- •Глава I. Нанокристаллические пленки а2в6: синтез, структура, свойства
- •Глава II. Приборы и методы эксперимента
- •Глава III. Структурные и оптические свойства нанокристаллических
- •Глава IV. Механизм роста пленок. Возможности их использования.
- •Глава I
- •1.1. Свойства и особенности полупроводников а2в6
- •1.2. Структура и свойства сульфида и селенида цинка
- •1.3. Влияние структуры на оптические свойства
- •1.4. Свойства пленок а2в6, полученных при отрицательных
- •1.6. Основные стадии формирования пленок вакуумным методом
- •Глава II
- •2.1. Сверхвысоковакуумная установка
- •2.2. Получение нанокристаллических пленок сульфида и селенида цинка
- •2.3. Методы исследования пленок
- •2.3.1. Определение интегральной скорости роста пленки
- •2.3.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (рфэс)
- •2.3.3. Вторичная ионная масс-спектрометрия (вимс) пленок
- •2.3.4. Рентгеноструктурные исследования пленок
- •2.3.5. Электронно-микроскопические исследования
- •2.3.6. Асм - исследования тонких полупроводниковых пленок
- •Глава III
- •3.1. Влияние температуры конденсации на скорость роста пленки
- •3.2. Рентгеноэлектронная спектроскопия пленок селенида и сульфида
- •3.3. Исследование структурных характеристик пленок
- •3.3.1. Рентгеноструктурный анализ
- •3.3.2. Просвечивающая электронная микроскопия
- •3.4. Атомно-силовая микроскопия
- •3.5. Оптические свойства
- •Глава IV
- •4.1. Расчет упругих механических напряжений в структурах
- •4.2. Механизмы роста пленок селенида и сульфида цинка
- •4.3. Влияние температуры отжига на структуру пленок сульфида цинка,
- •4.5. Электролюминесцентные источники на базе нанокомпозитных
3.5. Оптические свойства
Спектры пропускания и отражения пленок ZnS, полученных при
различных температурах конденсации (рис. 3.21) и спектры пропускания пленок ZnSe (рис. 3.22), имеют осциллирующий характер. Спектры пленок ZnS (рис. 3.21) с температурами конденсации 173 К и 223 К имеют переходный вид между осциллирующим и монотонным. Максимумы
95
Распределение по высотам наноструктурных образований ZnSe,
выращенных на различных типах подложек от температуры конденсации
а)
б)
Подложки: а) SiO2, б) Si
Рис. 3.19.
96
Распределение по высотам наноструктурных образований ZnS, выращенных
на различных типах подложек от температуры конденсации
а)
б)
Подложки: а) SiO2, б) Si
Рис. 3.20.
97
Спектры пропускания (а) и отражения (б) пленок сульфида цинка,
осажденных при различных температурах конденсации
а)
б)
Рис. 3.21.
98
Спектры пропускания пленок селенида цинка, осажденных при различных
температурах конденсации
Рис. 3.22.
99
пропускания совпадают с минимумами отражения и наоборот. В области
слабого поглощения коэффициент пропускания уменьшается с уменьшением длины волны. Наличие экстремумов объясняется явлением интерференции, которая зависит от толщины исследуемых пленок.
Если на спектрах пропускания исследованных структур не наблюдаются особенности, обусловленные неоднородностями пленок, а именно уменьшение
амплитуды осцилляции в Т() и увеличение Тm с уменьшением длины волны,
то можно сделать вывод об однородности всех исследованных пленок. Это
заключение позволяет определить коэффициенты преломления из спектров пропускания в областях прозрачности и слабого поглощения по формуле (2.39). Зависимости показателя преломления от температуры конденсации для пленок сульфида и селенида цинка при длине волны 500 нм представлены на рис. 3.23. В интервале от 273 К до 223 К отсутствует существенное влияние температуры конденсации на показатель преломления, а при дальнейшем уменьшении температуры от 223 К до 123 К наблюдается рост показателя преломления от 2,1 до 2,44 у ZnSe и от 1,74 до 1,86 у ZnS.
Коэффициенты поглощения (h) в области межзонных переходов
рассчитывались по формуле (2.30). По вычисленным спектральным
зависимостям (h) для пленок ZnS были определены энергии запрещенной зоны. Зависимость энергии запрещенной зоны от температуры конденсации представлена на рис 3.24. Характер данной зависимости идентичен зависимости показателя преломления от температуры конденсации. При температуре конденсации от 273 К до 223 К энергия запрещенной зоны изменяется от 3,66 эВ до 3,47 эВ. При понижении температуры от 223 К до 123 К происходит увеличение энергии запрещенной зоны от 3,47 эВ до 3,58 эВ.
Используя результаты просвечивающей электронной микроскопии,
построена зависимость энергии запрещенной зоны от среднего диаметра зерна пленок ZnS (рис. 3.25). С увеличением среднего диаметра зерна от 4 нм до 7 нм происходит уменьшение энергии запрещенной зоны от 3,58 эВ до 3,47 эВ.
Отличительной особенностью зависимости является то, что при дальнейшем
100
Влияние температуры конденсации на показатель преломления
при длине волны 500 нм
Рис. 3.23.
Влияние температуры конденсации на энергию запрещенной зоны
Рис. 3.24.
101
Влияние размера зерна на энергию запрещенной зоны
Рис. 3.25.
102
увеличении размера зерна до 8 нм происходит не уменьшение энергии
запрещенной зоны, а увеличение до 3,66 эВ.
Вывод по третьей главе
В результате исследований обнаружено:
влияние температуры конденсации на скорость роста пленок, зависимость
скорости роста от температуры конденсации имеет не монотонный характер;
понижение температуры конденсации от 273 К до 123 К приводит к изменению структуры нанокристаллических пленок сульфида и селенида цинка; увеличивается размер включений гексагональной фазы в кубической матрице; изменяется соотношение концентраций элементов; меняются
оптические свойства;
103