PL118993B1 - Method for manufacturing/n/pbte-/p/pb/1-x/downwards sn x te and apparatus thereforsn te i sistema dlja poluchenija ehtikh neodnorodnykh perekhodov - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywa¬ nia heterozlacz (n)PbTe-(p)Pbi-xSnxTe,gdzie x=0— —0,30 oraz uklad do ich otrzymywania. Wymie¬ nione heterozlacza wykorzystuje sie do otrzymy¬ wania detektorów fotowoltaicznych.Znane jest wytwarzanie heterozlacz (n)PbTe- -(p)Pbi-xSnxTe technika epitaksji z fazy gazowej w ukladzie goracego kanalu HWE (hot-wall epi- taxy. Heterozlacza te otrzymuje sie w ten sposób, ze na monokrystaliczne podloze z BaF2 lub (p)Pbi_xSnxTe naparowuje sie w prózni ^13,3 MPa w ukladzie HWE warstwa (p)Pbi-xSnxTe o gru¬ bosci kilku pm i o koncentracji nosników ^1017cm~*. Nastepnie przed naparowywaniem dru¬ giej warstwy to jest (n)PbTe uklad zapowietrza sie w celu wyrównania cisnienia z atmosfera otacza¬ jaca, usuwa z ukladu zródlo par (p)Pbi-xSnxTe i w jego miejsce wprowadza zródlo par (n)PbTe.Uklad ponownie odpompowuje sie i w prózni ^13,3 MPa na podloze z uprzednio naniesiona warstwa (p)Pbi-xSnxTe naparowuje sie, warstwe (n)PbTe. W obydwu etapach osadzania heterozla- czowych warstw, uklad zawiera oprócz zródla par vP)Pbi_xSnxTe lub (n)PbTe niezalezne zródlo par Te.Stwierdzono, ze koncentracja dziur w warstwie (p)Pbi-xSnxTe otrzymanej opisanym sposobem nie jest jednakowa na calym przekroju tej warstwy i od strony powierzchniowej na grubosci okolo 0,2 jim wykazuje koncentracje dziur powyzej 1018cm~*. Dopiero pod ta warstwa powierzchniowa 10 20 25 30 koncentracja dziur odpowiada pozadanej wartosci 1017cm-s.Obserwacje powyzsze doprowadzily do wniosku, ze w wynika zapowietrzenia Ukladu, na ,pow4erz- 'cfrni wytworzonej warstwy procesy adsorpcji jak tez dyfuzji tlenu z otacza¬ jacej atmosfery i one sa przyczyna wzbogacenia warstwy powierzchniowej. Ponowne odpompowy¬ wanie ukladu do prózni 10~«Tr w celu osadzenia warstwy (n)PbTe nie powoduje likwidacji warstwy wzbogaconej, gdyz zmiany zaszle w wyniku 4y- fuzji sa w tym przypadku nieodwracalne.Detektory sporzadzone z heterozlacza zawieraja¬ cego taka warstwe wzbogacona sa gorszej jakosci ze wzgledu na wysoka wartosc skladowej pradu tunelowego zlacza.Wykorzystujac powyzsze stwierdzenie, opraco¬ wano sposób wedlug wynalazku, który eliminuje mozliwosc tworzenia sie w heterozlaczach wzboga¬ conej warstwy powierzchniowej.Sposobem wedlug wynalazku heterozlacze wy¬ twarza sie równiez w ukladzie goracego kanalu z tym, ze po prózniowym naparowaniu na podloze warstwy (p)Pbi-xSnxTe, wymiane zródla par (p)Pbi-xSnxTe na zródlo par (n)PbTe prowadzi sie równiez w prózni, a wiec nie dopuszczajac do za¬ powietrzenia ukladu. Oczywiste jest przy tym, ze kolejne naparowywanie na podloze warstwy (n)PbTe prowadzi sie przy zachowaniu prózni.Postepowanie takie gwarantuje uzyskanie warstwy 118 993118 993 (p)Pbi-xSnxTe o jednorodnej koncentracji dziv.r na calym jej przekroju.Tak jak w znanych sposobach, osadzanie obydwu heterowarstw prowadzi sie w obecnosci dodatko¬ wego zródla par Te. Warunki temperaturowe pod¬ czas naparowywania obydwu warstw to jest (p)Pbi-xSnxTe i (n)PbTe utrzymuje sie w znanym zakresie. Tak wiec przy nanoszeniu warstwy (p)Pbi-xSnxTe zachowuje sie nastepujace warunki temperaturowe: temperatura podloza: 250—280°C temperatura kanalu w strefie górnej: 500—550°C temperatura zródla par (p)Pbi-xSnxTe: 550—600°C temperatura zródla par Te: 195—200°C.Wafcujaki przy nanoszeniu warstwy (n)PbTe: temperatura ^odlo^a: ^250—280°C temperatura kanalu w strefie górnej: 500—550°C ternpe^tuj^zródla par (n)PbTe: 560—620°C teir^^ato^|róaia p^r Te: ^240°C.Przedmiotem wynalazku jest równiez uklad do realizacji wyzej opisanego sposobu. Uklad wedlug wynalazku zawiera dwa niezalezne „gorace kanaly" oraz jeden grzejnik podloza, dajacy sie przesuwac nad otwartymi koncami obydwu kanalów. Wszyst¬ kie elementy ukladu umieszczone sa pod kloszem napylarki prózniowej.Uklad wedlug wynalazku przedstawiony jest schematycznie i przykladowo na zalaczonym ry¬ sunku. Zawiera on dwa pionowe kanaly kwarcowe A i B o znanej konstrukcji. Kazdy z kanalów sklada sie z dwóch wspólsrodkowo usytuowanych rur kwarcowych, przy czym rura wewnetrzna 2 wpuszczona jest tylko do okolo 1/3 wysokosci rury zewnetrznej 1 i u dolu wystaje poza obreb tej rur:y. Obydwie rury sa zatopione na koncach, a u wylotu sa otwarte. Rury sa ogrzewane stre¬ fowo za pomoca grzejników tantalowych 3. W celu polepszenia równowagi termicznej par substratów ze sciankami rury kwarcowej, w rurze tej umiesz¬ czone sa przegrody kwarcowe 4.Na obydwu koncach rur wewnetrznych 2 umiesz¬ czone jest zródlo par Te, a na koncach rur 1 w kanale A — zródlo par (p)Pbi_xSnxTe i w kanale B — zródlo par (n)PbTe.Nad wylotem kanalu A lub B usytuowana jest przesuwna przyslona 6. Kanal, w którym aktualnie prowadzi sie proces naparowywania warstwy, otwiera sie przez przesuniecie przyslony 6 nad wylot drugiego kanalu. Grzejniki obydwu kanalów osloniete sa ekranami radiacyjnymi 8, wykonany¬ mi z cienkiej blachy ze stali nierdzewnej.W sklad ukladu wedlug wynalazku wchodzi grzejnik 5 ze stali nierdzewnej, wykonanej w pos¬ taci plaskiego cylindra z wneka od strony „gora¬ cego kanalu". We wnece umieszczone jest podloze 7 w ksztalcie plytki. Grzejnik wraz z podlozem umo¬ cowany jest na nieuwidocznionym na rysunku, pio¬ nowym precie stalowym, polaczonym z przepustem obrotowym. Przez obrót preta powoduje sie prze¬ suw grzejnika z wylotu kanalu kwarcowego A nad wylot kanalu B i odwrotnie.Przyklad. Otrzymywanie heterozlacz (n)PbTe- -(p)Pbo;B2Sno;i8Te w ukladzie przedstawionym na ry¬ sunku, Przy zamknietej przyslonie 6 kanalu A ustalono nastepujace warunki procesu osadzania warstwy (p)Pbo;82Sno;i8Te na monokrysztal (p+)Pb0;82Sno;i8Te w prózni 13,3 MPa: temperatura podloza 5: 260°C, 5 temperatura zródla: Pbo^SnoasTe^g 560°C, tempe¬ ratura kanalu: 530°C, temperatura zródla telluru: 195—200°C. Po otwarciu przyslony 6 i przesunieciu jej na wylot kanalu B, osadzono warstwe Pbo;82Sn0;i8Te. Szybkosc osadzania wynosila ^8 fimjh. 18 Naparowywano warstwe o grubosci 8 ^m.W trakcie osadzania Pbo^SnojisTe ustalono warunki procesu osadzania warstwy PbTe: temperatura zródla Pbo;5iTe0;49: 590°C, temparatura kanalu: 540°C, temperatura zródla telluru: 240°C. u Eezposrednio po osadzeniu warstwy Pbo;82Sn0;18Te, grzejnik 5 podloza przesunieto na wylot kanalu B, otwarto przyslone 6 (która przesunieto nad wylot kanalu A) i osadzono warstwe (n)PbTe. Naparowy¬ wano warstwe PbTe o grubosci 5 /mi z szybkoscia 2» ^-8 /mi/h. W miedzyczasie chlodzono kanal A.Pod koniec osadzania warstwy PbTe, przyslone przesunieto nad wylot kanalu B. Próznie 13,3 MPa w ukladzie utrzymywano do chwili, gdy tempera¬ tura podloza obnizyla sie do 60°C. Po wyjeciu 25 próbki z ukladu nanoszono kontakty omowe napa¬ rowujac ind na warstwe (n)PbTe i osadzajac che¬ micznie zloto na warstwie (p+)Pbo;82Sn0;i8Te.W koncu wytrawiono strukture „mesa" i gotowe juz fotodiody montowano w dewarze i chlodzono 30 do —193°C w celu okreslenia parametrów detek¬ cyjnych. Uzyskano detektory o dlugofalowej gra¬ nicy fotoczulosci w —193°C 10 /mi, iloczynie RoA = 1 Q cm2 (Ro — opornosc zerowa, A — po¬ wierzchnia heterozlacza) i wydajnosci kwantowej x 30^0%.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób otrzymywania heterozlacz (n)PbTe- 40 -(p)Pbi-xSnxTe przez prózniowe naparowywanie na podloze w ukladzie „goracego kanalu" najpierw warstwy (p)Pbi-xSnxTe, gdzie x=0—0,30, a naste¬ pnie warstwy (n)PbTe, znamienny tym, ze po za¬ konczeniu naparowywania warstwy (p)Pbi-xSnxTe, ** zródlo par (p)Pbi_xSnxTe usuwa sie z ukladu w warunkach prózni, po czym równiez w warunkach prózni wprowadza do ukladu zródlo par (n)PbTe i nastepnie prowadzi prózniowe naparowywanie (n)PbTe na podloze z uprzednio osadzona warstwa w (p)Pbi-xSnxTe. 2. Uklad do otrzymywania heterozlacz (n)PbTe- -(p)Pbi_xSnxTe, znamienny tym, ze stanowi zespól dwóch strefowo ogrzewanych „goracych kanalów" K (A) i (B), z których kazdy kanal, zbudowany jest z dwóch wspólsrodkowo usytuowanych i przesunie¬ tych wzdluznie wzgledem siebie rur kwarcowych (1) i (2), na zatopionych koncach, których umiesz¬ czone jest zródlo par Te, a nad nim odpowiednio m zródlo par (p)Pbi-xSnxTe i (n)PbTe, przy czym nad wylotem kanalów (A) i (B) umieszczona jest prze¬ suwna przyslona (6) i bezposrednio nad nia prze¬ suwny, plaski, cylindryczny grzejnik (5) z wneka od strony „goracego kanalu", w której ulozone jest m podloze (7) w ksztalcie plytki, a grzejnik z podlo-118 993 zem umocowany jest na precie stalowym polaczo¬ nym z przepustem obrotowym tak, ze obrót preta powoduje przesuw grzejnika z wylotu kanalu (A) 6 nad wylot kanalu (B) i odwrotnie, przy czym caly uklad umieszczony jest pod kloszem napylarki prózniowej, Pb.SnTe PbTe A B PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób otrzymywania heterozlacz (n)PbTe- 40 -(p)Pbi-xSnxTe przez prózniowe naparowywanie na podloze w ukladzie „goracego kanalu" najpierw warstwy (p)Pbi-xSnxTe, gdzie x=0—0,30, a naste¬ pnie warstwy (n)PbTe, znamienny tym, ze po za¬ konczeniu naparowywania warstwy (p)Pbi-xSnxTe, ** zródlo par (p)Pbi_xSnxTe usuwa sie z ukladu w warunkach prózni, po czym równiez w warunkach prózni wprowadza do ukladu zródlo par (n)PbTe i nastepnie prowadzi prózniowe naparowywanie (n)PbTe na podloze z uprzednio osadzona warstwa w (p)Pbi-xSnxTe.
2. 2. Uklad do otrzymywania heterozlacz (n)PbTe- -(p)Pbi_xSnxTe, znamienny tym, ze stanowi zespól dwóch strefowo ogrzewanych „goracych kanalów" K (A) i (B), z których kazdy kanal, zbudowany jest z dwóch wspólsrodkowo usytuowanych i przesunie¬ tych wzdluznie wzgledem siebie rur kwarcowych (1) i (2), na zatopionych koncach, których umiesz¬ czone jest zródlo par Te, a nad nim odpowiednio m zródlo par (p)Pbi-xSnxTe i (n)PbTe, przy czym nad wylotem kanalów (A) i (B) umieszczona jest prze¬ suwna przyslona (6) i bezposrednio nad nia prze¬ suwny, plaski, cylindryczny grzejnik (5) z wneka od strony „goracego kanalu", w której ulozone jest m podloze (7) w ksztalcie plytki, a grzejnik z podlo-118 993 zem umocowany jest na precie stalowym polaczo¬ nym z przepustem obrotowym tak, ze obrót preta powoduje przesuw grzejnika z wylotu kanalu (A) 6 nad wylot kanalu (B) i odwrotnie, przy czym caly uklad umieszczony jest pod kloszem napylarki prózniowej, Pb.SnTe PbTe A B PL