34
Движущей силой многих важнейших технологических операций
получения, последующей обработки полупроводниковых материалов и
создания приборов на их основе является диффузия компонентов, примесей,
точечных дефектов. Диффузия в твердом теле это обусловленный тепловым
движением процесс переноса атомов из одних позиций в кристаллической
решетке в другие. Особенности этого переноса существенным образом
зависят от вида атомного разупорядочения,
типа и степени ионизации
точечных дефектов, их концентрации и подвижности, т. е. от дефектной
структуры кристалла в целом.
При препарировании пленок в едином технологическом цикле,
прорастание кристаллитов от подложки носит колоннообразный характер, то
есть по толщине не имеют границ кристаллитов, прорастая в непрерывный
монокристалл.
Aдсорбированный на свободный поверхность (СП) пленки кислород
становится источником его диффузии в объем пленок. В объеме, как и на
(СП), кислород образует акцепторные состояния.
Процессы, связанные с
диффузией в объем кристаллитов в пленках, такие же, как диффузионные
процессы в объемных материалах.
Поведение различных примесей в объеме халькогенидов свинца
подробно описано в [1,2], однако данные, относящиеся к поведению
кислорода в РbТе наиболее скудны.
Наиболее простым экспериментальным методом изучения взаи-
модействия пленок РbТе с кислородом является их термоотжиг (ТО) на
воздухе при различных температурах. Кислород является гораздо реакционно
способней азота и других компонентов
атмосферы по отношению к РbТе,
поэтому влияние выдержки на воздухе на свойства пленок в основном
сводится к взаимодействии с кислородом.
Для выяснения вопроса о том, насколько диффузионные процессы,
связанные с внедрением кислорода на границах кристаллитиов (ГК) и в
объем пленок, соотносятся между собой в [3] проведен следующий
эксперимент. Изучено воздействие (ТО) на воздухе и в вакууме на
электропроводностъ и холловской концентрации электронов (эти параметры
дают наибольшую информацию о диффузионных процессах) пленок,
полученных при Т≈620 К и прочих равных условиях, имплантированных и
неимплантированных кислородом. Дело в том, что при (ТО) на воздухе
имплантированных пленок должны происходить
процессы объемной
диффузии кислорода из имплантированного слоя и диффузия вдоль (ГК) из
атмосферы. Сравнение воздействия этих процессов на параметры пленок с
изменением свойств при (ТО) неимплантированных образцов и должно было
35
пролить свет на эффективность различных видов диффузии. На основе
анализа экспериментальных результатов показали, что закономерности в
изменении
σ
и n
н
(ТО) на воздухе имплантированных кислородом пленок
почти такие же, как и не имплантированных. Также заметно, что
относительное изменение электропроводности за одни и те же промежутки
времени (ТО) гораздо сильнее соответствующих изменений в холловской
концентрации электронов. При (ТО) в
вакууме, где отсутствует
кислородосодержащая среда или имплантированного кислородом слоя,
изменений в параметрах пленок не происходит, т.е. нагрев в вакууме не
стимулирует объемных диффузных процессов.
Для изучения изложенной механизм изменения концентрации
электронов в пленках за счет обеднения объема кристаллитов избытком
свинца, проведено сравнение кинетики изменения свойств пленок,
полученных из материала, легированного различными примесями, в процессе
(ТО) на воздухе. В частности, наряду с изучением особенностей деградации
при (ТО) пленок РbТе<РbI
2
> исследовалось влияние (ТО) на параметры
пленок РbТе<Вi>. На рис.1 представлена кинетика
изменения параметров
пленок в процессе (ТО) на воздухе при 370 К .
36
Рис.1. Кинетика изменения электропроводности (
a
) и холловской
концентрации электронов (б) в пленках PbTe
в процессе (TO) на
воздухе при 370 К. Содержание висмута в конденсатах, вес % : 1-0.8: 2-1.0.
Сравнивая эти данные, можно видеть, что характер изменения
электропроводимости и коэффициента термоэдс в пленках РbТе<Вi> в
процессе (ТО) схож с таковым в пленках РbТе<РbI
2
>.
Наиболее интересным результатом, следующим из рисунка 1, является
слабая зависимость холловской концентрации электронов в пленках от
времени (ТО). Это резко отличает наблюдаемый здесь характер зависимости
в процессе (ТО) от данных по пленкам РbТе
<
РbI
2
>
.
Падание электропроводимости и рост коэффициента термоэдс в
пленках РbТе<Вi> в процессе (ТО) на воздухе связаны с внедрением
кислорода на (ГК). Отсутствие заметных изменений в n
н
свидетельствует, что
кислород на (ГК) с избыточными атомами висмута не связывается и не
стимулирует его перераспределение в объеме кристаллитов. Таким образом,
сравнение особенностей деградации свойств пленок РbТе<РbI
2
> и
РbТе
при (ТО) подтверждает, что именно с присутствием в пленке РbТе
<
РbI
2
>
избытка свинца, в основном, и связано изменение объемных свойств этих
пленок при их взаимодействии с кислородосодержащей средой.
Еще одним подтверждением предложенного механизма эффекта
взаимодействия пленок халькогенидов свинца с кислородосодержащей сре-
дой является эксперименты по (ТО) образцов, предварительно подверженных
(ТО) на воздухе, в вакууме [4]. Оказалось, что в пленках РbТе в процессе
(ТО) в вакууме обнаруживается некоторое увеличение α и
∝
2
𝜎
, однако при
этом холловская концентрация электронов практически не меняется,
оставаясь почти на порядок меньше той, которую имели образцы до (ТО) на
воздухе. Это указывает на необратимый характер изменения объемных
37
свойств кристаллитов при (ТО) на воздухе, которые как раз и обусловлены
диффузионным истощением объема кристаллитов избытком свинца.
Do'stlaringiz bilan baham: 
