1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Пленки, полученные при комнатной температуре, после отжига при 300 С имеют такие же рентгенограммы, как и пленки, нанесенные при температуре 300 'С. Барбе и др. [66] отмечали, что пленки СбТе, конденсируюшиеся при ионном распылении поликристаллической мишени, обла. дают поликристаллической структурой и содержат зерна столбчатой формы, предпочтительное направление роста которых перпендикулярно плоскости подложки.
Зерна состоят из многочисленных двойников с характерными размерами — 5 нм, которые образуют чередуюшиеся слои с гексагональной плотноупакованной и кубической гранецентрированной решетками, расположенные вдоль вытянутых зерен. В случае совместного ионного распыления мишеней из СдТе и Сб при низкой температуре подложки (20'С) осаждаются пленки с гексагональной структурой, а при повышенной температуре — со смешанной (кубической и гексагональной) структурой. При еще более высокой температуре подложки (350 'С) пленки кристаллизуются только в кубической структуре. Однако, если повысить напряжение на мишени из Сг(, то в пленках увеличивается содержание гексагональной фазы и их структура становится менее упорядоченной, 151 Физические свойства тонких пленок а при температуре подложки 350'С образуется другая, высоко- температурная гексагональная фаза.
Пленки, осаждаемые газотранспортным методом [68], всегда имеют поликрнсталлическую структуру, и средний размер их зерен возрастает при увеличении температуры подложки. При температуре 500'С могут быть получены зерна размером 20... 30 мкм, а при 600'С вЂ” 50 мкм н более. Согласно результатам Мимила-Аройо и др. [72], при осаждении СЙТе на монокристаллические подложки из СЙТв газотранспортным методом в квазизамкнутом объеме всегда наблюдается ориентированный рост поликристаллических пленок.
Размер зерен существенно зависит от состояния поверхности подложки (изменяемого химическим илн термическим травлением, осуществляемым перед осаждением пленки), температуры подложки и скорости роста пленки. Влияние ориентации подложки на особенности эпитаксиального роста пленок СбТе, осаждаемых в квазизамкнутом объеме, изучалось Фаренбрухом и др. [63, 71]. Если ось с кристаллической решетки сульфида кадмия, из которого состоит подложка, перпендикулярна плоскости роста пленки, то образуется ярко выраженная эпитаксиальная структура, при этом направление < 111> кубической решетки Сг(Те параллельно оси с решетки С65. Зерна СИТе имеют форму усеченной пирамиды со стороной основания 50 мкм и высотой около 5 мкм.
Г!ри повышении температуры размер зерен обычно увеличивается. Предварительное термическое травление подложки при температуре 750'С способствует строго ориентированному эпитаксиальному росту пленки и образованию зерен размером, достигающим 50 мкм и более. Если перед осаждением пленки температура подложки поддерживается на постоянном уровне, соответствующем температуре роста эпптаксиальной пленки, то формируются более мелкие зерна (размером — 20 мкм). В том случае, когда перед осаждением пленки и на начальных стадиях ее роста подложка имеет низкую температуру, зерна становятся еще мельче ( — 5 мкм).
При нанесении СбТе методом трафаретной печати образуются пленки, содержащие кубическую фазу СЙТе [74] и состоящие из зерен размером около 10 мкм. Свободная поверхность пленки пронизана порами, в то время как область вблизи границы раздела пленки с подложкой оказывается более плотной. Слои Сг(Те, осаждаемые электролитическнм методом [75], прочно соединены с поверхностью подложки, и для получения высококачественной кристаллической структуры не требуется термообработки. 3.2.3.2. Электрические свойства Удельное сопротивление пленок СбТе, осаждаемых ионным распылением [66] на подложки с низкой температурой в условиях, ко~да напряжение к мишени нз Сб не приложено, состав- 152 гпава 3 лает около 1О' Ом. см, Если на кадмиевую мишень подается высокое напряжение смещения, то удельное сопротивление пленок снижается до 1 Ом ° см.
При высоких температурах осаждения удельное сопротивление обычно превышает !О' Ом см. Пленки, получаемые из материала мишени, легированного индием, также оказываются высокоомными даже при интенсивной диффузии 1п в пленке, что свидетельствует о низкой электрической активности этой легирующей примеси. В легированных индием эпитаксиальиых пленках п-СдТе, осаждаемых методом «горячих стенок» [67[ на подложки, нагретые до 480 ...
500 'С, со скоростью ! .. 3,7 мкм/ч, подвижность носителей заключена в диапазоне 54... 69 ему(В.с), а их концентрация составляет около 1 10" см-'. Пленки СдТе, получаемые на подложках, подвергавшихся термическому травлению, имеют значительно более высокую подвижность носителей, достигающую 240 см'/(В с). Концентрацияносителей в этих пленкахравна (6...7) ° 10мсм-'. В пленках, нанесенных на подложки после термического травления, выявлено наличие температурной зависимости подвижности носителей, что является следствием их рассеяния на границах зерен. Темповое удельное сопротивление пленок СбТе, осаждаемых газотранспортным методом на инородные подложки [68), превышает 1О' Ом см. При использовании в качестве источника легнрующей примеси Н! или Сд1» могут быть получены пленки СЙТе п-типа с концентрацией носителей около 3 10" см-'. Однако вследствие травления поверхности пленки теллурида кадмия концентрацию носителей нельзя увеличить путем повышения уровня легирования.
Подвижность носителей в этих пленках составляет 20... 30 см»7(В с), а эффективная диффузионная длина дырок внутри зерен, согласно измерениям, равна 0,8... 1,5 мкм. Следует отметить, что при проведении процесса осаждения в атмосфере гелия благодаря более слабому травлению Сг(Те получены пленки с концентрацией носителей порядка 1О" см-' и подвижностью в пределах 10... 15 см»7(В с).
При использовании в качестве легирующих примесей ВЬ или Р образуются пленки СдТе р-типа, обладающие высоким удельным сопротивлением. Низкоомные (10 Ом см) пленки и-Сг(Те получают при одновременном легировании СЙТе йодом и галлием [69). Эпнтаксиальные пленки р-СдТе выращивают методом газо- транспортного осаждения в квазизамкнутом объеме на легированных индием монокристаллах СЙТе, используя в качестве источника материала пленки теллурид кадмия, легированный мышьяком [72]. Согласно результатам измерений термо-э.д.с., в пленках р-СЙТе, полученных на подложках из сапфира методом газотранспортного осаждения в квазизамкнутом объеме, концентрация дырок равна 5 10" см-', а их подвижность, ограниченная рассеянием на границах зерен, изменяется от 10 — ' см'/(В с) (при 270 К) до 1 см'/(В с) (при 370 К).
Эпи- Соизические свойства тонких пленок 153 таксиальные пленки Се[Те, выращенные на монокристаллических подложках из Се[8, имеют в 10' раз более низкое удельное сопротивление. Для слоев СбТе [толшиной 10 мкм), создаваемых печатным методом, характерно удельное сопротивление 0,1... 1 Ом см, близкое к удельному сопротивлению массивных образцов СдТе, которые служат исходным материалов для получаемой пленки [73]. О,з о,з 2,5 О,! 1,5 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 З,О Х, мкм 3.2.2.3 Оптические свойства 3.2.4 Фосфмд индия (1пР) Тонкие слои 1пР получают химическим осаждением из паров металлорганических соединений [76], химическим осаждением из паровой фазы [77 — 79], испарением [80] и планарным реактивным осаждением [81].
3.2.4.1 Структурные свойства При комнатной температуре 1пР имеет структуру сфалерита с постоянной кристаллической решетки а, равной 0,6869 нм [80]. При испарении 1пР из одного источника могут быть получены как кристаллические, так и аморфные пленки, содержал!ие включения 1п и Р в элементарной форме [80]. При низкой температуре подложки и высокой скорости осаждения образуются Рис. пс!!. Спектральные зависиОптические постоянные и и й мости показ гелей преломления Сг!Те, полученных методом ванок СдТе в диапазоне длин волн куумного испарения при двух от 0,3 мкм до 3,0 мкм опреде- различных температурах подло- лены Тутупалли и Томлином [64] иски 1041. с использованием измеренных значений коэффициентов отражения и пропускания пленок при нормальном падении излучения.
Анализ данных по поглошеишо излучения в пленках СдТе показывает, что ширине запрещенной зоны, равной 1,60 эВ, соответствуют прямые оптическ е переходы, а энергия спин-орбитального расщепления в валентной зоне составляет 0,88 эВ. Возможны также непрямые переходы, которым отвечает ширина запрещенной зоны 1,82 эВ. Спектральные зависимости п и й пленок СЙТе приведены на рис. 3.!1. 454 Глава 3 1оа х а, 1а 3 а 5 1о/т (т,к) Рис.
3.!2. Температурные зависимости подвижности р и конпентрании р носителей в плениах !пР, осажденных методом вакуумного испарения (801. 3,2.4.2 Электрические свойства Для нелегированных эпитаксиальных пленок !пР п-типа, вырагциваемых на монокристаллических подложках из арсенида галлия, легированного хромом [76), при концентрации электро- пленки, обогащенные фосфором, а при высокой температуре подложки и низкой скорости осаждения — пленки с избыточным содержанием индия. Испарение из двух источников элементарных 1и и Р приводит к формню рованию пленок, состоящих из одной фазы, с размером зерен более 1 мкм (при температуре подложки 500 К).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
