МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД
«УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
ФІЗИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА ТВЕРДОТІЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ
Кваліфікаційна робота бакалавра Край поглинання тонкоплівкових шарів AsXSe1-X
Виконала студентка 4 курсу, 4 групи
Спеціальність
6.050801 – мікро- та наноелектроніка
Фозекош Т.В.
Керівник:
к.ф-м.н.,доц.Росола І.Й.
Рецензент:
Ужгород 2014
З
МІСТ
ВСТУП………………………………………………..……………………………3
РОЗДІЛ 1.ОДЕРЖАННЯ ТА СТРУКТУРА ТОНКОПЛІВКОВИХ ШАРІВ СИСТЕМИ As-Se…………………………………………………………………4
1.1.Одержання плівок системи As-Se……………………………….……………4
1.2.Електронно- мікроскопічні дослідження структури шарів системи
As-Se………………………………………………………………………….…….6
РОЗДІЛ 2.ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПЛІВОК СИСТЕМИ As-Se………….14
2.1.Визначення оптичних констант плівок на прозорій підкладці…………...14
2.1.1. Визначення показника заломлення із порядкових чисел m…………16
2.1.2. Визначення показника заломлення із рівняння дисперсії…………...19
2.2.Експерементальна установка і методика дослідження оптичних констант плівок……………………………………………………………………………..21
2.3.Експерементальні результати та методика їх обрахунку…………………24
ВИСНОВКИ……………………………………………………………………...37
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ…………………………………...38
В
СТУП
Впродовж останніх трьох десятиріч некристалічні матеріали на основі селену пройшли переконливий шлях – від майже повної невідомості до завоювання міцної позиції на технологічному ринку. Області використання і перелік пристроїв на базі цього багатофункціонального напівпровідникового матеріалу множаться з кожним роком.
Вивчення некристалічних напівпровідників насьогодні складає одну з найбільш активних областей фізики конденсованого стану. Безперечно, що ефективним стимулом для фундаментальних досліджень некристалічних матеріалів є технологічні песпективи. Ці матеріали вдало поєднують відносну простоту технології їх одержання, класичні напівпровідникові властивості з наявністю цілої низки унікальних явищ [1-6].
Однією із цікавих властивостей, якими володіють більшість хальногенідних склоподібних напівповідників (ХСН), є здатність змінювати свої оптичні, фізико-хімічні і фотоелектричні властивості під дією випромінювання [1-4]. Важливою особливістю цього ефекту є його зворотність, або здатність до відновлення попередніх властивостей матеріалу в процесі відпалу. Розвиток методів когерентно – оптичної обробки інформіції вимагає створення більш досконалих приладів, які перетворюють вхідну інформацію в оптичний когерентний сигнал у реальному часі, а саме, оптично-керованих транспорантів з вдосконалими параметрами.
Метою кваліфікаційної роботи бакалавра було освоїти методику дослідження оптичних властивостей тонко плівкових шарів AsXSe1-X.
Завданням роботи було: аналіз літературних даних про структуру, та фізико - хімічні властивості, методів одержання і дослідження ширини забороненої зони тонких шарів AsXSe1-X.
Розділ 1. Одержання та структура тонкоплівкових шарів системи As-Se
1.1. Одержання плівок системи As-Se
Вакуумне термічне напилення є одним з найбільш поширених методів одержання тонких фоточутливих шарів для оптичного і електрофотографічного запису інформації. Цей метод найбільш зручний і економічно виправданий при виготовленні тонких плівок з ХСН, добре задовільняє технології таких матеріалів у випадку елементарного селену та деяких простих сполук і забезпечує високу повторюваність параметрів плівок при установленому режимі напилення з однакових вихідних сполук.
Незважаючи на досягнені успіхи у вакуумних методах одержання шарів, вибір методу нанесення фоточутливих шарів, гетеро структур (ГС) - та багатошарових (БШ) структур на основі ХСН значно обмежені. Це обумовлено можливою кристалізацією окремих шарів ХСН, зміною їх складу в порівнянні з вихідними матеріалами, необхідність наносити ГС і БШ структур постійної товщини на різні типи підкладок в одному технологічному циклі (для виготовлення тонких перехідних або товстих фоточутливих шарів). Для реалізації другої умови необхідно забезпечити різні швидкості росту шарів, послідовність їх нанесення, а також високий вакуум.
Метод дискретного термічного випаровування використовується замість простого термічного випаровування у випадку, коли випаровування речовини має інконгруентний характер. Метод полягає у випаровуванні маленьких частинок речовин, які неперервно і рівномірно попадають на поверхню розжареного випаровувача. Якщо одночасно випаровується велика кількість дрібних частинок, кожна з яких перебуває у різній стадії випаровування, то при рівномірному розподілі в часі моментів їх падіння на випаровувач забезпечується середній хімічний склад пари, що відповідає складу вихідної речовини. Також можна використовувати високочастотний (ВЧ) - плазмовий, магнетронний, лазерний метод напилення, які забезпечують зберігання складу мішені та шару. Однак при цьому виникають проблеми у забезпеченні необхідних параметрів шарів і структур, що роблять ці методи корисними в окремих комбінованих режимах виготовлення шарів. Наприклад, одержання ГС методом магнетронного напилення, який здійснюється при порівняно високих робочих тисках (0,5 – 2,0 Па), не бажано внаслідок забруднення конденсатів, а також значної товщини перехідних шарів. Метод імпульсного лазерного напилення (ІЛН) (імпульси наносекундної тривалості) є одним з варіантів дискретного напилення. Але його суттєвим недоліком є точковість джерела, проблема підготовки мішеней і одержання рівномірної, порівняно великої товщини шару при запиленні великих поверхонь.
Плівки досліджуваних матеріалів виготовляли на установці ВУП-4 (див. рис.1.1). Випаровування проходило з танталового випаровувача. Швидкість конденсації V складала в середньому 8 нм/с при вакуумі 6·10-3 Па. Температура випаровувача була ~ 770 K.
1
6
8
4
2
3
5
7
Рис.1.1. Схема термічного напилення гетеро- та багатошарових
структур:
1- вакуумна камера; 2,3 – випаровувачі; 4,5 – шторки;
6,7 – підкладки зразків;
8 – обертова система [5].