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

Із залежності швидкості травлення від швидкості обертання диску видно (рис. 1, г), що в розчині 1 процес лімітується змішаною кінетикою, оскільки пряма 1 відсікає відрізок на осі ординат. У випадку розчинів 2 та 3 розчинення характеризується дифузійним лімітуванням, оскільки відповідні прямі екстраполюються в початок координат. За допомогою температурних залежностей швидкості розчинення (рис 1, д) було визначено уявну енергію активації процесу (Еа), яка становить для розчину 1 – 54,5 кДж/моль, що відповідає кінетичному лімітуванню, а для розчинів 2 та 3 - 39,1 та 32,3 кДж/моль відповідно, що характерно для дифузійного обмеження. Це підтверджує результати, отримані з залежностей швидкості травлення від швидкості обертання диску, оскільки як відомо при Еа < 40 кДж/моль процес лімітується дифузійними стадіями, а при Еа > 40 кДж/моль – кінетичними. Суперечність між результатами, отриманими при дослідженні швидкості розчинення від швидкості обертання диску (змішана кінетика) та від температури для розчину 1 (кінетичний механізм), може бути пояснена тим, що в змішаній кінетиці для цього розчину переважають кінетичні процеси.

Отримані при вивченні діаграм Гіббса експериментальні дані дали можливість оптимізувати склад травильних композицій для полірування CdTe розчинами систем HNO3 – HHal – комплексоутворювач, а з використанням експериментальних даних по вивченню кінетики розробити оптимальні режими обробки поверхні (табл. 1).


Таблиця 1

Механізми та режими хіміко-динамічного полірування CdTe в оптимізованих травниках


Склад травильної композиції Вміст компонентів, об % Механізм розчинення Швидкість травлення, мкм/хв Технологічне використання

HNO3 : HCl : ацетатна кислота 12,5 : 72,5 : 15 дифузійний 8 - 10 Контрольоване зменшення товщини пластин

HNO3 : HCl : лактатна кислота 32,5 : 52,5 : 15 дифузійний 35 - 40 швидке зняття порушеного шару

21,3 : 71,2 : 7,5 кінетичний 1 - 3 фінішне полірування

HNO3 : HCl : тартратна кислота 12,5 : 72,5 : 15 дифузійний 5 - 7 Контрольоване зняття шару

14 : 64 : 22 дифузійний 13 - 15 Контрольоване зменшення товщини пластин

HNO3 : HBr : Тартратна кислота 12,5 : 72,5 : 15 дифузійний 85 - 90 швидке зменшення товщини пластини

32,5 : 52,5 : 15 дифузійний 10 - 12 Контрольоване зняття шару

HNO3 : HJ : тартратна кислота 12,5 : 72,5 : 15 дифузійний 7 - 8 Контрольоване зняття шару

7,5 : 67,5 : 25 дифузійний 1 - 2 фінішне травлення

HNO3 : HCl : цитратна кислота 15 : 55 : 30 змішаний 3 - 4 фінішне полірування

12,5 : 72,5 : 15 дифузійний 8 - 9 Контрольоване зняття шару


В четвертому розділі висвітлено результати дослідження хімічної взаємодії на межі розділу Cd1-xZnxTe / розчин системи HNO3 – HCl (HBr, HJ) – ацетатна (лактатна, тартратна, цитратна) кислота. Побудовано поверхні рівних швидкостей травлення (діаграми Гіббса) Cd1-xZnxTe в розчинах семи вказаних систем, досліджено кінетику розчинення та виділено області поліруючих розчинів в кожній з систем.

При аналізі потрійних діаграм у всіх досліджених системах спостерігається взаємозв'язок між величиною області поліруючих травників, швидкістю травлення та складом травильної композиції, причому істотним є вплив природи галогенідної кислоти та комплексоутворювача. При заміні ацетатної кислоти лактатною, тартратною або цитратною область поліруючих розчинів збільшується, причому у випадку системи HNO3 – HCl – цитратна кислота вона досягає майже 80 % від всього дослідженого інтервалу розчинів. Встановлено, що травильні композиції останньої системи забезпечують значно вищу якість полірованої поверхні монокристалів Cd1-xZnxTe порівняно з використанням інших комплексоутворювачів.

В поліруючих розчинах системи HNO3 – HCl – цитратна кислота вздовж лінії DE (рис. 2, а) була досліджена залежність швидкості розчинення Cd1-xZnxTe від значення х, тобто вмісту цинку. Для розчинення використовувались монокристалічні зразки Cd1-xZnxTe, що містять (рис. 2, б) 2,5 (крива 1), 4 (криві 2 і 3) та 10 мол. % ZnTe (крива 4), отримані звичайним методом Бріджмена із швидкістю витягування 2,3 мм/год (криві 2 та 4) та модифікованим методом Бріджмена під високим тиском (~ 100 атм) (криві 1 та 3). З наведеного рисунку видно, що незалежно від методу вирощування матеріалу швидкість розчинення всіх досліджених зразків проходить через мінімум, який чітко проглядається на відповідній діаграмі Гіббса (рис. 2, а). Необхідно відмітити, що швидкості травлення в цьому випадку дещо нижчі, ніж приведені на рис 2, а оскільки експерименти по визначенню швидкості розчинення вказаних зразків проводились при дещо нижчій температурі.

На рис 2, в приведені залежності швидкості полірування монокристалів твердих розчинів Cd1-xZnxTe в поліруючих розчинах системи HNO3 – HCl – цитратна кислота в залежності від вмісту в них телуриду цинку. Видно, що при збільшенні в твердих розчинах вмісту телуриду цинку швидкість їх розчинення у вказаних розчинах збільшується. Використовуючи отримані залежності, можна розрахувати швидкість розчинення твердих розчинів Cd1-xZnxTe для різних значень х, а також використати отримані дані для вибору травильних композицій при поліруванні твердих розчинів, що містять різні кількості ZnTe.

Вивчення діаграм Гіббса та кінетичних закономірностей процесу травлення Cd1-xZnxTe в розчинах систем HNO3 – HHal – комплексоутворювач дало змогу оптимізувати склади травильних композицій та режими проведення процесу полірування (табл. 2).


Таблиця 2

Склади травильних композицій та режими для хіміко-динамічного полірування Zn0,04Cd0,96Te в розчинах систем HNO3 HHal комплексоутворювач


Система розчинів Склади травників, об. % T, K g, хв -1 Швидкість ХДП

HNO3 - HCl - ацетатна кислота (10-60) : (90-15) : (0-60) 293 86 3,5 - 17

HNO3 - HCl - лактатна кислота (10-45) : (90-30) : (0-45) 298 86 1 - 56

HNO3 - HCl - тартратна кислота (10-60) : (90-30) : (0-30) 293 86 0,3 - 17

HNO3 - HBr - тартратна кислота (15-50) : (60-20) : (10-50) 293 86 5 - 156

HNO3 - HJ - тартратна кислота (5-18) : (95-50) : (0-40) 296 86 0,1 - 13

HNO3 - HCl - цитратна кислота (10-50) : (90-20) : (0-50) 295 86 1 - 20

HNO3 - HCl - (цитратна кислота : етиленгліколь = 1 : 1) (10-45) : (90-50) : (0-30) 293 86 0,2 - 17


В результаті дослідження процесу хімічного травлення Cd1-xZnxTe в системах HNO3 – HBr – тартратна кислота та HNO3 – HJ – тартратна кислота запропоновано використовувати в технологічному процесі обробки поверхні монокристалів вказаного матеріалу бром- та йодвиділяючі травильні композиції, в яких бром та йод виділяються в процесі взаємодії компонентів травника між собою.


В