Главная  Пленочные термоэлементы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [ 34 ] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76]

подложки. При температуре 390° С появляются крупные треугольные пятна (рис. 2.16, а), а при 410° С поверхность пленки резко меняется. Она теряет блеск и представляет собой совокуп-та)сть тетраэдрических пиков с огранкой плоскостями (100) (плоскости с наименьшей поверхностной энергией) (рис. 2.16, б). При 420° С между тетраэдрами появляются открытые участки и средняя толщина пленки уменьшается, т. е. происходит ее интенсивное реиспарение (рис. 2.16, в). Резкое ухудшение совершенства структуры пленок теллурида свинца на слюде при температурах подложки свыше 400° С отмечено также в [136].

В пленках на слюде, выращенных в условиях сверхвысокого вакуума [62] (об установке см. в разд. 2.2) при температурах подложки 180-230 °С, также наблюдались два доминирующих типа дефектов: двойниковые границы и отдельные дислокации, перпендикулярные поверхности пленки. Плотность последних (1-5. -10 см~) благодаря созданию особо чистых условий конденсации была значительно ниже, чем в [135]. Толстые монокристаллические пленки РЬТе {d ~ 18 мкм) с совершенной структурой были получены методом горячей стенки на слюде-мусковите [137]. Напыление производилось в особо чистых условиях (вакуум - 10~Тор, вакуумная камера и шихта предварительно обезгаживались в течение 24 ч при температуре 350° С). Микрорентгеноспектральный анализ показал идентичность составов шихты и пленки. О строго стехиометрическом составе цлецок говорит также достигнутая довольно низкая концентрация электронов (6-10® см~). Пленки, полученные при температуре 280° С, обладали крупноблочной монокристаллической структурой с размерами блоков, достигающими сотен микрон.

Конденсация теллурида свинца на слюде в зависимости от г.те-пени пересыщения паровой фазы у подложки в методе газодинамического потока исследована в [68]. При заданном градиенте температуры в камере квазизамкнутого объема температура подложки и степень пересыщения царовой фазы у подложки зависели от расстояния х между основавдем камеры и подложкой. Конденсация на подложке начиналась при х, превышающем критическое значение а;кр. При дальнейшем увеличении х скорость конденсации вначале возрастала вследствие понижения температуры подложки и, следовательно, уменьшения интенсивности реиспарёния пленки, а затем начинала убывать из-за понижения плотности потока пара, конденсировавшегося на стенках камеры. При градиенте температуры в камере 4 5-10 град/м и расстояниях X, незначительно превышающих а;кр, пересыщение if) было невелико (-ф = 2,1 -г- 4,2), а температура подложки достигала 400 - 500° С. В таких условиях наряду с конденсацией происходило сильное реиспарение пленки, и в результате интенсивного массообмена пара и пленки образовывались крупные кристаллы с совершенной структурой; их поверхностная плотность составляла 6.10 см". Такие, как и при конденсации в открытом вакууме, пленки формировались путем срастания симметрично ориен-



тированных частиц треугольной формы и приобретали ориента-- цию (111) [100] РЬТе It (0001) [1120] слюды. Здесь также наблюдались двойниковые границы типа (112), образующие замкнутые фигуры. При увеличении х пересыщение быстро возрастало до-значений = 10 10*, при этом образовывались мелкодисперсные поликристаллические пленки.

Ориентация пленок теллурида свинца на ниобате лития. Конденсация пленок теллурида свинца на ниобате лития исследована в [65]. Были получены следующие эпитаксиальные соотношения:

а) (001) [010] РЬТе (0001) [1010] LiNbOg,

б) (111) [211] РЬТе II (0001) [1010] LiNbOg, (001) [110] РЬТе II (1012) [1210] LiNbOg, (115) [141] РЬТе II (1010) [0001] LiNbOg, (ИЗ) Д41] РЬТе II (1120) [0001] LiNbOg.

Формирование той или иной из указанных структур на грани (0001) LiNbOg зависит от температуры предварительного отжига подложки. При температуре выше 1000° С реализуется орионта-ция типа а), при температуре ниже 950° С - типа б). Это объясняется тем, что нагрев подложки свыше1000° С ведет к потере нио-батом лития кислорода из поверхностного слоя и к соответствующей перестройке структуры [138]. Пленки с наиболее совершенной структурой и наибольшей подвижностью конденсируются на грани (1120) [65].

Рост пленок теллурида свинца на аморфных подложках. Конденсация пленок теллурида свинца на аморфных подложках производилась во многих работах [87, 139-143]. Текстурированные пленки РЬТе на стекле с преимущественной ориентацией плоскости (111) зерен параллельно подложке были получены в [87]. Пленки содержали отдельные монокристаллические области, беспорядочно ориентированные по отношению к соседним областям. Их размеры при увеличении температуры подложки возрастали от 10 до 200 нм. Увеличение размеров зерен пленки РЬТе на поли-имидной подложке от 0,1-0,2 до 0,4-0,5 мкм при увеличении температуры подложки от 300 до 350° С наблюдали в [143].

Образование текстуры пленоЛ теллурида свинца при напылении на ам:орфных подложках в зависимости от скорости конденсации, которая изменялась от 1,5 до 30 нм/с, рассмотрено в [140]. Напыление производилось на неподогреваемые подложки из стекла и нержавеющей стали. По мере увеличения скорости конденг сации структура пленок изменялась от разориентированнрй до текстурированной с преимущественной ориентацией (111) параллельно подложке, проходя последовательно через текстуры (100), (110)и(211). Чередование ориентации объясняется изменением ки нетической энергии койдёнсированных атомов при изменении скорости напыления (скорость напыления варьировалась за садт< изменения температуры испарения) и, возможно, изменением тем-



пературы подложки под воздействием излучения от испарителя.

Формирование пленок теллурида свинца при лазерном напылении. В [144] исследованы особенности роста пленок теллурида свинца при лазерном напылении. Для этой технологии характерны большая энергия частиц в паровой фазе и сверхвысокая скорость конденсации. Напыление производилось на неподогреваемую подложку из NaCl в вакууме 10" Тор, плотность потока энергии изменялась от 10 до 3-10 Вт/см , за один лазерный импульс напылялся слой РЬТе толгциной 20 нм. При плотности потока энергии 10 Вт/см конденсировалась мелкодисперсная неориентированная структура, в то время как по данным [66] на NaCl при 1сомнатной температуре подложки образовывается текстурирован-ная поликристаллическая пленка РЬТе. Это различие объясняется большой скоростью осаждения вегцества при лазерном напылении, подавляюгцей миграцию частиц по подложке и затрудняющей рост зародышей. При повышении плотности потока энергии до З-Ю Вт/см на непрогреваемой подложке конденсировалась высокосовершенная структура. Улучшение структуры пленки объясняется разогревом подложки при конденсации пара, обладающего высокой энергией.

Высокие скорости конденсации (порядка 10* нм/с) при напылении лазерным импульсом позволяют получать сплошные пленки весьма малой толщины (в несколько атомных слоев) [145]. При этом пленка находится в неравновесном состоянии и ее структура претерпевает быстрые изменения. Релаксационные изменения в быстроосажденных с помощью лазерного импульса тонких пленках теллурида свинца рассмотрены в [146]. Непосредственно после напыления пленка насыщена дефектами, главным образом вакансиями, которые при переходе к более равновесному состоянию материала конденсируются в поры, объединяющиеся в дальнейшем с образованием сети каналов. В результате сплошность пленки нарушается, что приводит к падению электропроводности. Этот процесс изучался в [146] путем фиксации состояния пленки в определенный момент после конденсации с помощью напыления слоя диэлектрика NaAlOg поверх пленки. Было найдено, что релаксационные изменения происходят за промежутки времени, измеряемые миллисекундами, причем с увеличением температуры подложки процесс релаксации ускоряется, а электропроводность пленки падает, так как растет начальная дефектность пленки.

2.5. Зависимость концентрации

и подвижности носителей заряда

от условий термического напыления пленок РЬТе

Концентрация носителей заряда. На концентрацию носителей заряда в пленках теллурида свинца влияют в основном следующие факторы: соотношение концентрации атомов свинца и теллура в паровой фазе, интенсивность реиспарёния свинца и теллура из



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [ 34 ] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76]

0.0009