Вплив технологічних факторів на дефектну підсистему і електронні процеси у плівках халькогенідів свинцю PbTe, PbSe і PbS - Автореферат

При одержанні тонких плівок із парової фази за ефективним і поширеним методом "гарячої стінки" [3] технологічні фактори відіграють вирішальну роль у формуванні електричних і оптичних властивостей плівок PBTE, PBS i PBSE, які визначаються дефектною кристалічною структурою і в значній мірі власними точковими дефектами плівок [5-8]. При вивченні процесу дефектоутворення в плівках, отриманих методом гарячої стінки, використовують частинні кристалохімічні моделі з різними комбінаціями поодиноких переважних дефектів, відносно яких досі немає єдиної думки про їх вид і зарядові стани [2,6-9]. Актуальними залишаються ще додаткові теоретичні і експериментальні дослідження для зясування основних механізмів квазіхімічних реакцій утворення металічної фази при синтезі плівок халькогенідів свинцю квазірівноважними методами і впливу на дефектну підсистему PBSE електрично активних газів, напр., кисню, а також розгляд кінетики поверхневої концентрації електронів з урахуванням комплексоутворення власних дефектів з киснем в PBTE. 2.Визначити залежності концентрації носіїв струму і дефектів від технологічних факторів вирощування плівок PBTE в методі гарячої стінки (парціального тиску халькогену, температур осадження і випаровування для випадку підкладок BAF2 i NACL), оцінити внутрішні напруження у плівках PBTE. Створення нової моделі дефектоутворення в катіонній підгратці плівок халькогенідів свинцю з урахуванням складного спектра зарядових станів власних атомних дефектів дозволило пояснити отримані експериментально залежності концентрації носіїв струму, включаючи інверсію типу провідності, від технологічних факторів вирощування плівок в методі гарячої стінки (парціального тиску халькогену і температур в зоні осадження і випаровування) для плівок PBSE і PBS.Концентрації носіїв струму і власних дефектів сильно залежать від технологічних факторів вирощування плівок (парціального тиску пари халькогену в зоні осадження і температурних умов). Сформульована кристалохімічна модель може бути доповнена врахуванням ізотропних деформаційних ефектів плівок, вирощених на різних підкладках, що виявилось важливим для кількісного узгодження з дослідом для плівок PBTE. Внутрішній тиск Pf спричинює, напр., зміну ширини забороненої зони Eg і вплив на рівноважні концентрації носіїв струму і дефектів у плівці. При дальшому охолодженні плівки (напр., до кімнатних температур) на підкладках з NACL плівки будуть підлягати додатковому стиску, але при цьому плівка залишається розтягнутою: при Т = 300К Pf ? Концентрація точкових дефектів у плівці, осадженої на NACL, є більшою, ніж на BAF2, при одних і тих же умовах вирощування, що повязано з відмінністю в характерах деформації плівок на двох підкладках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1.Равич Ю.И., Ефимова Б.А., Смирнов И.А. Методы исследования полупроводников в применении к халькогенидам свинца PBTE, PBSE, PBS. - М.: Наука, 1968. - 384с.

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

3.Lopez-Otero A. The use of a phase diagram as a guide for the growth of PBTE films // Appl. Phys. Lett. - 1975. - V.26. - N8. - P.470-472.

4.Parker E.H., Williams D. The kinetics and electrical effects of oxygen sorption on uncontaminated PBTE thin films // Thin Solid Films. - 1976. - V.35. - N3. - P.373-395.

5.Берченко Н.Н., Гейман К.Н., Матвеенко Д.В. Методы получения p-n-переходов и барьеров Шоттки в халькогенидах свинца и твердых растворах на их основе // Зарубеж. электрон. техника. - 1977. - №14. - С.30-70.

6.Бойков Ю.А., Кутасов В.А. Зависимость электрофизических свойств пленок теллурида свинца от процессов, протекающих на свободной поверхности // ФТТ. - 1984. - Т.26. - №9. - С.3316-3319.

7.Сизов Ф.Ф. Нестехиометрические дефекты в узкощелевых полупроводниках AIVBVI // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. - 1988. - Т.24. - №12. - С.1972-1976.

8.Заячук Д.М., Шендеровський В.А. Власні дефекти та електронні процеси в AIVBVI // Укр. фіз. журн. - 1991. - Т.36. - №11. - С.1692-1713.

9.Фреїк Д.М., Прокопів В.В., Галущак М.О., Пиц М.В., Матеїк Г.Д. Кристалохімія і термодинаміка дефектів у сполуках AIVBVI. Івано-Франківськ: Плай, 1999. - 164с.

10.Левченко В.И, Постнова Л.И. Влияние вакуумного отжига на электрофизические свойства пленок сульфида свинца // РАН. Неорган. материалы. - 1996. - Т.12. - №9. - С.1066-1068.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Статті

1.Рувінський Б.М. Кінетика ефективної рухливості носіїв заряду в тонких плівках PBS при ізотермічному вакуумному відпалі // Вісник Прикарпатського ун-ту. Сер. природничо-математичних наук. - 1996. - Вип.2. - С.147-151.

2.Фреїк Д.М., Рувінський Б.М., Рувінський М.А., Матеїк Г.Д. Профіль концентрації носіїв струму у тонких плівках PBS при ізотермічному відпалі // Укр. фіз. журн. - 1998. - Т.43. - №1. - С.77-79.

3.Рувінський Б.М., Рувінський М.А. Вплив електричного і магнітного полів на процес ізотермічного відпалу у вакуумі тонких плівок PBS // Вісник Прикарпатського ун-ту. Математика. Фізика. Хімія. - 1999. - Вип.1. - С.85-93.

4.Рувінський М.А., Рувінський Б.М. Про вакуумний відпал тонких плівок PBS в електричному і магнітному полях // Фізика і хімія твердого тіла. - 1999. - Т.3. - №7. - С.133-138.

5.Рувінський М.А., Фреїк Д.М., Рувінський Б.М., Матеїк Г.Д. Нові підходи у кристалохімії власних атомних дефектів халькогенідів свинцю // Фізика і хімія твердого тіла. - 2000. - Т.1. - №1. - С.125-130.

6.Рувинский М.А., Фреик Д.М., Рувинский Б.М., Прокопив В.В. О механизме образования и зарядовых состояниях собственных атомных дефектов в пленках теллурида свинца // Письма в ЖТФ. - 2000. - Т.26. - Вып.15. - С.6-11.

7.Рувінський Б.М. Процеси дефектоутворення в тонких плівках халькогенідів свинцю. Евріка-1. Збірник студентських наукових праць. - Івано-Франківськ: Плай, 2000. - 116-119.

8.Фреик Д.М., Прокопив В.В., Рувинский Б.М., Козич О.В., Пыц М.Ф. Влияние условий выращивания на дефектную подсистему в пленках теллурида свинца // Фотоэлектроника. - 2000. - Вып.9. - С.40-42.

9.Рувинский Б.М., Фреик Д.М., Рувинский М.А. Кристаллохимия собственных дефектов в пленках халькогенидов свинца с учетом механических напряжений и рода подложек // Фізика і хімія твердого тіла. - 2000. - Т.1. - №2. - С.185-193.

10.Рувінський Б.М. Просторово-часовий розподіл компонентів приповерхневого шару плівок халькогенідів свинцю при вакуумному відпалі // Вісник Прикарпатського ун-ту. Математика. Фізика. - 2000. - Вип.1. - С.61-66.

11.Рувінський Б.М., Фреїк Д.М., Рувінський М.А., Галущак М.О. Утворення металічної фази при синтезі плівок халькогенідів свинцю квазірівноважними методами // Фізика і хімія твердого тіла. - 2001. - Т.2. - №1. - С.153-159.

12.Рувінський Б.М., Фреїк Д.М., Рувінський М.А., Галущак М.О. Вплив випаровування у вакуумі на приповерхневий шар плівок халькогенідів свинцю // Фізика і хімія твердого тіла. - 2001. - Т.2. - №2. - С.241-246.

13.Freik D.M., Ruvinskii M.A., Ruvinskii B.M., Galushak M.A. Crystallochemistry of defects in lead telluride films // Semiconductor Physics. Quantum Electronics. Optoelectronics. - 2001. - V.4. - N1. - P.5-8.

14.Фреїк Д., Рувінський М., Прокопів В., Рувінський Б., Козич О. Нові підходи в поясненні механізмів дефектоутворення у кристалах і плівках халькогенідів свинцю. Фізичний збірник НТШ. - Львів: НТШ, 2001. - Т.4. - С.135-141.

15.Рувінський Б.М. Рівноважні концентрації носіїв струму і дефектів у плівках PBSE при вирощуванні з парової фази і окисленні // Фізика і хімія твердого тіла. - 2001. - Т2. - №4. - С.565-577.

16.Фреик Д.М., Рувинский Б.М., Рувинский М.А., Галущак М.А., Довгий О.Я. Влияние внутренних напряжений на дефектообразование в пленках теллурида свинца при парофазной эпитаксии // Журн. физ. химии. - 2002. - Т.76. - №2. - С.362-368.

17.Рувінський Б.М., Фреїк Д.М., Рувінський М.А. Вплив дифузії атомів і вакансій телуру на електрофізичні властивості плівок n-PBTE при вакуумному відпалі // Фізика і хімія твердого тіла. - 2002. - Т.3. - №1. - С.70-75.

18.Рувінський Б.М. Профіль розподілу носіїв заряду в полікристалічних плівках PBS при відпалі з поглинанням кисню // Фізика і хімія твердого тіла. - 2002. - Т.3. - №2. - С.265-267.

19.Фреїк А.Д., Рувінський Б.М., Довгий О.Я., Галущак М.О. Дефектна підсистема тонких плівок PBSE при парофазній епітаксії з участю кисню // Укр. фіз. журн. - 2002. - Т.47. - №8. - С.769-772.

Патенти

1.Спосіб отримання тонких плівок p-PBTE із високою анізотропією термо-е.р.с.: Пат. України, МКВ С 30 В 11/02 / Фреїк Д.М., Рувінський Б.М., Галущак М.О., Довгий О.Я., Калинчук І.В. (Україна); Прикарпатський університет. - №2002043665; заявлено 30.04.2002.

2.Спосіб отримання легованих плівок PBTE n- і р-типу: Пат. України, МКВ С 30 В 11/02 / Фреїк Д.М., Павлюк Л.Р., Рувінський Б.М., Яцура А.М., Нижникевич В.В. (Україна); Прикарпатський університет. - №2001117561; заявлено 06.11.2001.

3.Спосіб отримання плівок телуриду свинцю із великими рухливостями в атмосфері водню: Пат. України, МКВ С 30 В 11/02 / Довгий О.Я., Фреїк А.Д., Никируй Л.І., Рувінський Б.М., Павлюк Л.Р. (Україна); Прикарпатський університет. - №2001106883; заявлено 10.10.2001.

Матеріали і тези конференцій

1.Рувінський Б.М., Фреїк Д.М., Рувінський М.А. Модифікація приповерхневого шару плівок халькогенідів свинцю у вакуумі // Сб. докладов 12 Международного симпозиума "Тонкие пленки в электронике". - Харьков. - 2001. - С.235-237.

2.Рувінський Б.М. Вплив процесів випаровування у вакуумі на просторово-часовий розподіл компонентів у приповерхневому шарі плівок халькогенідів свинцю // VIII Міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок. Матеріали конференції. - Івано-Франківськ. - 2001. - С.88-89.

3.Рувинский Б.М., Фреик Д.М., Рувинский М.А. Влияние технологических факторов на дефектную подсистему пленок PBSE при парофазной эпитаксии с участием кислорода. Сб. докладов 14 Международного симпозиума "Тонкие пленки в оптике и электронике" - Харьков: ИПЦ "Контраст", 2002. - С.125-129.

4.Рувинский Б.М., Рувинский М.А. Взаимодействие пленок теллурида свинца с кислородом при низких давлениях. Сб. докладов 14 Международного симпозиума "Тонкие пленки в оптике и электронике". - Харьков: ИПЦ "Контраст", 2002. - С.134-137.

5.Ruvinskii B.M., Ruvinskii M.A. Influence of technological factors on the defective subsystem of PBSE and PBTE films under vapor-phase epitaxy with oxigen // Тези доповідей 1ої Української наукової конференції з фізики напівпровідників (з міжнародною участю). Т.2. - Одеса, Україна: ОНУ, 2002. - С.234-235.

6.Ruvinskii B.M. Effect of diffusion of tellurium atoms and vacancies on electrophysical properties of n-PBTE films at a vacuum annealing // Тези доповідей 1ої Української наукової конференції з фізики напівпровідників (з міжнародною участю). Т.2. - Одеса, Украина: ОНУ, 2002. - С.39.

7.Рувинский М.А., Рувинский Б.М., Фреик А.Д., Бойчук В.М. Дефектообразование в пленках PBSE при парофазной эпитаксии с участием кислорода и водорода // Тезисы международной конференции по физике электронных материалов. - Калуга, Россия: КГПУ, 2002. - С.164.