01 (989551), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Необходимо отметить, что мы рассмотрели наиболее простую форму критерия. Для более точных расчетов при его определении необходимо учитывать количество компонентов в материале, степень ковалентности химических связей. Но сути это не меняет.

В заключение приведём области стеклообразования для различных двух и трех компонентных халькогенидных стеклообразных полупроводников. Данные результаты получены экспериментально и находятся в согласии с рассмотренным критерием.

Области стеклообразования в системах A^VB^VI и A^IVB^VI.

Области стеклообразования в системах A^IB^VC^VI: Cu-As-Se (сплошная линия), Ag-As-S (пунктир) и Ag-As-Te (кресты).

-------------------------------------------------------------

Получение халькогенидных стеклообразных

полупроводников из расплава

Наиболее распространенным классом стеклообразных полупроводников являются халькогенидные стекла или халькогенидные стеклообразные полупроводники (ХСП). Эти материалы представляют собой сплав халькогенов (S, Se, Te) с элементами IV и V групп Периодической системы (As, Sb, P, Si, Ge).

Конечно, в подавляющем большинстве случаев в приборах эти материалы используются в виде тонких пленок. Поэтому о методах получения пленок этих материалов мы подробно будем говорить, но в следующем семестре. Но чтобы изготовить пленку необходим исходный объёмный материал. Поэтому сейчас мы коротко рассмотрим вопросы изготовления объемных образцов халькогенидных стекол.

Общий принцип изготовления стекол понятен: расплавил и закалил. Поэтому рассмотрим особенности, которые необходимо учитывать при изготовлении халькогенидных стекол.

1. Первая особенность – низкая температура плавления исходных компонентов – как правило, ниже 1000 ºС. Особенность положительная, так как не возникает проблем с материалом ампул, в которых производится синтез стекла. их вполне можно изготовлять из кварца.

Далее идут особенности менее приятные:

1. Оксидные стекла можно синтезировать на воздухе, так как кислорода в них достаточно. Халькогенидные стекла приходится синтезировать в вакууме или в инертной среде.

2. Большинство компонентов ХСП (особенно мышьяк, сера) имеют высокое давление насыщенных паров. Это приводит к развитию в ампулах при синтезе очень высоких давлений. Выход, казалось бы очевиден – надо увеличивать прочность ампул, изготовлять их из более толстого кварца. Обычно так и делают – используют ампулы с толщиной стенок до 3 – 5 мм. Однако увеличение толщины стенок ведёт к ухудшению теплоотвода при закалке, а следовательно, к снижению скорости охлаждения расплава.

Исходя из перечисленных особенностей, давайте сформулируем технологию синтеза ХСП.

Халькогенидные стекла получают путем сплавления либо элементарных компонентов (например, As и Se для получения As₂Se₃), либо химических соединений (As₂Se₃ и As₂S₃ для получения As₄S₃Se₃), взятых в необходимых соотношениях. Синтез осуществляют в эвакуированных кварцевых ампулах. Для этого: ампулу тщательно отмывают; загружают в ампулу шихту (смесь размельченных компонентов) и откачивают ампулу до давления 10^-5 – 10^-6 Торр.

После этого ампулу отпаивают и помещают в печь.

Максимальная температура печи выбирается несколько большей температуры плавления наиболее тугоплавкого компонента. Очень важным, с точки зрения предотвращения взрыва ампулы, является выбор режима нагрева печи. Он должен обеспечить образование химических соединений наиболее летучих компонентов (компонентов с высоким давлением насыщенных паров) при возможно более низких температурах.

С увеличением температуры давление паров возрастает по экспоненте.

При быстром нагреве давление может

достичь опасных

величин. Однако, при медленном нагреве

зависимость отклоняется от экспоненты:

Т₁ давление растет медленнее. Причина

Т₂ заключается в том, что за время нагрева атомы компонента с высоким

давлением паров успевают вступать во

взаимодействие с атомами других

компонентов, образуя

соединения с меньшим давлением насыщенных паров. Таким образом, давление в ампуле при той же температуре будет меньше, чем при быстром нагреве.

Итак, первый вариант: медленный подъем температуры печи (со скоростью, как правило, 3 – 4 град/сек).

Возможен и другой вариант: ступенчатый подъем температуры.

В этом случае при температуре Т

Т ₁ происходит химическое Т₂

с вязывание наиболее летучего Т₁

компонента, а при температуре

Т ₂ – синтез стекла. t

При любом температурном режиме, для гомогенизации расплава ампулы в печи вращаются. Иногда и самой печи придаются колебательные движения.

Режимы охлаждения выбирают исходя из стеклообразующей способности синтезируемого материала. Хорошо стеклообразующие материалы охлаждают вместе с выключенной печью (скорость – доли град/сек). С уменьшением стеклообразующей способности используют закалку на воздухе (скорость 1 – 2 град/сек), закалку в воду (скорость более 10 град/сек).

Характеристики

Список файлов лекций