CC BY
11выделения индия из кислых иодидных растворов // Б.И.1988. N37.
9. Петров Б.И. и др. А.с. 1435540 [СССР]. Способ отделения таллия и галлия от индия // Б.И. 1988. N 41.
10. Москвитинова Т.Б. и др. Журн. неорган. химии. 1990. Т. 35. N 11. С. 2983-2986.
11. Пожарский А.Ф. Теоретические основы химии ге-тероциклов. М.: Химия. 1985. 280 с.
12. Чмутова Г.А.и др. Журн. общей химии. 1996. Т. 66. N 8. С. 1341-1345.
13. Чмутова Г.А. и др. Журн. общей химии. 1997. Т.
Лаборатория органических экстрагентов
67. N 8. С. 1371-1375.
14. Мамаев В.П. Журн. общей химии. 1959. Т. 29. N 8. С. 2147-2150.
15. Петров Б.И. и др. Применение 1-гексил-3-метил-пиразол-5-она для экстракционного выделения и разделения таллия и галлия. Пермь. 1989. 6 с. Деп. в ОНИИТЭХИМ, N 28-хп90.
16. Петров Б.И. и др. Экстракция индия 1-фенил-3-метилпиразол-5-оном. Пермь. 1989. 5 с. Деп. в ОНИИТЭХИМ, N 362-хп89.
17. Межов Э.А. и др. Радиохимия. 1992. Т. 34. N 1. С.9-50.
УДК 537.622:539.216.2
В.М. ФЕДОСЮК, В. ШВАРЦАТЕР, О.И. КАСЮТИЧ
БАРЬЕР ШОТКИ В СТРУКТУРАХ ЭЛЕКТРООСАЖДЕННОГО КОБАЛЬТА
НА АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ
(Институт физики твердого тела и полупроводников)
Впервые методом электролитического осаждения Со на подложках монокристаллического ОаАэ сформированы структуры типа металл/полупроводник, исследованы их структура и контактные свойства.
В разнообразных устройствах магнитной микроэлектроники все шире используется метод электролитического осаждения [1,2]. В первую очередь это связано с его экономичностью и относительной простотой, особенно в сравнении с различными методами напыления. Широкий класс пленочных структур, включая такие наноразмер-ные системы как мультислойные и гранулированные покрытия, нанопроволоки и т. п. может быть получен с использованием этого метода [3-8]. В тоже время появляются новые идеи и целые направления, где требуется сочетание полупроводниковых подложек и слоев с многослойными и другими металлическими структурами, когда наиболее целесообразно использование в первую очередь методов химического или электролитического осаждения. Это, например, относится к магни-торезистивным головкам считывания информации [3,4], магнитным транзисторам [9], фильтрам и генераторам спин-поляризованных электронов [10] и т.д. В такого рода применениях требуется нанесение тонких и ультратонких (десятки и единицы нанометров) покрытий, сплошность и физические свойства которых были бы близки к характеристикам массивных материалов. Одним из таких параметров является и барьер(потенциал) Шотки, воз-
никающий на границе перехода металл/полупроводник. Ранее мы уже сообщали о проведенных нами исследованиях электроосажденных многослойных Cu/Co пленках на подложках монокристаллического кремния [11], поэтому в настоящей работе мы попытались использовать более перспективный в будущем арсенид галлия.
Для электроосаждения пленок кобальта использовались две группы электролитов - серно-и сульфаминовокислые. Однако для получения качественных, блестящих покрытий оказался наиболее оптимальный и простой одновременно состав ванны, в г/л: CoCN^SOsb - 90, H3BO3 - 30, кислотность электролита рН 4,7 (не доводится) и его комнатная температура. Электроосаждение велось на программируемом с помощью персонального компьютера потенциостате по трехэлектродной схеме на подложки из монокристаллического ар-сенида галлия «n-GaAs VGF Cat. WT/5001 п=1-1018см_3 ( число n-носителей )» в потенциоста-тическом режиме при потенциале Uco=-4V. Катодная плотность тока при этом составляла ~100мА/см2. Отметим, что при осаждении на металлические подложки при потенциалах Uco—2V осаждение на арсенид галлия практически не идет.
Перед электроосаждением на подложки
арсенида галлия на них с обратной стороны изготовлялись омические контакты: вначале наносилась паста Gain и затем проводился ее отжиг в вакууме 10-5торр при температуре Т=400°С в течение 1=30мин. Далее пластины GaAs перед осаждением обрабатывались: 3 мин в растворе NH4OH и 6 мин. в деионизированной дистиллированной H2O. В отличие от кремния, подложки GaAs не боятся влаги и их окиси на поверхности растворяются в аммиаке. Для анализа поверхности использовался атомный силовой микроскоп «AFM-Topo-metrix Discover AFM» с атомным разрешением в 1нм по площади в 1мкм2. Тип иголки - «normal SiO2-tip», минимальная сила взаимодействия между атомами на поверхности образца и иглой - 10-8 Н. Для измерения величины барьера Шотки использовался промышленный прибор «Hawlett Packard U4284A LCR-meter» с диапазоном частот 20Гц-1МГц и диапазоном измерения начиная от микровеличин (aмперы, омы, вольты) до их сотен. Величина барьера Шотки определялась по двум методикам: из вольтамперной характеристики I(V) и обратной зависимости квадрата емкости перехода от величины прилагаемого напряжения C (V). Оба вида измерения проводились по парал-
Рис.1. Зависимость изменения тока от времени пленок кобальта, осажденных из сульфаминового электролита на поверхность монокристаллического арсенида галлия.
На рис. 1 представлено распределение тока со временем 1=1(1} в процессе потенциостатическо-го осаждения (и=-4У) пленок из сульфаминово-кислого электролита. Их форма - резкий экстре -мум - свидетельствует о том, что из указанного электролита образование зародышей кристаллитов пленок и их последующий рост происходят по модели двумерного (послойного) роста [12-15]. Подобная зависимость при осаждении пленок из сернокислого электролита имеет существенно более плавный изгиб экстремума и больше соответствует модели трехмерного объемного зародышеобра-
зования и роста пленок [14]. Поэтому становится понятным почему пленки кобальта, осажденные из сульфаминовых электролитов имеют более высокое качество поверхности, более блестящие - т.к. меньше шероховатости поверхности вследствие их роста по двумерному послойному росту [12-15].
Исследования поверхности пленок с помощью туннельного микроскопа свидетельствуют о том, что пленки кобальта на арсениде галлия имеют достаточно высокую сплошность (рис.2}. Темные пятна - это участки с толщиной меньше средней, их относительно мало.
б)
Рис.2 (а,б}. Поверхность пленок кобальта толщиной ~70нм с различным увеличением (указано на рис.}
На рис. 3(а,б,в) представлены зависимости вольтамперной характеристики структуры СоЮаЛ8 (а}, его емкости (б} и квадрата обратной емкости (в}.
лельной схеме при частоте ЮОкГц.
I, тА
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30 1 . 1 , I . I . 1
0 , 2 3 4 t, мсек 5
о га 0.02 0.01 о. со -0.0) -0.02 -0 03 -0.04 -0.05
1,А
йооЕ-ав-5ЯЕ-ОВ-4.036003
аооЕ-осе-госЕ-ав
1.0СЕ-008-
ассьосо-
1.20Е+018-1.сое+о1а-асое+о17-
10ООООССО°
С, мкф
а)
А
/ \
II,V
б)
1 /С , мкф
^оспахпа
3000°°
-05
в)
Рис.3. Вольтамперная характеристика структур Оо/ОаЛБ с толщиной слоев кобальта 70нм (а); емкость перехода указанной структуры (б) и обратная квадратичная зависимость емкости (в).
Барьер Шотки - это разность потенциалов, возникающая при контакте полупроводника с металлом. Для арсенида галлия п-типа имеет место переход электронов из ОаЛв в пленку Со. Таким образом создается разность потенциалов: со стороны ОаЛв - «плюс», со стороны Со - «минус». Соответственно в арсениде галлия повышаются все уровни его электронных зон - уровень Ферми, валентная и зона проводимости. Их изменение прямо коррелирует с величиной барьера Шотки. Для подложек ОаЛв р-типа было бы наоборот -
электроны переходили бы из металла в полупроводник, соответственно его уровни бы понижались. Из литературы известно [16], что величина барьера Шотки напыленного вакуумным методом кобальта на подложках (100)арсенида галлия составляет - 0,76У, определенной по методике снятия вольтамперной характеристики 1=1(У), и -0,86У - по методике квадрата обратной емкости. Из рисунка 3 следует, что для электролитически осажденных пленок Со толщиной 70нм величина барьера Шотки соответствует примерно -0,75У, что близко к табличному значению. Указанный факт дополнительно свидетельствует об относительно высоком качестве полученных методом электролитического осаждения структур Со/ОаЛв.
Полученные на ОаЛв-подложке пленки Со использовались для измерения фототока. С этой целью образцы облучались Не№-лазером (Х=633нм) со стороны пленки кобальта. Измерение проводилось по схеме фотодиода. Без облучения ток в структуре был 1^=0,2 цЛ, при облучении - 1рь=0,2мЛ, т.е. наблюдалось его 1000 кратное увеличение.
Известно, что высота барьера Шотки (ФВ) зависит от работы выхода как металла, так и полупроводника, т.е. ФВ=ФМ+Ф8. В принципе возможны два процесса внутренней фотоэлектронной эмиссии через барьер Шотки: 1) движение электронов из металла в полупроводник и 2) из полупроводника в металл. При облучении светом гелий-неонового лазера оптически прозрачной металлической пленки кобальта возбуждаются электроны в полупроводнике, и измеряемый ток есть ток, определяемый движением электронов из полупроводника в металл.
Целью указанных измерений была предварительная проверка принципа изготовления устройства, разработанного на основе двух идей: 1) магнитный транзистор [9], в качестве базы которого используется многослойная система Со/Си. Во внешнем магнитном поле происходит рост тока коллектора, который в процентном изменении составляет ~250% [9], что позволяет применять такую систему в качестве магниторезистивных головок считывания информации; 2)при облучении структуры 1пОаЛв р-типа происходит генерация спин-поляризованных электронов [10]. На наш взгляд, объединение этих двух экспериментально установленных фактов может позволить изготовить устройство, представляющее собой спиновый фильтр для спин-поляризованных электронов. Прибор может быть изготовлен по схеме транзистора; в качестве базы - многослойная система Со№Си/Си (или Со/Си); в качестве спин-поляри-
зованных электронов - специальный тип полупроводниковой пластинки в виде комбинации p-GaAs и p-InGaAs с оптически прозрачным оммическим контактактом. Многослойная система с суммарной толщиной слоев не превышающей длину диффузии спинов электронов (~20нм) может быть электролитически нанесена на n-GaAs [17].
Работа выполнена при частичном финансировании по проекту INTAS'97 N0553.
ЛИТЕРАТУРА
1. Федосюк В.М., Касютич О.И. Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиотехники. 1997. N4. С.59-65.
2. Федосюк В.М., Касютич О.И. Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиотехники. 1997. N8. С.71-78.
3. Schwarzacher W., Lashmore D.S. IEEE Trans. On Magn. 1996 (Review article), V.32. P.3133.
4. Bird V.D., Schlesinger D. J.Electrochem.Soc. 1995. V.142. L65.
5. Schwarzacher W., Lashmore D.S. IEEE Trans. On
Magn. 1996. V.32. P.2133-2147.
6. Alper M. et al. J.Appl.Phys.Lett. 1993. V.69. P.2144-2149.
7. Alper M., Thesis Ph. D. University of Bristol. UK. 1995. 230 p.
8. Alper M. et al. J.Magn. and Magn. Mater. 1993. N.126. P.8-15.
9. Monsma D.J. Phys.Rev.Lett. 1995. N.74. P.5260-5965.
10. Maruyama T. Phys.Rev.Lett. 1991. N66. P.2376-2383.
11. Kasyutich O.I., Fedosyuk V.M. Phys.Stat.Sol.(a), 1997. V.126. N2. P.631-642.
12. Scherb G., Koeb D.M. J. Electroanalytical Chemistry. 1995. N396. P.151-159.
13. Fielho S.G.D.S., Pasa A.A., Hasenach C.M. J. Microelectronic Engineering. 1997. N33. P.1182-1189.
14. Tadano A., Aogahi R. J. Chem.Phys. 1997. V.106. N4. P.6138-6145.
15. Allongue P., Souteyrand E. J.Electroanalytical Chem. 1993. V.362. P.7987-7998.
16. Sato T. et al. J.Appl.Phys. 1997. V.36. P.1810-1817.
17. ©egocroK B.M., LUiiapnaTt'i) B. Kacroran O.H.
1998.
УДК 678.019.232:677.04
Н.П. ПРОРОКОВА, С.Ю. ВАВИЛОВА, Ю.А. КАЛИННИКОВ, В.Н. ПРОРОКОВ
ОЦЕНКА ВЫРАВНИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРЕПАРАТА ИВЛАН-2 С ПОМОЩЬЮ ДИФФУЗИОННО-СОРБЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ КРАСИЛЬНЫЙ РАСТВОР-ПОЛИЭФИР
(Институт химии растворов РАН, г. Иваново)
Для оценки влияния препарата Ивлан-2 на равномерность окраски, формируемой на полиэфирной нити при крашении её в паковках, определены диффузионно-сорбционные характеристики системы красильный раствор - полиэфир: моменты кинетических кривых сорбции, коэффициенты распределения и диффузии дисперсных красителей. Рекомендованы оптимальные концентрации препарата.
На основании проводимых в течение ряда лет в ИХР РАН исследований процессов периодического крашения полиэфирных волокнистых материалов дисперсными красителями разработан комплексный препарат Ивлан-2 (интенсификатор-выравниватель для крашения лавсана). В настоящей работе исследовалось влияние препарата на равномерность окраски, формируемой на полиэфирной нити при крашении её в паковках.
Равномерность окраски волокнистого материала зависит от скорости сорбции и диффузии красителя, от интенсивности его миграции внутри паковки [1]. Ранее показано, что Ивлан-2 способствует активному перераспределению сорбированного полимером красителя между слоями полиэфир-
ных нитей [2]. Для получения полной информации об эффективности использования препарата в качестве выравнивателя необходимо также оценить его влияние на диффузионно-сорбционные свойства системы красильный раствор - полиэфир. С этой целью определяли такие характеристики системы, как моменты кинетических кривых сорбции, коэффициенты распределения и диффузии дисперсных красителей в полиэфире.
Для сравнения также оценивали названные показатели в присутствии выравнивателя, хорошо зарекомендовавшего себя в производстве при крашении полиэфирных нитей в паковках по способу «Рапид колор», представляющего собой смесь 1 г/л выравнивателя - Эганаля W4027 с 1 г/л
