Влияние термической обработки на состояние поверхности легированных кристаллов фосфида галлия
Нами исследованы природа и закономерности образования при термической обработке микродефектов на поверхности кристаллов фосфида галлия, легированного серой, теллуром и цинком....
Saved in:
| Published in: | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Date: | 1983 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
1983
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182626 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние термической обработки на состояние поверхности легированных кристаллов фосфида галлия / А.А. Лобанов // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 6. — С. 605-608. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-182626 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Лобанов, А.А. 2022-01-11T17:51:03Z 2022-01-11T17:51:03Z 1983 Влияние термической обработки на состояние поверхности легированных кристаллов фосфида галлия / А.А. Лобанов // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 6. — С. 605-608. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182626 621.315.592.3:669.87'669.779 Нами исследованы природа и закономерности образования при термической обработке микродефектов на поверхности кристаллов фосфида галлия, легированного серой, теллуром и цинком. ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Неорганическая и физическая химия Влияние термической обработки на состояние поверхности легированных кристаллов фосфида галлия Effect of Thermal Treatment on the State of the Surface of Alloyed Gallium Phosphide Crystals Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние термической обработки на состояние поверхности легированных кристаллов фосфида галлия |
| spellingShingle |
Влияние термической обработки на состояние поверхности легированных кристаллов фосфида галлия Лобанов, А.А. Неорганическая и физическая химия |
| title_short |
Влияние термической обработки на состояние поверхности легированных кристаллов фосфида галлия |
| title_full |
Влияние термической обработки на состояние поверхности легированных кристаллов фосфида галлия |
| title_fullStr |
Влияние термической обработки на состояние поверхности легированных кристаллов фосфида галлия |
| title_full_unstemmed |
Влияние термической обработки на состояние поверхности легированных кристаллов фосфида галлия |
| title_sort |
влияние термической обработки на состояние поверхности легированных кристаллов фосфида галлия |
| author |
Лобанов, А.А. |
| author_facet |
Лобанов, А.А. |
| topic |
Неорганическая и физическая химия |
| topic_facet |
Неорганическая и физическая химия |
| publishDate |
1983 |
| language |
Russian |
| container_title |
Украинский химический журнал |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Effect of Thermal Treatment on the State of the Surface of Alloyed Gallium Phosphide Crystals |
| description |
Нами исследованы природа и закономерности образования при термической обработке микродефектов на поверхности кристаллов фосфида галлия, легированного серой, теллуром и цинком.
|
| issn |
0041–6045 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182626 |
| citation_txt |
Влияние термической обработки на состояние поверхности легированных кристаллов фосфида галлия / А.А. Лобанов // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 6. — С. 605-608. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT lobanovaa vliânietermičeskoiobrabotkinasostoâniepoverhnostilegirovannyhkristallovfosfidagalliâ AT lobanovaa effectofthermaltreatmentonthestateofthesurfaceofalloyedgalliumphosphidecrystals |
| first_indexed |
2025-11-26T12:02:42Z |
| last_indexed |
2025-11-26T12:02:42Z |
| _version_ |
1850623188402176000 |
| fulltext |
нспок-Бурмакина, В. Б. Емельянов, С. К. Рубаник.- Жури. неорган. ХИМИИ, 1978,
23, .N'23, с. 826-829.
3. Шевчук л. Г., Высоцкая Н. А. Сравнение скоростей реакции окисления органичес-
ких веществ гидроксильными радикалами разного происхождепия.- Докл. АН
СССР, 1970, 191, .N'Q 6, с. 1099-1101.
4. Dogliotti Е; Науоn Е. Пазп p11otolysis of регвцйате iопs in aqueous solutions.
Study of thc sl1lfatc and охогппс radical апiОI1S.-J. Phys. Спегп., 1967, 71, N 8.
р.2511-2516.
5. Ross А. В., Л!еtа Р. Rate сопыапгз for reactions of inorganie radicals in аопеоцэ
Sol11tion.- u. S. Оер. Сопппег. Nat. Вцг. Stand. Ref. Data Ser., 1979, 65, N 1, р. 1
55.
6. Pulse radiolysis агк] с[ссггоп sрiп геьопапсе studies concerning Нlе гсасйоп of S04
alcohols and ethers in aqucous solution / Н. Eibenberger, S. Stecnken, Р. O'Neill,
D. Schu1te-Frolinde.- J. Phys. Спегп., 1978, 82, N 6, р. 749--750.
Киевский
меДИUИlIСКИИ институт
удк 621.315.592.3:669.87'669.779
ВЛИЯНИЕ гвгмичвскоя ОБРАБОТКИ
НА СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ЛЕГИРОВАННЫХ
КРИСТАЛЛОВ ФОСФИДА ГАЛЛИЯ
А. А. Лобанов
Поступила
9 ноября 1982 г.
Состояние поверхности кристаллов полупроводников чувствительно к
режимам термической обработки и условиям ее проведения, поскольку
поверхность кристалла является областью с максимальным содержани
ем дефектов кристаллографической структуры. Различия в строении
кристаллической решетки поверхности и внутренних областей кристал
ла, а также термически активируемые процессы на границе раздела
твердой и газовой фаз предопределяют характер воздействия термо
обработки на состояние поверхности кристаллов фосфида галлия.
Изменение состояния поверхности кристаллов при термической об
работке прежде всего связано с неконгруэнтным испарением компонен
тов в широком интервале температур. Вследствие интенсивного испа
рения фосфора происходит диссоциация соединения, сопровождающая
ся появлением жидкого галлия на поверхности кристалла [1-4]. Соз
давая избыточное давление паров летучего компонента по отношению
к равновесному, определяемому диаграммой состояния системы гал
лий - фосфор, можно регулировать или полностью предотвратить ис
парение фосфора. Испарение фосфора в значительной степени зависит
от химического состава окружающей среды. Так, скорость испарения
фосфора с поверхности кристаллов фосфида галлия в атмосфере арго
на близка к скорости испарения фосфора в вакууме. При тех же ус
ловиях скорость испарения фосфора в атмосфере водорода значитель
но ниже [4]. Поскольку поверхность кристалла неоднородна, испа
рение фосфора происходит неравномерно по ПЛОlЦади кристалла.
В результате после термической обработки образуются микродефекты,
которые в соединениях AIIIBV и фосфиде галлия, в частности, изучены
недостаточно.
Нами исследованы природа и закономерности образования при тер
мической обработке микродефектовна поверхности кристаллов фосфида
галлия, легированногосерой, теллуром и цинком.
Состояние поверхности образцов после термообработки оценивали
по данным измерений концентрации носителей заряда, плотности дис
локаций, изучения распределения, формы и химического состава микро
дефектов. Форму и распределение микродефектов изучали с. помощью
микроскопа отраженного света типа «Niofot-2» и растрового электрон
ного микроскопа типа «Стереоскан», Химический состав повсрхностных
УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ. 1983. т. 49, .N~ () 605
IfJIJIl Т/'С200
'O'~'
дефектов исследовали методом локального рентгеноспекгрального MllK
роанализа (СМ., например, [3]) на установке типа ХА-3М при ускорн
ющем напряжении 25 кВ, токе электронного пучка 0,5 мкА и диаметре
пучка 1 мкм.
Интенсивность характеристического рентгеновского излучения иссле-
дуемых элементов дефекта регисгрировали на спектрометрах по линиям
Ga (Ка.), р (Ка1) , S (K(~J, l'е (Ка 1) 11 Zn (Ка1) . Однако вследствие образо
вания после термообработки на поверхности образцов бугорков и пи
рамид роста с большой плотностью их распределения часть лучей,
п.о,
C/tt-J
1018
Рис. 1. Морфология поверхности образца, подвергнутого отжигу при 1050
О
В атмо
сфере проточного водорода.
Рис. 2. Измснсппя поверхностной копцентрации носителей заряда образцов легиро
ванного фосфида галлия л-типа (1, 2, 3) ир-типа проводимости (4), подвергнутых
отжигу при 400-10500 в течение 1 ч в атмосфере проточного водорода.
отраженных от исследуемого дефекта под углом ~ 20, многократно по
глощается соседними дефектами. Это затруднило применение локаль
ного ренттсноспектрального анализа для количественной оценки содер
жания химических элементов в исследуемых дефектах.
Для выявления дислокационных ямок на плоскостях {111} образ
цы подвергали кипячению в течение 30 с в растворе 3 ч. НNОз+ 1 Ч.
HCI+2 ч. Н2О+АgNОз (кристаллики), а на плоскостях {100} - кипя
чению в течение 40 с в растворе 1 ч. HCl+ 1 ч. НNОз . Изменения рель
ефа поверхности кристаллов легированного фосфида галлия при нагре ..
вании их в вакууме подтвердили результаты, полученные ранее для
кристаллов нелегированного фосфида галлия [4]. При 800-8500 на
поверхности появляются ямки травления, заполненныежидким галлием,
размеры которых быстро растут с увеличением температуры и длитель
ности отжига. В то же время на поверхности образцов, подвергнутых
отжигу при избыточном давлении паров фосфора, подобная морфология
поверхности не наблюдаласьдаже после нагревания до 10000.
Отжиг образцов в атмосфере водорода позволил более подробно
исследовать изменение состояния поверхности образцов при высоких
температурах, поскольку в этом случае скорость испарения фосфора
снижается: На ,рис. 1 показана морфология поверхности, а на рис. 2
изменение поверхностной концентрации носителей для образцов, под
вергнутых термообработке в течение 1 ч в интервале от 400 до 10500.
При 10500 на поверхности появляются микродефекты сложной формы,
состоящие из двух элементов - «головы», имеющей правильную конфи
гурацию, и «хвоста». Размер «головы» колеблется от 7 до 14 мкм, в то
время как длина «хвоста» достигает 50-90 мкм. Распределение дефек
тов по площади образцов неравномерное и приблизительно COOTBeTCT~
вует распределениюдислокационныхямок травления. Плотность дефек
тов у края пластин составляет от 4· 105 ДО 2· 106 см-2, В центре плас
тин - ОТ 8·102 до 5·103 см-2, имеются области скопления дефектов.
«Головы» дефектов имеют сходную конфигурацию с дислокационными
ямками травления для соответствующих поверхностей пластины. В от-
606 УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1983. Т. 49, Н2 6
личие от «голов», одинаково ориентированных по отношению друг к
другу, «хвосты» дефектов наряду с произвольной формой не имеют пре
имущественной ориентации. Во многих случаях наблюдается слияние
«хвостов». Такое же явление наблюдается и для «голов», но значитель-
но реже. '.)
При изменении режима термообработки, например, медленном
(5 град/мин) охлаждении образцов от 1050 ДО 6000, выдержке при этой
температуре в течение 6 ч, а затем быстром (50 град/мин) охлаждении
до комнатной температуры, размер «голов» увеличивается до 15-
Рис. 3. Изображения микродефекгов, полученные с помощью растрового электронно
го микроскопа: а - плоскость {111}; б - плоскость {11О}}' 8} г - катополюминесцент
нос излучение микродефектов.
зо мкм, «хвосты» укорачиваются, расширяются или исчезают, Как сле
дует из рис. 2, для всех отрезков л-типа характерно наличие миниму
ма, соответствующего температуре отжига 6000, для образца р-ти
па - линейное уменьшение с температурой отжига. По-видимому, с из
менением температуры меняется баланс заряженных точечных дефектов,
связанных с отклонением от стехиометрии и образованием комплексов
с атомами примесей,
Изучение дефектов с помощью катодолюминссценции при 77 1< по
казала, что дефекты в целом (как «голова», так и «хвосты») не только
не являются центрами гашсния люминесценции, по и характеризуются
более высокой интенсивностью излучения по сравнению с повсрхностью
образцов (рис. 3), и потому не МОГУТ быть скоплениями галлия. Каче
ственный локальный рентгеноспектральный микроанализ показал, что
дефекты имеют сложный химический состав и состоят из элементон
тройной системы Ga-P-S для образцов, легированных серой. При
легировании теллуром наблюдаются элементы системы Оа-Р--'Ге, а
при .ТТ гировании цинком - элементы системы Gа-Р-Zп.
'1 аким образом, изменение состояния поверхности кристаллов фос
фида галлия не может быть сведено только к ее травлению и обра
зованию ямок, как это следует из работы [4]. Образование микроде
фектов на поверхности легированных кристаллов фосфида галлия, по
видимому, включает следующие взаимосвязанные этапы:
- более интенсивное испарение фосфора и, возможно, легирующей
примеси в области локализации упругих напряжений и краевых дисло
каций;
- скопление жидкого галлия преимущественно в местах с нару
шенным поверхностным слоем;
- растворение в жидком галлии твердого раствора, легирующей
примеси и адсорбированных атомов пара;
- кристаллизацию твердой фазы из расплава в системе фосфид
галлия - легирующая примесь, завершаюшуюся образованием на по
верхности кристалла бугорков и пирамид роста.
1. Foxon С. Т., llarvey J. А., Joyge В. А. The evaporation of GaAs undcr equi1ilJrium
and NoN-еquiliЬгium conditions using а modelated Веат tecllniqlle.- J. Phys. Chem.
501., 1973,34, N 10, р. 1693-1701.
2. Lou С. Т.} Somorjai О. А. 5tudies of the vaporization шеспагпзгп of galIium агвсгпое
singl crystals.- J. Chem. Phys., 1971, 55} N 9, р. 4554-4565.
УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1983, Т. 49, ]\'2 б 607
З. Гимельфарб Ф. А., Говорков А. В., Фuетуль В. И. Микрокатодолюминесцентный
анализ пояупроводников.с- В КН.: Седьмая международная конференция по оптике
рентгсновских лучей и микроанализу. М. : Наука. 1974, с. 58-59.
4. Koesis S., Lendvay Е. The thermal etching of ааР. - Krist. und Techn., 1974, N 9{10,
р. 1131-1:140.
Московский институт
топкой химической тсхпологии
Поступила
16 февраля 1983 г.
УДК 541.13:541.14
СЕНСИБИЛИЗАЦИЯ ФОТОАНОДОВ
И3 МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГОпо,
ПОСРЕДСТВОМ КАТИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ
С. К. Ковач, А. Т. 8асько, Ю. С. Краснов
а
о
,Х.СМ-/
25
3
20
Ij
10
МО
с ПОМОЩЬЮ полупроводникового электрода из Ti02 при облучении сол
нечным светом можно разложить воду на водород и кислород [1]. Хотя
этот материал и обладает высокой стабильностью, его недостатком яв
ляется слишком широкая запрещенная зона (порядка 3 эВ), не поз
воляющая эффективно преобразовывать солнечный свет. Смещение
края фоточувствительности Ti02 в видимую область спектра способ
ствовало бы более полному использованию солнечного света и увеличе
нию к. П. Д. преобразования. Эта задача решается путем сенсибилиза-
ции широкозонного полу- 1
проводника.
Известно [1], что леги
руя Ti02 катионами d-эле
ментов, можно смещать
край фоточувствительности
Рис. 1. Зависимость квантового выхода фототока от длины волны падающего света
ДЛЯ электродов из по, легированных Мп (1), Сг (2) и Ga (3).
Рис. 2. Зависимость фототока (а) и коэффициента поглощення (6) от длины волны
падающего света для Ti02, легированного Сг (1), Мп (2) и Ga (3).
этого материала в длинноволновую область солнечного спектра. Боль·
шинство исследований в этом направлении выполнены на ноликрис
талличесних образцах Ti02• Поликристаллические электроды имеют
иреимущество перед монокристаллическими 'В практическом фотоэлект
ролизе, однако результаты экспериментов на них менее воспроизводимы.
О механизме действия d·элемеНТО8 на спектральную чувствительность
608 ~'I(РАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ. 1983, т. 49. NC? 6
|