Структурные и физические характеристики многокомпонентных неупорядоченных систем на основе халькогенидов цинка (19.07.2010)

Автор: Тошходжаев Хаким Азимович

ТОШХОДЖАЕВ ХАКИМ АЗИМОВИЧ

СТРУКТУРНЫЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ СИСТЕМ

НА ОСНОВЕ ХАЛЬКОГЕНИДОВ ЦИНКА

Специальность: 01.04.07–физика конденсированного состояния

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора

физико-математических наук

ДУШАНБЕ - 2010г.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (Технический университет) и Худжандском государственном университете имени академика Б.Гафурова

Научный консультант: д.т.н., проф.А.П.Беляев

Официальные оппоненты: д.ф.м.н., проф. В.С.Куксенко;

член – корр. АН РТ, д.ф.м.н.,

проф. И.Исмаилов;

д.х.н., проф. М.В.Шаблыгин

Ведущая организация: Институт физики полупроводников СО РАН

Защита диссертации состоится 28 октября 2010 г. в 10.00 часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 737.004.04 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Таджикском национальном университете по адресу: 734025, Республика Таджикистан, г.Душанбе, проспект Рудаки 17, факс(992-372) 21-77-11. Зал заседаний Ученого совета ТНУ.

Отзывы направлять по адресу: 734025, г. Душанбе, проспект Рудаки 17, ТНУ, диссертационный совет ДМ 737.004.04, E-mail: tgnu@mail.tj.

Автореферат разослан «_____»_________________ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ДМ 737.004.04

кандидат физико-математических наук.,

доцент Табаров С.Х.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. Бинарные соединения А2В6 и их твердые растворы являются перспективными материалами для микро- и оптоэлектроники, широкому внедрению которых во многом препятствует недостаточное понимание электронных процессов, протекающих в структурах, сформированных ими при конденсации. Вместе с тем в настоящее время появилось много новых работ посвященных теории неупорядоченных систем и теории инжекционно-контактных явлений, к сожалению, пока не приложенных к соединениям А2В6. В связи с этим в настоящей работе в качестве модельного объекта были выбраны многослойные гетероструктуры на основе халькогенидов цинка.

В последние годы пленочные структуры на основе халькогенидов цинка нашли широкое практическое применение. На их основе созданы полевые транзисторы, приборы ночного видения, фоточувствительные слои для приборов зарядовой связи (ПЗС), мишени телевизионных передающих трубок и т.д. В частности, на основе пленочной структуры, содержащей слои селенида цинка и твердого раствора (ТР) (Zn1-xCdxTe)1-y(In2Te3)y создана самая высокочувствительная мишень телевизионной передающей трубки типа "ньювикон", получившая наиболее широкое распространение в телевизионных камерах.

Несмотря на широкое практическое применение указанных пленочных структур, нюансы изготовления структур, технология получения пленок, их свойства и электронные процессы, происходящие в гетероструктурах подобного рода, в научной литературе остались практически не освещенными.

Имеются лишь отдельные работы, посвященные пленочным структурам на основе халькогенидов цинка, причем в этих работах многие, даже сообщаемые экспериментальные факты, остаются необъясненными.

Системы А2В6-А2В6 позволяют в широких пределах варьировать ширину запрещенной зоны и как следствие получать пленочные материалы с разнообразными электрическими и оптическими свойствами. Среди таких систем значительный интерес в научном и прикладном плане представляют монокристаллы и пленки твердых растворов (Zn1-xCdxTe). Они обладают неограниченной взаимной растворимостью компонентов, что позволяет выращивать кристаллы и пленки с широким диапазоном параметров кристаллической решетки в пределах ?CdTe=6,481? до ?ZnTe=6,103 ? и с шириной запрещенной зоны от 1,5 до 2,3 эВ. Это является принципиально важным для создания гетеропереходов с оптимальными структурными и фотоэлектрическими свойствами.

Возможность непрерывно изменять состав пленок твердых растворов (ПТР) по толщине и, следовательно, создавать структуры с варизонной шириной запрещенной зоны позволила японским исследователям разработать и создать мишень In2O3-ZnSe-(Zn1-xCdxTe)1-y(In2Te3)y-Sb2S3, которая положена в основу "ньювикона", а затем "ньюкосвикона"-одних из наиболее многоцелевых и выпускаемых поэтому массовым тиражом на Западе телевизионных передающих трубок (TV-трубок), обладающих высокой чувствительностью, низкими темновыми токами, малой инерционностью и широким интервалом спектральной чувствительности от 400 до 850 нм (а в трубках спецназначения-до 1000 нм).

Несмотря на перечисленные достоинства, как показывает анализ открытой литературы, публикации по получению пленок селенида цинка, ПТР (Zn1-xCdxTe), In2O3-ZnSe -(Zn1-xCdxTe)1-y(In2Te3)y, исследованию структуры, фотоэлектрических и электрофизических свойств, процессов переноса заряда в гетероструктурах на их основе, включая и данные японских авторов, носят весьма отрывочный характер. В частности, наряду с материаловедческими проблемами, именно отсутствие систематических исследований по разработке способов получения пленок ZnSe, (Zn1-xCdxTe), (Zn1-xCdxTe)1-y(In2Te3)y, изучению процессов их конденсации и исследованию процесса переноса заряда в указанной мишени на основе гетероструктуры не позволило оперативно создать аналоги "ньювикона" и "ньюкосвикона". Эта проблема не утратила своей актуальности и к началу постановки настоящей работы.

Настоящая работа с разумной полнотой охватывает все затронутые выше проблемы, главным образом анализ электронных явлений в конденсированных системах In2O3-ZnSe-In и In2O3-ZnSe-(Zn1-xCdxTe)1-y(In2Te3)y-In, и является развитием научного направления, сформулированного и разрабатываемого в Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (техническом университете) А.П. Беляевым в рамках научной школы И.П. Калинкина.

Цель и задачи исследования. С учетом вышеизложенного была определена цель работы: проведение комплексных, структурных, фотоэлектрических и электрофизических исследований пленок ZnSe, твердых растворов (ПТР) (Zn1-xCdxTe), (Zn1-xCdxTe)1-y(In2Te3)y; практическая проверка ряда современных модельных представлений процессов токопереноса в теории неупорядоченных конденсированных систем на примере пленочных гетероструктур In2O3-ZnSe-In, и In2O3-ZnSe-(Zn1-xCdxTe)1-y(In2Te3)y-In ,имеющих широкое практическое применение.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

Исследование процессов вакуумной конденсации пленок твердых растворов (Zn1-xCdxTe), (Zn1-xCdxTe)1-y(In2Te3)y и пленок ZnSe в широком интервале температур испарения и конденсации (от 600° С вплоть до температуры жидкого азота) на подложках различной природы (стекло, стекло со слоем оксида индия, слюда-мусковит).

Изучение адекватности ряда современных модельных представлений электронных процессов в пленочных структурах на основе неупорядоченных систем путем сравнения теории с результатами исследований температурных зависимостей проводимости, вольт-амперных характеристик, термолюминесценции, фотолюминесценции, края поглощения и фотопроводимости в гетероструктурах In2O3-ZnSe-In и In2O3-ZnSe-(Zn1-xCdxTe)1-y(In2Te3)y-In.

Построение энергетической диаграммы гетероструктур In2O3-ZnSe-In, In2O3-ZnSe-(Zn1-xCdxTe)1-y(In2Te3)y-In и феноменологической модели механизмов токопрохождения через многослойную неупорядоченную гетероструктуру на основе халькогенидов цинка.

Выявление новых свойств и эффектов в конденсированных слоях In2O3-ZnSe-In, и In2O3-ZnSe-(Zn1-xCdxTe)1-y(In2Te3)y-In., перспективных для практического применения.

Создание телевизионной передающей трубки и теоретическое обоснование технологии серийного производства высокочувствительной мишени на основе ГС In2O3-ZnSe -(Zn1-xCdxTe)1-y(In2Te3)y - In.

Научная новизна работы.


загрузка...