Структура та електричнi властивостi епiтаксiйних шарiв системи телурид свинцю-селенiд олова, вирощених iз паровоi фази тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РГ6 о 2 1 МАР Ш

ЧЕРШВЕЦЬКИИ ДЕРЖАВНКИ УК1ВЕРСИТЕТ Хяеч! "ЮР1Я ФЕДЬКОВИЧА

На правах рукопису

ПАВЛЮК Мирослав Федоров 1«

СТРУКТУРА ТА ЕЛЕКТРИЧК1 ВЛАСТИВ0СТ1 ЕП1ТАКСХЙНИХ ШАР1В СИСТЕМИ ТЕЛУРИД СВИНЦЮ - СЕЛЕН1Д ОЛОВА, ВИРОЩЕНИХ 13 ПАРОВОХ ФАЗИ

01.04...07 - 'Язкка твердого тала

Автореферат дисертацИ на здобуття наукового ступеня кандидата фЗлзико-математичних наук

Черн1вц1 - 1934

Дисертац1ею в рукопис

хобота виконана на кафедр! Ф1зикк твердого т1ла Прюсарпатського университету . 1мен1 Василя Стефаника.

Науков! кер1вники: доктор х!м1мних наук професор Фре1к Д.М. кандидат ф1зшсо-математичних наук, професор Галущак М.О.

0ф1ц1йн1 опоненти: доктор ф!зико-математичних наук, профеоор Будшак Я. С. кандидат ф1зико-математичних наук, доцент Фодмук 1.М.

Пров1дна орган!зац1я: 1кс/итут ф1зжи нап1впров1дник!в , АкадемИ Наук УгсраЗди

Захист в1дбудеться " £.5 " 1994 р. на зас1-

данн1 спец1ал1зовано1 Ради Д 068. 16. 01 Черн1вецького державного ун1верситету.

1з змЮТом дисертацП мошна ознаяомнтись в науков1й б!бл1отец1 Черн1вецысого держун1верситету (м.Черн1вш, вул. Л. УкраЗлки, 23:

В1дгук на автореферат просимо надсилати за адресою: 274012 м. Черн1вц1. вул. Коцюбинського, 2, Черн1вецький ун1верситет, ученому секретарю.

Автореферат роз1сланий

Вчений секретар

а1ец1ал!зовано1 вчено! ради в. Курганецькиа

3 А Г А Л Ь Н А .ХАРАКТЕРИСТИКА РОБ'ОТИ

Лктуальн1сть теми

Нап!впров!дников! сполуки на основ! халысоген1д1в свишю i элова з одн!е1 сторон и - негм!нн1 об'екти для модельних досл!дяень, гак кеобх1дних для розвитку науки, а з друго! сторони - де оазов1 латер!али для створення термоелектркчких перетворювач1в енерг11, ЮТоприйнальних присгро1в i випромШюваних структур середнього i цалекого 1нфрачервоного д!апазо1гу. При цьому добра те..нолог!чн!сггь ;п1такс1лних пар!з 1 моялив!сгь погодження твердих розчин1в pisnoro с!М!чного складу за величиною параметра елементарно! ком1рки забез-гечують ефективке 1х викормстання у р!зних конструкЩях багато-глементних матриць.

Унжальн1сть ф!зичних властивосгея них сполук пов'язана як з гермодинам!чною i кристалох!м1чною специфжою самого иатер1алу 'несгехЮметричн1сть i випукл!сгь облает! гомогенност1, ретроград-1Ий характер л lull сол!дуса 1 т. п.>, так ! нетрадюШними )оэбливостями його зоиних характеристик (значна непарабол 1чн1сть 1 ш!готропн1сть енергетичного спектру кос!1в заряду, сагатодолин-ilcrb, невшорожування в1льних Hociis заряду при сильних магн!тнкх юлях 1 т. п.).

Усп!шне розвязання практичних задач оптоелектрон!ки 1 термо-жергетики визначаеться науковою обгрунтован1стю способу вироцуван-<я еп!такс1яних mapiB 1 фундаментальною дослЗджень, як1 визна-[ають взаемозв'язок м!ж умовами 1х вирощування. реальною структурою . ф1знко-х!м!чними властивостямк. При цьому важливимк е досл1джек-[я властивостей границь розд1ленна у пл!вкових гетероструктурах. юск1льки вони визначають причини деградацИ параметров активных !лемеит1в у процес1 1х експлуатацИ 1 збер!гання. Для створення ге-■ероструктур з м1н1надыюю к!льк1стю структурних дефект 1в на гете-ограниц! перспективно використовувати тЕерд1 розчини, поск1льки ■они дають мошлив!сгь одершувати матер!зл з р1зною шириною заборо-ено1 гони.але с одинаковою кристал!чною структурою 1 параметром ратки .До таких матер 1ал1в в1дкосяться тверд! розчини системи те-урид свинцю-селен1д свинцю, як! в Сагатьох випадках под1бн! до ши-око вЩомих PM?exSelx, SnWxPbxTe. Pb1_xSnjiSe, але мають перед ими значн! переваги.

Сл!д зауважити. «о тверд! розчикл системк PMe-SnSe до початку

.. г ..

наших досл1джень, особливо у пл!вковому стан!, були Еивченх кедостатньо. Тому важливе значения мають розробка адукоЕо обгрукто-ваних метод ж Еирощувзиня виоэкояк1сних еп!такс!яних шарш, вив-чеиня 1х структури. електричних 1 гальваномзгн1тних Елзстивосгеп.

Вище скззане 1 визначае актуальность науковж: дослудеэкь як з питань поглибленого вивчення егАтзксмтах шар!в кс'Нохал:,когенгд1Е свинцю, олова, класичних ТЕердих розчин!з на 1х основ 1, так 1 нових матер 1зл 1е для потреб мжроелектронхки.

Мет-з работу.: ¿Сскплексне дослдциення структури х електричних

властивостей еп!такс!яних шар!в 1воЕалентногс^10тирикомпонентного твердого розчину системи телурид свинцю-селен 1д олова, вкрощених 1з парово! фаз и 1 пошук шлях!е 1х практк -лого вишристання.

Для досягнен..?. поставлено! мети розв'язувалися так1 задач!:

- освоения технолог!! вигощування з п.зроЕо! фззи методом гаря-чо! сгшки еп!такс!яних шзр!в як чотиржокпоиентних тверд их розчи-н!в РЬ1_х5пх Те1_у5еу, так 1 монохалькоген!в • свинцю, слов- та систем РЪХе Бе, , (ЗгДе), (РЬЗе) . Зп, ' РЬ Те з гадай ими

X 1-Х X ¿~хх

структурною доашиал1спо 1 електрофхзичниыи властивостями;

- натематичне планування багатофзкторноге екслерименту з кетси. встановлення взаемозв'язку ф!зи-них параиетр!в плгвкеЕОго матерхалу' з технолог!чними факторами (температурами випарника ~3, подкладки Т , ст!нки Т ; парЩальния тиск склад.;зкх- компонент 1е; тип

ПС

пЗдкладки);

- анал!з ф!зико-х1м!чних процесгв, що вадбуваються при випару-ванн1 ! конденсац!! "халькоген1в свинцю ! олова у кваа1р!внова.*них умовах;

- досл!дження параметр!в реально! структури еп!тако!Яних шарш , 1х електричних ! фотоелектричних власгивостей для вияснекня мехак1зм1в явшц переносу;

- розробка'технологи вкрощування монокристал1а РЬ^ЗпТе^.Зе^. ! гетероструктур на !х основ1 з погодженими параметрами гратки для створення активних елемент!в н1кроед9к,трон1ки;

- розробка технологи виготовлення дюдхв Шоттк! на осное1 се-деи1ду свинцю р- типу провадксстЗ. ехспериментдльне 1 теоретична досл1дкення 1х вольт-амперких 1 вольт-фарадних-характеристик для вгаснення механ!зк!в формувзння структур з. опткмальиих пара-

иетр!в.

Методика експериненту Для виконанняя посгавлених задач було

проведено комплексне дослЗдаення з викорисганням таких технолог

1. методия:

- метод гарячоН станки для вирощуванкя еп1такс1йних шар1в Л^В1" заданием структурною доатокэлХстю 1 електричними параметрами;

- технология вирощування монокристалхв РЬ1х5пхТс,1_у5еу 1 ге-тероструктур на 1х основ1 1з погодженими параметрами гратки;

- рентгенодкфрактсметричн! 1 металограф1чн1 методики (визна-ченмя параметра гратки ун1фжоваким методом Бонда, двокристальна спектрометр й, мшротЕердЮТь 1 т. п.);

- електримн! вим1рювания компенсац1Яним методом на постШному струм! (електропровгдн1сть, к.оеф!ц1ент Холла, термо-е. р. с., попё-речний ефект Нерстз-Етт1нгсгаузена);

- вим1рпва:-1кя вольт - амг.ерних 1 вольтгфарадних характеристик

р- п.- переход 1в, бар'ергв Шоттк!; ■

- доал1дження фотопров 1дност1 пл1вок з викоркстанням фотод!о-

Ще:

- вкзначення х!м1чного складу методами електронио! оже- спект-эометрИ.

Для обрахунк1в результатов математичного планування техноло-гз.чних процес1в,.ф1зкчного планування бар'ерних структур викорисго-зувалась ЕОМ СМ 1700. • . .

Наукова новизна

X. Вперше проведено комплексне досд1джеиня х1м1много 1 фазово-■о склад 1е , сгруктури 1 електричних вдастивостея еп1такс1яних иар!в [говалектних твердях розчин1в РЪТе-5пЗе вирощених 1з парово! фази ¡етодом гарячо! ст!ккн. Методами математичного планування багато->акторного эксперименту одержано глобальна пол1нсм1алья! (/годел! для .'УХлиЕосг! 1 коицентрацЦ но с Не заряду у всай отдаст 1 значень тех-гологхчних фактор 1е (температур випзрування Та-?58-е73 К. п!дкла-1^-435-623 К, ст!жж камерк Т =83^-983).

2. Вперше на плхвках сисгеми РЬТе-БпБс вияЕлено.1 досладжеко явище фотспроЕХДностх 1 довготривало! релаксацхх фотопровадностх, як! пов'яззих як; з генерацхею фотоносххв в об'ем 1 пл1вок, так х наступним захопленням електронхв на акцептор!! 1 стан и, що утворюються г,на е л 1док здсорбЩ.х кисню на поЕерхнх плавок 1 ы!жблоч-них границях.

3. Вивчени. Особливйст! синтезу кристалл чотирикомпонентного твердого розчину РЬТе-БпЗе та хх подготовки в якостх п 1дкладок для створення гетероструктур. Експеримектально доказано, ¡зо шляхом в/бору технологгших умов можн^ одержати гетерограниц! 1г незначною к1льк1стю дефект1в виду дислокац1я невхдпоЕ1дност1. Вкготовленх х досл1джен1 характеристики р- п- переход 1Е на основ!, гетерострук

4.На осное1 -иоретичних 1 ексгерименталыгих догладжень характеристик дход1в Щотткх на осноех еп1такс1йних шзрхв селен аду сеинцю дхрковох провхдностх падтЕерджено наявгпсть вдродженох ¿вверено! оолаегх п- типу. Виявлено покращення характеристик дход!в Шотткх при вакуумному в1дпал! Еихадного матерхалу. яке пов'язане хз зменшенням концентрацхх нос11в у припоЕерхнурлп високолегованги облает1 еп1такс1яного шару.

Практична значимость

1. Запропонованх., вивчен! х побудован! технолог1чнх д1агрзми "х!м1чния склад - умови вирощувакня - фхзичнх властивоеП" як еШ-такезяних шар1в чотирикомпонентних твердих ровчшИв РЬ1х5п)(Те1_у5еу, так- 1 монохолькогенадхв сеинцю 1 олова, та систем РЬТе Бе, , (Ме). .(РЬЗе) 1 £л. РЬ Те. ягсх дзють можливхсть синтезу натер1алу !з наперед заданими властивостями.

2. Визнацен1 оптинальн1 технолог1чнх умови вирощування з паро-во! фази методой гарячох ст1нки на п1дшадках фтористого бар!в дос-л1джуваних еп1таксШних шар1Е досконалох кристал1чнох структури <розм1ри конокристал1чних блокхв 5-10 им, моза!чнхсть - 1,0', гус-тина дислокацШ ~105 см"2) з високими електричними параметрами (концеитрац!я нос!хв Л О17 см"3, хх рухливхсть ЛО4 см2/Б с при 77 К), як1 придатнх для вигстовлеяня зктивних еломекПв оптоелектрон леи.

3. Розробланз технолог 1я одержання монокристал1в 1 гетеро-

структур на пенов! РЬ1хБпхТе1уБеу. виготовлен! 1 дослхдаен1 як1с-

н1 р- л- переходи, що дае можлив!сть використовувати матер 1али для створення прилад!в, як1 працюють в 1нфрачервон1й област1 оптимного спектру.

4. Визначен1 оптимальн! значения параметр 1в еп1такс1йних шар1в твердих розчин1Е телурид свинцю - оелен1д олова, мокохалькоген1д1в свинцю, що забезпечують наякращ1 характеристики прилад1в (фоторезистор 1в, д!од1в Шоттк1) при задан их температурах 1 складу твердого розчину.

На захист винесено:

- ф1зико-х1м!чн1 властивост! еп1такс1йних шар1в чотиржомпонентного твердого розчину телурид свинцю - селен1д олова вирощених з парово! фази:

- технолог1чн! д1аграми - "Ф1зичн1 властивост! - х!м1чния склад -технолог1чн1 фактори" - для еп1такс!яних шар1в ЖГе-ЗгСе;

- явшде фотопров 1дност1 1 довготривало1 релаксацИ пров!дност1 у пл!вках РЬТе-БпЗе;

- технолог 1я одериання гетероструктур РЬ1хЗпхТе1у8еу, та резуль-тати дослШень електричних властивостея р- п- переход1в на 1х основ1..

Апробац1я роботи •

0сновн1 результата дослЩжень допов!далися на V симпоз1ум1 1з нап1впров1дник1в з вузькою заборонено» зоною (Льв1в, 1980), П-Х наЩональних- сем 1ларах з Ф1зики 1 технологи тонких пл1вок (1вано-Франк1вськ. 19/0-1Э93) IV нац1ональн!я конференцП з ф!зики 1 технологи тонких пл1вок складних нап1впров!дник1в (Ужгород, 1981), 1-1У ¡Шнародних конференц1ях з ф!зики 1 технологи тонких пл1вок (1вано-Франк1всыс, 1981-1993). VI конференцП по процесах росту 1 синтезу нап1впров1дникових кристал1в 1 пл1вок (Новосиб1рсыс, 1982), VI М1жнародн1я конференцП по росту крисгал1в (Ухнадзор, 1885), II М1жнародн1й науково-техн1чн!й конференцП "Материаловедение халькогенидаых и кислотосодержащих полупроводников" (Черн1вц1, 1986), V М1жнародн1й конференцП "Тройные полупроводники и их применение" (1вано-Франк1вськ,,1987), XXVI Мйнародному сем1нар1 "Моделирование на ЕВМ структурных дефектов в кристаллах" (Лен1нг-ра;,, 1988). III М1жнарбдн1Я конференцП "Материаловедение

халькогенидаых полупроводников" (Черн1вд1, 1991). У-!я Укра1кськ!й конференцП "Ф!аика 1 технолог 1я тонких пл1вок склэдних нап!впро-в1дник1в" (Ужгород, 1992).

Публ!кац!1

Результата дисертацШно! роботи в1дображен! в 45 друкованих сгаттях 1 тезах та материалах, конференций, основн1 з яких аазначенх у автореферат!. Значна частика дидартаЩяних досл!джень вв!яшла до нонографЦ "Физика и технология полупроводниковых щенок" // Льв1в: Вица школа, 1Э88 - 152 с.

Структура 1 об'ем дисертацИ

Дисертац!Яна робота м1стить вступ, п'ять глаз, висновки 1 спиоок л1тератури. Бона мае 156 стор1нок машинописного тексту, включаючи 50 рисунк1в, 19 таблиць 1 списку л1тератури з 161 найме-нування. •

■ ЗН1СТ РОБОТИ »

У вступ! обгрунтована актуальн!сть роботи, в!дзначен1 иета та

т1 положения, що еююсяться на захист, в1дм1чен! наукова новизна 1 практична ц!нн1сть проведених досл!джень. Коротко вказано про структуру дисертацИ 1 в1домост! апробацИ робогк..

Лериа глава м!стить огляд лхтературних даних з ф!зико-

хй|1чних, електричних властивостей халькоген!д!в свинцю, олова г твердих розчин1в на 1х основ!. Дана характеристика методам вирощу-вання пл!вок.

3 анал!зу роб1т, приведених в огляд!, сладуе, що термодинаым-н! умови вирощування пл!вок з парово! фази, а саме температури ви-парування <ТВ) 1 конденсац!! (Тп), тиск пар!в легуючих компонента (Р) суттево впливають на електричн1 характеристики 1 структурну досконалЮТь пл1вкового матер 1алу. В!дм!чено, що на початку наших досл1джень не Суло проведено комплексного вивчення впливу вс!х визначених технолог!чних фактор1в на властивосг! пл!вок твердого розчину телурид свинцю - селен!д олова, Б!дсутн!й единий п!дх1д до пояснения зале»ност1 електричних властивостед пл1вок монохал :оге-н!д!в свинцю в!д умов вирощування. Наголотена перспективн!сть

д Задних структур на осное! еп1тзко1йних шар!в AIWBV1 1 необх!дн1сть 1х подальшого досладження.

У заключи!я частин! першо! глави на основ! анализу л!тератур-них даних Еизначен1 основн! завдання диоертац1яно1 роботи.

У друг!я главх описан! способы вирощування кристал!в 1 пл!вок

сполук А^в"1 ! методи дослздження 1х властивостеи. Монокристали б!нариих сполук AIVBVI та твердих розчин1в на 1х основ! вйрощували-ся методом парово! фази та методом "висячо! краплз." (механ1зм пара - р1дина - кристал). Вирощен! кристали мали довжину 50-70 мм, гус-тину дислокац!й ю5-107 см~г. концентрации носИв 1017-1019 см"3, рухлив1сть (0.5-20) Ю3 смг/В с (при 77 К). Дана детальна характеристика технолога! подготовки кристал1в в якост1 подкладок для сгворення гетеросгруктур.

Описаний способ вирощування еп!такс!яних шар1в монохалькоген!-д1в свинцю ! олова, а такой твердих розчин1в на !х основ1 методом гарячо! ст1нки. НаЕедена конструкцхя технолог!чно! оснастки, яка дае можлив1сть проводити вирощування плхвок при контрольованих, близьких до рхвновашних умов.

Дана характеристика рентгенограф1чних метод!в досладження еи1-такс!йних щар!в: метод Бонда визначення параметра гратки; методику двокристально! спектрометр^ д.,я визначення параметр!в субструктури (розм1рк областей когерентного розсиовання (ОКР) 11 1в напрямку дифракц!Яного вектора •! по норнал! до нього в1дпов1дно; неоднорзд-н!сть «=<да/а> мйплощинних вадстанея, кутова розор!ента: !я оаи, метод рентген Хвсько! топограф!! для досл1дження структурно1 доосоналост!.

Приведений опис метод!в вим!рюваиня 1 розрахунку електричних параметр1в криггал1в ! пл!вок, а таком вивчення 1х зонно1 структури !з залученкям при анал!з1 явищ переносу двозонно! непарабол!чно1 модел! Кейна.

При в!м1рюванн! вольт-фарадних характеристик д!од!в Шоттк! ви-користано прилад для енн1сних досл!джень нап!впров1дник!в з виоокою д!електричною проникн!стю.

Досл1джен! мошливост! використання в я :ост! ом!чних контакт!в до пл!вок р- РЬБе конденоованих у вакуум! метал!чнкх пл1вок Аи, Ав, Си, 5п. Показано, що найменшия шстомия сл1р при нульовому зм!щенн1 ! л!н!йн! вольт-амперн! характеристики мають контакти пл1вок олоеэ, одержан! при Т =«0-300 К.

-. о -

Третя глава диозртацШюо роботк пр'/свячена вквченню вплшзу

умов вирседвання з паровох фази методой гарячо! станки на власти-вост! еп!такс±йних иархв монохалькогено^ав свинцю 1 олова.

На основ! методов математкчного плзнування багатофакторного екстерименту досл1дшэно сукупну дою температур подкладок Т , вила-руЕання Тэ 1 станок камери Тс на електричн1 властивосто епо.такс1яних шаров телуриду. секкцю.

Одержано глобальна ползжтальнг нодел1 для рухлиЕОСтх 1 кон-центрацох носхов заряду плавок у вс1я областа значень технологхчних фактор 1в (435 К<Тп<б23 К, 758 К<1в<878 К, 83Ь К<Т.<983 К), яка дають мокливость визначитм умови Еирос;ування плоекоеого матер1а-лу 1з заданими параметрами.

ДослОдшено вплив температури подкладок 1 парц1альних тисков паров металу 1 халькогену на електричнх властавост1 плавок селен оду свинцю. Встановлено, що-подвшцення температуря подкладок обумовлюе онвереш Т1шу проводноста плавок з п- на р- тип. Мошмальну концентрац!ю носИв заряду (п-1017 см"3) 1 максимальну рухлцво.сгь (^3,8 1017с"2/В -о мавть нд!кки вирощен! в областа термодинамолного р- п- переходу. 1

Показано, що викормсгоЕуючк дадатково. джерела з халькогеном або методом мошна ефективно .зманктати електрнчкх параметр конден-азваного матер!алу.

Встаковлен1 законокхрност! впливу' температур випарування . х ислденсацИ на структуру 1 електричи! параметр и епатакс!нних шаров телупиду олоаа. Выявлено, %о при подвищепн! цих температур зменауеться параметр-элементарно! кояоркм плавок а вони вбагачуютъ-ся тсдуроа. 0дернан1 результати пояснен! оообливостями Р-Т-х - да,-аграми системи Зп-Те. ВОдмочено покрацення структурно! доскона-лост! конде.чсату з подзищенням температури подкладок. Плавки телуркду олова, вироцен1 при оптимальнше техналог1чних уловах (Тп=423-613 К, Тв~720-893 К), являють собою мозаачн1 кристалл з величиною монокристалочних фрагментов ~1,0 -104 гям 1 мозахчностю

На основа анал1зу ф!зико-хам!чних процесОв, цс вХдйуеавться при вшшруванла 1 конденсацИ халькоген1д1в свинцю. обгрунтован! експ8ржентальн1 заламносп електрэтних параметров вод умов вирощуесння, Теоретично в:'Л^:ачен1 умови росту плавок, що зэйес гечу-ють рсал1зац1в в них п- р- переходу.

Для опису фхзико-х1м1чних процес1в, що вадбуваються при

вшаруваннх пл1вок з пароЕОХ фази викорисовувався кваз!х1н1чния

метод за Крегёром. У модел1,де концентрац!я носх.хв заряду

визначаеться 1онхзоезннми дефектами Френкеля у катхоннхй пл.дгратцх.

Процес вирощування плхеок мойка описати системою кваз!х1мхчних

реакцхй у якх входять константи рхвноваги та пзрц1альнх тиски

хал ьксгену. Норгвняння експерт'.ентальних 1 розрахункових

залежностея концентрацИ носх!в заряду для плхвок селенаду свинцю

вхд Т 1 Рзв показало добру якхсну, а для деякхсх умов 1 кхльк1сну 2

1х ксреляцхю.

Четверта глава присвяченз питаниям Еивчення ф1зико-х1м1чних

властквостея крисггал1в та пл1еок системи телурид свинцю - селен!д

олова, а також хнших твердих розчин:1в на основг сполук А™ВУ1.

Лкалхз яемщ переносу х оэтчгших властивостея кристал±в твердих

розчинхв РЬ1_хБпх1е1_уЗеу дав мошливхсгь визначити параметри зо!шо!

структури 1 значения ефективних мае густини стан!в. Встановлено, цо

влаенх дефекти крнсталхчнох структури межуть створюЕати енергетичн1

р!внх як в заборонен!й, так 1 в дозволений зонах. У крисгалах; з

концентрацхзю'1017-1018 см~э х у областх температур 77-ЗСО К

осковними е розс!ювання коеххг, ла коливаннях гратки, а з концентра-10 -

д1ею »Ш см - розсЗхвання на Енутрхинхй частинх потенцХаду хонхгованих домШж. -

Встзновлено, що епхтаксхянх шари систекл FbTc-Sr.Ee вирощен1 з паровох фази ГЪТе до 60 гзол.Х РЪТе одкефззнх з грзнецентрованея кубхчнеп" грзткс.о типу ИаС1. Параглетр елепэнтарно! гратяи при

о

збиьшен1 БпЗе (х) лхн1йш змениуеться о (А) =б,452±0,5С?7х. Для пл1-вок 0,С£х<0,1 - з пхдви'ценням температуря пхдгсладок в 1нтервал1 Тп=423. ..623 К характерно сменшення концентрацИ електрон1в, змг'а провхдност! з п- на р- тип 1 подалыииа рхст концентрацИ д!рогс. Еи1тая:с1ан1 шари складу 0,1<х<0,6 у всьсму досд1джеЕзнону Злервал! температур конденсацН мають т!дьки р- тип провЗдност!.

На основ1 винчения температурив залезностей коефЩ1ент1в переносу еп1такс1аних иар1в твердих розчи.-.1в РМе-ВпЗе виявлено сплив ваиких д1рок на електричнх властипост!. Переважашчин рззс1юваннян ноеххв заряду являеться рслс1ювання на акустнчних 1 оптичних фононах.

Вперше на плхзках счстеяи РЬТе-ЕпЗо виявлено явгаце фохопрсз1дност1 1 довготриьзло! релаксацИ фотопров 1дност1.

Одержан! експериментальн 1 результат« обумов.?ен1 генерац!ею фото-нос11в у об'ен! пл!вок (позитивна фотопровадн 1сть) 1 наступним захопленням електрон1в на акцептори! сгани (залишкова пров!дн!сть), що утворюеться внасл1док адсорбцИ кисню ла погерхн! пл!вки 1 н1ж-блочнини границями. Рекомб!нац!я захоплених на акцепторних станах фотоелектрон!в вадбувазться повально. обумовлюючи ефекти довготривало! релаксацП фотопровадност! 1 залишково! пров1дност1.

Досл1дшен1 залежност1 типу провадност!, концентрацИ 1 рухли-вост! носИв заряду, а також параметрхв реально! структури еп!так-с!яних шар1в Рй1х3п^е, (РЬ5е)1х<Бп1е)х ! РЪЗе1хТех вод складу 1 температури вирощування. На основ! експериментальних результат1в побудован! технолоПчн! дхаграми типу "хХмхчния склад - умови вирощування - фхзичн! властивосп" як! мовна використати для визначення умов одержання пл!вок 1з наперед заданими власгивостяии. Методом математичного планування багатофакторного експерименту виведен! р1вняння, що описують залеян!сть електричних властивостей пл!вково~ го матер1алу в1д технолог!чнйх фактор1в.

Гетеро- ! дЮдн! структури на основ! еп1таксШних иар!в РЬ1х5п ТеуР-э1у, а такой Д1дди Шоттк1 на основ! р- РЬВе описан! у п'ят1я глав! диоертац!яно! роботи. '

Вперше методой гарячо! сгИаси вирощен! гетероструктури на основ! еп1такс!йних шар!в РЬ1^БпхТеу8е1_у, погоджених за перюдом гратки з твердим розчином РЬ0 тв5й0 >гг1е. при яких не повинн1 утво-рвватися дислокацИ нев!дпов{дносг!. Досл1джено вольт-амперн! '! вольт-фарадн! характеристики дйодних структур: еп!такс!ян! шари РЬ1)(5пхТеу5е1_у - монокристали РЬЗе 1 РЬ0 785п0 ггТе з площею гетеропереходу ~10"э см2. Показано, що одержан! переходи е р1зккми. Прямий струм при малих владениях обумовлений рекомб!нац!ею нос!1в у шар! об'емного заряду, а зворотн!Я - сгрумом втрзт. Ееличина диференц!ального опору при нульовому змиденн! при 77 К складаа 200500 Ом для гетероструктури РЪ0_ 10Те0_ 03Бе0_ 93/РЬЗе ! 100-400 ом - для РЪ0-955п010ВХе0_94Зе0 ^/РЬ^Бп^Де.

Виготовлен! д!оди Иоттк! на основ! пл!вок селен 1ду свинцю, телуриду свинцп/як! володшгь високою фоточутлив!стю ! як1 мають при Т=80 К значения велкчини йоА р!вне -.60 Ом см2. Експериненталь-но вивчен! вольт-фарадн! характеристики дЮд!в Шоттк! на основ! еп!такс!Яних шар!в р- РЬЗе. Встановлена залежн!сть напруги в!дс1чкч досл1дануваних д1од1в В1д пэрз"втр1в зончо! стругтури, н-онц&мтрацП

- и

иосИв у нап!впров1днику. Вхднкачено якЮТе погодження експеримен-тальних 1 теоретичних узагальнень для випадку, коли на поЕерхн1 присутня вироджена шверсШна область п- типу.

Визначено проф 1-.il легування еп1такс1яних шар га озлендду свин-дю. Показано, що експериментально спостережуване для структур РЪ(Хп)- р- РЬЗе водхилення залежкост! С=Г(Ц) вад квадратично! при малих напругах пов'язано з неоднор1дн1стю легування нап1впров1дни-кового шару.

Проведений анал13 вольт-амперних характеристик да.од!в Шоттк! на основ 1 сп1тйкс1Лних шар1в р- РЬ5е. Естановлений кеханхзм лроходженя струну у дюдах в залежностг в!д -умов вакуумного вгдпалу еих!дного пл1вкового матер1алу. Показано, що при низьких температурах <Т<110 К) загальния струм через зрэзки на основ1 в 1д палених у вакуум! пл!вок визначаеться генерац1йно-реконб1нзц1я-ним механ!змом з врахуванням ои!чного каналу втрат. Запропоновано, що джерелом втрзт струиу е розмЗДен! на поверхн! зразкхв зерен пров1дно1 фази, покрито! оксидним шаром. Для дшдхв Шоттк1 на основ! свмовирощених зразк!в у ззгальному струм! при Т<110 К пере-важае тунельна складова. При бальш високих температурах струн в обидвох труп д1од!в. визначаеться сумою генерац!йяо-рекомб!нац!яно! 1 дифузхяно! компонент.

0СН0ВН1 РЕЗУЛЬТАТ!! I ВИСНОВКИ

1. Вперие з вшсористанням метод 1в магекатичного п'анування багатофакторного експерименту дослзджено сукупну Д1ю техналог!чних факторгв у метод! гарячо! столки ! х!м!чного складу на ф1зико-х!м!чн1 властивост! епггаксалних шар!в монохалькоген1д!в свинцп 1 олова .< чотирккомпонентних твердих розчин!в телурид свинцю

- седен!д олова. Побудован! технологхчн! д!аграми "х1м!чний аслчд

- умови вирощування - ф1зичнх властивост ж",як! дають можлив!сть синтезу матер!алу 1з наперед заданими параметрами.

2. Встаковлено, що еп1такс1йн! шари твердих розчин!в

РЬТе-БпЗе до 60 мол.Ж РЬХе однофазн! з кристал!чною граткоп типу

КаС1. Параметр елементарно! ком!рки при зб1гыленн! БпБе (х> л1н1яно о

зменшувться а(А)=6,452-0,567*. Для пл!вок 0,0£х<0,1 з п1двищенням темперзтури падкладок в 1нтервалг Тп=423-623 К характерне зменшення концентац!! електрон!в, амша •• пров1дност! з п- на р- тип 1 подальшия р!ст концентрацЛ д!рок. Еп!такс!ян! шари складу

- лг -

0Д<х<0,4 у всьому досл!джуваному штервалг температур мають т!льки р- тип пров!дност1.

3. Бперше на пл!вках системи PbTe-SnSe виявлено i вивчено явище фотопров 1дност1 i довготривало! релаксац!! фотопров 1дност1. Запропонован1 механ!зми позитивно! фотопров!дност!, залишково! пров1дност! та довготриволо! релаксац!! фотопров !дност!.

4.Показано, що еп!тзкс!ян! шари твердих розчин!в PbTexSelx (Q.0£x£I,0), (SnTe)l x(PbSe)x i Snt_хРЬх1е <Q,9sxsl,0) при Tn«423-583 К характеризу! ться електронною пров1дн1стю. Пздвищення тенператури конденсацП у визначеному 1нтервал1 приводить до вменшення концентрацИ електронiB 1х холл1всько! рухливост!. Для РЬТе Se. Q,0£X£0,4 i (Snle). (PbSe) 0,9ix£l,Q при T =583 К

Л 3е?» 1 * Д л Л

спостерхгаеться не т!льки зменшення концентрац!! електронгв, зм!на проЕ1дност! з п- на р- тип, але i по дальний pier концентрац!! д!рок. Еп!такс!йн! шари <5nIe)lx(PbSe)x i Sn4_xPbxIe Q,Qsx£Q,8 мають т!льки р- тип пров!дност!. При цьому п!двищення температури п!дкладок обумовлюе зменшення концентрац!! д!рок ! pier !х холл1всько1 рухливост!.

5. Винено особливост1 синтезу кристал!в чотирикомпонентного твердого розчину РЬ1х5пдТе3 уБеу методами парово! фази та "висячо! крапл!" (механ!зм: пара - р!дина - кристал). Встановлено, що власн1 дефект« кристал!чно1 структура мошуть створювати енергет^чн! piBHi як у заборонен!Я, так ! в дозволенifl зонах.

6. Дана детальна характеристика технолог!! подготовки кристалл чотирикомпонентних твердих розчин!в Ftij _ xSnxTeJ _ ySey в якост! п!дкладок для створення гетероструктур. Вперше експериментально показано, що в гетероструктурах на основ! чотирикомпонентних твердих розчинхв шляхом п!дбору в1дпов!дних технолог!чних умов можна одершати гетеро границ!, як! мають незначну к!льк!сть дефект!в типу дислокацШ нев1дпов!дност!. Досл1джено вольт-амперн! i вольт-фарадн1 характеристики вирощених гетероструктур.

7. Виготовден! ! дс&1джен! властивосг1 д!од!в fflomci на основ! еп!такс1йних шар1в селен!ду свинцю р- типу. Встановлено наявнхеть вироджено1 1нверс1яно1 областх п- типу на поверхн1 р- FUSe. Виявлено значне покращення характеристик д!од!в п!сля вакуумного в!дпалу вих!дного матер!алу.

OCHOBHI ПУБЛ1КАЦН ПО TEMI ДИСЕРТАЦП

I.riJiEKJi нйнохалькогенадхв свшщю i олова

1 •. Фреик Д.М.. Павлюк М.Ф., Чобанюк В.М., Августимов В.Л. Техника получения слоев соединения AIVBV1 методом горячей стенки. // Физическая элэктроникэ. Львов,: Вица школа. Изд-во при Львов, ун-те. 1983, вып.27. - С.35-39.

3. Фреик Д.М., Павлюк М.Ф., Лопянкз М.А., Чойангак В.М. Зависимость свойств гаэнок тодлуридз свинца от условия выращивания из паровой фазы. // Изд. АН СССР. Неоргэн. материалы. 1988. Т.22 N8. -С.930-933.

3. Фреик Д.М., Прокопив В.В., Лоляняа М.А., Павлюк М.Ф. Исследование свойств пленок теллуридэ свинца на полиимидэ j применением математического планирования эксперимента. // Физическая электроника. Львов: Вица школа. Изд-во при Львов, ун-те. 1989, вып. 39. - С.3-8.

4. Фреик Д.М., Павлюк М.Ф., Августимов В.Л., Солоничный Я.В. Морфологические и субструкгурныз изменения в слоях тадлурвда свинца при тэрмостжиге. // Электронная техника.' Материалы. 1981, выл 1(150). - С.37-40.

5. Фреик Д.М., Солоничный Я.В., Пзвлюк М.Ф., Перкатюк И.И. Борис Л.И. Структура гетврозпитаксиальных слоев теллуридов олова и свинца. // Электронная техника. Материалы. 1984, вып.5. -С.32-34.

6. Фреик Д.М., Перкатюк Й.И., Павлюк М.Ф.., Чобанюк В.М., Бо-рикЛ.И., Масляк H.I. Влияние условна получения на свойства зпипаксиальных слоев теллурида олова. // Изв. АН СССР. Неорган, материалы. 1985. т.21. N7. - C.II2I-II33.

7. Фреик Д.М., Августимов В.Л., Чобанюк В.М., Павлюк М.Ф., Ззверу-ха М.С. Особенности получения слоев PbSe методом горячей стенки. // Электронная техника. Материалы. 1992, выи.2. - 0.48-51.

8. Фреик Д.М., Солоничный Я.В., Павлюк М.Ф., Перкатюк И.И. Реальная струетурз слоев селвнидэ свинца на мусковите. // Электронная техника. Материалы. IS84, вып.II. - 0.27-29.

9. Фреик Д.М., Павлюк М.Ф., Воропай В.А., Лопянка М.А. Электрические свсяствз пленок PbSe на полиимидной подложке. // Изв. АН СССР. Нзорган. кэ-^риала. IS87. Т.23. N8. -C.I26I-I264.

10. Фреик Д.М., Школьный А.К., Озлив Я.П., Можиловскзя .Л.И., Огородник Я.В., Павлюк М.Ф. Исследований влияния ¿¡-излучения на структуру и электрические свойства плввок РйЗе, гЬТе, а^Те. // Изв. АН СССГ. Кэсрган материалы. 19913. Т.29. N12. -С.2498-2502.

11. Перкатюк,I.й., Павлюк М.Ф... Кирсга С. Д.. ЛоОровольсь-ка А.М. Мехак1чн1 властивосг1 плхеок халькогеи 1д1е свинцю на дхзлек-тричних падкладках .//В кн. Матер1али IV Мгжнародко! кснферкнцП з ф1зик.к 1 технологи тонких пл 1вок. 1вано-£ранк!вськ. 1993. ч.И. С.270.

Н. Шйвки твердого розчину телурвд свинцм - селенхд свинцю

12. Фреик Д.М., Павлюк М.Ф., Школьный А.К.. Прокопив В.В., Огородник Я.В., Лопянка М.А. Пленяй системы' РЬХе-ВпЗе. // Изв. АН СССР, Неарган. материалы. - 1388. 1.24. N7. - С.№4-269.

13. Фроик Д.М., Пашшк М.Ф., Ткзчук Р.З. Структура и злзктричэские свойства эпитаксиальных слоев (РЬТе)0 е(Бп5е)0 // Кзз. АН СССР. Неорган, материалы. 1988 1.24. N7. - С.П00-П04.

14. Фреик Д,М., Чобзнкк В.М., Павлюк М.Ф., <1реик А.Д., Можклавс-кая Л.И., Школьный Д.К. Долговременная юлаксация фотопроводимости и остаточная проводимость плэкок РЬТе-йг&е. // Украинский физический журнал. - 1989. 1.34. N5. - С.776-778.

15. Павлюк М.Ф. Физико-химические свойства эпитаксиальных слоев теллурид свинца - селонвд олова. // В кн. Термодинамике и. технология полупроводниковых кристаллов и'пленок. Материалы I Всесоюзной школы. Ивано-Франковск. 1986, ч.IV. с.325.

16. Омельявюк К.В., Старик П.М., Павлюк М.Ф. Дислокации несоответствия в гетероструктурах РЬ1_)[5пх/РЬ1_хБпхТе1_уБеу. // Черно-ВИЦ. ун-т. - Черновцы. 1986. - 15 с. Деп. в Укр НИЙНТИ 01.09.86 - N2024 Ук.86.

17. Омольянш »1В., Павлюк М.Ф. Гетерострукгуры на осноез четыр- к-компонентных твердых растворов соединений А^Б4'1. // в кн. Ма-териалошдевив халькогедадных и кислотосодержащвс полупроводников. Тезисы докладов научно-техн. конф. Чзрноацы. 1936. Т.Н. СЛЗО.

III. Пл1вки 1ниих твердых рогчкк 1в нз основ! халькогек!д1в свинцю 1 олова

15. Фреик Д.М., Перкатюк И.И., Павляк. М.Ф.. Чобаниж. В.М.. Костик Б.Ф.. Воропаи В.А. Структура и электрические свойства эпи-

таксиалышх слоев р- 5пй 2?Ъ0 5'1е, полученных методом горячей стенки. // Электронная техника. Материалы. 1984, вып.2. -0.38-41.

19. Фреик Д.М., Павлах М.Ф., Солояичныя Я.В., Турчанинова Т.П. Суйструктурз шекок РЬр ^Зп,, 71е. // Еесткин Львов, ун-та, сер. Физ., вып.15. Материаловедение. Львов.: Вита школа. Изд-во при Львовском ун-те. 1980. - 0.101-106.

20. Фрвик Д.М., Павлик М.Ф,, Чобанюк В.М., Масляк Н.Т. Диаграммы синтеза зшгг-зксиальяых слоев твердых рзстворов те.-турид олова -селенид свинца.// Физическая электроника. Львов.: Вица школа, йзд-вс при Львов, ун-те. 1985, вап.ЗО. - С.113-117.

21. фрвик Д.М., Чобанюк В.М., Шперув В.М., Пзвлхж М.Ф. Физико-химические особенности метода горячей_ стенки т^зи получении слоев (8п1е)1_х(РЬЗе) . // Изв. АН СССР. Неорган, материалы. 1983. Т.19. N4. - С.566-569.

22. Френк Д.М., Костик Б.Ф., Чобанюк В.М., Пзвлхзк М.Ф. Электрические свойства и зонная структура зпигаксизльных слоев р-(БпТе)0 1(РЬ5е)0 ,.. // Украинский физический журнал. 1980. Т.35. Ь12, - 0.2056-2081. • .

33. Фрейм Л.М., Костик Е.Ф., Чобзнкк В.М., Паалш М.Ф. Электрические свойства пленок (ЗпТе)0 2(РЬЗе)„ а. // Изв. АН СССР. Нэор-ган. материалы. 1981. Т. 17.'N12. -"¿.2184-2186.

24. фрвик Д.М., Кастик Б:ф.', Чобанюк В.М., Пзвлюк М.Ф. Электрические свойства и особенности зонной структуры зпигаксиалкных слоев р- (ЗйГе)0 3(РЬБе)0 Г. //Физ.-и техника полупроводников. 1380. Т.14. 19. Дэп. В ЦНИИ "Электроника"'N754831. - 9 с.

25. Френк Д.М., Пзвлюк М.Ф., Галандаров Г.А., Чобанюк В.М. Получение зпитзксиальных слоев системы РЬЗе-РЬТе. // Электронная техника. Материалы. 1983, вып.II. - С.29-33.

26. Фреик Д.М., Костик Б.Ф., Паалюк М.Ф., Чобанюк В.М., Солонич-якя Я.В. Электрические свойства и зонная структура эпигтаксиаль-яых слоев РЬЗе0_Д90 г..// Физическая электроника. Львов: Вища школа. Изд-вп при Львов, ун-та. 1080, был.21. - С.130-133.

2?. Фрэия Д.К., Извлек М.Ф., Чобанюк В.М., Пэркзтюк И.И. Свойства эпкгаксиалъных слоев соединения А1^1 и их твердых растворов // Кзз. АН СССР. Неоргзн." кзтериалы. 1985. Т.21. N4. - С.573-577.

Огородник Я.В., Галущак М.О.. Паалюк М.Ф., 1 др. Досл1дження реально! структура рад1гц1йно-опром1кеизос пл!еок А^В1"

методами рзнтгенхвсько! спектрометр1х-.//В кн. Матерели IV М!жнародно1 конференц!! з ф1зики i технологи ;гонких пл!вок. 1вано-Франк1вськ. 1993, ч.И. С.223.. • "

IV. Д10ДН1 структури на основ! еп!такс1йккх шар!в

29. ФрэикД.М., Чобанюк В.М., ПавлюкМ.Ф., Ткачун Р.З. Свинства диодов Шопг.и на основе эгатгаксиальных слоев р- PbSe. // Физ. и техника полупроводников. 1987. I.2I, вып.4. - G.666-663.

30. Фреик Д.М., ЧоЗанюк В.М., Пзвлгок М.Ф. Механизм, прохождения тока в диодах Шоттки на оснэве зпигаксиальвых слоев селэнидз свинца. // Электронная техника. Полупроводниковые приборы. 1987 вып.2. - С.35-37.

31. Френк Д.М., Чобаяюк В.М., Павлик М.Ф.', Скэчук Р.З. Получение к свойства 0арЪе;:ов Иоттки в агвггаксиальных слоях PbSe, вырощвн-нык методом горячей стенки. // Электронная техника. Материалы. 1986, аып.1. - G.53-54.

32. Фрэнк Д.М., Чобанюк В.М., Павлюк л.Ф., Ткзчук Р.З. Некоторые особенности формирования барьеров Шоттки .в зпигаксизльных . лоях селэнвда свинца. // Физическая' электроника. Львов: Вица школа. Изд-во при Львов, ун-те. 1987, вып.34. - 0.16-18.