Формування оксидних плівок на поверхні монокристалів напівпровідникових сполук АIIBVI та їх твердих розчинів

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

НАУКОВО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ КОНЦЕРН «ІНСТИТУТ МОНОКРИСТАЛІВ» ІНСТИТУТ МОНОКРИСТАЛІВ

 

Коваленко Назар Олегович

 

УДК 548. 5: [539. 232: 546'47'21]: 535-15

 

 

01. 04. 10 – фізика напівпровідників та діелектриків

 

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

 

Харків-2002

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Науково-дослідному відділенні «Оптичні та конструкційні кристали» Науково-технологічного концерну «Інститут монокристалів» НАН України, м. Харків

Науковий керівник: кандидат фіз. -мат. наук, старший науковий співробітник Загоруйко Юрій Анатолійович, Науково-дослідне відділення «Оптичні та конструкційні кристали» Науково-технологічного концерну «Інститут монокристалів» НАН України

Науковий консультант: доктор фіз. -мат. наук, Пузіков Вячеслав Михайлович, директор Науково-дослідного відділення «Оптичні та конструкційні кристали» Науково-технологічного концерну «Інститут монокристалів» НАН України, завідуючий відділом нелінійних та електрооптичних кристалів, оптичних плівок і покриттів

Офіційні опоненти: доктор фіз. -мат. наук, професор Рогачова Олена Іванівна, професор кафедри теоретичної та експериментальної фізики, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» кандидат фіз. -мат. наук, старший науковий співробітник Ткаченко Валентин Федорович,

Науково-дослідне відділення «Оптичні та конструкційні кристали» Науково-технологічного концерну «Інститут монокристалів» НАН України

Провідна установа: Інститут фізики НАН України (відділення приймачів випромінювання), м. Київ

 

Захист відбудеться « 15 « січня 2003 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64. 169. 01 при Інституті монокристалів Науково-технологічного концерну «Інститут монокристалів» НАН України

Адреса: 61001, м. Харків, пр. Леніна, 60.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту монокристалів Науково-технологічного концерну «Інститут монокристалів» НАН України

Автореферат розісланий « 11 « грудня 2002 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, Кандидат технічних наук Л. В. Атрощенко

 

 

Актуальність теми. Отримання напівпровідникових матеріалів із заданими фізичними властивостями та розробка методів їх модифікації є однією з центральних проблем фізики напівпровідників та діелектриків. Для сучасного приладобудування актуальним є пошук нових та розширення функціональних можливостей напівпровідникових матеріалів, які вже використовуються в оптоелектронних пристроях інфрачервоного (ІЧ) діапазону. Найбільш придатні для цього такі матеріали: Si, Ge, GaAs, KCl, NaCl, CdTe, ZnS, CdS, CdSe, ZnSe та деякі тверді розчини сполук АІІВVI. По сукупності ряду основних експлуатаційних характеристик (оптичні, механічні, теплові та ін.) найкращим матеріалом для елементів прохідної оптики середнього ІЧ діапазону признаний кристалічний селенід цинку. На основі ZnSe серійно випускаються високоякісні пасивні елементи (вихідні лазерні вікна, вікна Брюстера, лінзи, призми, світлодільні платівки), призначені для роботи з високоінтенсивним випромінюванням ІЧ-діапазону.

До теперішнього часу досить добре вивчено кінетичні процеси окислення деяких напівпровідникових кристалів (Si, Ge, GaAs), на відміну від процесів окислення сполук АІІВVI, яким приділялось значно менше уваги [1], хоча вивчення фізико-хімічних умов окислення широкозонних сполук АІІВVI має як науковий, так і практичний інтерес. Окрему важливість такі дослідження набувають як для вивчення процесів деградації напівпровідникових приладів на основі сполук АІІВVI, так і у зв'язку з можливістю отримання методами окислення тонких плівок ZnO, матеріала, що має унікальні фізико-хімічні властивості (широкий діапазон питомого електричного опору, високі значення коефіцієнту електро-механічного зв'язку та ін.). Тому актуальним є детальне дослідження процесів утворення оксидних плівок на поверхні кристалічних сполук АІІВVI.

Тверді розчини напівпровідникових сполук значно розширюють функціональні можливості напівпровідникових приладів та елементів, виготовлених на їх основі, тому вивчення фізичних властивостей малодосліджених твердих розчинів є актуальним як для матеріалознавства, так і для приладобудування. Однією з таких сполук, яка має унікальні властивості, є Zn1-хMgхSe.

Переважаюча більшість сучасних публікацій, в яких вивчаються властивості Zn1-хMgхSe, присвячена дослідженню плівкового стану цього матеріалу, що є актуальним при виготовленні багатошарових гетероструктур. З літератури відомо, що об’ємні кристали Zn1-хMgхSe є перспективним матеріалом для ІЧ оптики. Сучасні комплексні дослідження об’ємних кристалів Zn1-хMgхSe проведені у вузькому інтервалі концентрацій домішки магнію і розглядають лише структурні особливості твердого розчину [2, 3]. Тому дослідження оптичних, електрооптичних та механічних властивостей твердого розчину Zn1-хMgхSe в широкому інтервалі концентрацій домішки Mg є актуальною задачею як у фундаментальному, так і у прикладному аспектах.

Зв'язок роботи з темами. Роботи проводились в рамках державних науково-дослідних програм – по НДР «Дослідження ефекту фототермічного окислення широкозонних напівпровідникових кристалів типу АIIВVI (шифр «Оксид», номер держреєстрації №0102U002026), по проекту «Дослідження впливу дефектів кристалічної структури Zn1-хMgхSe на їх оптичні властивості в ІЧ діапазоні» (шифр «Промінь», номер держреєстрації №0101U003494) та при підтримці НТЦУ по проекту №380 «Термостабільні багатофункціональні широкоспектральні оптичні елементи ІЧ діапазону».

Об'єктом досліджень є оксидні плівки, що утворені на поверхні монокристалів сполук AIIBVI при різних умовах отримання та монокристали Zn1-хMgхSe з різною концентрацією домішки Mg.

Предметом досліджень є кінетика утворення оксидних плівок на поверхні монокристалів напівпровідникових сполук AIIBVI, їх оптичні, електричні, механічні властивості, а також оптичні, електрооптичні та механічні властивості твердого розчину Zn1-хMgхSe в залежності від концентрації домішки Mg. Використання стандартних методів дослідження, таких як ІЧ-мікроскопія, рентгеноструктурний та рентгенофазовий аналіз, електронна мікроскопія, мікроіндентування, фоточутливості, електропровідності та оригінального метода дослідження кінетики утворення оксидних шарів забезпечило вирішення поставлених задач.

Мета та задачі дослідження: