Реферат роботи “

РЕФЕРАТ

роботи “Нові матеріали на основі телуридів кадмію, олова та свинцю для виготовлення оптоелектронних приладів

(автори – Панчук О.Е., Фочук П.М., Фейчук П.І., Щербак Л.П., Савицький А.В., Никонюк Є.С., Цюцюра Д.І., Томашик З.Ф., Коваленко Н.О., Рогачова О.І.)

Фізико-хімічні властивості кристалів АIIВVI та АIVВVI (одних з найбільш ефективних напівпровідникових матеріалів оптоелектроніки) визначаються власними і домішковими точковими дефектами. Так, регулюючи в CdTe відхилення від стехіометрії (або вводячи домішки) в кількостях 0,001-0,01%, можна змінювати не тільки тип провідності кристалу, але й його питому електропровідність в мільярди разів. Також впливає і структурна досконалість: кристали CdTe з густиною дислокацій ~105 см-2 є непридатними для нарощування плівок Сd1-xZnxTe, а при 103-104 см-2 − придатними. Управління складом і відповідно властивостями та структурою досліджуваних кристалів по праву можна вважати «створенням нових матеріалів». Робота за своєю суттю є інтердисциплінарною (хімія+фізика+технологія) і полягає в дослідженні того, як зміна хімічного складу матеріалу, тобто зміна співвідношень компонентів в мікромасштабі (відхилення від стехіометрії) та введення домішок (легування) і структурна досконалість матеріалів (вихідний розплав, кристал) впливають на їх фізичні властивості.

Це стимулювало проведення необхідних для цього досліджень із створення єдиної картини дефектоутворення, яка б включала як власні, так і домішкові дефекти, дозволяючи цілеспрямовано керувати властивостями кристалів телуридів елементів другої і четвертої груп таблиці Менделєєва.

МЕТОЮ РОБОТИ є формування наукових основ розробки напівпровідникових матеріалів з новими фізико-хімічними та структурними властивостями на основі телуридів кадмію, олова та свинцю і подальшого їх використання у створенні нових оптоелектронних (в тому числі – термоелектричних) приладів. Для досягнення цієї мети необхідно було:

− всебічно дослідити природу, кінетичні умови та термодинамічні характеристики процесів утворення в CdTe та споріднених матеріалах власних точкових дефектів, які визначають електричні властивості монокристалів при експлуатаційних температурах приладів; це дозволяє прогнозувати дефектну структуру, тобто електричні параметри нелегованих кристалів залежно від способу їх приготування (розд. 2);

− із врахуванням особливостей отриманих спектрів власних точкових дефектів вивчити основні аспекти поведінки домішок найважливіших 8-10 елементів Періодичної системи у вказаних матеріалах, введення яких у кристал дозволяє в бажаному напрямку модифікувати електричні і оптичні властивості матеріалу. Ці дослідження включають вивчення діаграм стану CdTe–домішка, визначення відповідних мікродіаграм стану, які дозволяють чисельно побудувати залежності розчинності домішки від температури та відхилення від стехіометрії, дифузію домішки в кристалі за різних термодинамічних умов та сегрегацію чужорідних атомів в CdTe залежно від їх вмісту в розплаві;

− дослідити електричні властивості кристалів в умовах високотемпературної рівноваги дефектів (700-1200 К), що дозволяє пов’язати електричні характеристики кристалу із вмістом власних та домішкових точкових дефектів (розділ 3);

− дослідити розплави CdTe для встановлення динаміки переходів між впорядкованими і хаотичними станами при плавленні та кристалізації CdTe і Cd1-хZnxTe та виявлення кореляцій між станом (структурою) розплаву і вирощеного з нього кристалу, оскільки монокристали вирощуються переважно з рідкої фази (розділ 4);

− встановити загальні закономірності взаємодії домішкових і власних точкових дефектів в CdTe при експлуатаційних температурах, визначити параметри домішкового енергетичного спектру;

− розробити способи стабілізації кристалічної ґратки і керування властивостями кристалів;

− розробити технології виготовлення високодосконалих масивних монокристалів CdTe i Cd1-хZnxTe, придатних для застосування їх при створенні нових приладів оптоелектроніки (розділ 5);

− електрофізичними і оптичними методами дослідити стан і динаміку точкових дефектів в кристалах CdTe і твердих розчинів на його основі, які використовуються для виготовлення фотоприймачів, детекторів жорсткого випромінювання, оптичних елементів ІЧ-систем (розділ 6).

Оскільки одним з перших досліджених наукою потрійних матеріалів на основі CdTe були тверді розчини CdxHg1-xTe, які знайшли застосування для створення приймачів випромінювання в інфрачервоній області спектру, першочерговою задачею було всебічне дослідження різноманітних фізичних характеристик твердих розчинів CdxHg1-xTe та ZnxHg1-xTe (розділ 7).

Характеристики активних елементів приладів оптоелектроніки залежать також від стану поверхні зразка активного елемента. Тому важливим є:

− створення наукових основ технології хімічної обробки напівпровідникових матеріалів;

− оптимізація складів травників і розробка ефективних методик хімічної різки, хіміко-механічного (ХМП) та хіміко-динамічного (ХДП) полірування;

− застосування їх в технологічних операціях при виготовленні різноманітних приладів електронної техніки (розд. 8)

Важливим способом покращення параметрів активних елементів детекторів іонізуючого випромінювання, є хімічна обробка поверхні цих елементів. В цьому плані метою роботи було:

− дослідження результатів пасивації поверхні кристалів твердих розчинів Cd1-хZnxTe (розділ 9).

− при дослідженні сполук АIVВVI необхідно було розробити фізичні основи керування структурними, електронними та термоелектричними властивостями цих сполук при введенні домішок та відхиленні від стехіометрії і розробити нові ефективні термоелектричні матеріали на їх основі (розділ 10).

НАУКОВА НОВИЗНА

1. Вперше критично осмислено сукупність результатів наявних робіт з теорії квазіхімічних реакцій дефектоутворення (КХРД) в CdTe, що дозволило, разом з власними експериментальними результатами, розробити адекватну експериментові систему рівнянь КХРД і визначити або виправити ентальпійні та ентропійні члени їх констант рівноваги. В ході цієї 30-річної праці:

− вперше проведено систематичні дослідження температурних залежностей електричних властивостей нелегованих і легованих кристалів CdTe в умовах високотемпературної рівноваги точкових дефектів (ТД) при різних відхиленнях від стехіометрії (під тиском пари Cd або Te);

− вперше точно визначено температурні області домінування в повному рівнянні електронейтральності окремих ТД, в тому числі асоціатів власних та домішкових ТД у випадку легованого матеріалу;

− вперше експериментально отримано нелінійні (з екстремумами) залежності концентрації електронів та дірок від температури, що дозволило надійно обчислити термодинамічні параметри процесів утворення власних ТД;

− вперше створено комп’ютерну програму універсального призначення для розрахунку вмісту власних та домішкових дефектів в CdTe як функції одночасно температури, тиску пари компонента та вмісту домішки, її енергії іонізації, що дозволяє прогнозувати електричні властивості матеріалів.

− вперше показано шляхи прогнозування електричних параметрів кристалів CdTe за близьких до кімнатних температур (за часткової рівноваги системи ТД), виходячи з експериментального визначення таких параметрів за умов повної рівноваги ТД при температурах понад 700 К (розд.2)

2Розроблено наукову базу, що містить масив фізико-хімічних параметрів створення нових матеріалів на основі легованого CdTe, для чого систематично вивчено взаємодію в системах CdTe–домішка. Переважна більшість (>90-95%) результатів досліджень є пріоритетними. Зокрема вивчено:

− фізико-хімічну взаємодію в системах CdTe–домішка (в тому числі вперше побудовано діаграми стану систем: CdTe−Cu, Ag, Au, In, Tl, Ge, Sn, Fe, Co, Mn);

− коефіцієнти дифузії вказаних домішок як функцію температури та заданого тиском пари компонента відхилення від стехіометрії, отримано відповідні рівняння дифузії;

− розчинність домішок в кристалах CdTe (мікродіаграма стану зі сторони CdTe) як функцію температури та відхилення від стехіометрії і виведено рівняння температурної залежності ретроградної розчинності;

− коефіцієнти розподілу домішок (всіх – вперше) як функцію їх початкової концентрації в розплаві, що дає можливість обчислювати розподіл концентрації домішки вздовж злитку, отриманого за методом Бріджмена;

− високотемпературні (Т = 700-1200 К) електричні властивості (RH, σ, μH) кристалів, легованих різними домішками (вперше – всі, крім In, Co, Mn) в умовах високотемпературної рівноваги дефектів, що дозволило створити моделі дефектної структури вказаних домішок в CdTe (розд. 3).

3. Вимірюваннями електропровідності і термо-електрорушійної сили (до 1850 К) розплавів CdTe, CdTe–In (Ge, Sn) в динамічному та квазістатичному режимі вперше:

− виявлена тонка структура процесів постадійної перебудови стану розплавів CdTe, як нелегованих, так і легованих домішками ІІІ та ІV груп;проведено вимірювання динамічної в’язкості розплавів CdTe, Cd0,95Zn0,05Te, Cd0,9Zn0,1Te та CdTe + 2 мол.% In (Ge);

− встановлено температури, при яких перемежовано хаотичні та впорядковані стани розплаву;

− виявлено явище післяплавлення в розплавах CdTe, Cd1-хZnxTe, CdTe–In (Ge, Sn) та з’ясовано його кінетичну обумовленість;

− встановлено наявність стадій “передплавлення плавлення – післяплавлення” при переході “тверде тіло–рідина” та “передкристалізація – кристалізація – пост-кристалізація” при переході “рідина – тверде тіло” для CdTe;

− вивчено кореляції “перегрів–переохолодження” розплаву CdTe при різних динамічних умовах та вперше виявлено явище “гарячої” кристалізації; показана можливість високотемпературного поліморфного перетворення в гратці CdTe, що викликає підвищення температури плавлення сполуки на 14 К;

− встановлено вплив впорядкування структури розплаву під час ізотермічної витримки на процес зародкоутворення при охолодженні сильно перегрітого розплаву CdTe;

−  запропоновано механізм мікросегрегації фонових домішок на Si-вмісних преципітатах внаслідок процесів хімічної адсорбції в розплавах і гетерування включеннями телуру в кристалах (розд. 4).

4Вперше проведено систематичні комплексні фізико-технологічні дослідження впливу контрольованого легування домішками Ge, Sn, Pb, Fe, Mn, Ni, Co, Cr та ін. на фізичні властивості монокристалів CdTe в околі кімнатних температур, зокрема:

− встановлено основні закономірності поведінки вказаних домішок у ґратці CdTe, визначено основні параметри домішкового енергетичного спектру, розроблено способи і технологічні режими отримання високоомних монокристалів CdTe i Cd0,96Zn0,04Te із заданими характеристиками і параметрами, стабільними в широкій області температур;

− встановлено, що в CdTe при низьких температурах система домішок не перебуває в стані термодинамічної рівноваги, що призводить до протікання релаксаційних процесів, пов’язаних з перетворенням станів домішкових підсистем;

− показано, що домішки Ge, Sn та Pb проявляють в CdTe стабілізуючу і компенсуючу дію, яка не залежить від концентрації і типу фонових домішок. Встановлена наявність в CdTe взаємодії домішок через кристалічну гратку при відносно невисоких концентраціях домішок (1016 см-3). Виявлено зумовлений цією взаємодією новий ефект стрибкоподібної зміни електричних властивостей кристалів CdTe:Ge (Sn), що відбувається при деяких критичних значеннях концентрації домішок (NGe23,1016; NSn7.1016 см-3), а кристали CdTe:Ge(Sn) переходять у напівізолюючий стан, в якому їх властивості визначаються глибокими рівнями (EV+0,600,65; EC−0,600,90 еВ) і не залежать від концентрації домішок Ge(Sn), що зумовлено наявністю стійких комплексів типу (GeCd VCd), (SnCdVCd), які характеризуються великою енергією дисоціації. компенсуюча і стабілізуюча дія домішок Ge i Sn в CdTe не залежать від концентрації і типу випадкових (фонових) домішок. Фотоелектричні властивості напівізолюючих монокристалів CdTe:Ge i CdTe:Sn визначаються двома типами центрів рекомбінації: швидкими (s) і повільними (r). Визначені основні параметри r-центрів та встановлена дискретність домішкових рівнів, розташованих в областях Ec-0,10÷Ec-0,60 i EV+0,10÷EV+0,60 еВ;

− вперше встановлено, що домішкові атоми Fe, Co, Mn та Cr можуть перебувати в ґратці CdTe в різних станах (поодиноке втілення, комплекси, магнітні або немагнітні кластери) і проявляють стабілізуючу дію.

Сукупність отриманих наукових результатів становить наукові основи нового напряму матеріалознавства складних напівпровідників, властивості яких визначаються як власними, так і домішковими точковими дефектами, і дає можливість цілеспрямованого керування властивостями досліджуваних матеріалів за допомогою контрольованого легування (розд. 5).

5.  В розділі 6 вперше:

− теоретично обґрунтувана і експериментально реалізована методика польового низькотемпературного легування кристалів p-CdTe домішками групи міді;

− визначені електроміграційні і дифузійні характеристики домішок Cu, Ag, Au, а також власних донорів Cdi, у міжвузлових позиціях кристалів p-CdTe при t = 20150C; виявлено суттєве зростання низькочастотного шуму при наявності дрейфу рухливих донорів;

− встановлена кореляція між дефектно-домішковим складом кристалів і міграційним параметром домішок Agi Cui, що зумовлено асоціативним механізмом міграції;

− досліджені і систематизовані закономірності релаксаційних змін електрофізичних характеристик при низьких температурах кристалів CdTe, легованих домішкою Zn, з одного боку, та легованих домішкам Ag і Cu, з іншого боку; показано що релаксації мають гістерезисний характер і зумовлені перелокалізаціями дефектів;

− в легованих кристалах CdTe ідентифіковані квазіфотохімічні реакції в системі дефектів, які супроводжуються формуванням (розпадом) донорно-акцепторних пар з участю власних донорів.

6. Піонерська науково-дослідна робота за темою “Тверді розчини на основі телуриду ртуті” була розпочата 1959 року в Дрогобицькому педагогічному інституті А.Д. Шнейдером і групою, в яку входив автор даної роботи Д.І. Цюцюра. Пріоритетною науковою новизною є:

− розробка методу вирощування кристалів CdxHg1-xTe та вивчення їх фізичних і хімічних властивостей і встановлення зміни параметрів CdxHg1-xTe в залежності від складу матеріалу та пошук способів керування ними;

− встановлення високої пластичності, значної густини дислокацій та неоднорідності за складом сплавів CdxHg1-xTe. У зв’язку з цим було розроблено способи зменшення вмісту дефектів в кристалах CdxHg1-xTe шляхом прогрівання їх в парі ртуті під впливом гідростатичного тиску;

− встановлення, що зміцнювати структуру сплавів CdxHg1-xTe можна легуванням матеріалу цинком. 1964 року вперше у світовій практиці було синтезовано новий матеріал ZnxHg1-xTe, який за деякими властивостями, наприклад, мікротвердістю переважає CdxHg1-xTe (розд. 7).

7В Інституті фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України (ІФН) упродовж 1985-2009 рр. проведено цикл досліджень фізико-хімічних закономірностей розчинення напівпровідникових матеріалів типу АIIВVI в рідких активних середовищах (розділ 8).При цьомувперше:

− вивчено закономірності хімічного травлення монокристалів CdTe та твердих розчинів Сd1-xZnxTe, CdxHg1-xTe і Cd1-xMnxTe галогенвмісними (І2 – розчинник) та галогенвиділяючими травниками HNO3 (H2O2) – HHal–розчинник, де Hal – Cl, Br, І, а також розчинами систем H2O2–H2SO4 (H3PO4, HNO3, HCl), H2O2–HNO3(HCl)–розчинник та K2Cr2O7 – мінеральна кислота – розчинник;

− встановлено залежність характеру хімічного травлення монокристалів цих напівпровідників від кристалографічної орієнтації поверхні, легування, складу твердих розчинів, визначено вплив складу травильних композицій і технологічних параметрів хімічної обробки на шорсткість поверхні та її склад;

− оптимізовано склади травильних композицій для ХДП і ХМП монокристалів CdTe та твердих розчинів на їх основі за даними понад 200 діаграм склад травника – швидкість травлення”, результатами металографічного, хімічного і профілографічного аналізів поверхні.

8. Результатом досліджень, висвітлених в розділі 9 було те, що:

− розроблено метод фотостимульованої пасивуючої обробки поверхні кристалічних зразків Cd1-xZnxTe;

− методом низькотемпературної фотолюмінесценції визначено вплив термічної обробки на дефектний склад кристалічної структури твердого розчину Сd0,9Zn0,1Te:In.

9За аналогією до CdTe та твердих розчинів на його основі для сполук типу АIVВVI було (розділ 10):

− вперше проведено комплексне дослідження основних закономірностей роздільного та сумісного впливу катіонного заміщення і відхилення від стехіометрії на їх структуру, кінетичні властивості та енергетичний спектр у потрійних системах АIV–Х–ВVIIV – Pb, Sn, Ge; ВVI – Te; X – Cu, Ag, Au, In, Ga, Cd, Sb, Bi, Mn, V);

− визначено концентраційні і температурні інтервали існування фаз АIVВVI у системах АIV–ВVI–Х, побудовано ізотерми розчинності та діаграми стану квазібінарних перерізів, що проходять через сполуки АIVВVI. Інтерпретовано експериментальні результати з позицій статистико-термодинамічного, атомного та зонного підходів, встановлено загальні закономірності;

− вперше в усіх системах спостережено новий фізичний ефект – концентраційні аномалії властивостей в області малого вмісту домішки (0.5-1.0 ат.%), наявність яких пов’язується з фазовими переходами перколяційного типу, що супроводжують перехід до домішкового континууму та висловлено припущення про універсальний характер цих переходів і наявність процесів самоорганізації при критичних складах. На прикладі SnTe вперше спостережено аналогічні ефекти для дефектів нестехіометрії і показано, що вони визначають немонотонний характер залежностей фізичних властивостей від складу в областях гомогенності сильно нестехіометричних фаз;

− виявлена показано, що наявність нестехіометричних вакансій призводить до появи нових у порівнянні з бездефектним кристалом механізмів розчинення домішок та вперше спостережено ефект впливу нестехіометричних вакансій на зарядові стани домішкових атомів індію, що призводить до аномальної залежності кінетичних властивостей від ступеня відхилення від стехіометрії та інші явища;

− з використанням феноменологічного методу кластерних компонентів вперше встановлено факт утворення нейтральних комплексів у твердих розчинах на основі сполук АIVВVI і основні закономірності процесу. Вперше запропоновано принципово нові моделі валентної зони SnTe і SnTe<In>, які враховують наявність в SnTe значної нестехіометрії та змінну валентність In;

− виявлено вплив домішок і нестехіометрії на кінетичні явища і процеси окиснення тонких плівок PbTe і SnTe і дано теоретичне обґрунтування результатів у рамках моделі, що враховує наявність різних сортів носіїв і поверхневих станів.

ПРАКТИЧНА ЗНАЧИМІСТЬ

В результаті досліджень, проведених групою науковців цієї колективної роботи (розділи 2-4), розроблено, запатентовано і вперше впроваджено у виробництво (підприємство “БелОМО”, п/с Г-4046) високоякісні:

− твердотільні та плівкові відрізаючі фільтри ІЧ випромінювання на основі масивного та плівкового CdTe діаметром 207-350 мм для прожекторів нічного бачення самохідної техніки спецпризначення, що дозволило зменшити дистанцію демаскування з 3000 до 1300 м за рахунок збільшення крутизни спектральної характеристики з 0,39 (фільтр ИКС-970) до 0,94 (в 2,5 рази), зростання пропускання при λ = 900 нм до 80 % (в 3 рази);

− твердотільні ІЧ-фільтри з модифікованого CdTe для електронно-оптичних перетворювачів приладів розвідки машин спецпризначення з високими характеристиками (зокрема, покращення узгодження по спектру фільтра з прийомною апаратурою в 3 рази), які перевищують характеристики відомих на той час закордонних аналогів виробництва США, і в той же час значно дешевші у виготовленні (економічний ефект для апаратури спецпризначення не підраховується);

− розроблено матеріал для нового покоління електрооптичних приладів (п/с А-1129, Ленінград). Це дало можливість розробити макетні зразки світлокерованих оптоелектронних модуляторів, що належать до нового класу оптоелектронних приладів;

− розроблена і запатентована технологія отримання полікристалічного CdTe шляхом термообробки розплаву та кристалу в околі температури плавлення, придатного для створення гранульованого матеріалу, необхідного для напилювання однорідних плівок при виготовленні плівкових фільтрів;

− розроблена і запатентована механічна струнна різка для орієнтованої різки кадмій телуриду та матеріалів на його основі;

− створено сучасну технологію виготовлення високоякісного матеріалу у вигляді злитків на основі CdTe діаметром 40-70 мм для виготовлення підкладок під епітаксійні плівки CdxHg1-xTe (КРТ), що входять до приймачів ІЧ-випромінювання в приладах апаратури спецпризначення;

− розроблено і впроваджено у виробництво технологію виготовлення підкладок для епітаксійного нарощування шарів КРТ;

На основі результатів, викладених в розділі 5:

− розроблено нові оригінальні способи і технологічні режими отримання напівізолюючих (ρ ~ 108-109 Ом·см) монокристалів CdTe і Cd0,96Zn0,04Te, густина дислокацій в яких дорівнювала (2-4).104 см-2, густина малокутових меж − 1-2 см–1, без двійників та мікронапруг; ці матеріали передані замовникам для виготовлення детекторів ІЧ-випромінювання в області λ = 8-14 мкм;

− розроблено оригінальний спосіб вирощування масивних оптичних монокристалів CdTe з низьким поглинанням випромінювання (α = 2-3·10-3 см–1 при λ = 10,6 мкм) та низькими діелектричними втратами (tg δ = 1,6·10–3 на частотах 30-100 МГц), які витримують без примусового охолодження неперервне випромінювання потужних СО2 лазерів густиною 2-7 кВт/см2 при діаметрі променя 1-2 мм;

− на основі вищеназваного матеріалу розроблено і поставлено замовникам кристали розміром 10×10×50 мм3 для виготовлення електрооптичних модуляторів випромінювання потужних СО2 лазерів;

− розроблена та впроваджена у виробництво (ЛОМО, 1984): технологія виготовлення легованих оптичних кристалів CdTe для елементів ІЧ-апаратури (ИКС-29, ИКС-30 та ін.), розроблені технічні умови на матеріал для інтерференційних фільтрів (область λ = 15-25 мкм), які характеризуються більшим на 15-20 % коефіцієнтом пропускання порівняно з існуючими аналогами та підвищують на 20 % роздільну здатність ІЧ-приладів та їх фотометричну точність. За параметрами ці фільтри не поступаються кращим зарубіжним зразкам, а за величиною фону у зоні гасіння переважають їх.

На основі наукових результатів, викладених в розділі 6:

− розроблена методика іскрової обробки контактних площадок в літієвій плазмі, яка дозволяє проводити надійні низькотемпературні вимірювання з метою встановлення параметрів дефектів. Термообробка з самоочищенням пластин Cd1-xZnxTe суттєво збільшує вихід матеріалу відрізаючих фільтрів з високим пропусканням (до 65 %, без просвітлення);

− методика польового або дифузійного легування кристалів з робочими акцепторами А1 чи A2 дозволяє ідентифікувати послідовно глибші акцептори, що служить тестом на присутність в кристалах швидких донорів (Agi чи Cdi).

Вивчення нових твердих розчинів на основі CdTe (розділ 7) дозволило:

− вперше розробити технології виготовлення монокристалів CdxHg1-xTe та Zn0,04Cd0,96Te для епітаксії та ґрунтовно вивчити їх властивості;

− провести піонерські дослідження різноманітних фізичних характеристик фотоелектричних та шумових процесів в плівках CdxHg1-xTe і ZnxCdyHg1-x-yTe, одержаних методом рідинної епітаксії.

На основі досліджень, описаних в розділі 8 розроблено:

− нові іод- та бромвиділяючі травильні композиції, що характеризуються високою поліруючою здатністю (Rz < 2-50 нм), широким спектром швидкостей ХДП (0,5-150 мкм/хв) і малими швидкостями ХМП (0,1-14 мкм/хв). Спрощена технологія використання продемонструвала їх переваги в порівнянні з традиційними бром-метанольними травниками;

− створено цілу серію травильних композицій, розроблено оригінальні методики та оптимізовано режими хімічної різки, селективного травлення, одно-,  двостадійних процесів хімічного полірування. Це сприяло розробці методик хімічної обробки поверхонь детекторних матеріалів CdTe та Zn0,1Cd0,9Te для формування омічних контактів (Au, In, Pt) та підкладок Zn0,04Cd0,96Te для епітаксії CdxHg1-xTe, вдосконаленню технологічної схеми формування діодів Шотткі на основі структури Au–p-CdTе і технологічної схеми для формування очищеної від оксидів телуру поверхні CdTe та Cd1-хZnхTe, оптимізації травильних композицій та режимів контрольованого зняття тонких плівок для витравлювання вікон на шарах CdTe, сформованих на епітаксійних плівках Сd0,22Hg0,78Te та ін.;

− апробовано на заводських зразках деякі методики в процесах створення робочих елементів ІЧ-фотоприймачів і виготовлення датчиків рентгенівського та γ-випромінювання. Розроблені методики та оптимізовані травники успішно використовуються в наукових лабораторіях ІФН, у виробництві на НВО “Оріон” (НДІ ПФ м. Москва), Заводі чистих металів (м. Світловодськ), ЦКБ “Ритм” (м. Чернівці), в Інституті монокристалів НАН України та в Інституті фізики Карлового університету (м. Прага, Чехія).

На основі експериментів, описаних в розділі 9:

− розроблено метод фотостимульованої пасивуючої обробки поверхні кристалічних зразків Cd1-xZnxTe в атмосфері, що містить кисень. Це виключає взаємодію з рідкими реагентами, та призводить до суттєвого зниження струмів втрат, обумовлених станом поверхні. Зміни електричних властивостей викликані окисненням вільного телуру з утворенням на поверхні детекторів високоомного пасивуючого оксидного шару TeO2.

Одержані в розділі 10 відомості є науковою основою для розробки технології приготування матеріалів на основі АIVВVI, керованої зміни їх властивостей з метою одержання матеріалів з високими значеннями термоелектричної ефективності. При цьому:

− визначено склади твердих розчинів, які відповідають максимальним значенням термоелектричної добротності і видано рекомендації по їх практичному застосуванню;

− розроблено і рекомендовано для використання як р-гілки термоперетворювачів новий матеріал на основі Sn<In>Te;

− на прикладі сплавів Sn<In>Te вперше запропоновано метод підвищення термоелектричної ефективності шляхом створення гетерофазних нанокомпозицій при розпаді пересичених твердих розчинів;

− ряд розроблених термоелектричних матеріалів запатентовано та впроваджено у виробництво зі значним економічним ефектом.

ВИСНОВКИ

В роботі розв’язана важлива науково-технічна проблема стратегічного значення, що включає всі етапи процесів керування властивостями напівпровідникових матеріалів на основі сполук АIIВVI та АIVВVI, для чого:

Розроблено наукову базу створення нових матеріалів на основі легованого CdTe та сполук АIVВVI шляхом управління стехіометрією власних та введенням домішкових точкових дефектів, що дозволило регулювати електричні та оптичні властивості нових матеріалів для приладів спецпризначення;

2. Вперше виявлена тонка структура процесів постадійної перебудови стану як нелегованих, так і легованих домішками розплавів CdTe, що дозволило створити технології вирощування досконалих кристалів для нарощування шарів CdxHg1-xTe д, призначених для оптоелектронних приладів спецпризначення;

3. Вперше проведено систематичні дослідження впливу на фізичні властивості легування домішками монокристалів CdTe та CdxHg1-xTe, що дозволило створити технології отримання цих кристалів CdTe зі заданими властивостями для оптоелектронних приладів спецпризначення;

4. Визначено фундаментальні закономірності хімічного травлення монокристалів CdTe та твердих розчинів Сd1-xZnxTe, CdxHg1-xTe і Cd1-xMnxTe, що дозволило наукові основи процесу та досягти високої досконалості поверхні таких кристалів для потреб електроніки;

5. Розроблено метод фотостимульованої пасивуючої обробки поверхні кристалічних зразків Cd1-xZnxTe, що оптимізувало їх детекторні властивості;

  1. Для сполук типу АIVВVIвизначено фактори, які слід враховувати при керуванні їх структурою, механічними, кінетичними і термоелектричними властивостями і формуванні потрійних твердих розчинів на їх основі, визначено концентраційні і температурні інтервали існування фаз АIVВVI у системах АIV–ВVI–Х, побудовано ізотерми розчинності та діаграми стану квазібінарних перерізів. Це все дозволило створити нові, ефективні матеріали для термоелектричних пристроїв.

Сумарна інформація по роботі:

Реферовані статті – понад 420 (віднято статті в співавторстві),

Цитування (SCOPUS) – понад 750 разів,

Авт. свідоцтв − 36, в т.ч. 8 закритих, а також 2 Патенти України,

Захищено дисертацій: докторських – 6, кандидатських – 28,

Виконано НДР – 104, в т.ч. госпдоговірних 25,

Сумарний економічний ефект біля 1,3 млн. руб. СРСР (по цілому ряду закритих тем економічний ефект не підраховується).

  1. Реферат роботи (3)

    Реферат
    авторів: Алещенка В.І., Грінчука В.М., Пивоварова А.С., Сербіна В.Г., Стрельнікова В.П., Сухомлина А.І., Теслера Г.С., Третяка В.В., Фесієнка В.І., Яценка Б.
  2. Реферат роботи (9)

    Реферат
    Представлена робота “Біомаркери інфекційних захворювань на прикладі туберкульозу та дифтерії” є циклом наукових праць, присвячених вищезазначеній темі.
  3. Реферат роботи (10)

    Реферат
    роботи "Розробка та впровадження інноваційних технологій в хімічну промисловість України", поданої на здобуття Державної премії України в галузі науки й техніки за 2010 рік.
  4. Реферат роботи (17)

    Реферат
    Представлена робота “Розробка новітніх методів діагностики, профілактики та терапії дифтерії з застосуванням генно-інженерних підходів” є циклом наукових праць, присвячених вищезазначеній темі.
  5. Реферат роботи (24)

    Реферат
    Збільшення обсягів видобування нафти і газу є головним завданням, яке сто-їть перед працівниками паливно-енергетичної галузі як України, так і усього світу.
  6. Реферат роботи (25)

    Реферат
    Суднобудівна галузь України протягом тривалого часу функціонує без ефективної фінансової підтримки. Це підсилює роль вітчизняної науки в становленні цієї галузі, обумовлює позитивні зрушення в її розвитку за рахунок наукових досліджень.
  7. Реферат роботи (18)

    Реферат
    Роботу присвячено розробленню та впровадженню технологій управління інноваційними системами. Актуальність роботи визначається умовами глобальної економічної кризи, кардинальних соціальних і політичних змін та входження провідних країн
  8. Реферат роботи (4)

    Реферат
    Актуальність теми. З розвитком науково-технічного прогресу в середовищі існування людини виявляється все більше речовин з мутагенною та канцерогенною активністю (Сердюк А.
  9. Реферат роботи (14)

    Реферат
    до циклу наукових праць „Вивчення і збереження рідкісних видів рослинного та тваринного світу України”, висунотого на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки 2011 року.

Другие похожие документы..