С. 132-138.

83. Ормонт Б.Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников. М.: Высшая школа. 1973. 655 с.

84. Колобов Н.А., Самохвалов М.М. Диффузия и окисление полупроводников. М.: Металлургия. 1975. 456 с.

85. Fedorov A.G., Shneiderman I.A., Sipatov A.Yu., et al. X-ray Diffraction Investigation of Diffusion in PbTe-PbSe Superlattices.// Journ. Cryst. Growth. 1999. V. 198/199. P. 1211-1215.

86. Завражнов А.Ю., Турчен Д.Н., Гончаров Е.Г., Шаров M.K. Состав паровой фазы и равновесие в системе Ga-Se-I. // Журнал неорганической химии. 1998. Т. 43. №8. С. 1376-1380.;

87. Кухлинг X. Справочник по физике. М.: Мир, 1982. 519 с.

88. Самойлов A.M. Фазовые равновесия в системах сурьма мышьяк и фосфор - мышьяк. Дисс. канд. хим. наук. Воронеж. 1985. 177 с.

89. Угай Я.А., Самойлов A.M., Семенова Г.В. и др. Термодинамический анализ взаимодействия компонентов в системе сурьма мышьяк. // Журнал физич. химии. 1986. Т. 60. № 1. С. 25 - 28.

90. Угай Я.А., Семенова Г.В., Самойлов A.M. и др. Состав насыщенного пара в системе фосфор мышьяк. // Журнал неорганической химии. 1986. Т. 31. № 10. С. 2631-2633.

91. Угай Я.А., Гончаров Е.Г., Семенова Г.В., Лазарев В.Б. Фазовые равновесия между фосфором, мышьяком, сурьмой и висмутом. М.: Наука. 1989. 239 с.

92. Глазов В.М., Ким С.Г. Акустические исследования расслаивания и закрити-ческих явлений в электронных расплавах. // Доклады АН СССР. Сер. Физическая химия. 1986. Т. 290. № 4. С. 873-876.

93. Кононенко В.И., Сухман А.Л., Кузнецов А.Н. и др. Влияние расслоения на термодинамические и кинетические свойства сплавов.// Журнал физической химии. 1975. Т. 49. № 10. С. 2570-2573. С. 897-904.

94. Бокий Г.Б. Кристаллохимия. М.: Наука. 1971. 400 с.

95. Драбкин И.А., Мойжес Б.Я. Спонтанная диссоциация нейтральных состояний примесей на положительно и отрицательно заряженные состояния. // Физика и техника полупроводников. 1981. Т. 15. № 4. С. 625-648.

96. Волков Б.А., Ручайский О.М. Внутрицентровые кулоновские корреляции, зарядовые состояния и спектр примесей III группы в узкощелевых полупроводниках А4В6. // Письма в ЖЭТФ. 1995. Т. 62.

97. Акимов Б.А., Зломанов В.П., Рябова JI.A. и др. Перспективные материалы ПК оптоэлектроники на основе соединений А4В6. // Высокочистые вещества. 1991. № 6. С. 22 - 34.

98. Кайданов В.И., Равич Ю.И. Глубокие резонансные состояния в полупроводниках типа AIVBV1. Успехи физических наук. 1985. Т. 145. № 1. С. 51 -56.

99. Аверкин A.A., Кайданов В.И., Мельник Р.Б. О природе примесных состояний индия в теллуриде свинца. // Физика и техника полупроводников. 1971. Т. 6. № 1.С. 91-95.

100. Коржуев М.А. Отклонение от стехиометрии и механизм самолегирования полупроводников группы AIVBVI. // Электронная техника. Сер. Материалы. 1987. Т. 1. С. 42-45.

101. Polity А., Krause-Rehberg R., Zlomanov V., Stanov V. et al. Study of Vacancy Defects in PbSe and Pbi-X SnxSe by Positron Annihilation. // Journ. Crystal Growth. 1993. V. 131. P. 271 -274.

102. Акимов Б.А., Албул A.B., Ильин В.Ю., Некрасов М.Ю. и др. Спектры фотопроводимости и проблема примесных состояний в PbTe(Ga). // Физика и техника полупроводников. 1995. Т. 29. №11. 2015-2023.