RU2342469C2 - Method of depositing thin stoichiometric films of binary compounds - Google Patents
Method of depositing thin stoichiometric films of binary compounds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2342469C2 RU2342469C2 RU2006143183/02A RU2006143183A RU2342469C2 RU 2342469 C2 RU2342469 C2 RU 2342469C2 RU 2006143183/02 A RU2006143183/02 A RU 2006143183/02A RU 2006143183 A RU2006143183 A RU 2006143183A RU 2342469 C2 RU2342469 C2 RU 2342469C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- films
- tellurium
- substrate
- compound
- cdte
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области полупроводниковой нанотехнологии, в частности к области тонкопленочного материаловедения, и может быть успешно использовано в современной технике, особенно в быстро развивающейся технологии интегральных схем. Тонкие пленки служат также основными элементами в различных областях техники, в частности для преобразования солнечной энергии в электрическую и сверхпроводниковых приборах.The invention relates to the field of semiconductor nanotechnology, in particular to the field of thin-film materials science, and can be successfully used in modern technology, especially in the rapidly developing technology of integrated circuits. Thin films also serve as basic elements in various fields of technology, in particular for converting solar energy into electrical and superconducting devices.
Известны разные способы нанесения тонких стехиометрических пленок бинарных соединений, которые по принципу их действия подразделяются на разных группы.There are various methods of applying thin stoichiometric films of binary compounds, which according to the principle of their action are divided into different groups.
Известны способы эпитаксиального осаждения пленок АIIBVI [1], общие требования к которым сводятся к тому, что пленки следует получать в максимально чистых условиях; подложка должна быть химически инертна при рабочих температурах; температура эпитаксии должна выбираться специальным образом, чтобы обеспечивались десорбция остаточных газов с поверхности подложки и высокая поверхностная подвижность атомов, а необходимые примеси в пленки должны контролируемо вводиться и т.д. Однако такие способы достаточно дороги.Known methods for epitaxial deposition of films A II B VI [1], the general requirements for which are that the films should be obtained in the most clean conditions; the substrate should be chemically inert at operating temperatures; the epitaxy temperature should be chosen in a special way so that the desorption of residual gases from the surface of the substrate and high surface mobility of atoms are ensured, and the necessary impurities are introduced into the films in a controlled manner, etc. However, such methods are quite expensive.
Известны способы химического осаждения из газовой фазы [2-8], различные варианты которых можно разделить на две группы: способы, аналогичные выращиванию кристаллов, и способы близкого переноса (сэндвич-метод). Любой из вариантов этого способа осаждения из газовой фазы осуществляется на основе пиролиза химически активных газов, поэтому формирование пленки должно проводится при довольно высокой температуре. В частности, при формировании пленок поликристаллического кремния пластина должна быть разогрета до 600-650°С, а пленок нитрида кремния до 750-800°С. Однако эти способы достаточно дороги, требует высокой стерильности, обусловленной тем, что реакционный объем, как правило, отделен от остального пространства реактора, а также имеет повышенные требования к технике безопасности.Known methods of chemical vapor deposition [2-8], various versions of which can be divided into two groups: methods similar to crystal growth, and methods of close transfer (sandwich method). Any of the variants of this method of deposition from the gas phase is carried out on the basis of the pyrolysis of chemically active gases, so the formation of the film should be carried out at a fairly high temperature. In particular, during the formation of polycrystalline silicon films, the plate should be heated to 600-650 ° C, and silicon nitride films to 750-800 ° C. However, these methods are quite expensive, require high sterility, due to the fact that the reaction volume, as a rule, is separated from the rest of the reactor space, and also has increased safety requirements.
Известны способы нанесения пленок конденсацией в вакууме (открытое испарение). При вакуумной конденсации пленок А"ВVI используются различные технологии испарения исходных материалов, в частности термическое открытое испарение и конденсация в квазизамкнутых объемах [9-10]. Однако способы открытого вакуумного термического испарения требуют строгого соблюдения условий синтеза пленок, что трудно осуществимо, в результате чего химический и фазовый состав от образца к образцу может меняться.Known methods for applying films by condensation in vacuum (open evaporation). The vacuum condensation of A "B VI films uses various technologies for the evaporation of the starting materials, in particular, thermal open evaporation and condensation in quasiclosed volumes [9–10]. However, the methods of open vacuum thermal evaporation require strict observance of the conditions for the synthesis of films, which is difficult, as a result bringing the chemical and phase composition from sample to sample can vary.
Известны технологии получения тонких стехиометрических пленок бинарных соединений методом атомно-молекулярного наслаивания (МН).Known technologies for producing thin stoichiometric films of binary compounds by atomic molecular layering (MN).
Наиболее близким к предлагаемому изобретению способом, принятым в качестве прототипа, является способ получения тонких пленок с использованием MH [11].Closest to the proposed invention, the method adopted as a prototype is a method for producing thin films using MH [11].
В известном способе на подложку, предварительно подготовленную путем последовательной многократной обработки ее поверхности, послойно наносятся в заданной последовательности монослои вещества необходимой химической природы парами реагентов-прекурсоров в смеси с газом-носителем с промежуточным удалением избытка реагентов-прекурсоров и продуктов реакции, слабо связанных с поверхностью подложки.In the known method, on a substrate previously prepared by sequentially repeatedly treating its surface, layers of the required chemical nature are applied layerwise in a predetermined sequence in monolayers by pairs of precursor reagents in a mixture with a carrier gas with intermediate removal of excess precursor reagents and reaction products weakly bonded to the surface the substrate.
Недостатками известного способа является недостаточно высокое устранение химических дефектов в получаемой пленке, а также достаточно высокая стоимость используемых реагентов и самого способа за счет многократного наслаивания разных реагентов.The disadvantages of this method is the insufficiently high elimination of chemical defects in the resulting film, as well as the relatively high cost of the reagents used and the method itself due to the multiple layering of different reagents.
Предлагаемое изобретение свободно от этих недостатков.The present invention is free from these disadvantages.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение более качественных тонких стехиометрических пленок бинарных соединений (т.е. без геометрических и химических дефектов), а также удешевление, упрощение способа и сокращение времени его проведения по сравнению с прототипом.The technical result of the invention is to obtain higher-quality thin stoichiometric films of binary compounds (i.e., without geometric and chemical defects), as well as cheaper, simpler method and reduction of its time compared to the prototype.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе нанесения тонких стехиометрических пленок бинарных соединений, состоящем в послойном нанесении заданной последовательности монослоев вещества необходимой химической природы, на предварительно подготовленную поверхность подложки путем последовательной многократной обработки поверхности подложки парами реагентов-прекурсоров в смеси с газом-носителем с промежуточным удалением избытка реагентов-прекурсоров и продуктов реакции, слабо связанных с поверхностью подложки, в соответствии с предлагаемым изобретением поверхность подложки при температуре 210-390°С последовательно обрабатывают парами катион- и анионсодержащих реагентов-прекурсоров в смеси с газом-носителем, а нестехиометрически избыточный элемент бинарного соединения удаляют с поверхности подложки путем ее обработки реагентом-прекурсором, образующим с упомянутым элементом летучее соединение.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of applying thin stoichiometric films of binary compounds, which consists in layer-by-layer deposition of a given sequence of monolayers of a substance of a necessary chemical nature, onto a previously prepared substrate surface by successive multiple treatment of the substrate surface with pairs of precursor reagents mixed with a carrier gas with intermediate removal of excess precursor reagents and reaction products weakly bound to the surface substrates, in accordance with the invention, the surface of the substrate at a temperature of 210-390 ° C is sequentially treated with pairs of cationic and anion-containing precursor reagents in a mixture with a carrier gas, and a non-stoichiometrically excess element of the binary compound is removed from the surface of the substrate by treating it with a precursor reagent, forming a volatile compound with said element.
Кроме того, технический результат достигается тем, что бинарное соединение содержит атом металла и металлоида.In addition, the technical result is achieved in that the binary compound contains a metal atom and a metalloid.
Помимо этого, технический результат достигается тем, что в качестве катион- и анионсодержащих реагентов-прекурсоров выбирают элементорганические соединения.In addition, the technical result is achieved by the fact that as the cation - and anion-containing reagent precursors choose organometallic compounds.
Вместе с тем, технический результат достигается тем, что в качестве газа-носителя выбирают водород, азот, инертные газы.At the same time, the technical result is achieved in that hydrogen, nitrogen, and inert gases are chosen as the carrier gas.
При этом технический результат достигается тем, что в качестве катионсодержащих и анионсодержащих реагентов-прекурсоров выбирают (СН3)2Cd (диметилкадмий) и allyl-iso-propyltelluride (аллилизопропилтеллурид) MeAllylTe (метилаллителлурид), соответственно.The technical result is achieved by the fact that (CH 3 ) 2 Cd (dimethyl cadmium) and allyl-iso-propyltelluride (allylisopropyltelluride) MeAllylTe (methylallyl telluride), respectively, are selected as cation-containing and anion-containing precursor reagents.
Кроме того, технический результат достигается тем, что в качестве реагента-прекурсора, образующего летучее соединение с нестехиометрически избыточным элементом бинарного соединения, выбирают вещества из ряда СН3ОН, (метанол), С2Н5OH (этанол), С2Н5Br (бромистый этил), С2Н5I (йодистый этил), iPrOH (изопропанол).In addition, the technical result is achieved by the fact that as a precursor reagent forming a volatile compound with a non-stoichiometrically redundant element of the binary compound, substances from the series CH 3 OH, (methanol), C 2 H 5 OH (ethanol), C 2 H 5 are selected Br (ethyl bromide), C 2 H 5 I (ethyl iodide), iPrOH (isopropanol).
Вместе с тем, технический результат достигается тем, что давление паров катион- и анионсодержащих реагентов-прекурсоров в смеси с газом-носителем выбирают в диапазоне 28-31 мм рт.ст.However, the technical result is achieved by the fact that the vapor pressure of cationic and anionic reagent precursors in a mixture with a carrier gas is selected in the range of 28-31 mm Hg.
Сущность заявленного способа состоит в том, что для достижения указанного технического результата используется 3-й реагент, который подбирается таким образом, чтобы его избыток при атомно-молекулярном наслаивании проявлял больше свои химические свойства. При этом состав получаемой заявленным способом пленки существенно отличается от состава пленок, получаемых стандартным модулем атомно-молекулярного наслаивания.The essence of the claimed method lies in the fact that to achieve the specified technical result, a 3rd reagent is used, which is selected so that its excess during atomic-molecular layering exhibits more of its chemical properties. Moreover, the composition of the film obtained by the claimed method differs significantly from the composition of the films obtained by the standard atomic-molecular layering module.
При стандартном модуле атомно-молекулярного наслаивания, который используется в прототипе, осуществляется поочередная обработка 1-м и 2-м реагентами, затем при обработке 2-го слоя осуществляется повторение той же очередности и т.д. Таким образом, каждый наносимый слой обрабатывается дважды (поэтапно) и не менее 10 мин происходит его формирование. Поэтому можно предположить, что при 2n (где n - количество слоев) возможно достижение достаточно однородного слоя, но он не контролируем, а поэтому, если дефект уже появился, то даже при наслаивании 2n количества слоев избавиться от него практически невозможно. Кроме того, существенно повышается время изготовления такой пленки, а также удорожается технология из-за увеличения расхода используемых достаточно дорогих реагентов.With the standard module of atomic-molecular layering, which is used in the prototype, sequential processing of the 1st and 2nd reagents is carried out, then when processing the 2nd layer, the same sequence is repeated, etc. Thus, each applied layer is processed twice (in stages) and at least 10 minutes it is formed. Therefore, we can assume that at 2 n (where n is the number of layers) it is possible to achieve a fairly uniform layer, but it is not controlled, and therefore, if a defect has already appeared, then even when 2 n layers are layered, it is almost impossible to get rid of it. In addition, the production time of such a film is significantly increased, and the technology is also becoming more expensive due to an increase in the consumption of rather expensive reagents used.
В заявленном способе достигаемый технический результат иллюстрируется на примере CdTe, используемого в качестве 3-го реагента.In the claimed method, the achieved technical result is illustrated by the example of CdTe used as the 3rd reagent.
Получение стехиометрических пленок соединения CdTe связано с определенными трудностями в выборе прекурсоров. В отличие от сульфидов и селенидов, для которых существуют устойчивые гидриды, теллуриды нельзя получать по известным реакциям металлорганических соединений (МОС) с соответствующим гидридом. Это вызвано тем, что ТеН2 представляет собой неустойчивое соединение, разлагающееся при температуре выше 0°С. Усилия многих исследователей в настоящее время направлены на поиск подходящих реакций с использованием МОС, которые позволят синтезировать слои CdTe приборного качества известными методами получения тонких пленок.The preparation of stoichiometric films of the CdTe compound is associated with certain difficulties in the selection of precursors. Unlike sulfides and selenides, for which stable hydrides exist, tellurides cannot be obtained by known reactions of organometallic compounds (MOS) with the corresponding hydride. This is because TeH 2 is an unstable compound that decomposes at temperatures above 0 ° C. The efforts of many researchers are currently aimed at finding suitable reactions using MOS that will allow the synthesis of instrument-grade CdTe layers using known methods for producing thin films.
Из многочисленных соединений, которые использовались для синтеза данного материала наш выбор остановился на MeTeAllyl, как наиболее подходящем для достижения поставленного технического результата прекурсоре. Этот выбор обоснован относительно низкой температурой разложения соединения с одной стороны и доступностью получения реагента высокой степени чистоты с другой.Of the many compounds that were used to synthesize this material, our choice was made on MeTeAllyl, as the precursor most suitable for achieving the technical result. This choice is justified by the relatively low decomposition temperature of the compound on the one hand and the availability of obtaining a high purity reagent on the other.
Первоначальные эксперименты, проведенные в Санкт-Петербургском государственном университете, подтвердили известный из литературы факт, что молекулы элементарного теллура в интересном для практического применения диапазоне температур (250-350°С) плохо адсорбируются на кремниевой подложке [12, 13].Initial experiments at St. Petersburg State University confirmed the well-known fact from the literature that elemental tellurium molecules in the temperature range of interest for practical use (250–350 ° C) are poorly adsorbed on a silicon substrate [12, 13].
На Фиг.1 приведена микрофотография поверхности кремниевой подложки, на которую была предпринята попытка нанести пленку Те при температуре 310°С. На фотографии видны отдельные микрокристаллиты теллура, имеющие правильную огранку, покрывающие поверхность подложки островками.Figure 1 shows a micrograph of the surface of a silicon substrate, on which an attempt was made to apply a film of Te at a temperature of 310 ° C. The photograph shows individual tellurium microcrystallites that have the correct faceting and cover the surface of the substrate with islands.
На фиг.2 иллюстрируются конкретные результаты, проведенные в условиях сверхвысокого вакуума [12-13], которые показали, что атомы теллура связываются с поверхностными атомами кремниевой подложки только в отдельных местах, где существует избыток поверхностной энергии в местах выхода дислокации или иных дефектов и неоднородностей на поверхность. Микрофотография полированной поверхности кремния, которая была искусственно нарушена созданием сетки царапин перед проведением синтеза, показывает образование многочисленных мелких кристаллитов, плотно покрывающих все видимое поле и соприкасающихся между собой.Figure 2 illustrates the specific results carried out under ultrahigh vacuum [12-13], which showed that tellurium atoms bind to the surface atoms of the silicon substrate only in certain places where there is an excess of surface energy at the places where the dislocation emerges or other defects and inhomogeneities to the surface. A micrograph of the polished silicon surface, which was artificially broken by creating a network of scratches before the synthesis, shows the formation of numerous small crystallites that densely cover the entire visible field and are in contact with each other.
На Фиг.3 иллюстрируются экспериментальные результаты попытки получения пленки Те при более низкой температуре (t=270°C), которые не увенчалась успехом. Подложка, как видно из Фиг.3, также оказывалась покрытой микрокристаллитами Те примерно такой же плотности, но меньшего размера.Figure 3 illustrates the experimental results of an attempt to obtain a film of Te at a lower temperature (t = 270 ° C), which were unsuccessful. The substrate, as can be seen from Figure 3, also turned out to be coated with Te microcrystallites of approximately the same density, but smaller.
На Фиг.4 и Фиг.5 приведены микрофотографии образцов, полученных по результатам экспериментальных исследований, при оптимальном соотношении давления паров реагентов и длительности цикла молекулярного МН, когда не происходит формирования избыточных слоев одного из элементов, составляющих пленку. Из Фиг.4 и Фиг.5 видно, что пленки имеют хорошую зеркальную поверхность при толщине примерно 3 микрона. В то же время нарушение оптимальных условий проведения реакции молекулярного наслаивания путем неполного удаления продуктов реакции и избытка реагентов также приводит к формированию неоднородной шероховатой пленки теллурида кадмия. Толщина полученных пленок измерялась оптическим микроинтерферометром МИИ-4 по ступеньке, получаемой срезом пленки CdTe с кремниевой подложки.Figure 4 and Figure 5 shows microphotographs of samples obtained from experimental studies, with the optimal ratio of vapor pressure of the reactants and the duration of the molecular molecular cycle, when there is no formation of excess layers of one of the elements that make up the film. Figure 4 and Figure 5 shows that the films have a good mirror surface with a thickness of about 3 microns. At the same time, violation of the optimal conditions for conducting the molecular layering reaction by incomplete removal of the reaction products and excess reagents also leads to the formation of an inhomogeneous rough film of cadmium telluride. The thickness of the obtained films was measured with a MII-4 optical microinterferometer according to the step obtained by cutting a CdTe film from a silicon substrate.
Были проведены исследования кристаллической структуры полученных пленок на рентгеновском дифрактометре ДРОН 3.0 с использованием Cu Кα-излучения в следующем режиме съемке:Studies of the crystal structure of the obtained films were carried out on a DRON 3.0 X-ray diffractometer using Cu Kα radiation in the following shooting mode:
- ток - 16 мА;- current - 16 mA;
- ускоряющее напряжение - 36 кВ;- accelerating voltage - 36 kV;
- Ni - фильтр;- Ni - filter;
- скорость вращения образца - 2 град/мин;- sample rotation speed - 2 deg / min;
- скорость движения ленты - 600 мм/час.- the speed of the tape - 600 mm / hour.
Экспериментально были исследованы образцы зеркальных пленок CdTe на кремнии, полученных в оптимальном режиме. Известно, что поверхность монокристаллического кремния, прошедшая жидкостное травление, покрыта тонким реальным окислом, имеющим толщину 1-2 нм, что приводит к исчезновению упорядочивающего влияния подложки на структуру растущей пленки. В связи с этим кремниевые подложки в таких условиях не могут выполнять ориентирующего воздействия на растущую пленку.Samples of mirror CdTe films on silicon, obtained in the optimal mode, were experimentally studied. It is known that the liquid-etched surface of single-crystal silicon is coated with a thin real oxide having a thickness of 1-2 nm, which leads to the disappearance of the ordering effect of the substrate on the structure of the growing film. In this regard, silicon substrates under such conditions cannot perform orienting effects on the growing film.
На Фиг.6 приведена рентгенограмма пленки CdTe на кремнии. Расшифровка дифрактограммы свидетельствует о высокой степени упорядоченности полученных пленок CdTe. Обычным методом оценки совершенства пленок является измерение ширины первой линии на полувысоте максимума (FWHM). Для приведенного образца эта величина составляет 12 угловых минут. Эта величина находится в хорошем согласии с литературными данными, полученными методом MOCVD [14-15]. Полученные рентгенограммы свидетельствуют о том, что пленки CdTe имеют кубическую структуру.Figure 6 shows the x-ray film CdTe on silicon. The interpretation of the diffraction pattern indicates a high degree of ordering of the obtained CdTe films. A common method for evaluating film excellence is to measure the width of the first line at half maximum height (FWHM). For the given sample, this value is 12 arc minutes. This value is in good agreement with the literature data obtained by the MOCVD method [14–15]. The obtained X-ray diffraction patterns indicate that the CdTe films have a cubic structure.
Известно, что оптические спектры пленок соединений AIIBVI широко используются для характеристики их качества. Экспериментально были исследованы спектры пропускания пленок CdTe, полученных на слюде в диапазоне длин волн, характерных для соединения CdTe. Спектр был снят в криостате при температуре жидкого азота (77К). Полученный спектр приведен на Фиг.7, из которой видно, что край поглощения является довольно резким, соответствующим стехиометрическому составу пленки CdTe, и подтверждает хорошее качество полученных пленок CdTe методом молекулярного наслаивания.It is known that the optical spectra of films of compounds A II B VI are widely used to characterize their quality. The transmission spectra of CdTe films obtained on mica in the wavelength range characteristic of the CdTe compound were experimentally studied. The spectrum was recorded in a cryostat at a temperature of liquid nitrogen (77K). The resulting spectrum is shown in Fig. 7, from which it is seen that the absorption edge is rather sharp, corresponding to the stoichiometric composition of the CdTe film, and confirms the good quality of the obtained CdTe films by molecular layering.
В работе [12] авторы приводят термодинамические расчеты, из которых следует, что в температурном диапазоне 220-370°С образуется устойчивая связь комплекса Si2Te3 без дальнейшего роста слоев за счет формирования связи Те-Те. На кремниевой подложке образуются отдельные микрокристаллиты Те, покрывающие поверхность подложки островками.In [12], the authors give thermodynamic calculations, from which it follows that in the temperature range 220–370 ° С a stable bond of the Si 2 Te 3 complex is formed without further layer growth due to the formation of the Te – Te bond. Separate microcrystallites of Te are formed on the silicon substrate, covering islands with the surface of the substrate.
Для достижения указанного технического результата ставилась задача подобрать такой третий реагент, который в условиях синтеза с большой скоростью взаимодействует с элементарным теллуром и образует летучее соединение, которое удаляется в потоке водорода, но не затрагивает пленку CdTe.To achieve the indicated technical result, the task was to select a third reagent which, under synthesis conditions, interacts with elemental tellurium with high speed and forms a volatile compound that is removed in the hydrogen stream but does not affect the CdTe film.
Из известных источников [16-21] были проанализированы и отобраны несколько органических реагентов, которые взаимодействуют с атомами теллура, в избытке присутствующими на поверхности подложки, не затрагивая при этом пленку CdTe: СН3ОН, С2Н5ОН, iPrOH, С2Н5Br, C2H5I. После многочисленных экспериментальных исследований был выбран наиболее эффективный реагент.From organic sources [16–21], several organic reagents were analyzed and selected that interact with tellurium atoms that are present in excess on the surface of the substrate without affecting the CdTe film: CH 3 OH, C 2 H 5 OH, iPrOH, C 2 H 5 Br, C 2 H 5 I. After numerous experimental studies, the most effective reagent was selected.
С помощью стандартного вакуумного поста пленки CdTe и Те осаждали на стеклянных подложках, после чего на пленки воздействовали выбранными реагентами в условиях низкого давления и высокой температуры, близкой к температуре синтеза. Образование теллуроорганических соединений определяли по характерному резкому запаху теллуроорганических соединений. Визуально наблюдалось, что на пленках Те происходит химическое и термическое испарение. В области пленки, которая нагревалась в среде реагента, происходило исчезновение теллура.Using a standard vacuum post, CdTe and Te films were deposited on glass substrates, after which the films were exposed to the chosen reagents under conditions of low pressure and high temperature close to the synthesis temperature. The formation of organ tellurium compounds was determined by the characteristic pungent odor of organ tellurium compounds. It was visually observed that chemical and thermal evaporation occurs on Te films. Tellurium disappeared in the region of the film, which was heated in the reagent medium.
При проведении аналогичных экспериментов с CdTe на пленках не наблюдалось видимых изменений.When conducting similar experiments with CdTe, no visible changes were observed on the films.
На основании результатов проведенных экспериментов был сделан выбор в пользу следующих реагентов: C2H5I и C2H5Br.Based on the results of the experiments, the choice was made in favor of the following reagents: C 2 H 5 I and C 2 H 5 Br.
Известно [16], что диалкилтеллуродигалогениды образуются непосредственным нагреванием теллура с алкилгалогенидом в запаянной трубке уже при 100°С (диэтилтеллуродийодид):It is known [16] that dialkyltellurodihalogenides are formed by direct heating of tellurium with an alkyl halide in a sealed tube already at 100 ° C (diethyltelluroiod iodide):
Те+2RHal→R2TeHal2 Te + 2RHal → R 2 TeHal 2
Диэтилтеллуродигалогенид легко плавится и теряет при этом Hal2:Diethyltelluoro-halide easily melts and loses Hal 2 :
R2TeHal2→R2Te+Hal2.R 2 TeHal 2 → R 2 Te + Hal 2 .
Как описано выше, проведение синтеза по общепринятой схеме молекулярного наслаивания вызывает трудности в получения стехиометрических пленок CdTe из-за возможного образования на поверхности микрокристаллитов теллура. Для избежания роста кристаллитов необходимо удалять избыток теллура из реакционной области, для чего в синтезе был использован третий прекурсор, предотвращающий образование микрокристаллитов теллура. Таким образом, в цикл МН была дополнительно введена еще одна стадия: образовался трехстадийный процесс получения монослоя вещества. Новый технический результат был достигнут тем, что синтез проходил в три стадии, что позволило расширить круг материалов, получаемых методом МН.As described above, the synthesis according to the generally accepted molecular layering scheme causes difficulties in obtaining stoichiometric CdTe films due to the possible formation of tellurium on the surface of microcrystallites. To avoid crystallite growth, it is necessary to remove excess tellurium from the reaction region; for this, a third precursor was used in the synthesis to prevent the formation of tellurium microcrystallites. Thus, another stage was additionally introduced into the MN cycle: a three-stage process of obtaining a monolayer of a substance was formed. A new technical result was achieved in that the synthesis took place in three stages, which allowed us to expand the range of materials obtained by the method of MN.
На Фиг.8 (а) представлены фотографии пленок CdTe на кремнии, полученных методом молекулярного наслаивания по общепринятой схеме, а на Фиг.8 (б) методом МН по заявленной технологии. На Фиг.8 (а) и Фиг.8 (б) показаны одинаковые области пластинок в одинаковом масштабе. На этих фотографиях следует обратить внимание на область, выделенную «X». На пленках, полученных по общепринятой схеме МН [Фиг.8 (а)] хорошо видна темная область. Это область избыточного теллура, который образовался за счет возможного термического разложения MeTeAllyl. На пленках, полученных по заявленной технологии [Фиг.8 (б)], в области «X» не видно темной области. Вся поверхность пленки равномерна, зеркальна, что говорит об отсутствии избыточного теллура и служит доказательством стехиометричности состава пленки. Из сравнения полученных областей «X» на Фиг.8 (а) и Фиг.8 (б) можно сделать вывод, что введением третьей стадии можно решить задачу удаления микрокристаллитов теллура за счет образования теллуроорганического соединения, которое испаряется с поверхности пленки.On Fig (a) presents photographs of CdTe films on silicon obtained by molecular layering according to the conventional scheme, and on Fig (b) by the MN method according to the claimed technology. Fig. 8 (a) and Fig. 8 (b) show the same regions of the plates on the same scale. In these photographs, attention should be paid to the area highlighted by “X”. On films obtained according to the conventional MN scheme [Fig. 8 (a)], a dark region is clearly visible. This is the region of excess tellurium, which was formed due to the possible thermal decomposition of MeTeAllyl. On films obtained by the claimed technology [Fig. 8 (b)], a dark region is not visible in the “X” region. The entire surface of the film is uniform, mirror, which indicates the absence of excess tellurium and serves as proof of the stoichiometric composition of the film. From a comparison of the obtained regions “X” in FIG. 8 (a) and FIG. 8 (b), it can be concluded that by introducing the third stage, it is possible to solve the problem of removing tellurium microcrystallites due to the formation of an organo telluric compound that evaporates from the film surface.
На примере синтеза пленок CdTe предложен новый подход к получению стехиометрических пленок методом молекулярного наслаивания в случае частичного термического разложения одного из прекурсоров путем введения в цикл МН дополнительной стадии обработки, приводящей к удалению сверхстехиометрических атомов соединения.Using the synthesis of CdTe films as an example, a new approach to the production of stoichiometric films by molecular layering in the case of partial thermal decomposition of one of the precursors by introducing an additional processing step into the MN cycle, leading to the removal of superstoichiometric atoms of the compound, has been proposed.
Заявленный способ, как показывают результаты многочисленных экспериментальных исследований, имеет в сравнении с ближайшим аналогом [11] более высокое качество нанесения тонких стехиометрических пленок бинарных соединений (т.е. без геометрических и химических дефектов), а также за счет 3-стадийной процедуры нанесения слоев, является более дешевым, простым и более быстрым по времени получения таких пленок.The claimed method, as shown by the results of numerous experimental studies, has, in comparison with the closest analogue [11], higher quality deposition of thin stoichiometric films of binary compounds (ie, without geometric and chemical defects), as well as due to the 3-stage deposition procedure , is cheaper, simpler and faster in time to obtain such films.
Высококачественные пленки CdTe могут имеют широкое применение, в частности, в качестве детекторов излучения в ИК- и рентген-детекторах, а также они могут быть широко востребованы в качестве элементов солнечных батарей.High-quality CdTe films can be widely used, in particular, as radiation detectors in IR and X-ray detectors, and they can also be widely used as solar cell elements.
Источники информацииInformation sources
1. Калинкин И.П., Муравьева К.К. В кн.: Электролюминесцирующие пленки. Тарту 18-22 сентября, Изд-во Тартуск. Ун-та, 1972, с.7-78.1. Kalinkin I.P., Muravyova K.K. In the book: Electroluminescent films. Tartu September 18-22, Tartusk Publishing House. Univ., 1972, p. 7-78.
2. Nitshe R. "Fortschr. Miner", 1967, Bd. 44, N2, S.231-287.2. Nitshe R. "Fortschr. Miner", 1967, Bd. 44, N2, S.231-287.
3. Jeffes J.H. J. Crystal Growth, 1968, gol. 3/4, р.13-32.3. Jeffes JHJ Crystal Growth, 1968, gol. 3/4, r.13-32.
4. Ванюков А.В.: а) Изв. АН СССР, сер. Неорган, материалы, 1971, т.7, №9, с.1497-1502; б) в кн.: Халькогениды цинка, кадмия и ртути. Под ред. А.В.Ванюкова, М., «Металлургия», 1973, вып.73, с.124-138; в) «Кристаллография», 1971, т.16, №2, с.460-461.4. Vanyukov A.V .: a) Izv. USSR Academy of Sciences, ser. Inorgan, Materials, 1971, v. 7, No. 9, p. 1497-1502; b) in the book: Chalcogenides of zinc, cadmium and mercury. Ed. A.V. Vanyukova, M., Metallurgy, 1973, issue 73, p. 124-138; c) “Crystallography”, 1971, v.16, No. 2, p. 460-461.
5. Котелянский И.М. Изв. АН СССР, сер. Неорган. Материалы, 1971, т.7, №6, с.925-929.5. Kotelyansky I.M. Izv. USSR Academy of Sciences, ser. Inorgan Materials, 1971, v. 7, No. 6, pp. 925-929.
6. Рачева-Стамболиева Т.М. Исследование процесса роста эпитаксиальных слоев селенида кадмия из газовой фазы. Автореф. канд. дис. М., Моск. ин-т стали и сплавов, 1974. 17 с.6. Racheva-Stambolieva T.M. Investigation of the growth process of epitaxial layers of cadmium selenide from the gas phase. Abstract. Cand. dis. M., Mosk. Institute of Steel and Alloys, 1974.17 p.
7. Ratcheva-Stanbolieva Т.М., Kratsulin G.A., Tchistjakov Yu.D. e.a. "Phys. Stat. Solidi", 1974, vol.22a, №2, p.593-597.7. Ratcheva-Stanbolieva T.M., Kratsulin G.A., Tchistjakov Yu.D. e.a. Phys. Stat. Solidi, 1974, vol. 22a, No. 2, p. 593-597.
8. Hartmann H.J. Cryst. Growth, 1975, vol.31, p.323-332.8. Hartmann H.J. Cryst. Growth, 1975, vol. 31, p. 323-332.
9. Hudock P. Trans. Metal. Soc. AIME.9. Hudock P. Trans. Metal Soc. Aime.
10. T.Сугано, Т.Икома, Ё.Такэиси, В кн.: Введение в микроэлектронику. М.: «Мир», 1988.10. T. Sugano, T. Ikoma, Y. Takeishi, In the book: Introduction to microelectronics. M .: "World", 1988.
11. Patent No.: US 6270572 В1; Date of Patent: Aug. 7, 2001 (прототип).11. Patent No .: US 6,270,572 B1; Date of Patent: Aug. 7, 2001 (prototype).
12. Janet E. Hails, David J. Cole-Hamilton, John Stevenson, William Bell. Allyl-isopropyltelluride, a new MOVPE precursor for CdTe, HgTe and (Hg, Cd) Te. J. of Crystal growth, 214/215 (2000), p.45-49.12. Janet E. Hails, David J. Cole-Hamilton, John Stevenson, William Bell. Allyl-isopropyltelluride, a new MOVPE precursor for CdTe, HgTe and (Hg, Cd) Te. J. of Crystal growth, 214/215 (2000), p. 45-49.
13. 1st international symposium on Atomic Layer Epitaxy. W.Fashinger, P.Juza. Atomic Layer Epitaxy of CdTe / Acta Polytechnica Scandinavica. Chem. Tech. and metallurgy series №195 (1990), p.171-178.13.1 st international symposium on Atomic Layer Epitaxy. W. Fashinger, P. Juza. Atomic Layer Epitaxy of CdTe / Acta Polytechnica Scandinavica. Chem. Tech. and metallurgy series No. 195 (1990), p. 171-178.
14. N.H.Karam, R.G.Wolfson, I.B.Bhat, H.Ehsani, S.K.Ghandi. Growth and characterization of CdTe, HgTe and HgCdTe by atomic layer epitaxy. Thin solid films, 225 (1993), p.261-264.14. N.H. Karam, R. G. Wolfson, I.B.Bhat, H. Ehsani, S.K. Ghandi. Growth and characterization of CdTe, HgTe and HgCdTe by atomic layer epitaxy. Thin solid films, 225 (1993), p. 261-264.
15. Алесовский В.Б. Остовная гипотеза и опыт приготовления некоторых активных катализаторов. Автореферат докторской диссертации, Ленинград, 1952 г.15. Alesovsky V.B. The core hypothesis and experience in the preparation of certain active catalysts. Abstract of a doctoral dissertation, Leningrad, 1952
16. Бэгнал К. «Химия селена, теллура и полония» под ред: С.С.Родина. М.: Атомиздат, 1971.16. Bagnal K. “Chemistry of selenium, tellurium and polonium”, edited by S. S. Rodin. M .: Atomizdat, 1971.
17. F.S.Guziec. The chemistry of Organic Selenium and Tellurium compounds, vol.2, p.215.17. F.S. Guziec. The chemistry of Organic Selenium and Tellurium compounds, vol. 2, p. 215.
18. W.W.DuMont, R.Hensel, S.Kubiniok ets. The chemistry of Organic Selenium and Tellurium compounds, vol.2, p.591.18. W.W. DuMont, R. Hensel, S. Kubiniok ets. The chemistry of Organic Selenium and Tellurium compounds, vol. 2, p. 591.
19. И.Д.Садеков, А.А.Максименко и др. Органические производные монокоординированного теллура, Успехи химии 67(3), 1998.19. I.D. Sadekov, A.A. Maksimenko et al. Organic derivatives of monocoordinated tellurium, Uspekhi Khimii 67 (3), 1998.
20. И.Д.Садеков, А.А.Максименко, А.В.Захаров. Моноорганилпроизводные теллура (IV), Успехи химии 69(10), 2000.20. I. D. Sadekov, A. A. Maksimenko, A. V. Zakharov. Mono-organic derivatives of tellurium (IV), Advances in Chemistry 69 (10), 2000.
21. И.Д.Садеков, А.В.Захаров. Стабильные теллуролы и их металлические производные. Успехи химии 68 (11), 1999.21. I.D.Sadekov, A.V. Zakharov. Stable tellurides and their metal derivatives. Advances in Chemistry 68 (11), 1999.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006143183/02A RU2342469C2 (en) | 2006-12-07 | 2006-12-07 | Method of depositing thin stoichiometric films of binary compounds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006143183/02A RU2342469C2 (en) | 2006-12-07 | 2006-12-07 | Method of depositing thin stoichiometric films of binary compounds |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006143183A RU2006143183A (en) | 2008-06-27 |
| RU2342469C2 true RU2342469C2 (en) | 2008-12-27 |
Family
ID=39679457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006143183/02A RU2342469C2 (en) | 2006-12-07 | 2006-12-07 | Method of depositing thin stoichiometric films of binary compounds |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2342469C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553148C1 (en) * | 2013-11-28 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Method of producing monophase intermetallic thin film |
| RU2566129C1 (en) * | 2014-03-26 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Method of producing thin nanocrystalline intermetallic film on glass substrate |
-
2006
- 2006-12-07 RU RU2006143183/02A patent/RU2342469C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553148C1 (en) * | 2013-11-28 | 2015-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Method of producing monophase intermetallic thin film |
| RU2566129C1 (en) * | 2014-03-26 | 2015-10-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" | Method of producing thin nanocrystalline intermetallic film on glass substrate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006143183A (en) | 2008-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11624112B2 (en) | Synthesis and use of precursors for ALD of molybdenum or tungsten containing thin films | |
| Froment et al. | Phase formation processes in solution at the atomic level: Metal chalcogenide semiconductors | |
| US8927057B2 (en) | Graphene formation utilizing solid phase carbon sources | |
| JP5731519B2 (en) | Synthesis and use of precursors for ALD of thin films containing group VA elements | |
| JP5718808B2 (en) | Synthesis and use of precursors for ALD of tellurium and selenium thin films | |
| KR102616877B1 (en) | Method for forming W containing thin film on a substrate | |
| EP0659911A1 (en) | Method to form a polycrystalline film on a substrate | |
| US20130108877A1 (en) | Crystalline strontium titanate and methods of forming the same | |
| GB2304118A (en) | a method for forming a single crystal film on platinum film | |
| RU2342469C2 (en) | Method of depositing thin stoichiometric films of binary compounds | |
| Bugot et al. | Temperature effect on zinc oxysulfide-Zn (O, S) films synthesized by atomic layer deposition for Cu (In, Ga) Se2 solar cells | |
| Cruz et al. | The formation of CdTe thin films by the stacked elemental layer method | |
| Schnepf et al. | Disorder-tunable ZnGeP 2 for epitaxial top cells on Si | |
| Rumaner et al. | Interaction of GaSe with GaAs (111): formation of heterostructures with large lattice mismatch | |
| Wang et al. | Effect of the Pb/Ti Source Ratio on the Crystallization of PbTiO3 Thin Films Grown by Metalorganic Chemical Vapor Deposition at Low Temperature of 400oC | |
| Ouchi et al. | Room-temperature reaction between laser chemical vapor deposited selenium and some metals | |
| George et al. | Reactively evaporated copper sulphide films | |
| CN112501583B (en) | Preparation method of transition metal diselenide film | |
| US7507290B2 (en) | Flux assisted solid phase epitaxy | |
| Raven et al. | The nucleation and growth of zinc selenide onto (100) germanium surfaces | |
| Suchikova et al. | Optimization of Cdx TeyOz Synthesis Modes by the SILAR Method | |
| Eckertová et al. | Mechanism of film formation | |
| KR20230154735A (en) | Precursor for manufacturing transition metal chalcogen thin film and method for manufacturing transition metal chalcogen thin film using same | |
| Feldman | Growth of A15 Nb Si by epitaxy and composition grading | |
| JPS6135847A (en) | Preparation of membrane |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171208 |