автореферат диссертации по электронике, 05.27.06, диссертация на тему:Градиентная жидкофазная кристаллизация твердых растворов PbSnTe/PbTe с применением системы цифровой обработки сигналов

¿{и-Л

на правах рукописи Русинов Сергей Васильевич

УДК 621.315.592:548.55

ГРАДИЕНТНАЯ ЖИДКОФАЗНАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ РЬБпТе/РЬТеС ПРИМЕНЕНИЕМ СИСТЕМЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Специальность: 05.27.06 - "Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники "

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

НОВОЧЕРКАССК 2005

Работа выполнена на кафедре «Физика» Волгодонского института (филиала) государственного образовательного учреждения высшего технического образования ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Благин Анатолий Вячеславович Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Трипалин Александр Сергеевич

кандидат ф.-м. наук,

доцент Папков Игорь Петрович

Ведущее предприятие: НИИ физики РГУ

Защита состоится « 15 » декабря 2005 года в 10 часов на заседании специализированного диссертационного Совета К 212.304.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасского политехнического института) по адресу: 346400, Ростовская область, г. Новочеркасск, ГСП-1, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института).

Автореферат разослан «_12» ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

С. А. Горшков

££0^4 531 Я-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Несмотря на высокие масштабы использования различных видов дорогостоящих технологий (таких как молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) и др.) получения полупроводниковых материалов использующих в своем составе автоматизированные системы управления процессом, значительные объемы полупроводниковых материалов до сих пор получают с помощью методов жидкофазной эпитаксии (ЖЭ) и ее разновидностей. Такое положение, занимаемое эпитаксиальными методами роста, обусловлено отработанной технологией, низкой себестоимостью и требуемым качеством получаемых образцов. Список материалов, получаемых жидкофазной эпитаксией и градиентной жидкофазной кристаллизацией (ГЖК), может быть расширен, благодаря применению автоматизированной системы управления технологическим процессом.

Применение МЛЭ невозможно без автоматического управления в виду большого числа контролируемых параметров. В частности, ГЖК требует стабильного управления лишь температурой двух нагревателей, что может быть осуществлено в ручном режиме без применения современных систем управления. Тем не менее, применение автоматической системы управления, интегрированной с персональным компьютером, позволяет поднять точность измерения температуры и управления нагревательными элементами на более высокий уровень, что приводит к расширению числа получаемых полупроводниковых структур и качественному изменению их свойств. Исследованиями Труфманова А. П. и Попова А. И. установлено, что причиной выхода 20-25% годных образцов соединений на основе теллурида свинца является низкая точность управления температурно-временным режимом (ГОР). Особенностью этих структур является то обстоятельство, что они предъявляют высокие требования к точности управления ТВР, поэтому, независимо от числа управляющих параметров, необходимо применение системы автоматического управления ТВР на основе цифровой обработки сигналов.

Применяемые в настоящее время системы для управления ТВР технологического процесса ГЖК, в силу своих технологических свойств, не отвечают требованиям предъявляемым к современным измерительным системам. Низкая точность измерения температуры (±0,5*3 К), отсутствие полностью автоматического управления ТВР, существенные отклонения температуры от технологической и др. Все это приводит к увеличению плотности дефектов, снижению выхода годных образцов и невозможности кристаллизации методом ГЖК целого ряда твердых растворов (ТР) на основе теллу|зида сЕинца. .____

В связи с этим, особую актуальность приобретает разработка автоматизированной системы, осуществляющей оперативное управление ТВР и позволяющей производить синтез низко дефектных приборных структур на основе теяпурида свинца, с необходимыми технологическими характеристиками, лишенной недостатков приметаемых систем.

Цели и задачи работы. Целью работы является разработка автоматизированной системы управления процессом ГЖК с применением цифровой обработки сигналов, повышающей эффективность управления технологическим процессом, что позволит снизить дефектность в получаемых соединениях; определение влияния точности управления движущим фактором технологического процесса на качественное и структурное совершенство получаемых ТР. Исследование возможности получение низкодефектных структур РЬ-Эп-Те, легированных изовалентными примесями, и исследование свойств данных гете-роструктур.

Методы исследования. Экспериментальные исследования проводились с применением цифровой информационно-измерительной системы управления ТВР. Получение ТР проводилось методом ГЖК. Рентгенографические исследования проводили на ди-фрактометре ДРОН-ЗМ. Металлографическое исследование кристаллов проводили на свежих сколах с помощью микроинтерферометра МИИ-4. Вхождение веществ в твердый раствор определялось на микроанализаторе состава 1ХА-5 «СатеЬах».

Научная новизна.

1. Разработана система автоматического управления технологическим процессом градиентной жидкофазной кристаллизации на основе микроконтроллера смешанного сигнала.

2. В оборудовании ГЖК впервые применена идеология цифровой фильтрации сигналов.

3. Получены твердые растворы РЬ^пДе/РЬТе и РЬ1.х8пхТе(1п)/РЬТе при 0,2^x^0,28 методом градиентной жидкофазной кристаллизации.

4. Впервые исследованы закономерности градиентной жидкофазной кристаллизации с применением автоматической системы управления в системе РЬ(.х8пхТе/РЬТе и РЬ1.х8пхТе(1п)/РЬТе с использованием оловянно-свинцовых жидких зон.

5. Исследовано влияние индия на структурное совершенство твердых растворов РЬ1.х8пхТе(1п)/РЬТе, полученных методом градиентной жидкофазной кристаллизации (изменение плотности дислокаций, локальных макродефектов).

6. Установлен механизм стабилизации движущей силы технологического процесса градиентной жидкофазной кристаллизации в формировании структурных и электрофи-

зических свойств твердых растворов РЬ5пТаРЬТе н РЬ5пТе(Тп),'РЫе.

Практическая ценность работы. Разработана система автоматического управления температурно-временным режимом на основе МК С8051Р005 для технологического процесса градиентной жидкофазной кристаллизации. Точность регистрации и управления ТВР составляет ±0,05 К в диапазоне рабочих температур О-ЙООО С. Получены слои РЬЗпТе толщиной до 100 мкм, а также РЬ5пТе(1п) с содержанием индия 0,5 ат. % и толщиной до 100 мкм, которые могут использоваться для разработки лазерных структур и фотоприемных устройств в инфракрасной области спектра. Разработана управляемая ЭВМ технология выращивания гетероструктур А4В6 на основе теллурида свинца из жидкой фазы методом градиентной жидкофазной кристаллизацией.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Система автоматического управления температурно-временным режимом на основе МК С8051Р005, разработанная в диссертационной работе, пригодна для управления технологическим процессом градиентной жидкофазной кристаллизации. Точность регистрации и управления ТВР составляет ±0,05 К.

2. Использование схем цифровой фильтрации позволяет повысить стабильность входных сигналов и, соответственно, качество системы измерений.

3. Твердые растворы РЬБпТе, полученные методом градиентной жидкофазной кристаллизацией воспроизводимо кристаллизуются при соблюдении технологического цикла и точности параметров процесса. В системе РЬ^пДе/РЬТе возможна кристаллизация твердых растворов с содержанием х<0,28, РЬ1.х8пхТе(1п)/РЬТе с содержанием 0,2<х<0,28 и уровнем легирования 1п до 0,5 ат. %.

4. При определенных технологических условиях процесса ГЖК в системе РЬ1.х8пхТе/РЬТе возможно формирование гетероструктур, с требуемыми свойствами.

5. Нагревание ростовой композиции в гетеросистемах РЬ-Бп-Те на конечном этапе формирования градиента температуры со скоростью, превышающей 0,15 К/с, приводит к спонтанной кристаллизации и деградации структуры.

6. Нелинейный характер спектральных характеристик трехкомпонентных гетероструктур допускает возможность применения ТР РЬ-Бп-Те в качестве фотоприемников с «внутренним» интегрированием.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались: на международных и общероссийских с международным участием научно-технических конференциях: «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехноло-

гии» (Кисловодск, 2004 г.), «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2004 г.), «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2004 г.), «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (Новочеркасск, 2004 г.), Всероссийских конференциях с международным участием: «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими» (Новочеркасск, 2004 г.), "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" (Таганрог, 2002, 2004 гг.), межвузовских научно-технических конференциях, а также на конференциях, совещаниях ВИ ЮРГТУ.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 30 печатных работах, из них 7 - сборник научных трудов СаМГТУ, 19 - материалы Международных научно-технических конференций и общероссийских конференций с международным участием, 4 - научные статьи.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, двух приложений. Она изложена на 165 листах, содержит 64 рисунка, 12 таблиц. Список литературы включает 140 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность темы и необходимость разработки автоматизированной системы управления температурно-временным режимом градиентной жидко-фазной кристаллизации. Показана новизна работы и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассматриваются применяемые в настоящее время основные методы измерения и управления температурой технологических процессов и анализируются присутствующие в них недостатки.

Проводится анализ теоретических и экспериментальных работ, посвященных системам измерения температуры и методикам температурных измерений технологических экспериментов, а также анализ данных по исследованию структурной динамики гетероси-стем в процессе эпитаксиального роста твердых растворов методом ГЖК. Обсуждаются основные особенности и возможности методов измерения температур, конструкционные особенности формирования температурного поля в установках ГЖК.

Анализируются экспериментальные и теоретические данных по исследованию структурной динамики гетеросистем в процессе эпитаксиального роста твердых растворов методом ГЖК.

Точное управление технологической температурой ГЖК необходимо при кристаллизации сложных гетероетруктур. поэтому немаловажным является проблема автоматического управления технологической температурой ГЖК с требуемой точностью. Применяемые методики автоматического управления ТВР позволяют лишь управлять температурой процесса только в полуавтоматическом режиме, то есть существующие управляющие системы основаны на диалоге человека с машиной, в процессе которого пользователь принимает решение, опираясь на свои знания и опыт. Это может приводить к неоднозначности и неадекватности результатов.

Технологический процесс получеши низкодефектных полупроводниковых материалов методом ГЖК зависит от многих факторов, взаимосвязанных друг с другом. Большую часть которых можно устранить на стадии подготовки эксперимента. В связи с этим, основным требованием получения сложных гетероетруктур становится точное управление ТВР. Развитие вычислительной техники привело к созданию таких ЭВМ, которые могут считывать, обрабатывать совокупность разнородных факторов и выдавать на выходе измерительной системы необходимое значение, необходимое для системы управления.

Автоматизация управления технологическим процессом получения полупроводниковых материалов методом ЖЭ, в частности для ГЖК, в последнее время практически не рассматривается.

В связи с этим на кафедре "Физика" ВИ(Ф)ЮРГТУ(НПИ) была поставлена задача разработать автоматизированную систему управления технологической температурой ГЖК на основе последних достижений электронной вычислительной техники и новых методов обработки информации.

Вторая глава посвящена оценке информационного содержания сигналов параметров процесса ГЖК, разработке автоматизированной системы управления ТВР. Обосновывается выбор элементной базы и схемного решения, а также параметров, количественно характеризующих технологические свойства сигналов.

Цифровая обработка сигналов (ЦОС) является базовым принципом для разработки функциональной структуры современных многоканальных систем сбора данных и управления технологическими процессами. Качество ЦОС в значительной мере определяется качеством аналого-цифрового преобразования, которое в значительной мере зависит от качества выделения сигнала.

В данной работе для реализации системы сбора данных использовался 12-х разряд-

ный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) последовательного приближения, интегрированный в микроконтроллер производства Cygnal inc. Показано, что использование данного АЦП является достаточным для контроля температурного режима установки ГЖК и полезной альтернативой традиционных измерительных средств. Более того, система сбора данных на основе микроконтроллера (МК) производства Cygnal может быть дополнительно применена для обработки других измерительных сигналов, имеющих близкие требования по диапазону частот и динамическому диапазону входных сигналов (измерение остаточного давления, скорости потока охлаждающей жидкости в установке ГЖК, и др.).

Применение в качестве основы автоматизированной системы мониторинга и управления ТВР микроконтроллера C8051F005 основано на его функциональных и технических характеристиках, основными из которых являются высокое быстродействие порядка 25 MIPS, относительно большой объем памяти программ (256 байт) и памяти данных (2048 байт), наличие встроенной аналого-цифровой подсистемы (рис. 1) и встроенного RS-232 интерфейса.

=) з п Z) п п

Z) Z1 п 3 ID Z) Z)

Рис. 1. Общая структурная схема микроконтроллера С8051Р005

Обычно управляющая система располагается на достаточном удалении от технологического оборудования в силу различных причин (большое число регистрируемых точек контроля, агрессивная среда, высокая температура, вибрации, и т.п.). Однако в технологическом процессе ГЖК необходимости в размещении измерительной системы на значительном удалении от установки нет.

Применение датчиков в системе управления процессом температурного регулирования показано на рис. 2. Выходы температурных датчиков согласованы и далее оцифро-

ППШПДД1Ш11Л OJIDJIEL

АНАЛОГОВАЯ ЧАСТЬ

ЦИФРОВ. 1)0

I

[Ш

I СМВш |

SPIUWH«!

|r«tkl«pCj

| Таймер 1|

|ТаДмор j

|ТвРи<р 3

СКОРОСТНОЕ УПРАВЛЯЮЩЕЕ ЯДРО

8Q51 ЦПУ I СИСТЕМ I jtaq I ОТЛАД (2SMIPS) I ТАЙМЕР I I СХЕМА

"32KB I ¿6/2304 ВI 21 | внтерф :РПАСНГОЦ ОЗУ |ПГЕРЫРАНИЯ1 упрасл.

UUUUUUUUUUUUUUUU

вываются АЦП. МК или главный компьютер (ПК) определяет выше юи нгс::е температур3 выбранного значения и выдает цифровое значение на ЦАП. Выход ЦАП согласован и управляет нагревателем.

Рис. 2. Схема температурного регулирования для установки ГЖК

Аналого-цифровая подсистема МК состоит из 9 канального управляемого аналогового мультиплексора, усилителя с программируемым коэффициентом усиления, 12 разрядного АЦП.

Температурный диапазон необходимый для кристаллизации большинства полупроводниковых гетероструктур составляет 20*1000 °С и точность измерения (регулирования) температуры не ниже ±0,1*0,5 К. В частности для МТР на основе теллурида свинца, которые чувствительны к нестабильности температуры процесса точность регулирования не должна быть ниже ±0,1 К. В твердых растворах на основе халькогенидов свинца электрически активные собственные точечные дефекты создают дополнительные энергетические состояния. В нелегированных кристаллах отклонение температуры процесса более чем на 0,1 К приводит к распаду твердого раствора без образования новых фаз и отклонению их состава от стехиометрического. Это не позволяет воспроизводимо получать кристаллы со стабильными значениями концентраций носителей, низким уровнем дефектов.

Такая точность при использовании 12-разрядного АЦП допустима лишь при использовании специальных приемов обработки данных. В данном случае, технологический процесс ГЖК требует измерения в широком динамическом диапазоне температур при низкой скорости выборки отсчетов. И можно повысить разрядность встроенного 12-разрядного АЦП до 16-разрядов. Повышение разрядности осуществлено с помощью выборки с запасом по частоте дискретизации и усреднением значений (рис. 3). Такой прием позволяет увеличивать разрешение преобразования имеющегося АЦП без использования дополнительного АЦП.

е[п) (шум)

программное накопление и выборка данных

Рис. 3. Передискретизация сигнала АЦП С8051Р005, и увеличение разрядности на 1С разрядов

Принцип действия состоит в том, что аналоговый сигнал квантуется с разрешением ниже требуемого (12-бит, вместо 16-бит) на частоте (100 КГц), во много раз превышающей максимальную частоту спектра. Используя такую методику передискретизации в сочетании с цифровой фильтрацией, можно значительно повысить разрядность преобразователя. Для снижения эффективной скорости поступления отсчетов на выходе АЦП применяется децимация.

Для декодирования выходного потока выходные отсчеты пропускаются через цифровой фильтр (ЦФ) низкой частоты, который производит усреднение. По мере накопления отсчетов достигается более широкий динамический диапазон, тем самым увеличивается разрядность преобразователя. Результирующее значение получается только при накоплении большого числа отсчетов. Мы применили прямой метод накопления, который подходит только для медленно меняющихся входных сигналов из-за низкой скорости преобразования, так как только за 2Л' тактов цикла можно достичь И-бит - эффективного разрешения.

Для увеличения разрешения 12-разрядного АЦП С8051Р005 до 16-разрядов должно выполняться условие:

/«=4"./„ (1)

где ту - число дополнительных разрядов (бит) - частота осуществление выборки;^ - частота передискретизации Код АЦП определяем следующим образом:

А = Ке/Х»> (2)

где N - число разрядов (бит) АЦП; опорное напряжение

Без использования передискретизации мы имеем 12-разрядное разрешение АЦП.

При использовании термоэлектрических преобразователей (ТЭГП (ТПП-023 РьЕЛ. ПП(8)) и его нормализованного сигнала до 2,4 В получим ширину кода равную 586 мкВ/'С и соотношение градус-код 0,244 °С/код, а при использовании 16-™ разрядного АЦП -0,015 °С/код, что позволяет измерять температуру с точностью 0,015 °С. Однако из-за погрешностей измерительного тракта и др. практически достигнута не была и ограничивалась-0,05 °С (0,045 °С).

Предел шкалы выходов ТЭП составляют малые изменения напряжения, и поэтому выходы должны быть соответствующим образом согласованы перед проведением аналоговой или цифровой обработки сигнала.

Для согласования входов ТЭП применяется три нормирующих усилителя. При измерении потенциального сигнала усилитель усиливает его до 2,4 В, что определяется шкалой АЦП. Каждый усилитель обслуживает один источник сигнала и состоит из инструментального усилителя А0623 и цепей предварительной фильтрации сигнала. Кроме того, учитывая, что температура меняется относительно медленно, можно подавлять помехи с помощью цифрового фильтра низких частот. В данной системе нами применен фильтр (ФНЧ) с частотой среза 5 Гц, который реализован в виде ЦФ Баттерворта 4-порядка в виде последовательного соединения секций второго порядка. Преимущества предложенного фильтра - применение быстрого алгоритма вычисления, что позволяет программным способом изменять параметры фильтра, сохраненные в памяти данных микроконтроллера. Этот ФНЧ реализован в ПО микроконтроллера С8051Р005 для фильтрации входных сигналов в реальном масштабе времени.

Точность устройств цифровой обработки сигналов ограничена применяемыми АЦП и ЦАП. Точность вычислений в самом устройстве определяется числом двоичных разрядов, используемых для представления кодов. В силу достаточно высокой производительности микроконтроллера оснащенного 12 - разрядным АЦП можно применять как цифровую фильтрацию самим микроконтроллером, так и внешним управляющим ПК. Для осуществления непрерывного мониторинга значений температуры технологического процесса ГЖК, фильтрация производится в режиме реального времени.

Анализ различных схемных решений управления нагревательными элементами и, соответственно, температурой нагрева показал, что для решения нашей задачи подходит схема управления инерционной нагрузкой, которой является нагревательный элемент. Большинство регуляторов работают по принципу коммутации в нагрузку целые полупериоды или периоды, а количество пропущенных полупериодов определяет среднюю мощ-

ность.

Недостаток таких регуляторов - пониженная частота коммутации тока в нагрузке, и как следствие, такие регуляторы непригодны для управления мощностью в нагрузках чувствительных к частоте колебаний тока. Однако регулятор хорошо подходит для управления инерционными нагрузками, нагревательными элементами и другими.

При работе на инерционную нагрузку в виде нагревателя низкая частота коммутации становится причиной колебаний температуры. Ситуация ухудшалась при уменьшении шага регулировки мощности. Для повышения частоты коммутации, нами предложено, равномерно распределить импульсы тока в нагрузке в пределах цикла работы регулятора, что привело к значительному повышению частоты коммутации. Применение МК позволило использовать для равномерного распределения импульсов специальный целочисленный алгоритм. В результате применения предложенного алгоритма удалось получить высокую частоту коммутации при шаге регулировки мощности 1%.

В данном регуляторе нами предлагается метод регулировки мощности, основанный на принципе подачи в нагрузку нескольких полупериодов сетевого напряжения с последующей паузой. Вместо тиристоров мы применили оптотиристоры (ТО 142-8012, /,„„=80 А), что обеспечило гальваническую развязку силовых цепей регулятора от низковольтных управляющих цепей. Моменты включения оптотиристора совпадают с моментами перехода сетевого напряжения через нуль, что резко снижает уровень радиопомех. Коммутация нагрузки происходит только в моменты перехода сетевого напряжения через нуль, поэтому минимальная порция энергии, поступающая в нагрузку, равна энергии, потребляемой нагрузкой за один полупериод. Для уменьшения шага регулировки мощности пришлось удлинить повторяющуюся последовательность полупериодов. На рис. 4 график 1 показана последовательность импульсов на управляющем электроде ототаристора для мощности в нагрузке 30%.

Рис. 4. Распределение импульсов: 1. на управляющем электроде для мощности в нагрузке 30%. 2. применение алгоритма распределения

Оптотиристор открыт в течение первых трех полупериодов, а в течение семи последующих - закрыт. Далее эта последовательность повторяется. Частота коммутации у такого регулятора для любой мощности, меньшей 100%, равна 1/10 частоты следования полу-

6 7 в 9 10 1

4

периодов, поэтому необходимо распределить полуперноды. в течение которых оптотири-етор открыт равномерно по всей последовательности. Для управления нами был применен специальный алгоритм цифрового регулирования с компенсацией запаздывания в контуре управления и измерения, и учетом инерционности объекта управления. Для учета инерции объекта управления и запаздывания в измерительных каналах вводится в алгоритм регулирования модель объекта управления. Следует отметить, что данный подход обеспечивает требуемый запас устойчивости системы регулирования, точность управления в установившемся режимах, качество управления в динамических режимах.

Данный регулятор мощности предназначен для управления одним нагревателем. Управление вторым нагревателем осуществляется аналогичным регулятором мощности.

Средняя температура зоны и градиент температуры в ней являются основными параметрами процесса ГЖК. Непосредственное измерение этих параметров крайне затруднительно из-за малых размеров зон (10-Й00 мкм).

Важной проблемой управляемой кристаллизации является инерционность замера температуры и управления температурным полем, обусловленная конечной скоростью процессов теплопереноса и теплопоглощения. Без применения специальных приемов устранения динамических ошибок невозможно точно отслеживать температуру в зоне роста гетероструктуры в текущий момент времени.

Программированное управление температурно-временным режимом осуществлялось на основе математического описания процесса распространения тепла Решается начально-краевая задача о распределении тепла в конкретной технологической системе, решение которой представляет функцию температурно-временного режима

Датчик выполняет функцию передачи измеряемой температуры от материала или потока к его чувствительному элементу, от которого электрический сигнал передается соединительному звену системы. В реальной конструкции точное равенство между температурой датчика и входной температурой не достигается, так как материал датчика всегда имеет конечную теплоемкость и всегда существует разность температур для создания теплового потока в датчике или из датчика. В связи с этим входная температура является средней температурой по некоторой массе материала. При физических изменениях в процессе измерения количество тепла практически остается постоянным, то увеличение тепла в датчике изменяет его температуру в соответствии с выражением:

¿0.

Л

где вЫ. - тепловой поток в датчике; р„ - средняя плотность датчика; (', - объём дат-Л

чика; Сд - средняя теплоёмкость датчика; Тд -температура датчика.

Тепловой поток в теплоприемнике датчика определен как сумма внешнего конвекционного теплового потока через поверхность датчика, внешнего теплового потока за счет радиационного обмена между поверхностью датчика и окружающей средой и внешнего теплового потока через конструктивные элементы ТЭП. В результате получим выражение:

~ ■ РдУдСд = (лз + + \ТВХ -Тд), (4).

где ац - эквивалентный коэффициент радиационного теплового потока ТЭП; £ - площадь поверхности ТЭП; - площадь поверхности элементов крепления; Л - коэффициент теплопроводности поверхности датчика при тепловом потоке; Хк - коэффициент теплопроводности элемента крепления; Тох - входная температура. Тах отличалась от Тд менее чем на 4%.

Алгоритм работы программы управления ТВР состоит в определении (или использовании уже созданной) динамической характеристики установки, которая определялась нами перед проведением технологического процесса с помощью пробного сигнала. Динамическая характеристика складывается из двух факторов: инерционность разогрева и остывания нагревательного элемента и временная задержка вследствие конечной скорости передачи тепла в среде. В записанной реакции установки на пробный сигнал содержится информация о ее динамической характеристике.

Функция реакции на импульсное воздействие в аналитическом виде имеет вид:

2(0 = а + —1— (у2 ехр(Г, (г - т)) - У[ ехр(Т2 ((- т))) (5).

где а - коэффициент усиления; т- время запаздывания.

Требования предъявляемые к получению низкодефектных полупроводниковых материалов и совершенных гетероструктур методом ГЖК, приводят к необходимости управления температурным режимом с точностью не ниже ±0,1 К. Поэтому варьируя параметры программы, можно обеспечить стабильный ТВР и формирование низкоразмерной структуры или системы квантовых ям - чередующихся слоев требуемой толщины.

В третьей главе развита термодинамическая модель расчета фазовых равновесий: многокомпонентный твердый раствор (МТР) - многокомпонентный жидкий раствор. Для

описания характеристических функций фаз применяется приближение модели регулярного ассоциированного раствора. Проведен термодинамический анализ процесса градиентной жидкофазной кристаллизации гетероструктур РЬБпТе/РЬТе. Рассматриваются особенности проведения процесса ГЖК для данных структур и применение автоматической системы управления ТВР.

Физико-химическую основу направленного синтеза кристаллов наряду с кинетическими параметрами составляют фундаментальные термодинамические свойства фаз в соответствующих системах. Они определяют тип и операционные параметры процесса их получения, что позволяет синтезировать материалы с заданным комплексом свойств.

Многокомпонентные твердые растворы соединений А3В5, А4В6 получают различными методами эпитаксии, основу которых составляет знание фазовых равновесий между твердой и жидкой фазами.

Наиболее часто применяемая модель описания фазовых равновесий строго регулярного раствора применима лишь к системам, для которых теплота смешения равна по порядку величине тепловой энергии. В том случае, когда теплота смешения значительно больше по порядку величины, чем тепловая энергия, то можно предположить, что вследствие значительных энергий взаимодействия между разнородными частицами в растворе возможно образование комплексов или ассоциатов атомов. Если время жизни таких частиц много больше, чем период тепловых колебаний атомов, образующих рассматриваемую фазу, то можно говорить об образовании устойчивых ассоциаций атомов и использовать основные положения термодинамики для описания таких "ассоциированных" растворов без детального рассмотрения природы образующихся связей. Данный подход не может являться общим, так как получаемый результат определяется выбором состава предполагаемых комплексов и, поэтому, требуется индивидуальное рассмотрение каждой анализируемой системы в целом.

Существование устойчивых группировок атомов в расплавах теллурида свинца при достаточно высоких температурах не является только физической абстракцией. Так экспериментальные исследования структуры расплавов полупроводниковых материалов, проведенные В. М. Глазовым, установили существование кластеров различной степени сложности в жидкой фазе.

В данной работе используется приближение модели регулярных ассоциированных растворов, которое наиболее приемлемо для расчета термодинамических характеристик твердых растворов А4В6. Жидкий раствор описывается моделью ассоциированных раство-

ров. В модели раствора не учитывается реальное строение ассоциатор, и предполагается, что комплекс обладает сферической симметрией (т.е. энергия взаимодействия не зависит ни от положения точки контакта на поверхности комплекса, ни от ориентации комплекса в пространстве). Так ;ке в модели, предложенной в работе на основе приближения регулярного раствора, не учитывается зависимость энергии взаимодействия от ориентации комплексов.

В данной работе трехкомпонентный раствор А^В^С (РЬ,.хЗп,;Те) со смещением в одной подрешетке представлен регулярно ассоциированным раствором. Считаем, что в жидкой фазе существует три вида частиц: мономеры А, В, и комплексы АС, ВС.

Применение модели ассоциированных растворов для описания термодинамических свойств жидкой фазы также является возможным, но по сравнению с бинарными ситуация заметно усложняется, так как резко увеличивается число возможных комплексов. Модель для бинарных регулярных ассоциированных растворов была обобщена Джорданом для тройной системы в предположении существования двух различных реакций диссоциации:

АСЖ <->Аж + Сж и ВСЖ <->Вж + Сж.

В равновесной жидкости предполагается существование частиц пяти видов: три мономера А, В и С и два типа комплексов АС и ВС. Общее число молей компонентов в свободном и связанном состоянии равно: П|=пА+пАс; п2= пв+пвс; п3= пс+пАс+пВс.

Макроскопические химические потенциалы и активности компонентов равны:

Й1=Дл; Й2=Ив; Из=Мс; а|=У1Х,=уАхА=аА; а2=у2х2=увхв=ав; а3=у3Хз=ус>:с=ас;

Константы реакции диссоциации могут быть записаны следующим образом:

ИГ — ХАХС УаУс . V _ хвхс УвУс

ЛАС ~ > Ь-ВС ~

У АС ХВС Уве

(6)

ЛАС Г АС ЛВС

Уравнения, описывающие равновесие между тройным ассоциированным раствором и тройным твердым раствором АХВ).ХС (РЬх8П|.хТе), можно представить в виде:

1пгЕ=1п

уГуГ

+

КТ

{Тас-Т]

\пу1вс{\-х) = \п

ст ст

У\Уъ

+ -

Д5

ВС

ЯТ

[Твс-Т)

О)

Несмотря на дополнительные трудности в проведении расчетов, обусловленные дополнительными входными данными, рассмотренная модель ассоциированных растворов

обладает одним важным преимуществом: она позволяет использовать информацию о реальной структуре жидкой фазы, характере и направленности возникающих в растворе химических связей.

С использованием соответствующих термодинамических параметров численный анализ фазовых равновесий проводился на ЭВМ. Так как система уравнений (7), характеризующая термодинамическое равновесие фаз, является нелинейной и не имеет аналитического решения, поэтому было найдено ее численное решение.

Использование описанной модели для расчета гетерогенных равновесий в системе РЬ^ПхТе показало, что учет взаимодействия между мономерами и комплексами вида А-АС и А-ВС позволяет получить более точное аналитическое описание ликвидуса в данной системе. Это позволило повысить точность расчетов и не попадать в область несмешиваемости.

Также рассмотрено технологическое оборудование ГЖК, параметры (табл. 1, рис. 5) и технологические режимы кристаллизации ТР.

Таблица 1

Технологические параметры процессов ГЖК

Гетеросистема Рабочая область температур, К Градиент температуры, К/см Величина переохлаждения, К

Pb,.x SnxTe/PbTe 0,2£х<0,28 750-800 20*30 3*7

Pb,.x SnxTe(ln)/PbTe 0,22x^0,28 7504-800 20*30 3*7

Исходным материалом для получения подложек служили: подложки РЬТе (111) концентрация носителей 8-1017 (см"3), подвижность ~900 (см2/В-с). Толщина подложек составляла 500 и 1 ООО мкм. Пластины 500 мкм применялись для выращивания слоев, а 1000 мкм - для насыщения раствора-расплава.

Рост TP проводился в среде водорода при давлении ~105 Па, предварительно был создан вакуум -1,4-Ю"5 Па. Для получения шихты применялись особо чистые вещества. Перекристаллизация проводилась плоской зоной, размеры плоской жидкой зоны 50*100 мкм, размеры перекристаллизуемого образца <#=30 мм и /¡=0,3 мм (d - диаметр, h -толщина). Процесс проводился в интервале температур 750-5-800 К при градиенте температур 20*30 К/см. Рост проводился из оловянно - свинцовых зон (Sn до 30 ат. %.).

1| 1„> 1< I. К и I. КЬ 1,,Д|| I -1|> Ги I',

Рис. 5. Технологические режимы кристаллизации РЬБпТе/РЬТе, методом ГЖК Т=790 К

Так при выращивании совершенные слои удалось получить только для составов РЬ|.х8п,.Те и РЬ;.х8пхТе(1п) при хе[0,2; 0,28]. При увеличении в нелегированных твердых растворах Бп более 0,28 ведет к увеличению дефектности получаемых структур.

Процессы проводились в два этапа. На первом в кассету помещалась шихта и в отсутствии подложек проходил процесс предварительной гомогенизации в течение 1,5-2 часов в отсутствии подложек. Затем кассета охлаждалась до комнатной температуры и в нее загружались подложки. Далее осуществлялся нагрев системы до рабочих температур, повторная гомогенизация, затем раствор расплав "вдавливался" в сэндвич. В системе устанавливался требуемый градиент температуры и после проведения процесса установка произвольно охлаждалась. При получении гетеросистем РЬЭпТе/РЬТе возникла необходимость при нагреве и охлаждении применить низкую скорость изменения температуры. Экспериментально было установлено, что при температурах более 500-5-510 К скорость изменения температуры не должна превышать 0,15 К/с. В противном случае наблюдается деградация подложки РЬТе вплоть до ее механического разрушения - растрескивания. Это явление объясняется низким коэффициентом теплопроводности данного соединения и возникновением неравномерного нагрева и образованием значительных механических напряжений.

Рост структур РЬБпТе/РЬТе проводился в интервале параметров: 0=20-5-30 К/см, Т=750-г800 К (температура образца), хе[0,2; 0,28]. Соответствие данного критерия устойчивости межфазных границ проверялось теоретически и экспериментально. Теоретически установлено, что оптимальные температурные режимы для рассматриваемых систем со-

ставляют: РЬБпТе/РЬТе - 0=15*35 К/см, диапазон температур нагревателей Т=752*812 К. Наиболее качественные образцы получены при 0=30 К/см, Т=790 К, х=0,25.

Достижение таких точных параметров ТВР оказалось возможным благодаря применению системы автоматически управляющей ТВР (рис. 6) с точностью регистрации температуры ±0,05 К.

Рис. 6. Внешний вид автоматической системы управления ТВР

Наличие в системе управления ПК позволяет производить как автоматическое поддержание ТВР, так и ручное управление. Интерфейс с пользователем осуществляется посредством «Windows» совместимого интерфейса рис. 7. Интерфейс разработан на основе N1 Labview 6.01, что позволило использовать драйвера реального времени выполнения для управления нагревателями и измерениями температуры.

Рис. 7. Интерфейс управляющей системы с заданными ТВР

Применение системы измерения совместно с ранее применявшимся высокоточным

регулятором температуры (BPH показало, что погрешность измерения температуры достигала составляла до ±2-:-5 °С. Это объясняется рассогласованием измерительного тракта и ТЭП, выходом ВРТ из класса точности, нарушением симметрии теплового поля, несогласованный учет тепловой инерции, сильными наводками силовых кабелей, что приводит к низкому выходу годных образцов (-25%) и наличию большой концентрации дефектов, и др.

В четвертой главе рассмотрены свойства полученных твердых растворов и проиллюстрированы преимущества, которые дает представленная в работе система автоматического управления технологическим процессом градиентной жидкофазной кристаллизации с точки зрения формирования характеристик хапькогенидных гетероструктур. Обсуждаются результаты исследования структурных, электрофизических свойств полученных гетероструктур.

Немалый интерес представляют вопросы дефектообразования, определяющие основные свойства и структурное совершенство получаемых гетероструктур. Причины возникновения дефектов того или иного рода могут быть достаточно обширны. Однако основными причинами возникновения дефектов являются следующие: наличие неконтролируемых примесей, нестабильность технологического режима (температуры, и т. д.), нарушение стехиометрии состава, неравномерное распределение компонентов по составу, напряжения возникающие в результате кристаллизации и др.. Наиболее частым источником дефектов являются напряжения, возникающие в процессе кристаллизации или последующего охлаждения от температуры выращивания слоев.

В процессе образования твердого раствора может наблюдаться не только замещение атомов подрешетки, но также их внедрение в междоузлия и неизовалентное замещение. Рост упругих напряжений приводит к их релаксации по толщине слоя и образованию дефектов несоответствия - дислокаций.

Получение качественных гетероструктур методом ГЖК возможно при условии Да/а<0,001. Параметр решетки полученных TP составил а = (6,1-:-6,5) А°. В слоях PbSnTe/PbTe (60*100 мкм), полученных методом ГЖК из оловянно - свинцовых зон, плотность дислокаций была несколько ниже чем в подложке (ND=2xl04-r3,5xl04 см'2), т.е. ростовые слои наследовали уровень дефектности подложки. Однако при толщине эпитак-сиальных слоев 30+50 мкм, наблюдалось уменьшение плотности дислокаций.

Легирование In (до 0,5 ат.%) PbSnTe/PbTe приводило к снижению плотности дислокаций (с Nd=1,95x104cm'2 до 1,4x104 см'2 для слоев толщиной до h=50 мкм и с

N0=3,45x10'' см"2 до 2,8х104см'2 для слоев толщиной до 11=100 мкм). При чем плотность дислокаций толстых слоев (60*100 мкм) была ниже чем в подложке (табл. 2), а для тонких ниже чем для нелегированных слоев. Так согласно, работам Акчурина Р. X., Лобанова А. А., Марычева В. В. это явление, можно объяснить тем, что 1п в при контактном слое с подложкой создает упругонапряженное состояние препятствующее прорастанию дислокаций подложки. Т.е. происходит не только замещение атомов РЬ атомами Бп и встраивание 1п в кристаллическую структуру, но и дополнительное вхождение 1п в междоузлия кристаллической решетки с созданием упругонапряженного слоя.

Таблица 2

Электрофизические свойства монокристаллов РЬБпТе, РЬ8пТе(1п)

х1п, мол. % М, х104 см2/В-с Ио, х104 см'2 (-50 мкм) х104 см2/В-с (стандарт.) N0, х104 см'2 (стандарт.)

0 2,7 2*3,5 1,9*2,1 4*15

0,05 2,8 1,95 - -

0,1 2,7 1,6 - -

0,2 2,7 1,5 - -

0,5 2,6 1,4 - -

Для слоев нелегированных индием и кристаллизуемых с помощью стандартных средств управления ТВР, плотность дислокаций слоев повторяла плотность дислокаций в подложке (Т4о=4х104ч-5,5х104 см'2), а для ряда образцов (-45%) была выше чем в подложке (N0=6,4x104* 1,5x105 см ). Рентгеноструктурный и спектральный анализ легированных 1п образцов, полученных с применением стандартных средств управления, показал «однотипное» распределение компонентов по всей области образца, что показывает отсутствии монокристаллической структуры.

Так, подвижность носителей практически не изменялась по сравнению с нелегированными ТР, полученными с применением системы управления ТВР. Подвижность же ТР РЬБпТе полученных с применением ВРТ была в среднем меньше на 20*30% (табл. 2).

Для всех полученных образцов полученных с управлением ТВР автоматической системой управления (точность не ниже ±0,05 К) наблюдалось повышенное время жизни фотовозбужденных носителей заряда, так называемая задержанная фотопроводимость, г=103*10"' с. Одним из определяющих параметров, характеризующих работу фотоприем-

кого устройства, является время -.хизни фотоЕозбужденных носителей заряда г. Выходкой сигнал одиночного фотоприемника, как правило, пропорционален времени г. Однако г не должно превышать время характерного быстродействия т0, требуемое от фотоприемника, поскольку, в противном случае выходной сигнал не будет однозначно соответствовать интенсивности падающего излучения.

Для ТР РЬ].хЗп>:Тс(1п) время жизни г может изменяться в широких пределах (от 10'3 до 103 с). Варьировать г можно изменением состава ТР, концентрацией примеси и температуры. Для РЬ1.хЗпчТе(1п) характерное время медленной части релаксационного процесса, которое и определяет значение г, изменяется от Ю2с при 77 К< Т<100К, 10'2с при Т > 100 К. То есть, можно выбрать рабочую температуру фотоприемника в зависимости от требуемого быстродействия.

Интегрирование светового потока, падающего на фотоприемник, является основным способом увеличения отношения сигнал/шум. Обычно такое интегрирование реализуется посредством формирования потенциальных ям в фотоприемнике с помощью эффекта поля или путем интегрирования сигнала во внешних электрических цепях. Обе эти возможности достаточно сложны особенно в применении к фотоприемным матрицам.

Также относительно невысокий динамический диапазон данных методов уменьшает их применение. Эффект задержанной фотопроводимости предоставляет возможность "внутреннего" интегрирования падающего светового потока, когда накопление фотовозбужденных свободных носителей заряда происходит не в искусственно созданных структурах, а непосредственно в образце благодаря физике процесса.

Также рассмотренные структуры обладают рядом уникальных свойств, таких как внутреннее интегрирование падающего светового потока, быстрое и эффективное гашение накопленного сигнала, высокая квантовая эффективность, зависимость ширины запрещенной зоны от состава и температуры, инверсия энергетических зон, высокая радиационная стойкость. Что дает возможность создания на основе твердых растворов РЬЭпТе лазерных гетероструктур с перестраиваемой частотой генерации, эффективных фотоприемных матриц, светоизлучающих диодов с высокой радиационной устойчивостью.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана система автоматического управления температурно-временным режимом на основе МК С8051Р005 для технологического процесса градиентной жидко-фазной кристаллизации. Точность регистрации ТВР составляет ±0,05 К, что позволяет повысить воспроизводимость ТВР и получать более совершенные структуры, и увеличивает выход годных образцов на 35+60%.

2. Точность измерения температуры технологического процесса ГЖК составляет ±0,05 К в диапазоне температур 0+1200 К. Повышение точности контроля ТВР приводит к увеличению воспроизводимости получения образцов полупроводниковых структур на основе халькогенидов свинца.

3.Методом ГЖК были получены эпитаксиальные слои твердых растворов РЬ^пДе, РЬ|.х8пхТе(1п) (хе[0,2; 0,28] Т=750+800 К, толщиной до 100 мкм. Для гетеро-структур РЬБпТе/РЬТе, РЬ5пТе(1п)/РЬТе установлено, что при кристаллизации трехком-понентных халькогенидов необходимо уменьшать скорость нагревания и охлаждения рабочей композиции до значений 0,15 К/с при Т>0,67Траб. При более интенсивном изменении температуры происходит деградация подложки и образцов.

4. Установлено, что для повышения качества и увеличения числа получаемых структурно совершенных образцов необходимо поддержание и управление ТВР с точностью не ниже +0,1 К. Это оказалось возможным с применением автоматической системы управления с цифровой обработкой сигналов.

5.Показано, что легирование индием выступает фактором, снижающим плотность дислокаций за счет упругих напряжений возникающих на гетерогранице.

6. Наиболее высокая фоточувствительность и наибольшее время жизни фотоносителей наблюдались у ТР РЬЭпТе/РЬТе, РЬ8пТе(1п)/РЬТе полученных с точностью регистрации ТВР не ниже 0,1 К, что объясняется структурным совершенством данных ТР.

7. Показана перспективность применения гетероструктур РЬЗпТе/РЬТе, РЬ8пТе(1п)/РЬТе для приборов оптоэлектроники и применения системы автоматического управления ТВР для синтеза гетероструктур на основе теллурида свинца.

Библиографическим список основных работ опхолнковзпных по теме чиссептацни:

1. Л>нин Л. С.. Блапш А. В.. Р>еинов С. В.. Ткаченко Д. В. Исследование условий формирования твердых растворов SnjPbi.vSei.xTe,; в поле температурного градиента // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Материалы 8-ой Междунар. науч.-тех. конф. / Издательство ТРТУ. 2002. С. 118-120.

2. Благин А. В., Лунина М. Л., Р> еинов С. В, Моделирование оптических и электрических параметров оптоэлектронных устройств // Известия Высших учебных заведений Сев.-Кавк. регион. Тех. науки. 2003, спецвыпуск. С. 87-90.

3. Лунин Л. С., Киреев Е. И., Попов А. И., Русинов С. В. Свойства многокомпонентных халькогенидов, сформированных в поле температурного градиента. // Известия Высших учебных заведений Сев.-Кавк. регион. Тех. науки. 2004, спецвыпуск. С. 69-72.

4. Лунин Л. С., Русинов С. В., Попов А. И., Севостьянов А. С. Исследование возможностей формирования твердых растворов РЬ^БгьДе и РЬ1.х8пхТе(1п) методом градиентной жидкофазной кристаллизации. // Известия Высших учебных заведений Сев.-Кавк. регион. Тех. науки. 2004, спецвыпуск. С. 73-77.

5. Благин А. В., Сысоев И. А., Письменский М. В., Русинов С. В. Исследование возможностей формирования твердых растворов РЬ|.х8пхТе и РЬ1_х8пхТе(1п) методом градиентной жидкофазной кристаллизации // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Материалы 9-ой Междунар. науч.-тех. конф. ч. 2 / Издательство ТРТУ, 2004. С. 10-13.

6. Благин А. В., Сысоев И. А., Письменский М. В., Русинов С. В. Система сбора данных и управления температурным режимом технологического процесса получения полупроводниковых материалов методом градиентной жидкофазной кристаллизации // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Материалы 9-ой Междунар. науч.-тех. конф. ч. 1 / Издательство ТРТУ, 2004. С. 201-203.

7. Русинов С. В. Система сбора данных и управления температурным режимом технологического процесса получения полупроводниковых материалов методом градиентной жидкофазной кристаллизации // Известия Высших учебных заведений Сев.-Кавк. регион. Тех. науки. 2004, спецвыпуск. С. 62-65.

8. Сысоев И. А., Русинов С. В., Письменский М. В., Газарян С. 10. Автоматическое управление температурой градиентной жидкофазной кристаллизации // Современные энергетические системы и комплексы и управление ими: Материалы 4-ой Междунар. на-уч.-практ. конф. ч. 2 / Издательство Новочеркасск, 2004. С. 30-33.

9. Газарян С. 10., Велиев Р. П., Русинов С. В., Сысоев И. А. Организация программного обеспечения для автоматического регулирования температуры // Современные энергетические системы и комплексы и управление ими: Материалы 4-ой Междунар. науч.-практ. конф. ч. 2 / Издательство Новочеркасск, 2004. С. 33-36.

10. Сысоев И. А., Письменский М. В., Русинов С. В. Возможность применения метода ионно-локального осаждения для получения тонких пленок на основе А^В6 осаждения // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии: Материалы 4-ой Междунар. науч. конф. / Издательство Кавказ-полиграфия Ставрополь, 2004. С. 298-300.

11. Благин А. В., Сысоев И. А., Русинов С. В., Письменский М. В. Исследование возможности формирования твердых растворов на основе А4В6 методом градиентной жид-кофазной кристаллизации для приемников излучения дальнего ИК - диапазона // Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы: Материалы 6-ой Междунар. конф. / Издательство УлГУ, Ульяновск, 2004. С. 79.

12. Сысоев И. А., Марченко А. А., Русинов С. В., Письменский М. В. Молекулярная динамика наноструктур на основе А3В5 // Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы: Материалы б-ой Междунар. конф. / Издательство УлГУ, Ульяновск, 2004. С. 28.

13. Русинов С. В., Письменский М. В., Сиротин Д. В., Сысоев И. А. Автоматическая система управления температурно-временным режимом градиентной жидкофазной кристаллизации, на основе микроконтроллера смешанного сигнала С805 №005 И Актуальные проблемы современной науки: Материалы 5-ой Междунар. конф. молодых ученых и студ. ч. 19 / Издательство СаМГТУ, Самара, 2004. С. 45-47.

14. Русинов С. В., Письменский М. В., Сиротин Д. В., Сысоев И. А. Повышение разрядности аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера С8051Р005 //Актуальные проблемы современной науки: Материалы 5-ой Междунар. конф. молодых ученых и студ. ч. 19 / Издательство СаМГТУ, Самара, 2004. С. 49-51.

15. Русинов С. В., Марченко А. А., Письменский М. В., Сысоев И. А, Благин А. В. Твердые растворы РЬ|.х8пхТе(1п) сформированные методом градиентной жидкофазной кристаллизации // Актуальные проблемы современной науки: Материалы 5-ой Междунар. конф. молодых ученых и студ. ч. 43 / Издательство СаМГТУ, Самара, 2004. С. 23-26.

РУСИНОВ Сергей Васильевич

ГРАДИЕНТНАЯ ЖИДКОФАЗНАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ РЬЭпТе/РЬТе С ПРИМЕНЕНИЕМ СИСТЕМЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Отпечатано в издательстве ВИ(ф) ЮРГТУ (НПИ) г. Волгодонск с оригинал-макета автора. Объем 1 у. п. л., 100 экз.

РНБ Русский фон

2007-4 9812

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ И АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ

1.1 Методы измерения температур и автоматические средства измерений

1.2 Управление температурными параметрами установок для проведения ГЖК

1.3 Технологические особенности ГЖК

1.4 Модельные представления технологического процесса ГЖК

0 1.5 Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННЫМ РЕЖИМОМ ГЖК

2.1 Применение микроконтроллера смешанного сигнала C8051F005 в системе сбора данных технологического процесса ГЖК

I 2.1.1 Технические характеристики микроконтроллера С8051F

2.1.2 Аналого-цифровая подсистема

2.2 Система регулирования температуры

2.2.1 Структура системы регулирования температуры

2.2.2 Тип применяемых ТЭП и особенности их применения

2.2.3 Нормирование сигнала

2.2.4 Управление нагревателем температуры с помощью регулятора мощности

2.2.5 Последовательный интерфейс связи системы мониторинга и управления температурным режимом с персональным компьютером

2.3 Цифровой ФНЧ для системы контроля температурного режима

2.4 Управление температурным полем ГЖК

Выводы

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ PbSnTe/PbTe МЕТОДОМ ГРАДИЕНТНОЙ ЖИДКОФАЗНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

3.1 Определение технологических параметров с учетом стабильной эволюции межфазных границ

3.2 Фазовые равновесия в системе PbSnTe/PbTe

3.3 Технологические особенности процесса получения твердых растворов PbSnTe/PbTe методом ГЖК

3.3.1 Оборудование технологического процесса ГЖК

3.3.2 Формирование жидких зон и профиля межфазных границ

3.4 Основные параметры технологического процесса ГЖК и управление ими

Выводы

ГЛАВА 4. СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ PbSnTe/PbTe И PbSnTe(Tn)/PbTe СФОРМИРОВАННЫХ МЕТОДОМ ГЖК

4.1 Структурные свойства твердых растворов PbSnTe/PbTe

4.2 Электрофизические свойства и возможности практического использования гетероструктур PbSnTe/PbTe, PbSnTe(In)/PbTe.

4.3 Технологические рекомендации по результатам работы и применению автоматической системы управления температурно-временным режимом ГЖК

Выводы

Важным фактором современного научно-технического прогресса является развитие новых подходов в теории и практике получения кристаллических структур с ценными для приборной реализации физическими свойствами. Применительно к жидкофазным методам синтеза сложных полупроводников в технологии их получения обозначилось направление, связанное с программированием характеристик приборов состоянием жидкой фазы, что позволяет оптимизировать технологические процессы получения существующих твердых растворов (TP) полупроводников, используя различные приемы управления их составом и структурой, а также разработать методы получения новых материалов электронной техники.

Структурные изменения в пересыщенном расплаве, как на начальных стадиях роста, ® так и в дальнейшем, являются фактором, определяющим формирование элементной базы приборов. Основой этих процессов являются диффузионные и кинетические явления.

Известно, что средняя температура зоны и градиент температуры в ней являются основными процесса градиентной жидкофазной кристаллизации (ГЖК), и непосредственное измерение этих параметров затруднено из-за малых размеров зон и толщины композиций, высокого теплового сопротивления контактов. В связи с этим необходимо с достаточно высокой точностью т определять градиент температур традиционными методами.

Технологические условия ГЖК, такие, как нестабильность температурного режима вызванная инерционностью нагревательного элемента, низкая точность измерения температуры приводят к фрагментации жидкой зоны, образованию новых фаз, микродвойникованию, увеличению плотности дислокаций и т. д. Однако колебания температуры можно привести в допустимые пределы, использовав систему автоматического регулирования температуры с требуемой точностью измерения и регулирования температуры (порядка ±0,1 К).

Для исследований были выбраны гетеросистемы

А4В6 - Pb-Sn-Te (с использованием свинцовых жидких зон). Кристаллизация во всех системах имеет место при относительно низких тем-г0 пературах (менее 103 К), что облегчает проведение экспериментов по выращиванию соответствующих ТР.

В отношении гетеросистем Pb-Sn-Te метод градиентной жидкофазной кристаллизации практически не исследовался и имеется лишь ограниченная информация по получению TP Pb-Sn-Te. Так же ранее в технологии ГЖК не применялись системы управления температурно-временным режимом на основе цифрового преобразования сигналов. fe Цель работы

Целью работы является исследование структурных преобразований в ходе кристаллизации твердых растворов Pb-Sn-Te; разработка системы управления процессом градиентной жидкофаз-ной кристаллизации на основе современных микроконтроллеров смешанного сигнала; определение влияния точности управления движущим фактором технологического процесса на качественное и структурное совершенство получаемых твердых растворов; исследование возможности получения низко дефектных структур Pb-Sn-Te легированных изовалентными примесями; исследование свойств выращенных гетероструктур.

Научная новизна работы:

1. Разработана система автоматического управления технологическим процессом градиентной жидкофазной кристаллизации на основе микроконтроллера смешанного сигнала.

2. В оборудовании ГЖК впервые применена идеология цифровой фильтрации сигналов.

3. Получены твердые растворы Pbi.xSnxTe/PbTe и Pbi.xSnxTe(In)/PbTe при 0,2<х<0,28 методом градиентной жидкофазной кристаллизации.

4. Впервые исследованы закономерности градиентной жидкофазной кристаллизации с применением автоматической системы управления в системе Pbj.xSnxTe/PbTe и PbixSnxTe(In)/PbTe с использованием оловянно-свинцовых жидких зон.

5. Исследовано влияние индия на структурное совершенство МТР Pbi.xSnxTe(In)/PbTe, полученных методом градиентной жидкофазной кристаллизации (изменение плотности дислокаций, локальных макродефектов).

6. Установлен механизм стабилизации движущей силы технологического процесса градиентной жидкофазной кристаллизации в формировании структурных и электрофизических свойств твердых растворов PbSnTe/PbTe и PbSnTe(In)/PbTe.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Система автоматического управления температурно-временным режимом на основе МК C8051F005, разработанная в диссертационной работе, пригодна для управления технологическим процессом градиентной жидкофазной кристаллизации. Точность регистрации и управления ТВР составляет ±0,1 К.

2. Использование схем цифровой фильтрации позволяет повысить стабильность входных сигналов и, соответственно, качество измерений.

3. Твердые растворы PbSnTe, полученные методом градиентной жидкофазной кристаллизации воспроизводимо кристаллизуются при соблюдении технологического цикла и точности параметров процесса. В системе Pbi.xSnxTe/PbTe возможна кристаллизация твердых растворов с содержанием х<0,28, Pbi.xSnxTe(In)/PbTe с содержанием 0,2<х<0,28 и уровнем легирования In до 0,5 ат. %.

4. При определенных технологических условиях процесса ГЖК в системе Pbi.4SnxTe/PbTe возможно формирование гетероструктур, с требуемыми свойствами.

5. Нагревание ростовой композиции в гетеросистемах Pb-Sn-Te на конечном этапе формирования градиента температуры со скоростью, превышающей 0,15 К/с, приводит к спонтанной кристаллизации и деградации структуры.

6. Нелинейный характер спектральных характеристик трехкомпонентных гетероструктур допускает возможность применения TP Pb-Sn-Te в качестве фотоприемников с «внутренним» интегрированием.

Практические результаты

1. Разработана система автоматического управления температурно-временным режимом на основе МК C8051F005 для технологического процесса градиентной жидкофазной кристаллизации. Точность регистрации и управления ТВР составляет ±0,1 К в диапазоне рабочих температур 0-И ООО °С.

2. Выращены слои PbSnTe толщиной до 100 мкм, а также PbSnTe(In) с содержанием индия 0,5 ат. % и толщиной до 100 мкм, которые могут использоваться для разработки лазерных структур и фотоприемных устройств в инфракрасной области спектра.

3. Разработана управляемая ЭВМ технология выращивания гетероструктур А4В6 на основе тел-лурида свинца из жидкой фазы методом градиентной жидкофазной кристаллизацией.

Апробация работы

Результары работы представлены на международных научно-технических конференциях: «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, 2004 г.), «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2004 г.), «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2004 г.), «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (Новочеркасск, 2004 г.), Всероссийских конференциях с международным участием: «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими» (Новочеркасск, 2004 г.), "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" (Таганрог, 2002, 2004 гг.), межвузовских научно-технических конференциях, а также на конференциях, совещаниях ВИ ЮРГТУ (НПИ).

Публикации

По результатам диссертации опубликовано 30 печатных работ, в которых изложены ее основные положения и результаты.

Объем работы и ее структура

Настоящая работа состоит из введения и четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений, содержит 165 страниц машинописного текста, 64 иллюстраций, 20 таблиц. Библиография включает 140 наименований.

Общие выводы

1. Разработана система автоматического управления ТВР на основе МК C8051F005 для установки ГЖК. Точность регистрации и управления ТВР составляет ±0,1 К, что позволяет получать более совершенные структуры, увеличить выход годных образцов на 35+60%.

2. Точность измерения температуры технологического процесса ГЖК составляет ±0,1 К в диапазоне температур О-rl ООО °С. Применение данной системы позволяет повысить точность измерения температуры, что приводит к повышению воспроизводимости получения образцов полупроводниковых структур на основе халькогенидов свинца.

3. Методом ГЖК были получены эпитаксиальные слои твердых растворов Pbi.xSnxTe, Pbi.xSnxTe(In) (хе[0,2; 0,28] Т=750+800 К, как варизонные, так и однородные по составу. Ранее без применения автоматической системы управления ТВР(±2+5 К), было возможно получение TP для составов х<0,2.

4. Для гетероструктур PbSnTe/PbTe, PbSnTe(In)/PbTe установлено, что при кристаллизации трехкомпонентных халькогенидов необходимо уменьшать скорость нагревания и охлаждения рабочей композиции до значений 0,15 К/с при Т>0,67Траб, при более интенсивном изменении температуры происходит деградация подложки и образцов. Так же установлено, что для повышения качества и увеличения числа получаемых структурно совершенных образцов необходимо поддержание ТВР с точностью не ниже ±0,2 К, что оказалось возможным с применением автоматической системы управления.

5. Показано, что легирование индием выступает фактором, снижающим плотность дислокаций за счет упругих напряжений возникающих на гетерогранице. Толщина наиболее совершенных структур полученых с применением автоматической системы управления ТВР составляет 50 мкм.

6. Наиболее высокая фоточувствительность и наибольшее время жизни фотоносителей наблюдалась у TP PbSnTe/PbTe, PbSnTe(In)/PbTe полученных с точностью регистрации ТВР ±0,1 К, что объясняется структурным совершенство данных ТР.

7. Показана перспективность применения гетероструктур Pbi.xSnxTe/PbTe Pbi.xSnxTe(In)/PbTe для приборов оптоэлектроники и системы автоматического управления ТВР.

1. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика. М.: Наука, 1976.4.1. 567 с.

2. Гольденберг Л. М. и др. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1985. 312 с.

3. Лозовский В. Н., Лунин Л. С., Благин А. В. Градиентная жидкофазная кристаллизация многокомпонентных полупроводниковых материалов. Ростов н/Д: Изд. СКНЦ ВШ, 2003. 376 с.

4. Actis A., Crovini L. TMCSI. V. 5, 1982 Р. 819-827

5. Ашкрофт Н., Мермин Н., Физика твердого тела, М.: Мир 1979. 458 с.

6. Зайцева Е. М., Холмянский В. А. //ИТ. 1986. №1. С. 19.

7. Гордов А. Н., Жагуло О. М., Иванова А. Г. Основы температурных измерений М.: Энергоатом-издат, 1992. 304 с.

8. Олейник Б. Н., Лаздина С. И., Лаздин В. П., и др. Приборы и методы температурных измерений М.: Издательство стандартов 1987. 296 с.

9. Капустян В. И. Активные RC-фильтры высокого порядка. М.: Радио и связь. 1985. 248 с.

10. Томпкинс У., Уэбстер Дж. и др. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC. М.: Мир, 1992. 589 с.

11. И.Геращенко О. А., Гордов А. Н. и др. Температурные измерения. Киев: Наукова думка, 1989. 496 с.

12. Линевег Ф. Измерение температур в технике: Справочник. М.: Металлургия, 1980. 544 с.

13. Богданов Г. П., Кузнецов В. А., Лотонов М. А. и др. Метрологическое обеспечение и эксплуатация измерительной техники М.: Радио и связь, 1990. 239 с.

14. Левишна Е. С., Новицкий П. В. Электрические измерения физических величин Л.: Энерго-атомиздат 1983. 320 с.

15. Смилянский Г. Л. и др. Справочник проектировщика систем автоматизации управления производством М.: Машиностроение 1976. 590 с.

16. Опадчий Ю. Ф., Глудкин О. П., Гуров А. И. Аналоговая и цифровая электроника М.: Горячая линия Телеком 2000. 768 с.

17. Хофманн Д. Техника измерений и обеспечение качества. М.: Энергоатомиздат, 1983. 471 с.

18. Браверман Э. М., Мучник И. Б. Структурные методы обработки эмпирических данных М.: Наука 1983. 464 с.

19. Axelson J. L. Serial Port Complete. Independent Publishers Group, 1998. 306 c.

20. Wooi Ming Tan Developing USB PC Peripherals. Annabooks, San Diego, 1997. 176 c.

21. Жарков Ф. П. и др. Использование виртуальных инструментов LabVIEW. М.: Радио и связь, 1999. 268 с.

22. Гелль П. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс. М.: ДМК, 1999. 144 с.

23. Пей А. Сопряжение ПК с внешними устройствами. М.: ДМК, 2001. 320 с.

24. Никамин В. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Справочник. М.: Корона Принт, 2003. 224 с.

25. Гельман М. М. Системные аналого-цифровые преобразователи и процессоры сигналов. М.: Мир, 1999. 559 с.

26. Dhananjay V. Gadre Programming the Parallel Port: Interfacing the PC for Data Acquisition and Process Control. R&D Books an imprint of Miller Freeman, Inc, 1998. 312 c.

27. Eggebrecht L. G. Interfacing to the IBM personal computer. Indianapolis, IN: Howard W. Sams, 1983.

28. Faisal Imdad-Haque and Faisal Haque Inside PC Card: Cardbus and Pcmcia Design. Published in Hardcover by Newnes, 1996. 352 c.

29. Шлихт Г. Ю. Цифровая обработка цветных изображений. М.: Эком, 1997. 336 с.

30. Haddad R. A., Parsons Т. W. Digital Signal Processing Theory, Applications and Hardware, Computer Sciences Press, USA, 1991.31. 8XC51RA/RB/RC Hardware Description, Intel, 1995.

31. Николайчук О. Семейства х51 микроконтроллеров фирмы Cygnal. Компоненты и технологии, 2002, № 1, с. 86-91.

32. Бизюков А. Новые микроконтроллеры серии 8051 с интегрированными АЦП и ЦАП высокого разрешения для высокоскоростных приложений. Компоненты и технологии, 2002, № 5, с. 102104.

33. Николайчук О. х51-совместимые микроконтроллеры фирмы Cygnal. М.: ИД «Скимен», 2002. 472 с.

34. Френке JI. Теория сигналов М.: Сов. Радио, 1974. 344 с.

35. Готра 3. Ю. Технология микроэлектронных устройств. Справочник. М. Радио и Связь, 1991. 528 с.

36. Мильвидский М. Г., Никишин С. А., Сейсян Р. П. //Кристаллография.-1982. Т.27,в.4.- С.742-750.

37. Карпов С. Ю., Никишин С. А., Портной Е. Д., Синявский Д.В. Много волновые лазерные излучатели на основе твердых растворов AlxGai.xAs //ЖТФ.-1985.-Т.55, №10.-с.1962-1966

38. Овчаренко А. Н. Нелинейные явления в процессе эволюции межфазных границ при ЗПГТ: Дис. . канд. физ.-мат. наук. Новочеркасск, 1988.

39. Благин А. В. Зонная перекристаллизация градиентом температуры в многокомпонентных гете-росистемах на основе антимонида индия: Дис. канд. тех. наук. Новочеркасск 1996.

40. Труфманов А. П. Структурная динамика многокомпонентных твердых растворов А3В5 и А4В6, формируемых в поле температурного градиента: Дис. . канд. техн. наук. Новочеркасск, 2001.

41. Батраков В. Б. Схемотехническое и функциональное проектирование вакуумной коммутационной аппаратуры: Дис. канд. техн. наук. Москва, 1992.

42. Лозовский В. Н., Лунин Л. С., Попов В. П. Зонная перекристаллизация градиентом температуры полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1987. 233 с.

43. Попов В. П. Неконсервативная жидкофазная эпитаксия полупроводников: Дис. . доктора техн. наук. Новочеркасск, 1987.

44. Малибашев В. А. Малибашева Л .Я. Исследование возможности применения дискретных зон для ЗПГТ на воздухе//В кн.: Кристаллизация и свойства кристаллов - Новочеркасск, 1981.-С.110-113.

45. Филиппов Ж. А. Аналоговые электроизмерительные приборы М.: Высшая школа 1991

46. Уфимцев В. Б., Акчурин P. X. Физико-химические основы жидкофазной эпитаксии.-М.:Металлургия.-1983-2.

47. Буддо В. И., Курносов А. И., Лозовский В. Н., Попов В. П. Повышение эффективности процесса получения диффузионно-сплавных р-п переходов большой площади//Изв. Сев. Кавк. науч. центра высшей школы. Технические науки.-1974.-В.З.-С.74-76.

48. Башок А. В., Попов В. П. Особенности жидкофазной эпитаксии в поле температурного градиента из вертикального слоя раствора расплава//Изв. АН СССР. Неорганические материалы.-1986.-Т.22, №2.-С. 195-200.

49. Балашов Е. П., Пузанков Д. В. Проектирование информационно-управляющих систем М.: Радио и связь 1987. 256 с.

50. Спектор С. А. Электрические измерения физических величин М.: Энергоатомиздат 1987. 320 с.

51. Цимерман Р. Цифровые системы управления М.: Мир 1984.

52. Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов. -М.: Выс. шк., 1990.-423 с.

53. Богородицкий Н.Н., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. Ленинград: Энергия, 1977.-350 с.

54. Андреев В.М., Долгинов Л.М., Третьяков Д.Н. Жидкостная эпитаксия в технологии полупроводниковых приборов. М.: Сов.радио, 1975. - 328 с.

55. Крапухин В.В., Соколов И.А., Кузнецов Г.Д. Физико-химические основы технологии полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1982. - 352 с.

56. Лозовский В.Н. Зонная плавка с градиентом температуры. — М., 1972. — 240 с.

57. Ефремова Н.П. Перераспределение примесей при ЗПГТ локальными зонами. Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз.сб. науч. тр. НГТУ. Новочеркасск: Новочерк. гос. техн. ун-т.1993. С.11-18.

58. Лозовский В.Н., Константинова Г.С. Процесс перекристаллизации в линейных зонах при ЗПГТ. Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск: НПИ, 1989. С.95-103.

59. Lozovskii V.N., Ovcharenko A.N., Popov V.P. Liquid-Solid Interface Stability // Prog. Crystal Growth Charact. 1986. - V. 13 - P. 145.

60. Antony T.R., Cline Н.Е. The Stability of Migrating Droplets in Solid // ActaMet. 1973. - V.21. -P. 117.

61. Лозовский B.H., Попов В.П. О стабильности фронта роста при кристаллизации методом движущегося растворителя // Кристаллография. -1970. Т. 15, № 1. С. 149-155.

62. Antony T.R., Cline Н.Е. Interface Stability in Temperature Gradient-Zone Melting // Acta Met. -1973.-V.21.-P.541-553.

63. Ф 69. Гершанов В.Ю., Гармашов С.И. О кинетике процесса зонной пе-рекристаллизации градиентом температуры при нестационарных тепловых ус-ловиях // Кристаллография. 1992. - Т. 37, вып.1.-С. 34-42.

64. Майстренко В.Г., Паллий Н.Д. О влиянии нестационарных тепловых условий на кинетику и стабильность движенияжидких включений в кристаллах // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск: НПИ, 1985. - С. 78-83.

65. Ф 71. Lander J.S. Instabilities and Patten Formation in Crystal Growth // Rev. Mod. Phys. 1980. - V. 52. -P. 1.

66. Bhatt V.P., Pandya G.R., Vyas A.R. Study of Solid-Liquid Interface of Bismuth-Antimony Alloy Single Crystals // Indian J. Pure Appl. Phys. 1980. - V.I8. - P. 58.

67. Jamgotchian H., Billia В., Cappella L. Morphology of Solidification Front During Unidirectional Growth of Pb-Tl Alloys // J. Cryst. Growth. 1983. - V. 64. - P. 338.

68. Coulet A.L. Interfacial Stability During the Growth of a Dilute Binary Alloy- Thermodynamical Approach // J. Cryst. Growth. 1982. - V. 60. - P. 381.

69. Billia В., Ahbout H., Cappella L. Stable Cellular Growth of a Binary Alloy // J. Cryst. Growth. -1981.-V.51.-P. 81.

70. Устелемов C.B., Фролов A.A., Гук В.Г. Ячеистый рост кристаллов FeGe2 // Кристаллография.

71. Ф 1984.-Т. 29, №5.-С. 1014.

72. Huang S.C., Glicksman М.Е. Fundamentals of Dendritic Solidification. -II Development of Side-Branch Structure // Acta Met. 1981. - V. 29. - P. 717.

73. Sekerka R.F., Coriell S.R., McFadden G.B. Stagnant film model of the effect of natural convection on the dendrite operating State // J. of Crystal Growth. -1995. V. 154. - P. 370-376.

74. Верезуб H.A., Полежаев В.И. Математическое моделирование конвекции и концентрационных полей при росте эпитаксиальных слоев // Математическое моделирование. Получение монокристаллов и полупроводниковых структур: Сб. ст. М.: Наука, 1986. - С. 101-112.

75. Литвак A.M., Чарыков Н.А. Новый термодинамический метод расчета фазовых диаграмм двойных и тройных систем, содержащих In, Ga, As и Sb // Неорг. материалы. 1991. - Т.27, №2. С.225-230.

76. Под ред. Ченга Л., Плога К. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры М.: Мир, 19899 584 с.

77. Dobson P. J., Neave J. Н., Joyce В. А. Surf. Sci., 1982, v. 119, p. 339

78. Partin D. L. J. Vac. Sci. Technol., 1982, v. 21, p. 1.

79. Лодиз P., Паркер P. Рост монокристаллов. M.: Мир, 1974. -540с.

80. Найфе А. Методы возмущений. -М.: Мир, 1976. 456 с.

81. Темкин Д.Е. Устойчивость плоского фронта кристаллизации // Докл. АН СССР. — 1960. Т. 133. * -С. 174.

82. Меркин Д. Р. Введение в теорию устойчивости движения. — М.: Наука, 1976. 320 с.

83. Маллинз В., Секерка Р. Устойчивость плоской поверхности раздела фаз при кристаллизации разбавленного бинарного сплава // Проблемы роста кристал-лов. -М.: Мир, 1968.-С. 106.

84. Ляпунов A.M. Общая задача об устойчивости движения. М.: Ленгиз, 1950.-115 с.ф 93. Delves R.T. Theory of Interface Stability // J. of Crystal Growth. Ed. Pamplin B.R. -1974., P. 40.

85. Delves R.T. Interface Stability in Temperature Gradient-Zone Meting on Thermodynamic // Phys. Stat. Solid. -1967. -V.20, №2. -P.639.

86. Зайденстиккер P. Устойчивость поверхности раздела фаз при зонной плавке с градиентом температуры // Проблемы роста кристаллов. -М.: Мир, 1968. -С. 197.

87. Wollkind D.J., Segel L.A. A Nonlinear Stability Analyses of Freezing of a Dilute Binary Alloy // Phil. Trans. Roy. Soc. -1970. V.268. -P. 351.

88. Теория ветвления и нелинейные задачи на собственные значения. / Под ред. Дж. Б. Келлера, С.Антмана. М.: Мир, 1974. - 254 с.

89. Sriranganathan R., Wollkind D.J., Oulton D.B. Nonlinear Stability Analyses of the Solidification am

90. Dilute Binary Alloy in the Three-dimensional Caze // J. of Crystal Growth -1983. V.62. -P. 265.

91. Sivashinsky G.I. On Cellular Instability in the Solidification of a Dilute Binary Alloy // Physica -1983. -V.8D -P. 243.

92. Langer J.S. Instabilities and Pattern Formation in Crystal Growth // Rev. Mod. Phys. -1980. -V.52. -P.l.

93. Лозовский B.H., Кукоз В.Ф., Овчаренко A.H. Зонная перекристаллизация в поле темпера-ф турного градиента в системе кремний-германий // Кристаллизация и свойства кристаллов:

94. Межвуз. сб. науч. тр. -. Новочеркасск: НПИ, 1989. С.131-138.

95. Овчаренко А.Н., Колесниченко А.И., Кукоз В.Ф. Морфологическая устойчивость плоских межфазных границ при выращивании кристаллов Si-Ge // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. -. Новочеркасск: НПИ, 1991. С. И 8-122.

96. Леусова А.И., Юрьев В.А., Кукоз И.Ф. Экспериментальные исследования морфологической устойчивости межфазных границ в системе кремний-германий // Межвуз. сб. науч. тр. НГТУ. -Новочеркасск: Новочерк. гос. техн. ун-т, 1993. С.32-35.

97. Лунин Л.С., Овчаренко А.Н., Кулинич Н.В. Эволюция межфазных границ в процессах перекристаллизации в поле температурного градиента // 17-ая Российская конференция по ЭМ'98: Тез. докл., 15-18 июня 1998г. Черноголовка, 1998. - С.175.

98. Лунин Л.С., Кулинич В.И., Кулинич Н.В. Модель роста фрактальных объектов в процессе электрокристаллизации металлов // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск: Набла, 1996. - С.75-80.

99. Park Sangil. Principles of Sigma-Delta Modulation for Analog-to-Digital Converters. // In The Communications Applications Manual.-Motorola Inc., Plwenix, Arizona.-1993.-V. DL411D/REV1.-P. 293-350

100. Mixed-Signal 32KB ISP FLASH MCU Family C8051F000/1/2/5/6/7, C8051F010/1/2/5/6/7. Cygnal Datasheet CYGNAL Integrated Products, Inc., USA, 2002. 171 p.

101. Фрунзе А. К вопросу о производительности микроконтроллеров фирмы Cygnal. Компоненты и технологии, 2002, №4, с. 106-108.

102. Николайчук О. Микросистемы сбора данных фирмы Cygnal. Электронные компоненты, 2002, №5, с. 109-112.

103. Николайчук О. Эксперименты с микроконтроллерами фирмы Cygnal. -Схемотехника, 2003, №3, с. 37-40.

104. Mixed-Signal 32КБ ISP FLASH MCU Family C8051F0xx. Cygnal Datasheet CYGNAL Integrated Products, Inc., USA, 2002. 170 p.

105. Improving ADC Resolution By Oversampling and Averaging. Cygnal Datasheet CYGNAL Integrated Products, Inc., USA, 2001.21 p.

106. Single Supply, Rail-to-Rail, Low Cost Instrumentation Amplifier AD623. Datasheet Analog Devices, Inc., USA, 1999. 16 p.

107. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1998. 704 с.

108. МАХЗ222/МАХЗ232/МАХЗ237/МАХЗ241 Transceivers. Datasheet Maxim Integrated Products, USA 2003. 16 p.

109. Каппелини В., Константинидис Дж., Эмилиани П. Цифровые фильтры и их применение. М.: Энергоатомиздат, 1983. 360 с.

110. Хемминг Р.В. Цифровые фильтры. М.: Недра, 1987. 224 с.

111. Рабинер Jl. Р., Гоулд В. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978. 848 с.

112. Константинова Г. С. О кинетике ЗПГТ в системе кремний-аллюминий // Кристаллизация и свойства кристаллов. Новочеркасск, 1971. Т. 239. С. 155-158.

113. Беляев Н. М., Рядно А. А. Методы теории теплопроводности: Учеб. Пособие для вузов. В 2-х частях. Ч. 1. М., 1982. 327 с; Ч. 2. М., 1982. 304 с.

114. Крапухин В. В., Соколов И. А., Кузнецов Г. Д. Физико-химические основы технологии полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1982. — 352 с.

115. Владимиров В. С. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1971.-512 с.

116. Литвак A.M., Чарыков Н.А. Новый термодинамический метод расчета фазовых диаграмм двойных и тройных систем, содержащих In, Ga, As и Sb // Неорг. материалы. 1991. - Т.27, №2. С.225-230.

117. Кулинич Н.В., Овчаренко А.Н. Физическая и математическая модель метода ЗПГТ с учетом гидродинамических эффектов / Новочерк. гос. ун-т. Новочеркасск, 1998. - 20 с. - Деп. в ВИНИТИ 04.08.98, №2513 В-98.

118. Казаков А. И., Мокрицкий В. А., Романенко В. Н., Хитова Л. Расчет фазовых равновесий в многокомпонентных системах М.: Металлургия, 1987. 137 с.

119. Рубцов Э. Р. Особенности фазовых превращений в системах твердых растворов с низкой термодинамической устойчивостью. Диссертация на соискание ученой степени кандидата ф.-м.н. Санкт-Петербург, 1994.

120. Алексеева Г.Т., Крылов Е.Т. Особенности теплопроводности решетки халькогенидов свинца PbTe, PbSe, PbS // Физика твердого тела. 1983. -Т.25, №12. - С.3713-3716.

121. Onabe К. Thermodinamics of type A1-XBXC1-YDY III-V quoternary solid solutions // J. Phis. Chem. Solids. 1982.43.11. 1071-1086.

122. Глазов В. M., Чижевская С. Н., Глаголева Н. Н. Жидкие полупроводники.- М.: Наука, 1967. -347 с.

123. Osamura К. Nakajiama К., Murakami Y. J. Electrochem. Soc., 1979, v. 126, N 11, p. 1992-1997.

124. Laugier A.- Rev. Phys. Appl., 1973, v. 8, N 2, p. 259-268.

125. Bauer G et al. J. Appl. Phys. 4,11721 (1976)

126. Акимов Б. А. и др. ФТП 13 752(1979)

127. Алексеева Г.Т., Крылов Е.Т. Особенности теплопроводности решетки халькогенидов свинца PbTe, PbSe, PbS // Физика твердого тела. 1983. -Т.25, №12. - С.3713-3716.

128. Справочник химика. / Б. П. Никольский, О. Н. Григоров, М. Е. Позин и др. Т.1. Ленинград: Изд-во хим. лит., 1963. - 1072 с.

129. Справочник химика. / Б.П.Никольский, О. Н. Григоров, М. Е. Позин и др. Т.2. Ленинград: Изд-во хим. лит., 1963 - 1170 с.

130. Физические величины: Справочник. / А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М.Братковский и др. Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е. 3. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

131. Химическая энциклопедия. В 5 т. / И.Л.Кнунянц (гл. ред.) и др. М.: Сов. энцикл., 1988.