Физико-химические основы технологии получения монокристаллов и поликристаллических пленок широкозонных полупроводниковых соединений группы А2В6 с управляемыми свойствами - Статья

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Физико-химические основы технологии получения монокристаллов и поликристаллических пленок широкозонных полупроводниковых соединений группы А2В6 с управляемыми свойствамиРабота выполнена в Государственном научно-исследовательском и проектном институте «Гиредмет» мат. наук, проф. каф. «Материаловедение полупроводников и диэлектриков» НИТУ МИСИС Бублик В.Т. д-р. техн. наук, проф., зав. отделом «Института кристаллографии им. Защита состоится «9 » июня 2010 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Гиредмета по адресу:109017 г. С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке института «Гиредмет» по адресу: 109017 г.Свойства полупроводниковых материалов, определяющие их потребительскую ценность, формируются в результате взаимодействия примесей и дефектов в них как на стадии получения соответствующих монокристаллов и пленок, так и на стадии управления этими характеристиками при изготовлении приборов. Обладая уникальными излучательными и электрооптическими характеристиками, высокой фоточувствительностью и потенциальными возможностями изменения сопротивления в широких пределах, соединения этой группы все еще не находят должного применения в современных устройствах оптоэлектроники изза слабой изученности и сложности управления процессами взаимодействия примесей и дефектов в них. Для ряда практических применений (солнечные батареи, матричные электролюминесцентные экраны, видиконы и др.) требуются микрокристаллические пленки материалов этой группы, представляющие интерес для промышленности, прежде всего, изза относительно низкой стоимости технологических процессов нанесения пленок и используемых материалов, а также возможности получения пленок на различных, в том числе крупноформатных подложках. изучена термодинамика отжига монокристаллов и микрокристаллических пленок полупроводников группы А2В6 и результаты сопутствующих квазихимических реакций, исследованы процессы взаимодействия собственных точечных дефектов, примесей и линейных дефектов структуры, развиты модельные представления о характере взаимодействия примесей и дефектов в монокристаллах и микрокристаллических пленках полупроводников группы А2В6. Объектами исследования являлись высокочистые неорганические вещества - монокристаллы CDSE и ZNSE и нанесенные на стеклянные подложки микрокристаллические пленки CDSE и CDS, типичные представители широкозонных соединений А2В6, обладающие монополярной проводимостью n-типа, нелегированные и легированные примесями I, III и V групп периодической системы элементов (ПСЭ) с помощью ионного внедрения и термодиффузии.Теоретически обоснованы и разработаны технологии направленного воздействия и управления свойствами широкозонных соединений группы А2В6, в том числе ионное легирование, электронное облучение импульсными высокоэнергетичными пучками и термообработка в различных условиях, позволившие получить монокристаллы и микрокристаллические пленки указанных материалов с характеристиками и свойствами, открывающими перспективы их использования в качестве основы элементной базы оптоэлектроники. Разработаны и практически реализованы технологии получения высокочистых неорганических продуктов с управляемым составом собственных точечных дефектов - монокристаллов селенидов кадмия и цинка р-типа проводимости отжигами в парах металлоида и низкоомных кристаллов n-типа отжигами в расплаве металла. Разработана технология управления проводимостью приповерхностных слоев монокристаллов селенидов кадмия и цинка посредством ионной имплантации акцепторных (Ag , Р , As ) и донорных (In ) примесей, а также собственного компонента-металлоида(Se ) с последующим отжигом в различных условиях, в том числе: - впервые имплантацией ионов Ag в монокристаллы CDSE получены слои р-типа проводимости (р=1013?1014 см-3, ?p=20?25 см2/В·с) и имплантацией ионов In в ZNSE низкоомные проводящие слои n-типа (n=3?5·1018 см-3, ?p=200?250 см2/В·с). разработаны физико-химические основы технологии получения слоев р-типа проводимости путем имплантации ионов металлоида в монокристаллы и микрокристаллические пленки соединений группы А2В6, обеспечивающие управление составом и концентрацией собственных точечных дефектов. На примере пленок CDSE и CDS детально изучены основные закономерности формирования микроструктуры, фазового состава и свойств материалов в зависимости от изменения основного состава пленок, легирования и отжигов в различных условиях в том числе: - установлено, что в нелегированных и в легированных примесями I, III и V групп периодической системы элементов пленках до их термообработки, отклонение состава пленок от стехиометрического решающим образом сказывается на их структуре и фазовом составе и, как следствие, оказывает определяющее влияние на электрофизические свойства пленок, в том числе механизм транспорта носителей заряда.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ