RU2298251C1 - Способ получения тонких пленок теллурида кадмия - Google Patents
Способ получения тонких пленок теллурида кадмия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2298251C1 RU2298251C1 RU2005131776/28A RU2005131776A RU2298251C1 RU 2298251 C1 RU2298251 C1 RU 2298251C1 RU 2005131776/28 A RU2005131776/28 A RU 2005131776/28A RU 2005131776 A RU2005131776 A RU 2005131776A RU 2298251 C1 RU2298251 C1 RU 2298251C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- reactor
- temperature
- cadmium
- telluride
- Prior art date
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии эпитаксиального выращивания тонких пленок из газовой фазы. Сущность изобретения: в способе получения тонких пленок теллурида кадмия в вертикально расположенном реакторе типа «горячая стенка» в нижней части размещают источник теллурида кадмия, над ним на расстоянии не менее 10 диаметров реактора - подложку теллурида кадмия-ртути, присоединяют реактор к вакуумной откачной системе 10-3 Па и нагревают его таким образом, что температура источника составляет 500°С, температура области между источником и подложкой на расстоянии не менее 10 диаметров реактора составляет 550-600°С, температуру зоны конденсации и подложки поддерживают в пределах 250-300°С, а расстояние между границей зоны конденсации и подложкой поддерживают на уровне не более длины свободного пробега молекул газовой фазы при температуре конденсации. Техническим результатом изобретения является получение тонких пленок CdTe на поверхности теллурида кадмия-ртути в реакторе типа «горячая стенка».
Description
Изобретение относится к области технологии эпитаксиального выращивания тонких пленок диэлектрика из газовой фазы, а именно к технологии получения защитного пассивирующего покрытия приборных структур с p-n-переходами для микрофотоэлектроники ИК-диапазона.
Разработка способа получения покрытия таких структур является актуальной задачей, поскольку из-за малой ширины запрещенной зоны, составляющей около 0,1 эВ для области спектра 8-12 мкм, их параметры критическим образом зависят от условий на границе раздела полупроводник-диэлектрик. Наилучшими условиями считается положение, при котором встроенный заряд, плотность состояний, изгиб энергетических зон и скорость рекомбинации неравновесных носителей у поверхности полупроводника минимальны. Воспроизводимое выполнение перечисленных условий может быть достигнуто применением собственного окисла или с помощью покрытия диэлектриком, близким по химическому составу кристаллической структуре постоянной решетки и коэффициенту теплового расширения. При пассивации посредством диэлектрика предпочтительно проводить его эпитаксиальное наращивание, поскольку в полученной таким образом гетероструктуре можно достигнуть минимальной плотности дефектов и требуемого изгиба зон на границе раздела полупроводник - диэлектрик и, следовательно, понизить плотность поверхностных состояний и скорость рекомбинации. Кроме того, эпитаксиальное покрытие имеет наиболее высокую адгезию, поскольку составляет с подложкой практически одно целое.
Основным материалом для микрофотоэлектроники ИК-диапазона является теллурид кадмия-ртути (КРТ) p-типа проводимости. Его собственный окисел не удовлетворяет перечисленным выше требованиям, поскольку приводит к положительному встроенному заряду и инверсии типа проводимости и, кроме того, нестабилен. Наиболее близким КРТ диэлектриком является теллурид кадмия, и его эпитаксиальное нанесение можно считать предпочтительным способом пассивации поверхности. Поскольку нагрев КРТ выше 250-300°С приводит к изменению свойств материала, для нанесения теллурида кадмия должны применяться относительно низкотемпературные газофазные методы. Следует отметить, что не все методы низкотемпературного вакуумного напыления CdTe пригодны для эпитаксии, например, электронно-лучевое или магнетронное испарение приводят к получению пленок низкого качества и отсутствию эпитаксиального роста.
Известен (1) метод «горячей стенки» эпитаксиального выращивания CdTe, основанный на термическом испарении источника CdTe(твердый)=Cd(газ)+1/2Te2(газ) при 500-600°С в вертикальном реакторе при непрерывной откачке. Температура стенок реактора при этом на достаточно протяженном участке немного превышает температуру источника CdTe, а температура подложки ниже, чем у источника на 50-100°С, благодаря чему имеет место небольшое отклонение от термодинамического равновесия, происходит перенос молекул газовой фазы на подложку и рост эпитаксиального слоя на ней. Процесс носит термодинамический характер и может быть описан с использованием фазовых диаграмм. Метод «горячей стенки» экономичен и прост в реализации, имеет высокую скорость роста до 10 мкм в час и более, позволяет получать эпитаксиальные слои высокого качества, но из-за высокой температуры не может использоваться для нанесения CdTe на поверхность КРТ.
Целью настоящего изобретения является получение тонких пленок CdTe на поверхности КРТ в реакторе типа «горячая стенка».
Поставленная цель достигается тем, что в известном вертикальном реакторе «горячая стенка» (1) при непрерывной откачке до давления не более 10-3 Па размещается подложка КРТ, и по длине реактора создается распределение температуры, характеризующееся следующими основными параметрами:
1) температура зоны источника CdTe составляет около 500°С, чему соответствуют давления паров Cd и Те2 около 1 Па;
2) температура стенок реактора между источником и зоной конденсации составляет 550-600°С на длине порядка 10 диаметров реактора, что необходимо для получения однородного потока молекул;
3) в зоне конденсации температура падает примерно до 300°С, давление при этом не превышает 0,1 Па и длина свободного пробега молекул составляет не менее 5 см;
4) зона конденсации расположена таким образом, что расстояние между ее началом и подложкой КРТ составляет не более 5 см, т.е. не более длины свободного пробега молекул, благодаря чему часть молекулярного потока доходит до подложки и осаждается на ее поверхность;
5) температура подложки КРТ составляет порядка 250°С.
При этих условиях в реакторе «горячая стенка» создается существенно неравновесная ситуация, и газовая фаза, состоящая из молекул Cd и Те2, образует направленный поток и частично достигает подложки КРТ, где происходит эпитаксиальный рост тонкой пленки CdTe со скоростью порядка 2 мкм в час при температуре около 250°С.
От прототипа (метода «горячей стенки») (1) предлагаемый способ отличается иным распределением температуры по длине реактора, в частности низкой температурой подложки, а также тем, что процесс переноса вещества носит кинетический неравновесный характер.
Известным аналогом является метод молекулярно-лучевой эпитаксии (2), представляющий собой испарение CdTe в сверхвысоком вакууме из специальной ячейки, которая формирует молекулярный луч. Процесс носит чисто неравновесный кинетический характер, температура подложки составляет 200°С и ниже. Молекулярно-лучевая эпитаксия позволяет выращивать эпитаксиальный CdTe на поверхности КРТ, однако требует дорогостоящего и сложного оборудования для поддержания сверхвысокого вакуума.
Как видно из приведенного описания, предлагаемый способ получения тонких пленок теллурида кадмия по своим характеристикам занимает промежуточное положение между методами «горячей стенки» (1) и молекулярно-лучевой эпитаксии (2).
Литература
1. A.Lopez-Otero, L.D.Haas. High mobility as-grown PbTe films prepared by the hot wall technique. Thin solid films v.23 (1974), p.1-6.
2. C.J.Summers, E.L.Meeks, N.W.Cox. Molecular beam epitaxial growth of CdTe, HgTe, and Hg1-xCdxTe alloys. Journal of vacuum science and technology v.B2 (2) (1984), p.224-228.
Claims (1)
- Способ получения тонких пленок теллурида кадмия, заключающийся в том, что в вертикально расположенном реакторе типа "горячая стенка" в нижней части размещают источник теллурида кадмия, над ним на расстоянии не менее 10 диаметров реактора - подложку, присоединяют реактор к вакуумной откачной системе 10-3 Па и нагревают его таким образом, что температура источника составляет 500°С, температура области между источником и подложкой на расстоянии не менее 10 диаметров реактора составляет 550-600°С, а температура зоны конденсации и подложки поддерживается на менее высоком чем у источника уровне, благодаря чему в реакторе создается отклонение от термодинамического равновесия, перенос молекул газовой фазы Cd и Те2 на подложку и конденсация на ее поверхность, отличающийся тем, что, с целью получения эпитаксиального пассивирующего покрытия теллурида кадмия на поверхности полупроводникового материала теллурида кадмия-ртути, в реактор "горячая стенка" помещают подложку теллурида кадмия-ртути, температуру зоны конденсации, в которой расположена подложка, ограничивают пределами 250-300°С, а расстояние между границей зоны конденсации и подложкой поддерживают на уровне не более длины свободного пробега молекул газовой фазы при температуре конденсации.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005131776/28A RU2298251C1 (ru) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | Способ получения тонких пленок теллурида кадмия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005131776/28A RU2298251C1 (ru) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | Способ получения тонких пленок теллурида кадмия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2298251C1 true RU2298251C1 (ru) | 2007-04-27 |
Family
ID=38107032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005131776/28A RU2298251C1 (ru) | 2005-10-13 | 2005-10-13 | Способ получения тонких пленок теллурида кадмия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2298251C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675403C1 (ru) * | 2017-11-14 | 2018-12-19 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна") | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЗОВЫХ СЛОЕВ ГИБКИХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ CdTe В КВАЗИЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ |
| RU2699033C1 (ru) * | 2018-07-17 | 2019-09-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) | Способ низкотемпературной активации фотопроводимости пленок теллурида кадмия |
-
2005
- 2005-10-13 RU RU2005131776/28A patent/RU2298251C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| A.LOPEZ-OTERO, L.D.HAAS. High mobility as-grown PbTe films prepared by the hot wall technique. Thin solid films. V.23 (1974), pp1-6. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2675403C1 (ru) * | 2017-11-14 | 2018-12-19 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна" (Государственный университет "Дубна") | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЗОВЫХ СЛОЕВ ГИБКИХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ CdTe В КВАЗИЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ |
| RU2699033C1 (ru) * | 2018-07-17 | 2019-09-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) | Способ низкотемпературной активации фотопроводимости пленок теллурида кадмия |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tanaka et al. | Preparation of Cu2ZnSnS4 thin films by hybrid sputtering | |
| CN100468661C (zh) | Ⅳ-ⅵ族半导体单晶薄膜和其异质结构的制备方法 | |
| Varavin et al. | Molecular beam epitaxy of high quality Hg1− xCdxTe films with control of the composition distribution | |
| KR101110592B1 (ko) | 카드뮴 수은 텔루라이드의 제조방법 | |
| US5486237A (en) | Polysilicon thin film and method of preparing polysilicon thin film and photovoltaic element containing same | |
| JP2002057109A (ja) | 炭化珪素製造方法、炭化珪素及び半導体装置 | |
| KR100810730B1 (ko) | 태양전지용 광흡수층의 제조방법 | |
| JP2002329877A (ja) | Ｃｕ（Ｇａ及び（又は）Ｉｎ）Ｓｅ２薄膜層、Ｃｕ（ＩｎＧａ）（Ｓ、Ｓｅ）２薄膜層、太陽電池、Ｃｕ（Ｇａ及び（又は）Ｉｎ）Ｓｅ２薄膜層の形成方法 | |
| US20100136770A1 (en) | Group-iii metal nitride and preparation thereof | |
| CN101236905A (zh) | 一种在CdZnTe衬底上制备Ⅳ-Ⅵ族半导体单晶薄膜的方法 | |
| US7601215B1 (en) | Method for rapid, controllable growth and thickness, of epitaxial silicon films | |
| KR100857227B1 (ko) | 단일 유기금속 화학기상 증착 공정에 의한 ⅰ-ⅲ-ⅵ2화합물 박막의 제조방법 | |
| US9324898B2 (en) | Varying cadmium telluride growth temperature during deposition to increase solar cell reliability | |
| He et al. | Structure and optical properties of InN and InAlN films grown by rf magnetron sputtering | |
| Pessa et al. | Atomic layer epitaxy of CdTe on the polar (111) A and (111) B surfaces of CdTe substrates | |
| RU2298251C1 (ru) | Способ получения тонких пленок теллурида кадмия | |
| Yan et al. | Ag–N doped ZnO film and its p–n junction fabricated by ion beam assisted deposition | |
| Birkmire et al. | Cu (InGa) Se2 solar cells on a flexible polymer web | |
| Du et al. | Development of SiGeSn technique towards mid-infrared devices in silicon photonics | |
| Gossla et al. | Five-source PVD for the deposition of Cu (In1− xGax)(Se1− ySy) 2 absorber layers | |
| Wei et al. | SiNx deposited by in-line PECVD for multi-crystalline silicon solar cells | |
| Ashok et al. | Characterizations of a Selenized Cu (In 1-x Ga x) Se 2 Thin Film Absorber Layer Fabricated by a Three-Stage Hybrid Method | |
| Narita et al. | Initial stage of 3C–SiC growth on Si (0 0 1)–2× 1 surface using monomethylsilane | |
| Zhang et al. | Growth characteristics of SiC in a hot-wall CVD reactor with rotation | |
| Elsass et al. | Influence of Ga flux on the growth and electron transport properties of AlGaN/GaN heterostructures grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191014 |