МЕТОДИ КОНТРОЛЮ ТОВЩИНИ ПЛІВОК CdSe/ZnTe ОТРИМАНИХ МЕТОДОМ КЗО

Автор(и)

  • Олександр Дідоборець Дніпровський державний аграрно-економічний університет
  • Олександр Клєцков Дніпровський державний аграрно-економічний університет

DOI:

https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(44)2021.235895

Ключові слова:

time of evaporation; speed of besieging; vaporizer; lining, час випаровування; швидкість осадження; випарник; підкладка

Анотація

Метою роботи є визначення найбільш оптимального методу виміру товщини напівпровідникових плівок на основі зіставлення з експериментальними даними отриманими методом КЗО.

Напівпровідникові плівки CdSe і ZnTe є матеріалами групи AIIBVI для використання в сучасних електронних пристроях, таких як сонячні елементи, світлодіоди, газові сенсори і інше [1,2].

Синтез тонких плівок CdSe і ZnTe, отримання і розуміння фізичної інформації про їх властивості є необхідною умовою розробки стабільних пристроїв на їх основі.

Для отримання плівок селеніду кадмію і теллурида цинку використовують різні методи: високочастотне магнетронне розпиляло [3], газотранспортний метод (PVT) [4], хімічне парофазне осадження (CVD)[5], молекулярно-променева епітаксія [6], термічний вакуумний випар [7] і термічний випар в квазізамкнутому об'ємі (КЗО)[8].

Отримання досить чистих напівпровідникових плівок групи AIIBVI, зокрема CdSe і ZnTe, в умовах вакууму ускладнюється відмінністю тисків насиченої пари компонентів з'єднань. Також важливим параметром синтезу плівок у вакуумі є рівень залишкових газів, які здатні вступати в хімічні реакції з речовиною підкладки і входити в грати кристалітів. Вони, як правило, неконтрольовано впливають на швидкість росту плівок, їх структуру. Тому вирощування напівпровідникових плівок з парової фази необхідно проводити в дегазованій вакуумній системі із залишковим тиском хімічно активних газів не більше 10-5 Пa.

Вибір методу КЗО в цій роботі обумовлений тим, що він дозволяє отримувати однорідні, структурно досконалі тонкі плівки напівпровідникових матеріалів, близьких до термодинамічної рівноваги, що є основною перевагою цього методу перед іншими вакуумними технологіями [9,10]. Важливою перевагою методу є високий тиск пари халькогенидов в КЗО, тиск залишкових газів в робочому об'ємі [11], що значно перевищує (на чотири порядки) тиск залишкових газів в робочому об’ємі.

Необхідною умовою для отримання пристроїв на основі напівпровідникових плівок групи AIIBVI є контроль товщини отримуємих зразків. Вимір товщини плівок можливо як після, так і в процесі (in situ) їх напилення.

Розглянуті різні методи контролю товщини напівпровідникових плівок. В рамках розглянутих методів вибрані методи, які найбільш прийнятні в певних умовах.

За допомогою наведених методів виміряна товщина напівпровідникових плівок. Проведено порівняння результатів товщин різних плівок, при цьому дані експерименту з високою точністю співпадають з даними розрахованими різними методами. Вибрані найбільш оптимальні методи контролю товщин.

Посилання

Zhang Y.& Li P. & Lau W.M. & Gao Y. & Zi J. & Zheng Z. (2014). Electronic devices of semiconductor. Material Chemical Physics, 145, 441. [in English]

Al-Kotb M.S. & Al-Waheidi J.Z.& Kotkata M.F. (2014). Opto-electronic characterizations of oriented nano-structure CdSe film/Si (001) heterostructure. Superlattices Microstruct., 69, 149. [in English]

Wang X. & Li R.& Fan D. (2011). Nanostructured Al-ZnO/CdSe/Cu2O ETA solar cells on Al-ZnO film/quartz glass templates . Nanoscale Research. Letters, 6, 614 [in English]

Devadason S. & Muhamad M.R. (2007). Structural and optical properties of vapor deposited multi-layer CdSe thin films. Physica B Condensed Matter, 393, 125. [in English]

Mahawela P. & Jeedigunta S. & Vakkalanka S. & Ferekides C.S. & Morel D.L. (2005). Trans-parent high-performance CDSE thin-film solar cells. Thin Solid Films., 480–481, 466. [in English]

Park Y.M. & Andre R. & Kasprzak J. & Dang L.S. & Bellet-Amalric E. (2007). Molecular beam epitaxy of CdSe epilayers and quantum wells on ZnTe substrate. Applied Surface Science, 253 , 6946. [in English]

Shyju T.S.& Anandhi S. & Indirajith R. & Gopalakrishnan R. (2011). Solvothermal synthesis, deposition and characterization of cadmium selenide (CdSe) thin films by thermal evaporation technique. Journal of Crystal Growth, 337, 38. [in English]

Larramendi E.M. & Karla Gutiґerrez Z.-B. & O. de Melo & Woggon U. & Schikora D. & Lischka K. (2010). Growth of ZnSe1−xTexZnSe1−xTex epilayers by isothermal closed space sub-limation. Journal of Applied Physics, 312, 1807. [in English]

Bubnov. Yu.Z, Lerie, M.S., Staros, F.H, Filaretov, G.A (1975) Vakuumnoe nanesenie plenok v kvazizamknutom obeme[A vacuum causing of tapes is in the quasi-closed volume] Moskva: Soveight radio. [inRussian]

Boiko, B.T, Marunko, S.V, Pancheha, P.A, Polotskii, V.A (1984) Fizika [Physics] Izvestia vu-zov. [inRussian]

Kalinkin, I.P Epitaksialnie plenki soedinenii А2В6 [Epifilms of connectionsА2В6] Luhansk.: LGU. [inRussian]

Opanasiuk, A.S. (2011). Strukturni, elektrophizichni ta optichni vlastivosti plivok spoluk A2B6 ta heteroperekhodiv na ikh osnovi [Structural, electro-physical and optical properties of tapes of connections of A2B6 and hetero transitions are on their basis]. Doctor’s thesis. Sumy: SumDU [in Ukrainian].

Maisell, L., Gleng, R. (1977). Tekhnolohiia tonkikh plienok: spravochnik [Technology of thin-films : reference book] (Vols.1). Moskva: Soveight radio. [in Russian].

Hass G. & Thun R. (1986). Phisics of thin films. New York, Academic Press, 3,38-44. [in English]

Ninomiya S. & Adachi S. (1995). Optical properties of cubic and hexagonal CdSe. Journal of Applied Physics, 78, 4681. [in English]

ZhangY., Li P., LauW.M., GaoY., ZiJ., ZhengZ. Electronic devicesof semiconductor. Material Chemical Physics. 2014. V. 145. P. 441.

Al-Kotb M.S., Al-Waheidi J.Z., Kotkata M.F.Opto-electronic characterizations of oriented nano-structure CdSe film/Si (001) heterostructure. Superlattices Microstruct. 2014. V. 69. P. 149.

Wang X., Li R., Fan D. Nanostructured Al-ZnO/CdSe/Cu2O ETA solar cells on Al-ZnO film/quartz glass templates . Nanoscale Research. Letters. 2011. V. 6. P. 614.

Devadason S., Muhamad M.R. Structural and optical properties of vapor deposited multi-layer CdSe thin films. Physica B Condensed Matter. 2007. V. 393. P. 125.

Mahawela P., Jeedigunta S., Vakkalanka S., Ferekides C.S., Morel D.L. Transparent high-performance CDSE thin-film solar cells. Thin Solid Films. 2005. V. 480–481. P. 466.

Park Y.M., Andre R., Kasprzak J., Dang L.S., Bellet-Amalric E. Molecular beam epitaxy of CdSe epilayers and quantum wells on ZnTe substrate. Applied Surface Science. 2007. V. 253. P. 6946.

Shyju T.S., Anandhi S., Indirajith R., Gopalakrishnan R. Solvothermal synthesis, deposition and characterization of cadmium selenide (CdSe) thin films by thermal evaporation technique. Journal of Crystal Growth. 2011. V. 337. P. 38.

Larramendi E.M., Karla Gutiґerrez Z.-B., O. de Melo, Woggon U., Schikora D., Lischka K. Growth of ZnSe1−xTexZnSe1−x Tex epilayers by isothermal closed space sublimation. Journal of Applied Physics. 2010. V. 312. P. 1807.

Бубнов Ю.З., Лерье М.С., Старос Ф.Г., Филаретов Г.А. Вакуумное нанесение пленок в квази-замкнутом объеме. Москва: Советское Радио, 1975.

Бойко Б.Т., Марунько С.В., Панчеха П.А., Полоцкий В.А. Физика. Москва: Известия вузов. 1984.

Калинкин И.П. Эпитаксиальные пленки соединений А2В6. Луганск: ЛГУ, 1978.

Опанасюк А.С. Структурні, електрофізичні та оптичні властивості плівок сполук А2В6 та гетеропереходів на їх основі: дис. докт. фіз.-мат. наук: 01.04.01 / Опанасюк Анатолій Сергі-йович. Суми, 2011. 378 с.

Технология тонких пленок: справочник / Под ред. Л. Майселла, Р. Глэнга. Москва.: Сов. радио, 1977. Т.1. 662 с.

Hass G., Thun R. Phisics of thin films. New York, Academic Press. 1986. V.3. P. 38-44.

Ninomiya S., Adachi S. Optical properties of cubic and hexagonal CdSe. Journal of Applied Physics. 1995. V. 78. P. 4681.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-07-01

Номер

Розділ

Статті