автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Разработка технологии изготовления подложек CdZnTe для выращивания гетероструктур CdHgTe/CdZnTe методом жидкофазной эпитаксии

□□306Э4Э6

На правах рукописи

Смирнова Наталья Анатольевна

Разработка технологии изготовления подложек СсйпТе для выращивания гетероструктур CdHgTe/CdZnTe методом жидкофазной

эпитаксии

05 17 01 -Технология неорганических веществ АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2007

003069496

Работа выполнена в Государственном научно-исследовательском и проектном институте редкометаллическон промышленности ФГУП "Гиредмет"

Научный руководитель доктор физико-математических наук

Беюгоро\ов Александр Иванович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Мидьвидский Михаил Григорьевич

доктор физико-математических наук Болтарь Константин Олегович

Ведущая организация Московский rocj дарственный институт

стали и сплавов (Технический университет)

Защита диссертации состоится '< И » 2007 г. в ^-t^acoB на заседали

диссертационного совета Д 217 043 01 при Государственном научно-нссчедовагельском и проектном институте редкометаллической промышленности ФГУП "Гиредмет" по адресу Москва. 119017, Б Толмачевский пер, 5

С диссертацией можно ознакомиться и библиотеке ФГУП "Гиредмет"

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах с подписью составителя, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета Москва, 119017, Б Точмачевский пер, 5.

Автореферат разослан « $£» » ОЛфЛй-f 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета -—

кандидат химических нате //У/j/ss/>Блинова Э С

7

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Полупроводниковые соединения АгВ6 и твердые растворы на их основе занимают особое место в современной оптоэлектронике, что связано с их уникальными свойствами Широкозонные представители этого класса материалов - CdTe (КТ) и твердые растворы CdZnTe (КЦТ) используются для создания детекторов ионизирующих излучений, а также в качестве подложечного материала при изготовлении эпитаксиальных слоев (ЭС) узкозонных твердых растворов CdHgTe (KPT), являющихся основным материалом для производства ИК-фотоприемников, работающих в спектральных диапазонах 1,0^-2,5 мкм, 3-"-5 мкм и 8-^14 мкм - так называемых «окнах прозрачности» атмосферы Новый этап в развитии КРТ - это создание высокоэффективных матричных фотоприемников Эпитаксиальные методы выращивания КРТ по сравнению с объемными дают возможность выращивать эпитаксиальные слои площадью до 30 см2 К настоящему времени наилучшие результаты достигнуты на гетероструктурах CdHgTe/CdZnTe, выращенных методом жидкофазной эпитаксии, поэтому предполагается, что подложки CdZnTe будут востребованы в течение длительного времени, особенно для фотоприемников с высокими рабочими характеристиками Следует отметить, что CdTe и CdZnTe являются технологически сложными материалами Низкая теплопроводность твердой и жидкой фаз, достаточно высокая упругость паров компонентов при высокой температуре, склонность к двойникованию, неблагоприятные механические свойства (низкое значение микротвердосги, хрупкость) делают выращивание совершенных кристаллов и изготовление подложек, пригодных для процессов эшггаксиального наращивания, достаточно трудной технологической задачей Кроме того, при выращивании однородных кристаллов с заданными свойствами необходимо учитывать сложную форму области гомогенности соединений CdTe и CdZnTe, а также то обстоятельство, что в определенных термодинамических условиях в твердой фазе может иметь место структурная самоорганизация системы, включая процессы преципитации

К моменту постановки данной работы в России отсутствовала комплексная технология изготовления подложек CdZnTe, предназначенных для проведения процессов эшггаксиального наращивания Необходимо было провести всесторонние исследования оптических и структурных свойств твердых растворов CdZnTe Исследования, направленные

на установление взаимосвязи электрофизических свойств эпитаксиального слоя Сс1ЩТе и технологии изготовления подложек СсКпТе, до настоящего времени не проводились

Цель работы

Разработка научно-обоснованной технологии производства подложек С^^п/Ге (0,02<у<0,06) с заданными оптическими и структурными свойствами, пригодных для исподьзования в процессах эпитаксиального наращивания слоев СёД^ хТе (0,19<х<0,23 и 0,27<х<0,32) с требуемыми и воспроизводимыми электрофизическими характеристиками методом жидкофазной эпитаксии для изготовления на их основе приемников ИК излучения с высокими эксплутационными характеристиками

В соответствии с поставленной целью в процессе работы необходимо было решить следующие задачи

провести комплексные исследования влияния подложки СсКпТе на электрофизические свойства гетероструктур СМ^Те/СсКпТе На основании полученных результатов определить ключевые моменты и оптимизировать технологию изготовления подложек С(12пТе с целью увеличения выхода гетероструктур С<11 ^Те/С<12пТе, пригодных для изготовления многоэлементных ИК- фотоприемных устройств

- провести исследования свойств кристаллов Сс12пТе и разработать режимы их посткристаллизационного охлаждения и отжига, обеспечивающие получение материала с набором заданных структурных, электрофизических и оптических параметров

- разработать технологическую схему изготовления подложек, включающую ориентированную резку монокристаллического блока кристалла СЖпТе на пластины в заданной кристаллографической плоскости, придание им необходимых геометрических размеров, механическую шлифовку и финишную химико-механическую полировку

Научная новизна

Проведенные исследования позволили получить следующие новые научные результаты

1 Впервые разработана комплексная технология изготовления пластин-подложек Сс1|.у2пуТе (0,02<у<0,06), удовлетворяющих требованиям современного производства гетероструктур Сё^Те/СсКпТе для дальнейшего их использования в производстве детекторов инфракрасного излучения

2 Впервые разработана технология обработки поверхности материала Сё] уХпуТе (0,02<у<0,06) методом химико-механической полировки с применением плана-полировальника типа «архимедова спираль» и полирующего травителя модифицированного

состава на основе брома-бромистоводородной кислоты и глицерина, что позволяет обеспечить требуемые ппанарность, высоту микрорельефа и гарантировать отсутствие неконтролируемых примесей на поверхности подложек С&\.у2пуТе

3 Впервые в России с использованием разработанной технологии изготовлены подложки Сд1.уХпуТе (0,02<у<0,0б) с заданными оптическими и структурными свойствами, на которых были выращены эпитаксиальные слои С<1хН§1.хТе (0,19<х<0,23 и 0,27<х<0,32) р-и п-типа проводимости с требуемыми и воспроизводимыми электрофизическими параметрами методом жидкофазной эпитаксии

4 Разработан метод, основанный на регистрации спектров инфракрасного отражения и комбинационного рассеяния света, позволяющий определить наличие преципитатов теллура нанометрового размера в объеме твердых растворов СсЬ.^ПуТе (0,02<у<0,06) Впервые выявлена взаимосвязь между присутствием подобных нднопреципитатов в кристаллах СМ^ПуТе (0,02<у<0,06), используемых для изготовления пластин-подложек, и электрофизическими характеристиками эпитаксиальных слоев С(1хЩ1-хТе (0,19<х<0,23) р-типа проводимости, выращенных на этих подложках методом жидкофазной эпитаксии

Практическая значимость Разработанная технология производства пластин-подложек кадмий-цинк-теллур является составной частью комплексных технологий изготовления эпитаксиальных структур ртуть-кадмий-теллур для многоэлементных фоторезисторов (ТД 48 0572 204 05), эпитаксиальных полупроводниковых структур теллурида кадмия-ртути для производства крупноформатных матричных фотоприемников (ТД 48 0572 198 04 и ТД 48 0572 203 05) По разработанной технологии на базе ФГУП "ГИРЕДМЕТ" организовано опытно-промышленное производство подложек СсЦ^пуТе (0,02<у<0,06) Методом жидкофазной эпитаксии на изготовленных подложках выращены гетероструктуры С<12пТе/С<1^Те, которые были переданы в ФГУП НПО «ОРИОН» и ОАО МЗ «САПФИР» для производства ИК- фотоприемных устройств

Положения, выносимые па защиту:

1 Технология изготовления подложек С^.^ПуТе (0,02<у<0,06), предназначенных для проведения процессов эпитаксиального наращивания слоев Сс1х^1_хТе (0,19<х<0,23 и 0,27<х<0,32) р- и п-типа проводимости

2 Технологические температурно-временные режимы процесса выращивания в части тепловых условий на завершающей стадии кристаллизации расплава и

посткристаллизационного отжига в процессе выращивания кристаллов, использование которых позволяет получать кристаллы СсЕпТе с заданными оптическими свойствами

3 Технология обработки поверхности подложек Сёь^ПуТе (0,02<у<0,06), используемых для дальнейшего наращивания эпитаксиальных слоев СёЩТе, позволяющей обеспечить планарность не хуже чем 2-4 мкм/см, высоту микрорельефа на уровне 4-8 нм и гарантировать отсутствие неконтролируемых примесей на поверхности подложек Состав травителя, режимы химико-механической полировки

4 Способ определения преципитатов теллура нанометрового размера в нелегированной подложке СсЕпТе при концентрации остаточных примесей на уровне 10'3 см"3, заключающийся в использовании взаимодополняющих методов комбинационного рассеяния света и инфракрасной спектроскопии Экспериментальное доказательство существования взаимосвязи концентрации носителей заряда в эпитаксиальном слое СсУ^-хТе (0,19<х<0,23) р-типа проводимости гетерострукгуры СсКпТе/СбЩТе с присутствием преципитатов теллура нанометрового размера в материале подложки С(1йзТе

Личный вклад автора в диссертационную работу заключается в постановке и обосновании задач исследования, в разработке режимов посткристаллизационного охлаждения и отжига кристаллов СсКпТе в процессе их выращивания, в подготовке и выборе образцов, в анализе и интерпретации полученных результатов, в проведении исследований структурного совершенства материалов металлографическим методом, а также в разработке режимов механической обработки и метода химико-механической полировки пластин-подложек для эпитаксиального наращивания слоев, в разработке комплексной технологической схемы изготовления подложек На разных этапах работы в исследованиях принимали участие научные сотрудники различных подразделений ФГУП "Гиредмет", физического факультета МГУ им М В Ломоносова, Центра коллективного пользования "МИСиС-Гиредмет", РНЦ «Курчатовский институт» Работы проводились с соавторами, которые не возражают против использования в диссертации полученных совместно результатов

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XII Всесоюзной научной конференции по микроэчектронике (г Тбилиси 1987), на VIII Всесоюзной конференции по полупроводникам с узкой запрещенной зоной и полуметаллам (г Львов 1991), на IX, X, XI Национальных конференциях по росту кристаллов (г Москва 2000, 2002, 2004), на XVI, XVIII международных конференциях по фотоэлектронике и приборам

ночного видения (г Москва 2000, 2004), на XIX международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (г Москва 2006), на Всероссийском совещании по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники (г Новосибирск 2003), на VI Российской конференции по физике полупроводников (г Санкт-Петербург, 2003), SPIE's 47th Annual Meeting (Seattle, Washington, USA, 2002), 13th Intern Workshop on room-temperature semiconductors X- and gamma- ray detectors (Portland, Oregon, USA, 2003) Публикации

По теме диссертационной работы опубликована 31 печатная работа, из них 8 - в журналах, входящих в перечень, утвержденный ВАК РФ Список основных работ приведен в конце автореферата

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 126 наименований и приложения Общий объем составляет 145 с машинописного текста, иллюстрированного 43 рисунками и 8 таблицами

Содержание диссертации Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, изложены основные положения, выносимые на защиту, дана краткая аннотация диссертации В первой главе представлен обзор литературы по современному состоянию вопросов, касающихся основных свойств материала CdZnTe, процессов дефектообразования, Р-Т и Т-х проекций диаграммы состояния в области гомогенности, имеющих важное значение для разработки технологии выращивания кристаллов CdZnTe Рассматриваются особенности и преимущества различных вариантов метода выращивания CdZnTe из расплава для дальнейшего изготовления пластин-подложек Обсуждаются технологические приемы, позволяющие поддерживать стехиометрию состава расплава и обеспечивающие выращивание кристаллов с низким примесным уровнем и высоким структурным совершенством В настоящее время в литературных источниках содержатся лишь отрывочные сведения, касающиеся технологической схемы изготовления подложек CdZnTe, так как подобная информация, как правило, является закрытой Проведен анализ литературных данных по полирующим составам, применяемым для обработки поверхности

материала СсКпТе, и методам, позволяющим контролировать физико-химическое состояние поверхности Представлена совокупность требований, предъявляемых к подложке С<КпТе, для ее дальнейшего использования в процессах эпитаксиального наращивания В литературном обзоре изложены сведения о процессах преципитации, способах их минимизации при выращивании или термообработке отдельных пластин Фактически отсутствуют результаты исследований взаимосвязи технологических режимов выращивания крисгаллов С(КпТе, изготовленных из них подложек и электрофизических свойств наращиваемых на них эпитаксиальных слоев Сс11^Те Вопросы влияния подложки ограничиваются рассмотрением, главным образом, механизмов наследования дислокационной структуры, согласования параметров решетки и диффузии остаточных примесей

Проведенный анализ литературных данных указывает на то, что необходимо было разработать комплексную технологию изготовления подложек, включающую технологические режимы выращивания кристаллов СсйпТе и собственно технологию изготовления подложек с требуемыми оптическими характеристиками, структурным совершенством, плоскостностью и высотой микрорельефа поверхности для существенного повышения эффективности их дальнейшего использования в процессах изготовления гетероструктур СёЩТе/СсКпТе

Во второй главе приводится описание технологии выращивания кристаллов (0,02<у<0,06), которая включает следующие основные технологические этапы глубокую очистку исходных веществ с последующей грануляцией, их компоновку в ампулу и синтез исходной почикристаллической заготовки твердого раствора СсКпТе, выращивание кристаллов СсКпТе методом вертикальной направленной кристаллизации (ВНК) расплава в запаянной кварцевой ампуле с защитным внутренним покрытием стенок при уменьшении свободного объема над расплавом

Особенность используемой технологической схемы - проведение процессов синтеза исходной заготовки и процесса выращивания кристалла Сс^гпуТе (0,02<у<0,06), в одной и той же ампуле, что исключает возможность дополнительного загрязнения материала на стадии промежуточного перегруза Для этого используется специальная конструкция кварцевого контейнера, позволяющая изменять свободный объем над расплавом без дополнительно вскрытия и состоящая из двух цилиндров (ампулы и накопительной части), соединенных капилляром Масса загрузки подбиралась, исходя из равенства объема выращиваемого слитка внутреннему объе^ ампулы, и составляла 1000 - 1500 г в

зависимости от диаметра ампулы Состав загрузки был, как правило, у = 0,04, стехиометрическим или с заданным отклонением в сторону избытка теллура (2-4)х1018 см'3 или кадмия (5-10)х1018 см"3 Концентрация гпТе в кристаллах изменялась от 0,05 в начальной до 0,03 мольных долей в конечной частях слитка, что необходимо для обеспечения наименьшего рассогласования подложки с эпитаксиальными слоями СсУ^^Те состава х = 0,19-0,32

Процесс синтеза осуществлялся прямым сплавлением элементарных кадмия, цинка и теллура, по завершении которого верхний цилиндр (накопительная часть) герметично отделялся по капилляру от ампулы, которая затем устанавливалась в печь для проведения процесса выращивания кристаллов СёгпТе методом ВНК

Для обеспечения минимального уровня дефектности дальнейший рост слитка осуществлялся путем перемещения штока с ампулой в направлении холодной зоны со

скоростью не более 0,8-1,2 мм/час при величине осевого градиента температуры в области температуры кристаллизации не более 5-10 град/см В этом случае размеры мопокристаллических областей без микродвойников, с плотностью дислокаций на уровне (0,5-1,0)х 105 см""2, составляли до 50x50 мм2 в слитках диаметром до 60 мм

Объем загрузки на стадии компоновки подбирался равным внутреннему объему ампулы, вследствие чего величина свободного объема над расплавом не превышала 1-2 % от объема ампулы и, таким образом, степень отклонения состава расплава в процессе выращивания определялась, в основном, средней температурой расплава, которая контролировалась во время всего процесса После завершения перемещения ампула выдерживалась в установившемся состоянии в течение 1-12 часов Далее следовала стадия посткристаллизацпонного охлаждения, включавшая в себя, в зависимости от решаемых задач, как прямое охлаждение, так и выдержку при определенной температуре Были разработаны два основных режима посткристаллизационного охлаждения Первый - от температуры выдержки после завершения перемещения до 920 - 930°С с темпом охлаждения 2,5 - 3,0 град/час, далее следовала выдержка продолжительностью от 12 до 24 часов и вновь охлаждение с темпом 50 - 60 град/час до 400 - 350°С, затем - до комнатной температуры в режиме естественного остывания печи Второй - изменение температуры ампулы после завершения перемещения за время 1,5-2,0 часа до 1000 - 1060°С, выдержка продолжительностью 10-12 часов и охлаждение с темпом 50 - 60 град/час до 400 - 350°С, далее - до комнатной температуры в режиме естественного остывания печи

Исследование структурного совершенства, проведенное методом селективного травления ориентированных пластин на стороне А(111) с использованием травителя состава HF 50%-ный раствор СгОз в И20 (2 3), выявило два типа распределения дислокационных ямок травления Четко выраженный ячеистый характер распределения ямок травления наблюдался в основном в периферийных областях пластин, прилегающих к стенкам контейнера, поэтому особое внимание уделялось сплошности и толщине наносимого покрытия В центральной части слитка наблюдалось более равномерное распределение ямок травления без выраженного ячеистого рисунка, плотность дислокаций составляла (0,6 -см Присутствующие в кристаллах двойники и микродвойники (двойниковые ламели) являлись одним из основных дефектов, ограничивающих полезную площадь годных к эпитаксии пластин-подложек Включения второй фазы, имеющие сферическую, гексагональную, тригональную форму, встречались лишь в отдельных кристаллах, что можно связать с отклонениями от заданных режимов в процессе выращивания или значительным отклонением от стехиометрии в сторону теллура, причем размер их не превышал 2-6 мкм, а плотность - 10-30 см"2

Полный примесный состав материала определялся методом искровой масс-спектромегрии и методом вторично-ионной масс-спектрометрии контрольных шайб, вырезанных из начальной и конечной частей слитков, а также изготовленных подложек CdZnTe, предназначенных для проведения процесса эпитаксиального наращивания и было показано, что концентрация остаточных и неконтролируемых примесей в подложке не превышает 1015 см"3 На основании большого количества экспериментальных данных было установлено, что при фиксированных режимах выращивания и отжига гетероструктур CdHgTe/CdZnTe электрофизические свойства эпитаксиальных слоев CdHgTe определяются используемым подложечным материалом Прямой зависимости электрофизических свойств эпитаксиального слоя, наращиваемого на изготовленных подложках, от вида дислокационной картины, величины рассогласования периодов решеток подложка/эпитаксиальный слой, а также от конкретной примеси или группы примесей, как в подложке, так и в слое, на уровне <1015 см"3, не обнаружено

В третьей главе изложены результаты комплексных исследований оптических и электрофизических свойств подложек Cdi.yZnyTe (0,02<у<0,06) Одним из наиболее важных параметров, особенно при создании засвечиваемых с обратной стороны многоэлементных матриц фокальной плоскости на основе CdHgTe, является величина коэффициента оптического пропускания Т(ю) при комнатной температуре в области 2-16 мкм, которая не

должна быть меныпс значения 0,55 По этой причине в работе большое внимание уделено исследованию механизмов поглощения квантов света в СА\-у7.пу1с в указанном спектральном диапазоне Прослежено влияние разработанных температурно-временных режимов завершающей стадии процесса кристаллизации и посткристаллизационного охлаждения Сё!. yZnyTe на однородность распределения электрофизических и оптических свойств по объему слитка Оптические спектры регистрировались на фурье-спектрометре 1РЭ-113\' Измерения электрофизических параметров проводились при комнатной температуре и температуре жидкого азота по методу Ван-дер-Пау

На основании полученных результатов было установлено, что в случае СёьугПуТе п-типа электропроводности форма спектральных зависимостей Т(ю) при температурах Т = 77,ЗК в Т 295К вполне удовлетворительно описывается в рамках модели поглощения инфракрасного излучения свободными носителями заряда В образцах р-типа проводимости к механизму поглощения ИК- излучения свободными носителями заряда добавляется поглощение, обусловленное переходами дырок между валентными подзонами На основании результатов математической обработки экспериментальных зависимостей коэффициента поглощения а(щ) в области 11-16 мкм (700 - 910 см"') с применением степенного закона было установлено, что значение показателя степени принимает значения от 0,8 до 1,2, что близко к теоретическому значению в случае поглощения квантов света свободными носителями заряда В дополнение к этому при исследовании спектральных зависимостей а(ю) в дальней ИК- области длин волн при температуре жидкого азота было установлено, что за полосой «остаточных лучей» нет дополнительных полос поглощения, что, в свою очередь, свидетельствует об отсутствии мелких примесных уровней в исследуемом материале

Кристаллы, которые выращивались с использованием исходной загрузки с содержанием кадмия сверх стехиометрического состава, всегда имели п-тип электропроводности, а концентрация носителей заряда (КНЗ) в них составляла 1*10,4-5>-1016 см""3 Кристаллы, выращенные с использованием исходных загрузок с содержанием теллура сверх стехиометрического состава, как правило, обладали р- типом электропроводности с величиной КНЗ в интервале значений от 5x1016 см-3 до 1 х1014 см-3 и ниже, вплоть до величины удельного сопротивления (0,5—1,0)х107 Омхсм И в первом и во втором случае наблюдалось монотонное изменение концентрации носителей заряда по сечению и высоте кристалла вплоть до смены типа проводимости Если кристалл СсКпТе был неоднороден по своим электрофизическим и оптическим свойствам, то зависимости коэффициента пропускания от волнового числа, измеренные на верхней и нижней контрольных шайбах,

вырезанных на расстоянии 10 - 15 мм от нижнего и верхнего торцов перпендикулярно направлению оси роста слитка, а также в пределах площади одной из контрольных шайб, существенно отличались друг от друга, как, например, показано на рисунке!

•а

1000 2000 3000 4000

Волновое число, см1

Рисунок 1 — Спектральные зависимости коэффициента пропускания контрольных шайб, вырезанных из верхнего (1) и нижнего (2) торцов слитка

Послеростовые высокотемпературные (1000 - 1060°С, 920°С) отжиги слитков в течение 1-12 часов (в зависимости от диаметра) позволили получить материал с однородным радиальным распределением оптических свойств Области с противоположным типом электропроводности встречались только в кристаллах, выращенных с использованием синтезированной заготовки с избыточным относительно стехиометрического содержанием теллура (с учетом потерь кадмия на стадии синтеза) Установлено, что появление этих областей связано с такими условиями процесса выращивания слитков, как перегрев расплава относительно температуры его кристаллизации и температура выросшей части слитка Для предотвращения формирования областей в кристалле с разным типом проводимости на завершающей стадии выращивания перед посткристаллизационным охлаждением максимальная температура расплава не должна превышать 1100-1105°С, а температура дна ампулы не меньше 1000-1020°С

В процессе выполнения работы значительного влияния темпа охлаждения слитков на тип проводимости и на разброс концентрации носителей заряда по их объему обнаружить

не удалось Как правило, в конечной части слитков имела место ситуация, соответствующая завершающей стадии процесса выращивания перед посткристаллизационным охлаждением

Оценка пригодности пластин-подложек СсКпТе для дальнейшего изготовления гетероструктур С<КпТе/С<Ц^Те на их основе осуществлялась по результатам измерений электрофизических и фотоэлектрических свойств эпитаксиальных слоев Сс1хЩкхТе (0,19<х<0,32) Было установлено, что в процессах жидкофазной эпитаксии могут использоваться и подложки Сс11.у2пуТе (0,02<у<0,06) с уровнем оптического пропускания в спектральной области 6-16 мкм не более 40-45% и в области 2,5-6,0 мкм не менее 55% (рисунок 1, кривая 1), что повышает выход годных пластин - подложек

Четвертая глава посвящена обсуждению проблемы влияния структурного совершенства кристаллической решетки изготовленных подложек Сс1|.у2пуТе (0,02<у<0,06) на электрофизические свойства эпитаксиальных слоев Сс1хЕ^ихТе (0,19<х<0,32), выращенных методом ЖФЭ Использовавшиеся для этого методы длинноволновой ИК-спектроскопии и комбинационного рассеяния света (КРС) в сочетании с современными математическими подходами к анализу спектральных зависимостей оптических параметров исследуемых образцов С(1|_у7пуТе позволили получить уникальную информацию об их вибрационных свойствах и локальных решеточных колебаниях

При проведении исследований профиля распределения и характера изменения интенсивности решеточных колебаний, а также колебаний, обусловленных структурными дефектами различной природы в гетероструктурах СсЦ^ТеЛГЖпТе, с использованием метода КРС была отмечена корреляция между интенсивностью моды колебаний теллура в подложке и электрофизическими свойствами эпитаксиальных слоев СсЦ^Те На основании полученных результатов сделано предположение, что в объеме исследованных подложек СсКпТе присутствуют скопления атомов теллура нанометровых размеров В данном случае под нанопреципитатами теллура в материале СсКпТе подразумевается область кристалла размером несколько нанометров с высокой плотностью вакансий того или иного сорта (или всех сразу) в катионной подрешетке Эта область должна представлять собой избыточное по отношению к остальному объему кристалла скопление атомов теллура, смещенных из положения равновесия Фазовая граница между нанопреципитатом теллура и окружающей его областью кристалла отсутствует В качестве примера на рисунке 2 представлены спектры КРС трех подложек С(3л 9?2по сиТс, отличающихся по результатам измерений электрофизических свойств эпитаксиальных слоев гетероструктур Сёог^овТе/ СсЪ 9б2п0 о.)Тс Интенсивные пики (А) и Е -моды колебаний различной симметрии теллура) в

спектре КРС обусловлены присутствием в исследуемом образце областей, в которых концентрация атомов теллура больше, чем в окружающем их материале Выращенные на этих подложках ЭС СсЬг^овТе существенно различались по концентрации свободных носителей заряда Следовательно, присутствие нанопреципитатов в анионной подрешетке СсКпТе оказывает влияние на электрофизические свойства эпитаксиальных слоев в гетероструктурах р-СёЩТе/СЖпТе, выращенных методом жидкофазной эпитаксии

Ботовое чюпо, ап1

Рисунок 2 — Спектры КРС, характерные для групп подложек СсЕпТе, отличающихся по результатам измерений

электрофизических свойств

эпитаксиальных слоев в гетероструктурах СсИ^Те/С<КпТе

1 -р~(10-20)х1016 см"3

2 - р~ (5 0-6 0)х1016 см"3 3-р~1 0x1016 см'3,

Результаты измерений спектральных зависимостей коэффициента отражения света R(ffl) в области волновых чисел от 95 см"1 до 105 см"1 при комнатной и азотной температурах подтвердили сделанное предположение При проведения исследований динамики решетки твердых растворов Cdi_yZnyTe принималось во внимание, что в спектральных зависимостях коэффициента отражения в дальней ИК- области доминируют два пика, обусловленные поглощением квантов света на решеточных колебаниях CdTe и ZnTe Форма пиков и их спектральное положение для тройного твердого раствора Cdi yZnyTe с идеальной кристаллической решеткой удовлетворительно описываются в рамках модели однородных ячеечных смещений И наоборот, появление дополнительных особенностей может указывать на наличие структурных нарушений кристаллической решетки твердого раствора

В качестве примера на рисунке 3 представлены R(co) трех подложек Cdi.yZnyTe (0,04<у<0,05) В спектрах отражения первого и второго образцов проявляются характерные дополнительные максимумы, отмеченные стрелками и обусловленные присутствием нанопреципитатов теллура в объеме материала CdZnTe

0,30- Т=78К

0,28- \з

0,26-

0,24- ___-

0,22- ___

Tl2 ' 108 ' 104 ' 100 ' 96 Волновое число, см1

Рисунок 3 — Спектральные зависимости коэффициента отражения подложек CdZnTe в области волновых чисел от 95 см' 1 до 105 см"1

Выращенные на подобных подложках эпитаксиальные слои СсУ^-Де (0,19<х<0,32) имели концентрацию носителей заряда (0,8-1,5)х10п см"3 В противоположность этому, в случае образцов, где отсутствовали указанные особенности в спектрах Я(ш), эпитаксиальные слои СёхН§1 хТе имели концентрацию носителей заряда (1,0 - 2,0)х1016 см"3 Отмеченные в Щю) особенности могут располагаться на разных длинах волн, что может быть обусловлено различным размером нанопреципитатов теллура в исследуемых образцах В дополнение к этому были проанализированы спектральные зависимости И(ю) подложек после проведения процесса эпитаксиапьного роста и последующей термической обработки гетероструктур На основании полученных результатов были сделаны аналогичные выводы, подтверждающие взаимосвязь между появлением максимумов в спектрах отражения и высокими значениями концентрации носителей заряда в эпитаксиальных слоях CdHgTe р-типа проводимости, р> 5х1016 см"3. Тем не менее, для производства фотоприемных устройств требуются гетероструктуры с ЭС Са^^Те (0,19<х<0,32), в которых р-(0 5-3 0)хЮ16 см3 Результаты математического моделирования формы и положения характерных максимумов в спектральных зависимостях КРС и ИК- отражения позволили оценить значения среднего

размера преципитатов, которые оказались равными 2-30 нм Указанные методы, тем не менее, не позволяют определить количество указанных дефектов в объеме материала СсКпТе Было установлено, что появление указанных особенностей коррелирует с режимами посткристаллизационного охлаждения Они наблюдались в случае, если темп охлаждения в области температур 1000-800°С составлял менее 20-30 град/час В кристаллах Сс1|-у2пуТе (0,02<у<0,06), выращенных с использованием разработанных и представленных в главе 2 режимов, подобные особенности в оптических спектрах отсутствовали

В пятой главе представлена разработанная технология изготовления подложек, использование которой позволяет подготовить высококачественные, структурно совершенные бездефектные поверхности подложек с сохранением требуемых геометрических параметров (плоскостности и параллельности сторон образца), пригодные для дальнейшего использования в процессах эпитаь спального наращивания Разработанная технологическая схема включает следующие стадии ориентированная резка монокристаллического блока кристалла СсКпТе на пластины в заданной кристаллографической плоскости, определение и выделение монокристаллических областей с требуемыми размерами и структурными параметрами, придание пластинам заданной формы, двухсторонняя шлифовка, последующая двухсторонняя химико-механическая полировка для удаления нарушенного слоя и подготовки поверхности, пригодной для проведения процесса жидкофазной эгагтаксии

Контроль и исследование нарушенного слоя проводились с применением методов металлографии, рентгенодифрактрометрии, белопучковой топографии, что позволило скорректировать режимы на различных этапах разработки технологической схемы изготовления подложек

Резка слитков диаметром до 60 мм осуществлялась алмазным диском с внутренней режущей кромкой на стандартном станке типа «Алмаз-4» Исследования по выявлению влияния зернистости режущей кромки алмазного диска (АВРК) на величину нарушенного слоя показали, что наименьшая величина нарушенного слоя, равная ~40-45 мкм, получается при использовании дисков с зернистостью 40/28

Изготовление пластин заданной круглой формы (диаметром до 55 мм) осуществлялось на станке для обработки кромки («СОК-1») одновременно с операцией изготовления фаски определенной формы Последнее было необходимо для устранения причин появления царапин при последующей механической шлифовке пластин Изучение влияния различной формы алмазного инструмента (полукруглой, трапецевидной),

различного радиуса кривизны и зернистости показало целесообразность использования полукруглой формы с радиусом кривизны R~0,6 мм и зернистостью алмаза 40/28 мкм

Последующий процесс механической шлифовки пластин проводился с использованием шлифовального порошка карбида бора зернистостью 10 мкм (М10), который в сочетании с технологическими режимами (скорость вращения шлифовальника ~60 об/мин и давления на подложку -0,05 кг/см2) позволил значительно понизить вероятность появления царапин на поверхности пластин Глубина нарушенного слоя, определенная металлографическим и рентгенодифрактометрическим методами, не превышала при этом 20-25 мкм

Удаление этого слоя предложено проводить методом химико-механического полирования, которое осуществчяется в результате совместного воздействия химических (растворение) и механических факторов (материал полировальника, удаление продуктов реакции), исключив при этом механическое полирование различными пастами

Вариант с использованием плана-полировальника с «архимедовой спиралью» и расположением пластины-подложки, смоченной в этиленгликоле, на внутреннем стаканчике притира и удерживаемой силами поверхностного натяжения, позволил исключить операции наклейки с применением воска и, соответственно, отмывки в органических растворителях

Дня уменьшения неплоскостности, образующейся за счет преимущественного травления периферийных областей образца, было предложено изменить форму плана с плоской на конусообразную Угол между образующей и высотой конуса должен составлять 89,0-89,8 градуса в зависимости от диаметра обрабатываемых подложек В качестве материала полировальника предложено использовать муслин или мадаполам в 2 слоя с ровной текстурой ткани

Результаты детальных комплексных исследований влияния травильных растворов различных составов на основе брома на неплоскостность пластины-подложки и микрорельеф поверхности показали целесообразность использования травильного раствора состава Вгг-HBr-глицерин в соотношении 0,1 1,0 1,45 На основании полученных результатов были определены основные режимы химико-механической полировки

- скорость вращения плана 60-70 об/мин,

- скорость подачи травильного раствора в

зависимости от диаметра плана-полировальника 4-30 капель/мин,

- величина дополнительной нагрузки

на внутренний стакан притира б-И) г/см".

Контроль геометрических параметров подложки (неплоскостяость) проводился с использованием бесконтактного профили графа PLp Confocal fmagitig Profi 1сг, плоскостность рабочей поверхности составляла < 2-4 мкм/см.

Внешний вид и микрорельеф поверхности и характеристики высоты микрорельефа (Rms 0,705 нм, Ra- 0,528 нм, R^- 2,324 нм, Rm„- 4,053 им), определяемые с помощью атомно-с иловой микроскопия, представлены на рисунок 4. Физи ко-химическое состояние поверхности пластин оценивали с привлечением метода ИК- спектроскопии. Было показано, что высота поверхностного рельефа и химическое состояние двух поверхностей одной подложки идентичны, В то же время, комплексы тина С-О-С, С=0 могут присутствовать на поверхности материала CdZnTe после его хранения в кассете. Поэтому операция предэпитаксиалъного химического травления подложки в 4% Bri-Hßr перед компоновкой для последующего проведения процесса жндкофазной эпнтаксии является обязательной.

Рисунок 4 — Внешний вид и микрорельеф поверхности подложек Методами оптической микроскопии с использованием фазового контраста и электронной сканирующей микроскопии в режиме получения изображения во вторичных электронах при малых ускоряющих напряжениях проведены исследования различного вида обработок поверхности подложек, направленных на повышение чистоты последних после длительного хранения или транспортировки. Обнаружено, что наилучшим видом отмывки после травления является двукратная отмывка в изопропиловом спирте и затем двукратная в деионизованной воде.

Сравнивая примесный состав исходных компонентов и изготовленной подложки, подготовленной к эпятаксиальному наращиванию (после переделов скругления, шлифовки и

if"v4»C

химико-механической полировки), можно сделать вывод о том, что в процессе проведения указанных технологических операций не появляются неконтролируемые дополнительные примеси Элементы 1л, Си, Сг, А1, С, Ре присутствуют на уровне 10 ат % (1015 ат/см3), остальные примеси либо отсутствовали, либо их содержание было ниже обнаружительной способности метода искровой масс-спектрометрии Аналогичный вывод был сделан на основании результатов, полученных методами Олсе-спектроскопии и вторичной ионной масс-спектрометрии

Таким образом, разработанная комплексная технологическая схема изготовления подложек, выбранный способ и режимы химико-механической полировки (состав травителя, конусообразная форма полировальника, материал полировальника, скорость вращения и величина дополнительной нагрузки на внутренний стаканчик притира) позволили получить подложки с неплоскостностью <2-4 мкм, и качеством поверхности, пригодным для проведения процессов эпитаксиального наращивания

Разработана технология изготовления пластин-подложек СсКпТе, пригодных для процесса воспроизводимого наращивания эпитаксиальных слоев Сё^Те п и р-типа проводимости для производства многоэлементных охлаждаемых фоторезисторов и крупноформатных фотодиодных матричных ИК- фотоприемников Комплексная технологическая схема изготовления пластин-подложек С<32лТе, включающая выращивание кристаллов и собственно изготовление подложек представлена на рисунке 5 По разработанной технологии на базе ФГУП "ГИРЕДМЕТ" организовано опытно-промышленное производство гетсроструктур СШ ^Те/СсКпТе На подложках СсйпТе методом ЖФЭ были выращены эпитаксиальные слои Сс1хЩ1.хТе п и р-типа проводимости, использующиеся в ОАО МЗ «САПФИР» и ФГУП НПО «ОРИОН» для производства на их основе приемников ИК- излучения

Рисунок 5 — Комплексная технологическая схема выращивания кристаллов СсКпТе и изготовления пластин-подложек

Выводы

1 Разработана комплексная технология изготовления подложек с плотностью дислокаций (0,5 - 1,0) х 105 см"2 и заданными оптическими свойствами, основанная на использовании кристаллов СсКпТс диаметром до 60 мм, выращенных методом вертикальной направленной кристаллизации расплава в запаянной кварцевой ампуле с защитным внутренним покрытием стенок при минимальном свободном объеме над расплавом

2 Разработаны температурно-временные режимы процесса выращивания в части тепловых условий на завершающих стадиях кристаллизации расплава и посткристаллизационного отжига Установлено, что для предотвращения формирования областей с разным типом проводимости в объеме кристалла температура расплава не должна превышать 1100-1105°С, а температура дна ампулы быть не меньше 1000-1020°С

3 Величина выхода гетероструктур СсКпТе/СёЩТе с заданной концентрацией носителей заряда в эпитаксиальных слоях р-типа электропроводности увеличилась в четыре раза и в два раза для л-типа электропроводности при использовании разработанных температурно-временных технологических режимов посткристаллизационного охлаждения

4 Разработана технология изготовления подложек Сс!) у2пуТе (0,02<у<0,06) Минимизировано количество технологических переделов (исключена стадия механической полировки, требующая наклейку на планшайбы воском, отмывку от воска в органических растворителях) с целью повышения выхода годных подложек Разработаны состав травильного раствора и режимы химико-механической полировки пластин Сс11-у2пуТе (0,02<у<0,06), использование которых в рамках технологической схемы позволяют изготовить подложки с плоскостностью не хуже 2-4 мкм/см Данный технологический подход обеспечивает высоту микрорельефа на уровне 4-8 нм и предотвращает появление неконтролируемых примесей на поверхности подложки

5 Предложен способ контроля существования нанопрецишгтатов теллура в СЖпТе по спектрам комбинационного рассеяния света и спектрам отражения в дальней инфракрасной области длин волн Установлено, что на электрофизические свойства эпитаксиальных слоев Сс1х1^1 хТе (0,19<х<0,23 и 0,27<х<0,32) р-типа проводимости, выращенных методом жидкофазной эпитаксии, существенное влияние оказывают преципитаты теллура нанометрового размера, присутствующие в подложках Сс11-у2пуТе (0,02<у<0,06)

6 Разработанная комплексная технологическая схема изготовления подложек является составной частью комплексной технологии изготовления гетероструктур Сс1ЩТе/С<КпТе

для дальнейшего их использования при производстве широкоформатных матричных фотоприемников и фоторезистивных многоэлементных фотоприемников

Список публикаций по теме диссертации

1. Гареева АР, Петров ВИ, Смирнова НА Неоднородности оптических и люминесцентных свойств p-CdZnTe // Известия АН СССР серия физическая 1991 Т 55, №8 С 1553-1555

2 Белов А Г, Белогорохов А И, Лакеенков В М, Либерант Л.М, Смирнова IIА О некоторых особенностях спектров отражения Cdi-xZnxTe в дальней инфракрасной области спектра//Физика и техника полупроводников 1996 ТЗО, выпЗ С 484-487

3 Belogorokhov A,I, Belogorokhova LI, Belov A G, Lakeenkov V M, Liberant L M,

Smirnova N A Atomic configuration and far- infrared optical spectra of lattice vibrations of Zn-Te and Cd-Te modes in Cd,.xZnxTe (x=0-0 2) // Journal of Crystal Growth 1996 V 159 P 186-190

4 Белогорохов А И, Белогорохова Л И, Белов А Г , Лакеенков В М, Н А Смирнова Оптические исследования решеточных колебаний в кристаллах Cdi.xZnxTe (0<х<0 2) в квазилокальном приближении II Автометрия СО РАН 1998 вьга 3 С 69-76

5 Белогорохов А И., Белогорохова Л И , Белов А Г , Лакеенков В М , Смирнова Н А К

вопросу о поглощении инфракрасного излучения свободными носителями заряда в п-Cdi.xZnxTe//Физика и техника полупроводников 1999 ТЗЗ, вып 5 С 549-552

6 Demsov IА, Lakeenkov V М., Mazhorova О S , Smirnova N A Study of the conditions of

liquid phase epitaxy of CdxHgi xTe solid solutions for focal plane IR arrays // Proceeding of SPIE 2000 V4340 P 223-231

7 Белогорохов А И, Белов А Г , Денисов И А, Лакеенков В М, Смирнова Н А

Оптические свойства полупроводниковых твердых растворов CdxHgi.x.yZnyTe // Материалы электронной техники 2001 №4 С 62-66

8 Белогорохов А И, Денисов И А, Смирнова Н А Исследование свойств эпитаксиальных гетероструктур CdxHgi.xTe/CdZnTe методами фотоэлектронной спектроскопии и комбинационного рассеяния света // Тез докл X Национальной конференции по росту кристаллов Москва, ИК РАН, ноябрь 2002 С 529

9 Белогорохов А И , Белогорохова Л И, Денисов И А , Смирнова Н А, Кобелева С П ,

Флоренцев А А Исследование методами инфракрасной и фотоэлектронной спектроскопии эпитаксиальных структур р- CdxHgi xTe/CdZnTe // Материалы электронной техники 2003 №2 С 43-49

10 Белогорохов А И , Денисов И А , Смирнова Н А , Флоренцев А А , Югова Т Г Исследование структурного совершенства эпитаксиальных слоев гетероструктур CdHgTe/CdZnTe // Тез докл VI Российской конференции по физике полупроводников Санкт-Петербург, 27-31 октября 2003 г С 239-240

11 Belogorokhov АI, Florensev А А , Denisov IА , Smirnova N А , Belogorokhova LI

Optical properties of Cdi xZnxTe single crystals (0<x<0 1) in the infrared spectral region // Mat 13th Intern Workshop on room-temperature semiconductors X- and gamma- ray detectors (2003 IEEE Nuclear Science Symposium) Portland, Oregon, USA, October 1925, 2003 P R8-23

12 Белогорохов А И , Денисов И A, Елютин А В , Смирнова Н А , Шматов Н И Контроль

структурных дефектов в анионной подрешетке CdZnTe методом комбинационного рассеяния света // Тез докл на XI Национальной конференции по росту кристаллов Москва, ИК РАН, декабрь 2004 С 151

13 Белогорохов АИ, Денисов И А, Смирнова НА, Белогорохова ЛИ Исследование структурного совершенства эпитаксиальных слоев CdxHgi.xTe/CdZnTe методом комбинационного рассеяния света // Физика и техника полупроводников 2004 Т 38, вып 1 С 84-93

14 Денисов И А , Смирнова Н А , Белогорохов А И, Шматов Н И, Прошкин Ю Н , Ларина ГВ, Базарова ЛН Исследование свойств эпитаксиальных слоев CdllgTe, выращенных методом ЖФЭ, и характеристик регистрирующих ИК-модулей на их основе // Тез докл на XVIII Международной конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения Москва, 25-28 мая 2004 С 80

15 Белогорохов АИ, Денисов И А, Смирнова НА, Флоренцев А А, Пашкова НВ Исследование характера изменения решеточных колебаний в зависимости от пространственного распределения цинка по глубине эпитаксиальных слоев CdxHgi. хТе, выращенных на подложках Cdi-yZn уТе // Прикладная физика 2005 №3 С 78-83

16 Belogorokhov АI, Denisov IА , Smirnova N А, Pashkova N V, Florensev A A Study of

nature of lattice vibrations depending on a spatial distribution of zinc on depth of CdxHgi

xTe epitaxial layers grown on Cdi-yZn yTe substrates // Proceeding of SPIE 2005 V.5834 P 274-281

17 Шматов H И, Смирнова H A, Белов А Г, Оранский В А, Шленский А А Твердые растворы Cdi.yZn уТе - материал для подложек эпитаксиапьных структур CdxHgi„xTe // Материалы электронной техники 2006 №3 С 28-32

18 Денисов И А, Белогорохов АИ, Смирнова НА, Белов АГ, Коновалов А А,

Шленский А А, Шматов Н И, Прошкин Ю Н, Ларина Г В , Базарова Л Н Гетероэпитаксиальные структуры РКТ ЖФЭ и многоэлементные фотоприемники на их основе // Тез докл на XIX Международной научно-технической конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения Москва, 23-26 мая 2006 С 44

19 Головин С В , Кашуба А С, Пермикина Е В , Данилова Т С, Смирнова Н А Влияние кристаллографической ориентации КРТ на морфологию поверхности покрытия теялурида кадмия // Тез докл на XIX Международной научно-технической конференциии по фотоэлекгронике и приборам ночного видения Москва, 23-26 мая 2006 С 47.

20 Белогорохов А И, Денисов И А, Смирнова Н А , Белогорохова Л И, Елютин А В Исследование температурных зависимостей подвижности носителей заряда и коэффициента Холла в эпнтаксиальных слоях CdxHgi-x-yZnyTe (0 09< х<0 3, 0< у<0 17) // Тез докл на XIX Международной научно-технической конференциии по фотоэлектронике и приборам ночного видения Москва, 23-26 мая 2006 С 114

21 Котков А П, Гришнова Н Д, Моисеев А Н, Денисов И А, Смирнова Н А, Шматов Н И, Жаворонков Н В Выращивание эпитаксиальных слоев CdxHgi_xTe и CdTe на подложках CdZnTe различных кристаллографических ориентации методом химического осаждения из паров металлоорганических соединений и исследование их свойств // Тез докл на XIX Международной научно-технической конференциии по фотоэлекгронике и приборам ночного видения Москва, 23-26 мая 2006 С 121

Подписано в печать 20 04 2007 г Формат 60x84 1/16, Уел Печ Лист1,5 Тираж 100 экз Заказ № 679 Отпечатано в типографии «ДЦ «Каретный Двор»» 101000, Москва, ул Покровка, д.12, стр 1 Тел (495) 955-19-31 Факс (495)955-19-31 _www allaprint ru_

Введение.4 /

Глава 1 Литературный обзор.

1.1 Основные свойства полупроводникового твердого раствора Cdi.yZnyTe (0<у<0,10) и диаграмма состояния системы Cd-Zn-Te.10.

1.2 Основные методы выращивания кристаллов Cdi.yZnyTe (0<у<0,10).

1.3 Способы обработки поверхности подложек Cd].yZnyTe (0<у<0,10).

1.4 Технологические требования, предъявляемые к подложкам Cdi.yZnyTe (0<у<0,10) для выращивания на их основе эпитаксиальных структур CdxHgi.xTe (0,19<х<0,32) методом жидкофазной эпитаксии.

Глава 2 Выращивание кристаллов Cdi.yZnyTe методом вертикальной направленной кристаллизации и их свойства.

2.1 Методика проведения процесса выращивания кристаллов Cd].yZnyTe

2.2 Дефекты структуры кристаллов Cdi.yZnyTe.

2.2.1 Дислокационная структура кристаллов Cd].yZnyTe.

2.2.2 Двойники и микродвойниковые ламели.

2.2.3 Включения второй фазы и преципитаты.

2.3 Контроль примесного фона масс-спектрометрическими методами.

Глава 3 Влияние температурно-временных режимов завершающей -стадии процесса кристаллизации и последующего охлаждения кристаллов Cdi.yZnyTe на их электрофизические и оптические свойства .58 3.1 Локальный контроль оптических и электрофизических параметров

Cd].yZnyTe.

3.2 Влияние температурно-временных режимов завершающей стадии процесса кристаллизации на оптические и электрофизические свойства кристаллов Cdi„yZnyTe.

3.3 Температурно-временные режимы посткристаллизационного охлаждения кристаллов CdiyZnyTe.

Глава 4 Локальные несовершенства кристаллической решетки подложек Cdi.yZnyTe (0,02<у<0,06).

4.1 Исследования колебательных свойств подложки Cd].yZnyTe (0,02<у<0,06) и эпитаксиального слоя CdxHgi.xTe (0,19<х<0,32) методом комбинационного рассеяния света.

4.2 Оценка пространственного размера преципитатов теллура по спектрам комбинационного рассеяния света.8$

4.3 Выявление нанопреципитатов теллура в подложках Cdi.yZnyTe (0,02<у<0,06) по спектрам инфракрасного отражения.

Глава 5 Изготовление подложек Cd].yZnyTe (0,02<у<0,06) для выращивания эпитаксиальных слоев CdxHgi.xTe (0,19<х<0,32) методом жидкофазной эпитаксии.

5.1 Основные технологические переделы при изготовлении пластин-подложек.

5.2 Финишная химико-механическая полировка пластин-подложек.

5.2.1 Выбор способа химико-механической полировки.1 И)

5.2.2 Выбор травильного раствора.'.

5.2.3 Контроль геометрических параметров и микрорельефа поверхности подложек.

5.2.4 Контроль физико-химического состояния поверхности.

5.3 Опробование подложек в процессах жидкофазной эпитаксии. Технологическая схема изготовления подложек Cd].yZnyTe для выращивания гетероструктур CdxHg]xTe/Cdi.yZnyTe методом жидкофазной эпитаксии.

Выводы.

Актуальность темы.

2 6 * Полупроводниковые соединения А В и твердые растворы на их основе занимают особое место в современной оптоэлектронике, что связано с их уникальными свойствами. Широкозонные представители этого класса материалов - CdTe (КТ) и твердые растворы CdZnTe (КЦТ) используются для создания детекторов ионизирующих излучений, а также в качестве подложечного материала при изготовлении эпитаксиальных слоев (ЭС) узкозонных твердых растворов CdHgTe (KPT), являющихся основным материалом для производства ИК-фотоприемников, работающих в спектральных диапазонах 1,0+2,5 мкм, 3+5 мкм и 8+14 мкм - так называемых окнах прозрачности» атмосферы. Новый этап в развитии КРТ - это создание высокоэффективных матричных фотоприемников третьего поколения [1-3].

Эпитаксиальные методы выращивания КРТ по сравнению с объемными дают возможность выращивать эпитаксиальные слои площадью до 30 см2. К настоящему времени наилучшие результаты достигнуты на гетероструктурах

CdHgTe/CdZnTe, выращенных методом жидкофазной эпитаксии, поэтому предполагается, что подложки CdZnTe будут востребованы в течение длительного времени, особенно для фотоприемников с высокими рабочими характеристиками [4]. Следует отметить, что CdTe и CdZnTe являются технологически сложными материалами. Низкая теплопроводность твердой и жидкой фаз, достаточно высокая упругость паров компонентов при высокой температуре, склонность к двойникованию, неблагоприятные механические свойства (низкое значение микротвердости, хрупкость) делают выращивание совершенных кристаллов и изготовление подложек, пригодных для процессов эпитаксиального наращивания, достаточно -трудной технологической задачей. Кроме того, при выращивании однородных кристаллов с заданными свойствами необходимо учитывать сложную форму области гомогенности соединений CdTe и CdZnTe, а также то обстоятельство, что в определенных термодинамических условиях в твердой фазе может иметь место структурная самоорганизация системы, включая процессы преципитации.

К моменту постановки данной работы в России отсутствовала комплексная технология изготовления подложек CdZnTe, предназначенных для проведения процессов эпитаксиального наращивания. Необходимо было провести всесторонние исследования оптических и структурных свойств твердых растворов CdZnTe. Исследования, направленные на установление взаимосвязи электрофизических свойств эпитаксиального слоя CdHgTe и технологии изготовления подложек CdZnTe, до настоящего времени не проводились.

Настоящая работа являлась частью исследований, проведенных в соответствии с координационным планом научно-исследовательских и v опытно-конструкторских работ ФГУП «Гиредмет» по темам «Исследование, разработка базовой технологии жидкофазной эпитаксии высокооднородного КРТ для нового поколения матричных ИК-фотоприемников на спектральные диапазоны 1+12 мкм» Шифр: «Сатурн-М-С)КО»(2003год), «Разработка базовых технологий изготовления эпитаксиальных полупроводниковых структур теллурида кадмия - ртути для производства крупноформатных матричных фотоприемников» Шифр «Гепард»(2004), "Разработка технологии и выпуск ТУ на эпитаксиальные слои КРТ для крупноформатных ФЭМ." Шифр работы: "Фотоника-21 Э"(2005год), «Разработка опытно-промышленной технологии изготовления эпитаксиальных структур CdxHgi.xTe для производства многоэлементных фотоприемников» шифр "Ягуар"(2005год), «Исследование и разработка технологии изготовления пластин-подложек CdZnTe для производства эпитаксиальных гетероструктур CdZnTe/CdHgTe» номер государственной регистрации 01.2.00614984(2006год). У

Цель работы

Разработка научно-обоснованной технологии производства подложек Cdi.yZnyTe (0,02<у<0,06) с заданными оптическими и структурными свойствами, пригодных для использования в процессах эпитаксиального наращивания слоев CdxHgi.xTe (0,19<х<0,23 и 0,27<х<0,32) с требуемыми и воспроизводимыми электрофизическими характеристиками методом жидкофазной эпитаксии для изготовления на их основе приемников ИК излучения с высокими эксплутационными характеристиками.

В соответствии с поставленной целью в процессе работы необходимо было решить следующие задачи:

- провести комплексные исследования влияния подложки CdZnTe на электрофизические свойства гетероструктур CdHgTe/CdZnTe. На основании полученных результатов определить ключевые моменты и оптимизировать технологию изготовления подложек CdZnTe с целью увеличения выхода гетероструктур CdHgTe/CdZnTe, пригодных для изготовления многоэлементных ИК- фотоприемных устройств.

- провести исследования свойств кристаллов CdZnTe и разработать режимы их посткристаллизационного охлаждения и отжига, обеспечивающие получение материала с набором заданных структурных, электрофизических и оптических параметров.

- разработать технологическую схему изготовления подложек, включающую ориентированную резку монокристаллического' блока кристалла CdZnTe на пластины в заданной кристаллографической плоскости, придание им необходимых геометрических размеров, механическую шлифовку и финишную химико-механическую полировку.

Научная новизна

Проведенные исследования позволили получить следующие новые научные результаты.

1. Впервые разработана комплексная технология изготовления пластин-подложек CdiyZnyTe (0,02<у<0,06), удовлетворяющих требованиям современного производства гетероструктур CdHgTe/CdZnTe для дальнейшего их использования в производстве детекторов инфракрасного излучения.

2. Впервые разработана технология обработки поверхности материала Cdi.yZnyTe (0,02<у<0,06) методом химико-механической полировки с применением плана-полировальника типа «архимедова спираль» и полирующего травителя модифицированного состава на основе брома-бромистоводородной кислоты и глицерина, что позволяет обеспечить требуемые планарность, высоту микрорельефа и гарантировать отсутствие неконтролируемых примесей на поверхности подложек Cdi.yZnyTe.

3. Впервые в России с использованием разработанной технологии изготовлены подложки Cdi.yZnyTe (0,02<у<0,06) с заданными оптическими и структурными свойствами, на которых были выращены эпитаксиальные слои CdxHgi.xTe (0,19<х<0,23 и 0,27<х<0,32) р- и n-типа проводимости с требуемыми и воспроизводимыми электрофизическими параметрами методом жидкофазной эпитаксии.

4. Разработан метод, основанный на регистрации спектров инфракрасного отражения и комбинационного рассеяния света, позволяющий определить наличие преципитатов теллура нанометрового размера в объеме твердых растворов Cdj.yZnyTe (0,02<у<0,06). Впервые выявлена взаимосвязь между присутствием подобных нанопреципитатов в кристаллах CdiyZnyTe (0,02<у<0,06), используемых для изготовления пластин-подложек, и электрофизическими характеристиками эпитаксиальных слоев CdxHgi.xTe (0,19<х<0,23) р-типа проводимости, выращенных на этих подложках методом жидкофазной эпитаксии.

Практическая значимость

Разработанная технология производства пластин-подложек кадмий-цинк-теллур является составной частью комплексных технологий изготовления эпитаксиальных структур ртуть-кадмий-теллур для многоэлементных фоторезисторов (ТД 48.0572.204.05), эпитаксиальных полупроводниковых структур теллурида кадмия-ртути для производства крупноформатных матричных фотоприемников (ТД 48.0572.198.04 и ТД 48.0572.203.05). По разработанной технологии на базе ФГУП ТИРЕДМЕТ" организовано опытно-промышленное производство подложек Cdj.yZnyTe (0,02<у<0,06). Методом жидкофазной эпитаксии на изготовленных подложках выращены гетероструктуры CdZnTe/CdHgTe, которые были переданы в ФГУП НПО «ОРИОН» и ОАО МЗ «САПФИР» для производства ИК- фотоприемных устройств.

Положения, выносимые на защиту:

1. Технология изготовления подложек Cdj.yZnyTe (0,02<у<0,06), предназначенных для проведения процессов эпитаксиального наращивания слоев CdxHgi.xTe (0,19<х<0,23 и 0,27<х<0,32) р- и n-типа проводимости.

2. Технологические температурно-временные режимы процесса выращивания в части тепловых условий на завершающей стадии кристаллизации расплава и посткристаллизационного отжига в процессе выращивания кристаллов, использование которых позволяет получать кристаллы CdZnTe с заданными оптическими свойствами.

3. Технология обработки поверхности подложек Cdi.yZnyTe (0,02<у<0,06), используемых для дальнейшего наращивания эпитаксиальных слоев CdHgTe, позволяющей обеспечить планарность не хуже чем 2-4 мкм/см, высоту микрорельефа на уровне 4-8 нм и гарантировать отсутствие неконтролируемых примесей на поверхности подложек. Состав травителя, режимы химико-механической полировки.

4. Способ определения преципитатов теллура нанометрового размера в нелегированной подложке CdZnTe при концентрации остаточных примесей на уровне 1015 см"3, заключающийся в использовании взаимодополняющих методов комбинационного рассеяния света и инфракрасной спектроскопии. Экспериментальное доказательство существования взаимосвязи концентрации носителей заряда в эпитаксиальном слое

CdxHg!.xTe (0,19<x<0,23) р-типа проводимости гетероструктуры CdZnTe/CdHgTe с присутствием преципитатов теллура нанометрового размера в материале подложки CdZnTe.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, приложения. Во введении показаны актуальность темы, цель, задачи, научная новизна и практическая ценность работы. Сформулированы положения, выносимые на защиту. В главе 1 приводится обзор опубликованных работ, касающихся основных свойств тройного твердого раствора Cdi.yZnyTe (0<у<0,06), методов выращивания и способов обработки поверхности Cd]yZnyTe (0,02<у<0,06) подложечного применения, анализ и характеристика требований, предъявляемых к подложке на современном этапе. В главе 2 дано описание методики изготовления кристаллов Cd].yZnyTe (0,02<у<0,06), характеристика структурных дефектов и анализ остаточного примесного фона выращиваемого кристалла Cd].yZnyTe (0,02<у<0,06). В главе 3 рассматриваются оптические и электрофизические свойства кристаллов Cd].yZnyTe (0,02<у<0,06). Показано, что наблюдаемые электрофизические и оптические свойства получаемого материала определяются собственными точечными дефектами в результате отклонения состава тройного твердого раствора Cd].yZnyTe (0,02<у<0,06) от стехиометрического. Прослежено влияние разработанных температурно-временных режимов завершающей стадии процесса кристаллизации и посткристаллизационного охлаждения Cd].yZnyTe (0,02<у<0,06) на однородность распределения электрофизических и оптических свойств по объему слитка. Глава 4 посвящена исследованию локальных нарушений кристаллической решетки методами инфракрасной спектроскопии и комбинационного рассеяния света. Показана взаимосвязь присутствующих в подложке Cd].yZnyTe (0,02<у<0,06) нанопреципитатов теллура и электрофизических свойств выращенных эпитаксиальных слоев CdxHg].xTe (0,19<х<0,32) р-типа проводимости. В главе 5 представлена разработанная технология изготовления подложек Cd].yZnyTe (0,02<у<0,06), предназначенных для проведения процессов эпитаксиального наращивания.

ВЫВОДЫ

1. Разработана комплексная технология изготовления подложек с плотностью дислокаций (0,5 - 1,0) х 105 см*2 и заданными оптическими свойствами, основанная на использовании кристаллов CdZnTe диаметром до 60 мм, выращенных методом вертикальной направленной кристаллизации расплава в запаянной кварцевой ампуле с защитным внутренним покрытием стенок при минимальном свободном объеме над расплавом.

2. Разработаны температурно-временные режимы процесса выращивания в части тепловых условий на завершающих стадиях кристаллизации расплава и посткристаллизационного отжига. Установлено, что для предотвращения формирования областей' с разным- типом проводимости в объеме кристалла температура расплава не должна превышать 1100-1105°С, а температура дна ампулы быть не меньше 1000-1020°С.

3. Величина выхода гетероструктур CdZnTe/CdHgTe с заданной концентрацией носителей заряда в эпитаксиальных слоях р-типа электропроводности увеличилась в четыре раза и в два раза для и-типа электропроводности при использовании разработанных температурно-временных технологических режимов посткристаллизационного охлаждения.

4. Разработана технология изготовления подложек CdiyZnyTe (0,02<у<0,06). Минимизировано количество технологических переделов (исключена стадия механической полировки, требующая наклейку на планшайбы воском, отмывку от воска в органических растворителях) с целью повышения выхода годных подложек. Разработаны состав травильного раствора и режимы химико-механической полировки пластин CdiyZnyTe (0,02<у<0,06), использование которых в рамках технологической схемы позволяют изготовить подложки с плоскостностью не хуже 2-4 мкм/см. Данный технологический подход обеспечивает высоту микрорельефа на уровне 4-8 нм и предотвращает появление неконтролируемых примесей на поверхности подложки.

5. Предложен способ контроля существования нанопреципитатов теллура в CdZnTe по спектрам комбинационного рассеяния света и спектрам отражения в дальней инфракрасной области длин волн. Установлено, что на электрофизические свойства эпитаксиальных слоев CdxHgi.xTe (0,19<х<0,23 и 0,27<х<0,32) р-типа проводимости, выращенных методом жидкофазной эпитаксии, существенное влияние оказывают преципитаты теллура нанометрового размера, присутствующие в подложках CdiyZnvTe (0,02<у<0,06).

6. Разработанная комплексная технологическая схема изготовления подложек является составной частью комплексной технологии изготовления гетероструктур CdHgTe/CdZnTe для дальнейшего их использования при производстве широкоформатных матричных фотоприемников и фоторезистивных многоэлементных фотоприемников.

1. Tribolet P. HgCdTe technology in France // Comptes Rendus Physique. 2003. N.4. P.1121-1131.

2. Norton P. HgCdTE infrared detectors // Opto-Electronics Review. 2002. V.10. N.3. P. 159-174.

3. Rogalski A. Infrared detectors: an overview // Infrared Physics & Technology. 2002. N.43. P. 187-210.

4. Рогальский А. Инфракрасные детекторы // Перевод под ред. А.В. Войцеховского. Новосибирск: Наука. - 2003. - 636 С.

5. Properties of Narrow Gap Cd-based Compounds, ed. P.Capper. INSPEC, London. 1994.-618 P.

6. Strauss A.J. The physical properties of cadmium telluride // Revue de physique applique. 1977. V.12,N.2. P.167-184.

7. Kennedy J.J., Amirtharaj P.M., Boyd P.R., Boyd P.R., Qadri S.B., Dobbyn R.C., Long G.G. Growth and characterization of Cd.xZnxTe and Hgj.y ZnyTe // J. Cryst. Growth. 1988. V.86, N. 1-4. P. 93-99.

8. Герасимов Я.И., Крестовников A.H., Горбов С.И. Химическая термодинамика в цветной металлургии том VI / Москва. Металлургия. 1974.-312 С.

9. Гринберг Я.Х., Гуськов В.Н., Лазарев В.Б., Зельвенский М.Я. р-Т-х-фазовые равновесия в системе Cd-Te // Неорганические материалы. 1989. Т. 25, №12. С. 1991-1996.

10. Гуськов В.Н., Нипан Г.Д., Кольцова Т.Н. р-Т-х-фазовые равновесия в системе Cd-Zn-Te // Неорганические материалы. 2003. Т. 39, № 4. С.415-421.

11. Greenberg J.H. Р-Т-Х phase equilibrium and vapor pressure scanning of non-stoichiometry in CdTe // J. Cryst. Growth. 1996. V. 161. P. 1-11.

12. Глазов B.M., Павлова Jl.M. Область гомогенности на основе теллурида кадмия в системе кадмий-теллур // Неорганические материалы. 1994. Т. 30, № 5. С.629-634.

13. Guskov V.N., Greenberg J.H., Fiederle М., Benz K.W. Vapour pressure investigation of CdZnTe // Journal of alloys and compounds. 2004. V.371. P.118-121.

14. Greenberg J.H., Guskov V.N., Fiederle M., Benz K.W. Vapour pressure scanning of non-stoichiometry in Cd0,95Zn0,05Tei±5 // J. Cryst. Growth. 2004. V.270. P.69-76.

15. Алиханян A.C., Гуськов B.H., Натаровский A.H., Коваленко В.В. Термодинамические свойства твердых растворов системы CdTe-ZnTe // Неорганические материалы. 2003.Т. 39, № 3. С.298-304.

16. Alikhanian A.S., Guskov V.N., Natarovsky A.M., Greenberg J.H., Fiederle M., Benz K.W. Mass spectrometric study of the CdTe-ZnTe system // J. Cryst. Growth. 2002. V.240. P.73-79.

17. Мильвидский М.Г, Освенский В.Б. Структурные дефекты монокристаллах полупроводников / Москва. Металлургия. 1984. 256 С.

18. Rai R.S., Mahajan S., VcDevit S., Johnson C.J. Characterization of CdTe, (Cd,Zn)Te and Cd (Te,Se) single crystals by transmission electron microscopy // J.Vac.Sci.Technol. B. 1991. V.9. P.1892-1896.

19. Rudolph P., Schroter H., Rinas U., Zimmermann H., Boyn R. Control of composition and substitutional acceptor density during crystal growth of CdTe //Advanced materials for optics and electronics. 1994. V.3. P.289-293.

20. Клевков Ю.В., Колосов C.A., Плотников А.Ф.Транспорт носителей заряда в отожженных крупно- и мелкозернистых поликристаллах CdTe // ФТП. 2006. Т.40, № 9. С.1028-1032.

21. Berding М.А., Schilfgaarde M.van, Paxton A.T., Sher A. Defects in ZnTe, CdTe, and HgTe: Total energy calculations // J.Vac.Sci.Technol. A. 1990. V.*8, N.2. P.l 103-1107.

22. Hage-Ali M., Siffert P. Status of semi-insulating cadmium telluride for nuclear radiation detectors // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 1992. V.322. P.313-323.

23. Kroger F.A. The defect structure of CdTe // Revue de Phisique Appliquee. 1977. V.12, N.2. P.205-210.

24. Комарь B.K., Пузиков B.M. Монокристаллы группы А2В6. Выращивание, свойства,применение / Харьков. Институт монокристаллов. 2002 г. С.244.

25. Crystal Growth Technology ed. H.J.Schell and T.Fukuda / WILEY.2004.-668 p.

26. Glass H.L., Socha A.J., Parfeniuk C.L. Improvements in production of CdZnTe crystals grown by the Bridgman method // J. Cryst. Growth. 1998. V. 184/185. P.1035-1038.

27. Koyama A., Hichiwa A., Hirano R. Recent progress in CdZnTe grystals // J.ElectroN.mater. 1999. V.28, N.6. P.683-687.

28. Kestigian M., Bollong A.B., Derby J.J., Glass H.L., Harris K., Hettich H.L., Liao P.K., Mitra P., Norton P.W., Wadley H. Cadmium zinc telluride substrate growth, characterization, and evaluation // J.ElectroN.mater. 1999. V.28, N.6. P.726-731.

29. Asahi Т., Oda O., Taniguchi Y., Koyama A. Crowth and characterization of 100mm diameter CdZnTe single crystals by the vertical gradient freezing method // J. of Cryst. Growth. 1996. V. 161. P. 20-27.

30. Casagrande L.G., Marzio D.D., Lee M.B., Larson D.J.jr, Dudley M., Fanning T. Vertical Bridgman growth and characterization of large-diameter single-crystal CdTe //J. Cryst. Growth. 1993. V. 128. P.576-581.

31. Иванов Ю.М. Выращивание монокристаллов с использованием эффекта самозатравления // Неорганические материалы. 1998. Т.34, №9. С. 10621068.

32. Ivanov Yu.M., Artemov V.V., Kanevsky V.M., Polyakov A.N., Chudakov V.S., Pashaev E.M., Senin R.A. Prodaction of structurally perfect single crystals of CdTe and CdZnTe // European Physical Journal Appled Physics. 2004. V.27. P.371-374.

33. Матвеев O.A., Терентьев А.И., Карпенко В.П., Зеленина Н.К. Выращивание полуизолирующих кристаллов Cd.xZnxTe(Cl) методом горизонтальной направленной кристаллизации // Неорганические материалы. 2002. Т. 38, № 9. С. 1049-1052.

34. Матвеев О.А., Терентьев А.И. Особенности выращивания кристаллов CdTe из расплава// ФТП. 1995. Т.29, №2. С.378-383.

35. Lay K.Y., Nichols D., McDevitt S., Dean B.E., Johnson C.J. High quality, single crystal CdTe grown by a modified horizontal Bridgman technique // J. Cryst. Growth. 1988. V.86. P. 118-126.

36. Cheuvart P., El-Hanani U., Schneider D., Triboulet R. CdTe and CdZnTe crystal growth by horizontal Bridgman technique // J. Cryst. Growth. 1990. V.101. P.270-274.

37. Rudolph P., Muhlberg M. Basic problem of vertical Bridgman growth of CdTe //Material Science and Engineering. 1993. B16. P.8-16. .

38. Rudolph P., Kawasaki S., Yamashita S., Yamamoto S., Usuki Y., Konagaya Y., Matada S., Fukuda T. Attempts to growth of undoped CdTe single crystals with high electrical resistivity // J. Cryst. Growth. 1996. V. 161. P.28-33.

39. Blackmore G.W., Courtney S.J., Royle A., Shaw N., Vere A.W. Boron-segregation in Czochralki-grown CdTe // J. Cryst. Growth. 1987. V.85. P.33^5-340.

40. Triboulet R., Legros R., Heurtel A., Sieber В., Didier G., Imnoff D. Properties of CdTe crystals grown by THM using Cd as the solvent // J. Cryst. Growth. 1985. V.72. P.90-96.

41. Weigel E., Muller-Vogt G. Comparison of Bridgman and THM method regarding the effect of In doping and distribution of Zn in CdTe // J. Cryst. Growth. 1996. V. 161. P.40-44.

42. Garg A.K., Srivastava M., Narula R.C., Bagai R.K., Kumar V. Improvement in crystalline quality of Cdbx Znx Те (x=4%) crystal grown in graphite crucible // J. Cryst. Growth. 2004. V.260. P.148-158.

43. Lakeenkov V.M., Ufimtsev V.B., Shmatov N.I., Schelkin Yu.F. Numeric simulation of vertical Bridgman growth of Cdj.x Znx Те melts // J. Cryst. Growth. 1999. V.197. P.443-448.

44. Yellin N., Eger D., Shachna A. Vertical unseeded vapor growth of large CdTe crystals // J. Cryst. Growth. 1982. V.60. P.343-348.

45. Weirauch D.F. A study of lapping and polishing damage in single-crystal CdTe // J.Electrochem.Soc.Solid -State Science and technology. 1985. V.132, N.l. P.250-254.

46. Меринов B.H., Раскевич A.M., Елизаров A.M., Ергаков B.K., Богобоящий В.В. Способ и устройство для обработки поверхности пластин полупроводников. А.С. № 312172.

47. Moravec P., Hoschl P., Franc J., Belas Е., Fesh R., Grill R., Horodysky P., Praus P. Chemical polishing of CdTeZn substrates fabricated from crystalsgrown by the vertical gradient freezing method // J.Electron.mater. 2006. V.35, N.6. P.1206-1213.

48. Артемов A.C. Наноалмазы для полирования // Физика твердого тела. 20Q4. Т.46, вып.4. С.670-678.

49. Артемов А.С. Химико-механическое полирование-универсальная технология получения совершенной поверхности кристаллов // Тезисы докладов на XI Национальной конференции по росту кристаллов. Москва. ИК РАН. декабрь 2004г. С. 340.

50. Томашик В.Н., Томашик З.Ф. Механическая и химико-механическая1. О Аобработка полупроводниковых соединений типа А В // Неорганические материалы. 1994.Т.30, №12. С. 1498-1503.

51. Перевощиков В.А. Процессы химико-динамического полирования поверхности полупроводников //Высокочистые вещества. 1995. №2.С.5-29.

52. Билевич Е.О., Томашик В.Н., Томашик З.Ф., Комарь В.Н., Даниленко С.Г. Химическое травление твердых растворов Cdix Znx Те в растворах систем НМОз-НСЬ-органическая кислота // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. 2001. вып.36. С. 118-126.

53. Томашик В.Н., Томашик З.Ф., Гуменюк О.Р., Сизов Ф.Ф. Химическое травление твердых растворов в иодвыделяющих растворах на основе системы H2O2-HJ // Прикладная физика. 2005. С. 106.

54. Томашик З.Ф., Лукиянчук Э.М., Томашик В.Н. Химическое травлениеч.монокристаллов CdTe и CdxHg!.xTe в растворах систем Н2 02-минеральная кислота // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. 2003. вып.38. С.204-209.

55. Chen Н., Egarievwe S.U et all Study of Gamma-Ray detector performance of Cdj.xZnxTe crystal treated by different etchants // Proceeding of SPIE. vol. 2859. P.254-262.

56. Yoon H.,Van Scyoc J.M., James R.B. Investigation of the effects of polishing and etching on the quality of Cd!.xZnxTe using spatial mapping techniques // Journal of Electronic Materials. 1997. V.26, N.6. P.529-533.

57. Томашик B.H., Сава A.A., Томашик З.Ф. Взаимодействие теллура и теллурсодержащих полупроводниковых соединений с растворами системы HI-HNO3-H2O // Неорганические материалы. 1994. Т.30, №1. С.49-52.

58. Томашик В.Н., Сава А.А., Томашик З.Ф., Фомин А.В. Состав поверхностных слоев, образующихся при растворении CdTe в кислотных травителях // Неорганические материалы. 1994. Т.30, №1. С.44-48.

59. Байдуллаева А., Власенко А.И., Мозоль П.Е. Влияние различных видов обработки поверхности на фотоэлектрические и оптические свойства CdTe // Физика и техника полупроводников. 1997. Т.31, № 12. С. 1428-143.0.

60. Amirtharaj P.M., Pollak F.H. Raman scattering study of the properties and removal of excess Те on CdTe surfaces // Appl.Phys.Lett. 1984. V.45, N.7. P.789-791.

61. Kotina I.M., Tukhkonen L.M., Patsekina G.V., Shchukarev A.V., Gusinskii G.M. Study of CdTe etching process in alcoholic solutions of bromine // Semicond. Sci.Technol. 1998. V.13. P.890-894.

62. Сава А.А., Томашик В.Н., Фомин А.В., Кравецкий М.Ю., Якубцов О.А., Пужевич В.К., Махнюк В.И. Химическое растворение теллурида кадмия в растворах системы Вг2- НВг // Неорганические материалы. 1989. Т.25, №12. С. 1997-2001.

63. Lo Vecchio P., Reine M. В., Grimbergen M.N. Characterization of anisotype and isotype Hgo^Cdo^Te/CdTe heterojunctions // J.Vac.Sci.Technol.A. 193-5. V.3, N.l. P.246-254.

64. Елизаров А.И., Богобоящий B.B., Белов А.Г. Вольтамперные характеристики потенциальных барьеров в гетероструктурах CdxHg.xTe/CdZnTe // ФТП. 1990. Т.24, вып.5. С. 923-926.

65. Белов А.Г., Белогорохов А.И., Лакеенков В.М. Об особенностях электрофизических свойств гетероструктур CdxHgj.xTe/CdZnTe // ФТП. 2001. Т.35, вып.8. С.917-919.

66. Pelliciari В. State of the art of LPE HgCdTe at LIR // J. Cryst. Growth. 1988. V. 86. P. 146-160.

67. Gower J.E., Maxey C.D., Capper P., O'Keefe E.S., Skauli T. Use of near-infrared as a screening technique for CdZnTe substrates // Journal of materials science: materials in electronics. 1999.V.10. P.589-593.

68. Guergouri K., Triboulet R., Tromson-Carli A., Marfaing Y. Solution hardening and dislocation density reduction in CdTe crystals by Zn addition // J. Cryst. Growth. 1988. V. 86. P. 61-65.

69. Bell S.L., Sen S. Crystal growth of Cdi.xZnxTe and its use as a superior substrate for LPE growth of Hgo.8Cdo.2Te // J. Vac. Sci. Technol. A. 1985. V. 3, N. 1. P. 112-115.

70. Skauli Т., Colin Т., Lovold S. Mapping of CdZnTe substrates and CdHgTe epitaxial layers by X-ray diffraction // J. Cryst. Growth, 1997. V.172. P.97-105.

71. Larson D.J.jr., Silberstein R.P., DiMarzio D., Carlson F.C., Gillies D., Long G., Dudley M., Wu JuN. Compositional, strain contour and property mapping of CdZnTe boules and wafers // Semicond.Sci.Technol. 1993. V.8. P.911-915.

72. Maxey C.D., Gower J.E., Capper P., O'Keefe E.S., Skauli Т., Ard C.K. Zn concentration determination in CdZnTe by NIR spectroscopy // J. Cryst. Growth. 1999. V.197. P.427-434.

73. Johnson S.M., Sen S., Konkel W.H., Kalisher M.H. Optical techniques for composition measurement of bulk and thin-film Cdi.yZnyTe // J.Vac.Sci.Technol. B. 1991. V.9, N.3. P.1897-1901.

74. Sen S., Hettich H.L., Rhiger D.R., Price S.L., Currie M.C., Ginn R.P., McLean E.O. CdZnTe substrate producibility and its impact on IRFPA yield // J.Electron.mater. 1999. V.28, N.6. P.718-725.

75. Сангвал К. Травление кристаллов теория, эксперимент, применение. Москва, изд-во Мир, 1990, -496 с.

76. Томашик В.Н. Селективное травление халькогенидов цинка, кадмия и ртути // Неорганические материалы. 1995. Т.31, №3. С.313-317.

77. Inoue М., Teramoto I., Takayanagi S. Etch pits and polarity in CdTe crystals // J. Appl. Phys. 1962. V.33, N.8. P.2578-2582.

78. Nakagawa K., Maeda K., Takeuchi S. Observation of dislocations in cadmium telluride by cathodoluminescence microscopy // Appl.Phys.Lett. 1979. V.34, N.9. P.574-575.

79. Bagai R.K., Mohan G., Seth G.L., Borle W.N. Preferential etchant for revealing crystallographic defects on (11 l)Te surface of CdTe crystals // J. Cryst. Growth.1987. V.85. P.386-388.

80. Bagai R.K., Seth G.L. Borle W.N. Nature of the crystallographic defects on the (111) Те surface of CdTe delineated by preferential etching // J. Cryst.' Growth.1988. V.91. P.605-609.

81. Everson W.J., Ard C.K., Sepich J.L., Dean B.E., Neugebauer G.T., Schaake H.F. Etch Pit Characterization of CdTe and CdZnTe Substrates for Use in Mercury Cadmium Telluride Epitaxy // J.Electron.mater. 1995. V.24, №5. P.505.

82. Инденбаум Г.И., Бароненкова Р.П., Бойных Н.М. Травление дислокаций в монокристаллах CdTe // Физика и химия обработки материалов. 1971. №2. С.91-96.

83. Durose К., Russell G.J. Structural defects in CdTe crystals grown by two different vapour phase techniques // J. Cryst. Growth. 1988. V.86. P.471-472. v

84. Vydyanath H.R. Incorporation of dopants and native defects in bulk Hg ,.xCd xTe crystals and epitaxial layers //J.Cryst. Growth. 1996.V.l6l.P.64-72.

85. Sen S., Liang C.S., Rhiger D.R., Stannard J.E., Arlinghaus H.F. Reduction of CdZnTe substrate defects and relation to epitaxial HgCdTe qualityv// J.Electron.mater. 1996. V.25. N.8. P.l 188-1195.

86. Vydyanath H.R., Ellsworth J., Kennedy J.J., Dean В., Jonhson C.J., Neugebauer G.T., Sepich J., Pok-Kai Liao. Recipe to minimize Те precipitation in CdTe and (Cd,Zn)Te crystals //J.Vac.Sci.Technol. B. 1992. V.10, N.4. P.1476-1484.

87. Vydyanath H.R., Elisworth J.A., Fisher R.F., Kennedy J.J., Johnson C.J., Neugebauer G.T. Vapor phase equilibria in the Cd.x Znx Те alloy system // J.Electron.mater. 1993. V.22, N.8. P.1067-1071.

88. Yadava R.D.S., Bagai R.K., Borle W.N. Theory of Те precipitation and related effects in CdTe crystals // J.Electron.mater. 1992. V.21, N. 10. P. 1001 -1016.

89. Shin S.H., Bajaj J., Moudy L.A., Cheung D.T. Characterization of Те precipitates in CdTe crystals // Appl. Phys. Lett. 1983. V.43, N.l. P. 68^70.

90. Вул Б.М., Сальман В.М., Чапнин В.А. Инфракрасное поглощение в CdTe р-типа // ФТП. 1970. Т.4, №1. С. 67-71.

91. Белогорохов А.И. Поведение коэффициента поглощения, обусловленного переходами в валентной зоне, в CdTe в диапазоне температур 5-400К // ФТТ. 1992. Т.34, №4. С. 1045-1050.

92. Yadava R.D.S., Sundersheshu B.S., Anandan М., Bagai R.K., Borle W.N. Precipitation in CdTe crystals studied through Mie scattering // J.Electron.mater. 1994. V.23, N.12. P.1349-1357.

93. Белогорохов А.И., Лакеенков B.M., Белогорохова Л.И. Оптические свойства монокристаллов CdixZnxTe(0<x<0,l) в инфракрасном диапазоне длин волн // ФТП. 2001. Т.35, вып.7. С.808-811.

94. Sen S., Rhiger D.R., Curtis C.R., Kalisher M.H., Hettich H.L., Currie M.C. Infrared absorption behavior in CdZnTe substrate // J.Electron.mater. 2001. V.30, N.6. P.611-618.

95. Syllaios A.J., Liao P.-K., Greene B.J., Schaake H.F., Liu H.-Y., Westphal G. Application of Urbach rule optical absorption to composition measurement of Cdi.yZn yTe // J.Electron.mater. 1997. V.26, N.6. P.567-570.

96. Zhu J., Zhang X., Li В., Chu J. The effects of Те precipitationon IR transmittance and crystalline quality of as-grown CdZnTe crystals // Infrared Physics and Technology. 1999. V. 40. P.411-415.

97. Гареева A.P., Петров В.И., Смирнова H.A. Неоднородности оптических и люминесцентных свойств р- CdZnTe //. Известия АН СССР серия физическая. 1991. Т.55, №8. С.1553-1555.

98. Vere A.W., Cole S., Williams D.J. The origins of twinning in CdTe // J.Electron.mater. 1983. V.12, N.3. P.551-561.

99. Takeuchi S., Suzuki K., Maeda K., Iwanaga H. Stacking-fault energy of И-VI compounds // Phil.Mag. (a). 1984. V.50, n.2. P.171-178.

100. Denisov I.A., Lakeenkov V.M., Mazhorova O.S., Smirnova N.A. Study of the conditions of liquid phase epitaxy of CdxHg!.xTe solid solutions for focal plane IR arrays // Proceeding of SPIE. 2000. V. 4340. P. 223-231.

101. Белогорохов А.И., Белогорохова Л.И., Белов А.Г., Лакеенков В.М., Смирнова Н.А. К вопросу о поглощении инфракрасного излучения свободными носителями заряда в n-Cd!xZnxTe // ФТП. 1999. Т. 33, вып.5, С. 549-552.

102. Виноградов Е.А., Хаммадов И.И. Спектроскопия объемных и поверхностных фононов кристаллов / Ташкент. ФАН. 1989г.- 168 с.

103. Питер Ю, Кардона М. Основы физики полупроводников / Москва. Физматлит. 2002. -560 с.

104. Белогорохов А.И., Денисов И.А., Смирнова Н.А., Белогорохова Л.И. Исследование структурного совершенства эпитаксиальных слоев CdxHg!.xTe/CdZnTe методом комбинационного рассеяния света // ФТП. 2004. Т.38, №1. С. 84-93.

105. Wang R.-P., Zhou G.-w., Liu Y.-I., Pan S.-h., Zhang H.-z., Yu D.-p, Zhang Z. Raman spectral study of silicon nanowires: high-order scattering and phonon confinement effects // Phys. Rev. B. 2000.V.61. P.l6827-16832.

106. Belogorokhov A.I., Belogorokhova L.I., Lakeenkov V.M., Liberant L.M. Dependence of local distribution on ZnTe and CdTe lattice vibration modes in

107. Cdi.xZnxTe with alloy composition // XXIII European Congress on Molecular Spectroscopy. Balatonfured. Hungary. 1996. P. 57.

108. Mikkelson S. A., Boyce J. B. Extended x-ray-absorption fine structure study of GaixInxAs random solid solutions // Phys.Rev. (B). 1983. V. 28. Р.7Ц0-7140.

109. Genzel L., Martin T.P., Perry С. H. Model for long-wavelength optical-phonon modes of mixed crystals // Phys.St.Sol. (B), 1974, V. 62, N.l, P. 83-92.

110. Quadri S. В., Skelton E. F., Webb A. W., Kennedy J. Evidence for bond strengthening in Cd,.xZnxTe (x=0.04) // Appl.Phys.Lett.l985.V.46, N.3. P.257-259.

111. Белогорохов А.И., Белогорохова Л.И., Белов А.Г., Лакеенков В.М., Смирнова Н.А. Оптические исследования решеточных колебаний в кристаллах Cdi.xZnxTe (0<х<0.2) в квазилокальном приближении JI Автометрия СО РАН. 1998. Вып. 3. С.69-76.

112. Comedi D., Kalish R., Richler V. Abnormal vibrations of Cd atoms in ZnxCd,.xTe // Phys.ReV.Lett. 1988. V.61, N.18. P.2125-2128.

113. Belogorokhov A.I., Gavrilov S.A., Belogorokhova L.I. Coupled polar optical vibrational modes of CdS semiconductor nanocrystals • embedded in porous A1203 //Physica Status Solidi (a). 2003. V. 197, N.l. P. 204-207.

114. Белов А.Г., Белогорохов А.И., Лакеенков B.M., Либерант Л.М., Смирнова Н.А. О некоторых особенностях спектров отражения Cdj.xZnxTe в дальней инфракрасной области спектра //ФТП.1996.Т.ЗО,вып.З.С.484-487.

115. Боуэн Д.К., Таннер Б.К. Высокоразрешающая рентгеновская дифрактометрия и топография / Санкт-Петербург. Наука. 2002. 274 С.

116. Шматов Н.И., Смирнова Н.А., Белов А.Г., Оранский В.А., Шленский А.А. Твердые растворы Cdi.yZnyTe материал для подложек эпитаксиальных структур CdxHgj.xTe // Материалы электронной техники. 2006. №3. С. 28-32.

117. Математическая обработка реальных спектров отражения1 Метод Крамерса-Кронига

118. Хорошо известно, что в случае решеточного отражения максимумы зависимостей co-Im(-Ei)=fi(co) и co-S2=f^co) определяют частоты L0- и ТО-фононов, а полуширины кривых параметры их затухания.

119. Метод дисперсионных осцилляторов.

120. Обобщенный метод дисперсионного анализа и соотношений1. Крамерса-Кронига.

121. Здесь R (со) спектр, вычисленный методом дисперсионного анализа, coj и со2 - граничные частоты экспериментального спектра отражения.