LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Формування полірованої поверхні монокристалів телуриду кадмію та твердих розчинів на його основі в травильних композиціях HNO3 - HHal - комплексоутворювач для приладів електронної техніки

"Лашкарьовські читання". 2000, Київ, Україна; 5) VIII Міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок. 2001, Івано-Франківськ, Україна; 6) VIII Наукова конференція "Львівські хімічні читання-2001". 2001, Львів, Україна; 7) XV Украинская конференция по неорганической химии. 2001. Киев, Украина; 8) "IEP-2001". 2001, Ужгород, Україна; 9) 6th International school - conference "Phase diagrams in materials science", 2001. Kiev, Ukraine.


Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 16 друкованих робіт, в тому числі 6 статей та 10 тез наукових доповідей.


Структура та об'єм дисертації. Дисертаційна робота викладена на 176 сторінках, складається із вступу, шести розділів, висновків, списку використаних джерел (196 найменувань), містить 48 рисунків, 13 таблиць та технологічну схему.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ


У вступі викладено актуальність поставленої проблеми в області досліджень, що пов'язані з темою дисертації, сформульовано мету роботи, об'єкт та предмет дослідження, наукову новизну, особистий внесок здобувача та практичну цінність отриманих результатів.


В першому розділі дисертації проведено літературний огляд з проблем формування полірованої поверхні монокристалів телуриду кадмію та твердих розчинів на його основі методами хімічного травлення та визначено основні напрямки досліджень. Велику увагу присвячено цілеспрямованому підбору складу травильних композицій, режимів обробки, впливу травників на характер взаємодії з напівпровідниками типу AIIBVI, стану одержаної поверхні та її властивостей. Проведено ґрунтовний аналіз як теоретичних, так і експериментальних робіт, пов'язаних з розробкою та застосуванням травильних композицій для різних технологічних цілей обробки поверхні CdTe, Cd1-xZnxTe та CdxHg1-xTe. Зроблено висновок, що підбір та оптимізація складу травильних композицій з необхідними властивостями вивчено недостатньо як з точки зору наукового обґрунтування, так і практичного використання при формуванні приладів електронної техніки.


У другому розділі описано методику експериментальних досліджень. Для вивчення кінетичних закономірностей перебігу процесів травлення та механізму розчинення напівпровідників, розмежування характеру реакцій, їх стадій і визначення лімітуючих процесів використовували методику диску, що обертається, і відповідний пристрій для практичної її реалізації (установка хіміко-динамічного полірування). Для цього проводилось експериментальне вимірювання залежностей швидкості травлення від складу травильної композиції (побудова діаграм Гіббса за допомогою математичного планування експерименту на симплексах), від швидкості обертання диску (виходячи з рівняння v -1 = 1/kC0 + a/DC0g-1/2, де v - швидкість травлення, g - швидкість обертання диску, k - константа швидкості, C0 - концентрація активного компонента, D - коефіцієнт дифузії компонента в розчині, a - стала) та від температури (за рівнянням Арреніуса). Швидкість травлення визначали за зменшенням товщини кристалу після проведення процесу хімічного травлення за допомогою індикатора ИЧ-1 з точністю ± 0,5 мкм. Для експериментів використовували концентровані мінеральні кислоти та насичені водні розчини органічних кислот.

Для перевірки адекватності моделі (рівняння регресії четвертої степені) при побудові діаграм стану “склад розчину – властивість (швидкість травлення)” (діаграм Гіббса) — використовували критерій Стьюдента (t – критерій), проводячи вимірювання властивостей в деяких контрольних точках та оцінюючи при цьому дисперсію досліду.

Мікроструктуру отриманих після травлення поверхонь фотографували за допомогою універсального контрольного мікроскопу ZEISS JENATECH INSPECTION з цифровою відеокамерою при збільшенні від 25ґ до 1600ґ. Шорсткість полірованої поверхні була виміряна за допомогою приладу DEKTAK 3030 AUTO II, а хімічний склад поверхні досліджено методами електронно-зондового мікроаналізу (ЕЗМА) та рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (РФС).

Вплив хімічної обробки поверхні в оптимізованих травильних композиціях на електрофізичні властивості структур Au - p-CdTe, сформованих методом хімічного осадження золота на хімічно травлену поверхню, було визначено за допомогою вимірювання спектрального розподілу фотоструму, та вольт-фарадних і вольт-амперних залежностей.


Третій розділ присвячено експериментальним дослідженням рідкофазного травлення телуриду кадмію в розчинах системи HNO3 – HHal – комплексоутворювач, де HHal – хлоридна, бромидна та йодидна кислоти, а комплексоутворювач – органічні [ацетатна (CH3COOH), лактатна (C3H6O3), тартратна (C4H6O6) та цитратна (C6H8O7)] кислоти, що вводились в склад травильної композиції з метою покращення їх поліруючих властивостей та полегшення розчинності утворюваних продуктів взаємодії травника з напівпровідником.

Побудовано відповідні діаграми Гіббса, досліджено кінетику процесу розчинення CdTe та встановлено межі існування поліруючих і неполіруючих розчинів в системах HNO3 – HCl – CH3COOH, HNO3 – HCl – C3H6O3, HNO3 – HCl – C4H6O6, HNO3 – HBr – C4H6O6, HNO3 – HJ – C4H6O6, HNO3 – HCl – C6H8O7.

Порівняння експериментальних даних по розчиненню телуриду кадмію дає змогу зробити висновок, що поступова заміна ацетатної на лактатну, тартратну або цитратну кислоту в травильних композиціях на основі HNO3 – HCl – комплексоутворювач призводить до збільшення величини поліруючої області розчинів та покращення якості отримуваної поверхні при незначній зміні діапазону швидкості травлення (від 1 до 40 мкм/хв). Заміна в системі HNO3 – HHal – тартратна кислота хлоридної кислоти на бромидну призводить до значного збільшення швидкості травлення (майже в 10 разів) при незначній зміні величини поліруючої області розчинів. Введення йодидної кислоти, в'язкого компоненту, покращує якість полірованої поверхні, хоча досліджений діапазон розчинів відносно вузький (при великому вмісті HNO3 розчини системи стають двохфазними, оскільки внаслідок взаємодії компонентів травника між собою виділяється кристалічний йод).

Найкращі результати було отримано при використанні як комплексоутворювача цитратної кислоти. Діаграма стану “склад травильної композиції системи HNO3 – HCl – цитратна кислота — швидкість травлення CdTe” приведена на рис. 1, а. Область поліруючих розчинів I (рис. 1, б) знаходиться в інтервалі концентрацій (об. %) 10-75 HNO3, 25-90 HCl та 60-0 C6H8O7, а швидкість травлення складає 1-23 мкм/хв. Всю іншу площу дослідженого концентраційного інтервалу (рис. 1, в) займає область неполіруючих розчинів II, при обробці у яких поверхня набуває сірого кольору і вкривається плівкою нерозчинних продуктів взаємодії. Кінетичні закономірності процесу хімічного травлення CdTe в розчинах цієї системи представлено на рис. 1 г, д.