Технология производства полупроводниковых материалов типа А2В6
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
i>ПВ^1 является то, что они диссоциируют при высоких температурах по реакции
AB(TB) = A(r) + V2B2(r).(10.10)
Присутствие в паровой фазе молекул АВ хотя полностью и не исключается, но для большинства соединений их концентрация мала, и можно принять, что диссоциация является полной. Парциальные давления паров компонентов взаимосвязаны величиной константы равновесия реакции:
KР=PАPв1/2. 10.11
Значение константы равновесия может быть определено из известных соотношений:
дGо=-RT ln Kр = дH'0-TдS0,
где дG, дH'0 и дS0 соответственно свободная энергия, энтальпия и энтропия образования соединения.
Общее давление над твердым соединением равно сумме парциальных давлений
P = PA + PB(10.12)
Поскольку согласно уравнению (10.11) их произведение должно быть постоянным, при каждой данной температуре общее давление может иметь некоторое минимальное Рmin . При этом минимальном давлении обеспечивается условие
дР/дРA = дР/дРB2 = 0; 10.13
PA = 2PB = 21/3 Kp1/3. 10.14
При этих, значениях парциальных давлений общее давление будет иметь минимальное значение:
Pmin=3/2*21/3.Kр1/3 . 10.15
Уравнение (10.15) позволяет определить наименьшее общее давление над стехиометрическим соединением вблизи его точки плавления.
В табл 10.12 представлены температуры плавления и значения Pmiu вблизи точки плавления для соединении AIIBVI.
Таблица 1012
Соединение
Точка плавления, С
Ln Kр. ат 3
Pmin, am
ZnS
18ЗО
0,853,7ZnSe15201,650,53ZnTe1295 1,40,64CdS14750,903,8CdSe1239-2,00,41CdTe
1098
2,75
0,23
Кривые Рmin = f(Т) характеризуют условия равновесия между кристаллом АВ и паром, состав которого определяется условием
PA = 2PB2.
Давления паров над расплавом соединении, очевидно, имеют значительно большие величины.
Технология синтеза и выращивания монокристаллов с определенными свойствами.
Получить заданные свойства в чистом теллуриде кадмия можно либо проведением процесса кристаллизации при определенных значениях давления паров кадмия, либо путем термообработки кристаллов, выращенных в некоторых произвольных, но постоянных условиях при некоторой температуре Г и в атмосфере парой кадмия под определенным давлением. Изменение свойств материала в результате термообработки обеспечивается путем диффузии атомов кадмия из паровой фазы в кристалл или из кристалла в паровую фазу (в зависимости от состава кристалла и от величины давления паров кадмия), а поэтому для получения однородных кристаллов необходимо проводить чрезвычайно длительные термообработки. Однако пока нет точных данных о температурной зависимости предельных концентраций дефектов, нельзя утверждать, что кристаллы, полученные при высоких давлениях паров кадмия или теллура, не окажутся пересыщенными при понижении температуры с соответствующим ухудшением параметров.
Для проведения технологических операций нужно иметь подробную диаграмму состояния РТX. Имеются двумерные диаграммы ТX и РТ, которые представлены на рис 1..13. и и 10.14. Равновесное давление паров над расплавом в конгруэнтной точке плавления (ТПЛ=1098С) составляет: РCd = 0,9 ат, РTe = 0,4 ат. При указанных давлениях паров компонентов состав кристалла, соответствующий конгруэнтной точке плавления, по-видимому, не совпадает со стехиометрическим. Как видно из диаграммы РТ состава твердого теллурида кадмия, его температура плавления понижается как при увеличении, так и при понижении давления паров кадмия. Однако в области давлений паров кадмия, которые необходимы для управления типом и величиной проводимости чистого CdTe, эти изменения температуры плавления составляют всего несколько градусов. На этой же диаграмме пунктирными линиями обозначены давления- паров чистого кадмия и чистого теллура (давления паров теллура переiитаны по уравнению РCd РTe = const в соответствующие значения РCd).
Наиболее рациональным методом синтеза CdTe является синтез из паров компонентов. Однако этот метод имеет малую производительность, а чистота кристаллов определяется чистотой исходных компонентов. Поэтому обычно применяют методы синтеза, кристаллизации и зонной очистки расплавов CdTe.
При разработке технологии следует учитывать следующие
особенности:
1. Реакция образования теллурида кадмия из расплавленных компонентов сопровождается выделением столь большого количества тепла, что при большой скорости реакции происходит сильный разогрев материала и соответственно повышается давление паров непрореагиров