Розділ IV. Експериментальна частина…18. 4.1. Технологія напилення плівок ZnGa2Sе4 з домішками Ge18

4.1. Технологія напилення плівок ZnGa₂Sе₄ з домішками Ge18.

4.2.Методика досліджень конденсатів ZnGa₂Sе₄ ………………………19.

4.3. Результати досліджень та їх інтерпритація…………………….20.

Висновки....................................................................................................22.

Література..................................................................................................23.

 

 

Вступ

 

Сполуки А²В₂³С⁶₄ (де А-двохвалентні катіони Zn, Cd, B-трьохвалентні катіони Ga, In Al, a C-халькогени S, Se, Te), володіють широкими областями прозорості, високими значеннями нелінійної сприйнятливості, подвійним променезаломленням, оптичною активністю, високою фоточутливістю і інтенсивною фотолюмінесценцією [1-5]. Високі значення цих параметрів в поєднанні з великою шириною забороненої зони Е_g (до 4 еВ) визначають перспективність їх використання в оптоелектроніці. Дані кристали кристалізуються в решітках двох типів: а) катіони мають тільки тетраедричне оточення; б) катіони володіють як тетраедричним так і октаедричним оточенням [1-5].

Для сполук ZnGa₂Sе₄ внаслідок майже однакової розсіювальної здатності катіонів цинку і галію не можна зробити вибір між просторовими групами S²₄ I D²_2d [1]. Характерним для цієї структури є наявність упорядкованої вакансії в катіонній підрешітці. Фізичні властивості (люмінесцентні, оптичні, фотоелектричні) кристалу ZnGa₂Sе₄ в порівнянні з іншими матеріалами цієї групи майже не вивчені особливо в тонко плівковому стані.

Високоомні напівпровідники якими є сполуки ZnGa₂Sе₄ з питомим опором ~ 10⁹ Ом.см при 300К представляють значний інтерес для дослідження інжекційних струмів і процесів електрополевої іонізації [1]. Інжекційні струми важливі для вивчення локальних рівнів в напівпровідниках, діелектриках і структурах на їх основі [1]. Локальні рівні чинять значний вплив на інжекційні струми, які виникають в зовнішньому електричному полі і їх вивчення дозволяє дати інформацію про локальні рівні, їх концентрацію, енергетичне положення в забороненій зоні і перерізу захвату вільних носіїв струму.

 

На Рис.1 приведено місце цих сполук серед аналогічних матеріалів.

Рис.1. Залежність ширини забороненої зони сполуки ZnGa₂Sе₄ серед аналогів даної групи класифікованих по параметру решітки [1].

 

Ці дані позволяють створювати на їх основі різного роду реєструючі і запоминаючі пристрої.

В свою чергу вивчення тонких шарів цих матеріалів дає можливість визначити особливості структуроутворення цих шарів які відображатимуться в комплексі їх фізико-хімічних властивостей.

Актуальність роботи полягає у вивченню основних фізико-хімічних властивостей плівок сполук Zn^IIGa^III₂Sе^VI₄ і методів модифікаціїі плівок на їх основі домішками впровадження іншої групи.

Завдання роботи полягає в вивченні науково-технічної літератури по фізико-хімічним властивостям і технології одержання плівок сполук ZnGa₂Sе₄ а також розробці методики вводу домішок змінної концентрації в склад плівок і вивчення основних властивостей отриманих конденсатів.

Розділ I. Структурні властивості сполук ZnGa₂Sе₄

 

1.1. Особливості структурного упорядкування кристалів ZnGa₂Sе₄

 

Напівпровідникові сполуки II-III₂-VI₄ можуть кристалізуватися в структурі тіогалату, які можуть прийняти структури дефектного халькопіриту(DС) групи , або фаматініту відому як дефектний станіт групи симетрії 2m [ 7]. Ці два різні типи структури приведені на Рис.2. Вони являють собою міст від фізики невпорядкованих матеріалів до фізики кристалів. Тетрагональна координація атомів в поєднанні з стехіометричними вакансіями підвищує рівень складності проблеми і пошук достовірного рішення проблеми [ 7]. Дослідження дифракції електронів і нейтронів здійснені Ханадою та іншими [ 7], встановили що сполука ZnGa₂Sе₄ впорядкована в групі 2m.

Рис.2. Дві структури DC I DF сполук ZnGa₂Sе_4.

 

Урсакі та інші [ 7] з допомогою Раманівської спектроскопії з приміненням гідростатичних досліджень встановили, що в сполуках кадмію спостерігається упорядкування в структурі дефектного халькопіриту DC a в цинкових - DF. Співставлення експериментальних та розрахункових значень для констант с/а, для DC I DF структур показало, що дані розрахунків і експерименту для обох структур досить близькі. Але результати розрахунку ширини забороненої зони сполук краще узгоджуються з експериментом і показують що вона визначається прямими переходами і характерна для DF структури (рис.3).

Рис.3.Розрахункові дані ширини забороненої зони для структур дефектного халькопіриту і фаматініту.

 

Зміна ширини забороненої зони кристалу під дією гідростатичного тиску описується залежністю Е_g(P)= Е_g(0) +ap+bp². Виявлено два діапазони тисків від 0 до 15 ГПа і вище 15Гпа. Для цих діапазонів визначені константи а і в для обох типів структур всіх трьох сполук.

Температурні зміни структурних констант досліджені в роботі Морокаіме та інших [8] в діапазоні температур 300-800К. Встановлено лінійний характер змін КТР вздовж осі а і нелінійний вздовж осі с. Їх величини в області температури 750К зрівнялися і склали 11.10 ^-6К^-1.

 

Рис.4. Зміни тетрагональної деформації сполуки ZnGa₂Sе₄ від температури_.

Рис.5. Коефіцієнти термічного розширення сполуки ZnGa₂Sе₄ вздовж осей а і с.