Формування полірованої поверхні монокристалів телуриду кадмію та твердих розчинів на його основі в травильних композиціях HNO3 – HHal -комплексоутворювач для приладів електронної техніки - Автореферат
Оптимізація травильних композицій для телуриду кадмію та твердих розчинів Cd1-xZnxTe, CdxHg1-xTe в розчинах систем HNO3–HHal–комплексоутворювач, вибір технологічних режимів обробки оптимізованими травильними композиціями для формування якісної поверхні.
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Формування полірованої поверхні монокристалів телуриду кадмію та твердих розчинів на його основі в травильних композиціях HNO3 - HHAL-комплексоутворювач для приладів електронної технікиІншими факторами, що впливають на швидкість травлення напівпровідника, є температура при якій проводиться процес, концентрація легуючої домішки, освітлення та концентрація компонентів травника, яка визначає характер дії травильної композиції на поверхню. Попередні експерименти та аналіз природи компонентів і складу травильних композицій показали перспективність використання для різних обробок CDTE, Cd1-XZNXTE та CDXHG1-XTE сумішей нітратної (окисник), галогенідних (розчинник) та органічних (комплексоутворювач) кислот, що викликало необхідність більш детального вивчення процесів розчинення цих матеріалів у сумішах HNO3 - HHAL (Hal - Cl, Br, J) - комплексоутворювач (ацетатна, лактатна, тартратна та цитратна кислоти). Роботу виконано згідно з тематикою та планами наукових досліджень Інституту фізики напівпровідників НАН України, зокрема за держбюджетними темами: “Розробка фізико-хімічних основ технології створення та функціональної діагностики кристалів і структур (приладів) для реєстрації та перетворення енергії інфрачервоного випромінювання на базі напівпровідникових сполук і вузькощілинних твердих розчинів” (1995-1999 рр., № держреєстрації 0195U010992) та “Фізико-технологічні дослідження напівпровідникових систем інфрачервоної мікрофотоелектроніки” (2000-2002 рр., № держреєстрації 0100U000118), одним з виконавців яких був автор дисертаційної роботи. Метою дисертаційної роботи є розробка та оптимізація травильних композицій для телуриду кадмію та твердих розчинів Cd1-XZNXTE і CDXHG1-XTE в розчинах систем HNO3 - HHAL - комплексоутворювач і вибір технологічних режимів обробки оптимізованими травильними композиціями для формування якісної поверхні, що застосовуються в технологічних операціях при виготовленні детекторів ядерного випромінювання. В дисертаційній роботі досліджено кінетику і механізм процесів розчинення CDTE, Cd1-XZNXTE та CDXHG1-XTE в розчинах семи потрійних систем HNO3 - HHAL - комплексоутворювач методом диску, що обертається та побудовано поверхні рівних швидкостей травлення (діаграми Гіббса) з поділом областей розчинів на поліруючі та неполіруючі склади.Для цього проводилось експериментальне вимірювання залежностей швидкості травлення від складу травильної композиції (побудова діаграм Гіббса за допомогою математичного планування експерименту на симплексах), від швидкості обертання диску (виходячи з рівняння v-1 = 1/KC0 a/DC0g-1/2, де v - швидкість травлення, g - швидкість обертання диску, k - константа швидкості, C0 - концентрація активного компонента, D - коефіцієнт дифузії компонента в розчині, a - стала) та від температури (за рівнянням Арреніуса). Третій розділ присвячено експериментальним дослідженням рідкофазного травлення телуриду кадмію в розчинах системи HNO3 - HHAL - комплексоутворювач, де HHAL - хлоридна, бромидна та йодидна кислоти, а комплексоутворювач - органічні [ацетатна (CH3COOH), лактатна (C3H6O3), тартратна (C4H6O6) та цитратна (C6H8O7) ] кислоти, що вводились в склад травильної композиції з метою покращення їх поліруючих властивостей та полегшення розчинності утворюваних продуктів взаємодії травника з напівпровідником. Порівняння експериментальних даних по розчиненню телуриду кадмію дає змогу зробити висновок, що поступова заміна ацетатної на лактатну, тартратну або цитратну кислоту в травильних композиціях на основі HNO3 - HCL - комплексоутворювач призводить до збільшення величини поліруючої області розчинів та покращення якості отримуваної поверхні при незначній зміні діапазону швидкості травлення (від 1 до 40 мкм/хв). За допомогою температурних залежностей швидкості розчинення (рис 1, д) було визначено уявну енергію активації процесу (Еа), яка становить для розчину 1 - 54, 5 КДЖ/моль, що відповідає кінетичному лімітуванню, а для розчинів 2 та 3 - 39, 1 та 32, 3 КДЖ/моль відповідно, що характерно для дифузійного обмеження. Суперечність між результатами, отриманими при дослідженні швидкості розчинення від швидкості обертання диску (змішана кінетика) та від температури для розчину 1 (кінетичний механізм), може бути пояснена тим, що в змішаній кінетиці для цього розчину переважають кінетичні процеси.Встановлено характер фізико-хімічної взаємодії CDTE та твердих розчинів Cd1-XZNXTE і CDXHG1-XTE з розчинами систем HNO3 - HHAL - комплексоутворювач (ацетатна, лактатна, тартратна та цитратна кислота), побудовано поверхні рівних швидкостей травлення (діаграми Гіббса) та визначено межі існування областей поліруючих та неполіруючих розчинів. Встановлено залежність характеру хімічного розчинення CDTE та Cd1-XZNXTE в травильних композиціях систем HNO3 - HHAL - комплексоутворювач від методу вирощування (метод Бріджмена та метод Бріджмена під високим тиском) та складу твердих розчинів.