Главная » 2014 » Июль » 23 » Скачать Структура и свойства пленок теллура, полученных в квазизамкнутом объеме и с приложением постоянного электрического поля. бесплатно
0:32 AM
Скачать Структура и свойства пленок теллура, полученных в квазизамкнутом объеме и с приложением постоянного электрического поля. бесплатно
Структура и свойства пленок теллура, полученных в квазизамкнутом объеме и с приложением постоянного электрического поля
Диссертация
Автор: Келбиханов, Руслан Келбиханович
Название: Структура и свойства пленок теллура, полученных в квазизамкнутом объеме и с приложением постоянного электрического поля
Справка: Келбиханов, Руслан Келбиханович. Структура и свойства пленок теллура, полученных в квазизамкнутом объеме и с приложением постоянного электрического поля : диссертация кандидата физико-математических наук : 01.04.10 / Келбиханов Руслан Келбиханович; [Место защиты: Дагестан. гос. ун-т] Махачкала, 2008 147 c. : 61 08-1/418
Объем: 147 стр.
Информация: Махачкала, 2008
Содержание:
Глава 1 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ ПЛЕНОК ТЕЛЛУРА И ИХ СВОЙСТВА
11 Рост и структура пленок теллура
12Электрофизические свойства и термо-эдс пленок теллура
13 Влияние примесей на свойства пленок теллура
1 АВлияние электрического и электромагнитного полей на процессы конденсации
Выводы
Глава 2 МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛЕНОК
21 Методы получения пленок теллура
211 "Квазизамкнутый метод" получения пленок теллура в вакууме
212Метод получения пленок в электрическом поле
22Условия реализации методов получения пленок
23Методы оценки параметров и исследование осаждаемых слоев пленок теллура
24Методика получения пленок теллура и измерений их свойств
241 Методика проведения эксперимента
242Измерение электрофизических свойств пленок теллура
243 Исследование диэлектрических свойств пленок теллура
244Измерение эффекта поля и термо-эдс пленок теллура
Выводы t
ГЛАВА 3 ВЫРАЩИВАНИЕ СОВЕРШЕННЫХ ПЛЕНОК ТЕЛЛУРА "КВАЗИЗАМКНУТЫМ МЕТОДОМ"
31Особенности роста пленок теллура, конденсированных "квазизамкнутым методом"
311 Морфологические особенности роста пленок теллура
3123ависимость скорости роста и электрофизических свойств пленок теллура от условий получения
313Изменение электрофизических параметров пленок теллура в процессе длительного хранения на воздухе при комнатной температуре
320пределение оптимальных условий получения пленок теллура совершенной структуры
Выводы
Глава 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛЕНОК, ПОЛУЧЕННЫХ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
41Влияние электрического поля и температуры подложки на рост и электрофизические свойства пленок теллура
42Температурная зависимость электрофизических свойств пленок теллура, полученных при комнатной температуре
43Термо-эдс пленок теллура, выращенных в электрических полях
44Диэлектрическое поведение пленок теллура, выращенных в электрических полях
45Эффект поля в пленках теллура, выращенных в электрических полях
46Особенности роста пленок теллура в электрических полях
Выводы
Введение:
Актуальность темы. Разработка и получение полупроводниковых тонкопленочных материалов с заданными структурой и свойствами - одна из важнейших проблем современной физики и техники полупроводников.Поэтому большой научный интерес представляет получение монокристаллических пленок теллура и исследование их свойств. Тонкие пленки широко используются в микроэлектронике и в других областях новой техники. Их отличительной особенностью является конечность толщины, которая может играть решающую роль во многих физических процессах. По своей структуре и свойствам тонкие пленки отличаются от массивных образцов. На рост тонких пленок большое влияние оказывают как технология нанесения, так и материал и структура подложки.Теллур известен как полупроводниковый материал с узкой запрещенной зоной и привлекает к себе внимание особой чувствительностью к механическим и электрическим воздействиям. Интерес к этому материалу связан с тем, что он, в отличие от широко используемых в электронной технике полупроводников германия и кремния, анизотропен, а проводимость его исключительно р-типа.Работы по совершенствованию технологии получения достаточно однородных монокристаллов теллура, а также бинарных и тройных его соединений на его основе направлены на решение проблемы создания высокоэффективных фотодиодов, инфракрасных фильтров, лазеров и ^-ветвей высокочувствительных пленочных термобатарей. Высокая фоточувствительность теллура к излучению в инфракрасной области спектра определяет практическую значимость теллура и соединений на его основе и создание приемников ///^-излучения и фотосопротивлений. Кроме того, в перспективе эти материалы могут быть использованы для разработки высокоэффективных генераторов Ганна.В зависимости от условий осаждения структура пленок теллура и соединений на его основе может меняться от сильно разупорядоченной (например, в аморфизированных пленках) до высокоупорядоченной (например, в эпитаксиальных пленках на монокристаллических подложках). Рост пленок с соответствующей структурой в вакууме определяется рядом факторов — способом напыления, температурой подложки, глубиной вакуума, составом остаточных и рабочих газов, скоростью напыления, геометрией вакуумной камеры, наличием электрического и магнитного полей.Цель работы: оптимизация условий получения пленок теллура совершенной структуры методом квазизамкнутого объема и под действием постоянного электрического поля, а также установление закономерностей формирования структуры и электрофизических свойств пленок теллура.Для достижения этой цели решались следующие задачи: 1. Установление оптимальных условий получения монокристаллических пленок теллура в вакуумном реакторе "квазизамкнутым методом" с применением диафрагм с отверстиями разного диаметра.2. Реконструкция вакуумного реактора для получения пленок теллура в постоянном электрическом поле и без него в одних и тех же технологических условиях.3. Выбор оптимальных режимов получения монокристаллических слоев теллура "квазизамкнутым методом", а также получение совершенных пленок теллура в постоянном электрическом поле и без поля. Определение морфологии и структуры полученных пленок.4. Проведение комплекса исследований: толщины, скорости роста, анизотропии электросопротивления, значений термо-эдс (до и после отжига) пленок теллура, конденсированных в интервале температур 300-482 К в постоянном электрическом поле и без поля в единых технологических условиях.5. Исследование температурных зависимостей удельного сопротивления, подвижности и концентрации носителей пленок, конденсированных при комнатных температурах с приложением поля и без поля, а также частичным приложением поля в единых технологических условиях.6. Изготовление структур металл-теллур-металл для исследования температурных зависимостей электроемкости и тангенса угла диэлектрических потерь, а также структур медь-слюда-теллур для исследования временных характеристик относительных сопротивлений пленок теллура приложением импульсного и постоянного электрического поля, выращенных в постоянном электрическом поле и без поля.Основные положения, выносимые на защиту: 1. Оптимальными режимами, позволяющими методом квазизамкнутого объема получать монокристаллические пленки Те высокого совершенства, являются следующие: а) для температур источника Тп = 633 + 693 К и подложки Тп = 290 + 310 К расстояние от подложки до диафрагмы 2 мм; б) для температур источника Ти = 759 + 763 К и подложки Тп = 298 +- 303 К расстояние от подложки до диафрагмы 25 мм.Диаметр отверстия диафрагмы в обоих режимах — 1,5 мм.2. Применение постоянного электрического поля напряженностью 1 кВ/см с изменением температуры подложки в пределах 300-482 К при выращивании ориентированных пленок Те дает возможность управлять процессом роста пленок, а именно: а) осуществлять рост пленок с постоянной скоростью и получать пленки постоянной толщины; б) стабилизировать величину анизотропии электросопротивления пленок; в) стабилизировать термо-эдс пленок теллура; г) понижать плотность поверхностных состояний, что позволяет получать структурно совершенные пленки Те.3. Постоянное электрическое поле напряженностью / кВ/см при выращивании ориентированных пленок Те при комнатной температуре влияет на электрофизические свойства пленок: а) уменьшает удельное сопротивление р пленок; б) уменьшает концентрацию п носителей пленок; в) уменьшает термо-эдс а пленок; б) увеличивает подвижность ju носителей, что делает возможным управление свойствами пленок Те с помощью электрического поля.4. Структуры AI-Te-AI, полученные в электрическом поле, имеют значения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь, характерные для высококачественных конденсаторов (tg 5<0,1 %).Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались на: научных сессиях и конференциях преподавателей и сотрудников ДГПИ (ДГПУ) (Махачкала, 1984, 1987, 1988, 1991, 1996-2004); Научной сессии Дагестанского ФАН СССР, посвященной итогам фундаментальных и прикладных исследований (Махачкала, Дагестанский ФАН СССР, 1988); Международной конференции "Фазовые переходы и критические явления в конденсированных средах" и на III международном семинаре "Магнитные фазовые переходы", посвященном памяти академика А.С.Боровика-Романова (Махачкала, ДНЦ РАН, 1998); Международной конференции "Достижения и современные проблемы развития науки в Дагестане", посвященной 275-летию РАН и 50-летию ДНЦ РАН (Махачкала, ДНЦ РАН, 1999); Международной конференции "Фазовые переходы и нелинейные явления в конденсированных средах", посвященной памяти академика Б.Б. Кадомцева, и на IV международном семинаре "Физика магнитных фазовых переходов", посвященном 90-летию академика В.Вонсовского (Махачкала, ДНЦ РАН, 2000); Международной конференции "Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах" и на V Международном семинаре "Магнитные фазовые переходы", посвященном памяти К.П. Белова (Махачкала, ДНЦ РАН, 2002); Всероссийской научной конференции "Физика полупроводников и полуметаллов" (Санкт-Петербург, РГПУ им. Герцена, 2002); Международной конференции "Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах" (Махачкала, ДНЦ РАН, 2004); Межвузовской конференции аспирантов "Естественные науки" (Махачкала, ДГПУ, 2006); IV Всероссийской конференции по физической электронике (Махачкала, ДГУ, 2006); научных семинарах кафедры общей и экспериментальной физики РГПУ им. А.И. Герцена (Санкт-Петербург, 1991-1992); научных семинарах кафедры общей и экспериментальной физики, кафедры теоретической физики и технических дисциплин физического факультета ДГПИ (ДГПУ) (Махачкала, 1989, 1992-1998,2002-2004,2006).Публикации. Материалы по диссертационной работе опубликованы в 28 статьях, из них 15 изданы в центральной и республиканской печати и 13 тезисов докладов и выступлений на региональных конференциях и семинарах. Одна статья опубликована в журнале «Известия АН СССР. Неорганические материалы», 1 статья в журнале «Физика и химия обработки материалов», 3 статьи депонированы в ВИНИТИ, и 10 статей - в материалах Международных и Всероссийских конференций.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов. Общий объем - 147 страниц, в том числе 50 рисунков, 4 таблицы. Список цитированной литературы содержит 172 наименования.В первой главе анализируются известные экспериментальные и теоретические работы, посвященные вопросам получения тонких пленок теллура, исследованию электрофизических свойств и термо-эдс, методам получения и основным факторам, определяющим рост пленок.Вторая глава посвящена методике экспериментов. Приведены усовершенствованные нами схемы установок для выращивания и исследования электрофизических свойств пленок с применением специального приспособления для получения монокристаллических пленок. На основе проведенных измерений построены расчетные (теоретические) и экспериментальные зависимости скорости роста от температурных условий осаждения "квазизамкнутым методом" для вакуумного реактора-первого (ВР-1) и экспериментальные зависимости скорости роста для пленок, выращенных в электрическом поле и без него, для вакуумного реактора-второго (ВР-2). Определены оптимальные технологические параметры процесса выращивания слоев. Приведены методики измерения электрофизических и диэлектриче-ских свойств, термо-эдс и эффекта поля в пленках; методы контроля технологических параметров в процессе изготовления образцов в виде пленок.В третьей главе представлен материал по получению и исследованию пленок теллура, выращенных в условиях высокого вакуума "квазизамкнутым методом", а также результаты электронно-микроскопических исследований пленок. Установлена функциональная связь между структурой и условиями их получения. Представлены результаты исследования структуры и измерения электрофизических свойств пленок до и после длительной выдержки их на воздухе.Четвертая глава посвящена исследованию пленок теллура, полученных в условиях вакуумного осаждения с приложением электрического поля.Рассчитаны и определены нижние и верхние значения напряженности электрических полей, при которых ощутимо их влияние на свойства и структуру пленок теллура. Предложен новый метод получения пленок с более совершенными структурами путем изменения температуры подложки и величины напряженности приложенного электрического поля.
