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

п'ятому розділі представлено результати дослідження кінетичних закономірностей та механізму розчинення твердих розчинів CdxHg1-xTe в травильних сумішах систем HNO3 – HCl – ацетатна кислота, HNO3 – HCl – тартратна кислота, HNO3 – HBr – тартратна кислота, HNO3 – HCl – цитратна кислота та HNO3 – HCl – (цитратна кислота : етиленгліколь = 1 : 1).

При вивченні процесу хімічного розчинення CdxHg1-xTe у вказаних травильних композиціях були побудовані поверхні рівних швидкостей травлення (діаграми Гіббса) та визначено межі поліруючих областей (табл. 3). Запропоновано ряд травильних композицій з різними швидкостями розчинення даного матеріалу, в залежності від необхідних технологічних цілей: від хімічної різки (HNO3 – HBr – тартратна кислота — швидкість розчинення матеріалу складає 40-41 мкм/хв) до фінішного полірування та стравлювання тонких шарів [HNO3 – HCl – (цитратна кислота : етиленгліколь = 1 : 1) — швидкість травлення — 1-5 мкм/хв]. Показано, що додавання в'язкого компоненту – етиленгліколю до складу травильної композиції HNO3 – HCl – цитратна кислота призводить до значного зменшення швидкості полірування. За допомогою експериментальних даних оптимізовано склади та режими обробки поверхні твердих розчинів CdxHg1-xTe в травильних композиціях систем HNO3 – HHal – комплексоутворювач (табл. 3).

Таблиця 3

Склади травильних композицій та режими для хіміко-динамічного полірування Cd0,22Hg0,78Te


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

HNO3 - HCl - ацетатна кислота (10-60) : (90-40) : (0-10) 293 86 3 - 18

HNO3 - HCl - цитратна кислота (10-60) : (90-40) : (0-45) 295 86 0.5 - 41

HNO3 - HCl -(цитратна кислота : ЕГ = 1 : 1) (10-60) : (90-45) : (0-30) 293 86 0.3 - 19

HNO3 - HCl - тартратна кислота (10-60) : (90-40) : (0-10) 293 86 0.5 - 18

HNO3 - HBr - тартратна кислота (15-40) : (60-30) : (15-50) 293 86 4 - 41


В шостому розділі описано спосіб двохстадійної обробки CdTe та твердих розчинів на його основі, приведено результати мікроструктурного аналізу та дослідження шорсткості поверхні, показано вплив хімічної обробки поверхні на електрофізичні параметри структури Au - p-CdTe та технологічну схему формування діоду Шотткі на основі вказаної структури з визначеними параметрами (висота потенціального бар'єру, поверхневий вигин зон і т. і.).

Одним з оптимальних методів підготовки поверхні монокристалів CdTe, розроблених з використанням отриманих експериментальних даних при виконанні дисертаційної роботи, є двохстадійний спосіб обробки поверхні, при якому спочатку порушений шар знімається в травильній композиції з великою швидкістю травлення, а потім відбувається фінішна обробка травником іншого складу в залежності від необхідних вимог щодо шорсткості, мікроструктури та складу поверхневого шару.

Склад поверхні після травлення Cd1-xZnxTe в бром-спиртових (Br2 – метанол і Br2 – бутанол) та запропонованих нами кислотних травниках (HNO3 – HCl – цитратна кислота) досліджено методами електронно-зондового мікроаналізу (ЕЗМА) та рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (РФС). По співвідношенню основних елементів матриці на обробленій поверхні бром-спиртові травники дають подібні результати: концентрація металів (Cd, Zn) для них знижена в 1,3 - 1,7 разів відносно концентрації в об'ємі, на глибині 50 A концентрація цинку досягає норми (скол), а концентрація Cd — перевищує норму в 1,2 - 1,3 рази. Для кислотного травлення поверхневі концентрації Cd та Zn знижені в 3,9 - 4 рази відносно концентрації в об'ємі, концентрація Cd досягає норми на глибині в 100 A, а концентрація Zn при цьому менше норми в 1,5 рази. При цьому співвідношення [Cd]/[Zn] дуже близьке до аналогічного на сколі (різниця не більше 0,01 %), що, можливо, має виняткове значення при створенні електричних контактів та виготовленні детекторів іонізуючого випромінювання. За допомогою мікроструктурних досліджень проведено оцінку оптичної якості травленої поверхні. Найкраща поверхня отримана після обробки CdTe в травильній композиції HNO3 – HJ – тартратна кислота. Обробка поверхні CdTe в розроблених травильних композиціях приводить до формування мікрорельєфу в діапазоні значень Rz від 0,02 (HNO3 – HCl – цитратна кислота) до 0,1 мкм, враховуючи, що поверхня до хімічного травлення була лише механічно шліфована та полірована, без проведення додаткових спеціальних процесів зменшення величини шорсткості. Отже використання оптимізованих травильних композицій може приводити до формування поверхні з різним мікрорельєфом та різними властивостями, що має важливе значення в технології формування приладів на основі напівпровідникових монокристалів.

Показано, що застосування травильної композиції складу (об. %): (HNO3 : HBr : тартратна кислота = 32,5 : 52,5 : 15) в технологічному процесі виготовлення діоду на основі структури Au - p-CdTe призводить до формування найвищого потенціального бар'єру (jb = 0,8 еВ) (рис. 3, а), а при використанні травильної композиції (об. %): (HNO3 : HCl : цитратна кислота = 12,5 : 72,5 : 15 ) потенціальний бар'єр найнижчий jb = 0,2 еВ (рис. 3, б), застосування інших травильних композицій дає змогу отримувати проміжні значення jb. Величина дифузійного потенціалу змінюється при цьому в межах 0,64 - 0,04 В при кімнатній температурі.

Проведені в даній роботі систематичні експериментальні дослідження характеру фізико-хімічної взаємодії CdTe та твердих розчинів на його основі з розчинами систем HNO3 – HHal – органічна кислота дозволили розробити цілу серію травильних композицій для хімічного полірування та селективного травлення вказаних напівпровідників. Це дало можливість вдосконалити технологічну схему формування діодів Шотткі на основі структури Au - p-CdTe. Застосування різних травильних композицій для хімічного полірування CdTe дає можливість формувати діоди з різною висотою потенціального бар'єру. При використанні оптимізованих складів травильних композицій систем HNO3 – HHal – комплексоутворювач висоту бар'єру вказаних структур можна регулювати в межах 0,2 - 0,8 еВ.


ВИСНОВКИ


1. Встановлено характер фізико-хімічної взаємодії CdTe та твердих розчинів Cd1-xZnxTe і CdxHg1-xTe з розчинами систем HNO3 – HНal – комплексоутворювач (ацетатна, лактатна, тартратна та цитратна кислота), побудовано поверхні рівних швидкостей травлення (діаграми Гіббса) та визначено межі існування областей поліруючих та неполіруючих розчинів.


2. Встановлено залежність характеру хімічного розчинення CdTe та Cd1-xZnxTe в травильних композиціях систем HNO3 – HНal – комплексоутворювач від методу вирощування (метод Бріджмена та метод Бріджмена під високим тиском) та складу твердих розчинів. Для хімічної обробки твердих розчинів Cd1-xZnxTe вперше запропоновано