Применение относительных интегральных и парциальных величин при описании термооксидирования арсенида галлия в присутствии смеси соединений-активаторов

Пшестанчик В.Р.; Миттова И.Я.; Кострюков В.Ф.

Кинетические параметры окисления GaAs и tnP в прис>тствии фосфата аммония

Параметры окисления GaAs InP

Лп, 0,33 0.40

ЭЭА. кДж/моль 242 242

Ускорение, раз 6 1.5

ли во влажном кислороде в установке с резистивным нагревом при температурах: GaAs - от 510 до 580° С. 1пР - от 540 до 620° С. Толщину образующихся слоев определяли на лазерном аллипсометре ЛЭФ-ЗМ.

Кинетические результаты обрабатывали с использованием степенного уравнения d = (kt)n [ 1J, где </ -толщина пленки, нм: t - время окисления, мин; к - константа скорости, нм' 7міш. Соответствующие параметры приведены в следующей таблице (ускорение дано для Г(>г= 540° С. /„*= 60 мин.).

О составе слоев судили по данным ПК-спеюроскопин (спектрофотометр UR-I0 и Specord-lR-75). у.льтрамягкой рештеновской спектроскошш (РСМ-5Ш), рентгеновской фотоэлектронной спектроскогпіи (электронный спектрометр PHI 5400 Perkin Elmer USA. излучение Mg ICJ и метолом рентгеновской лифрокшш (рентгеновский дифрактометр, источник излучения Си Ка). Пленки на арсениде галлия состоят из оксида галлия. фосфата и метафосфата галлия. Кроме того, в ИК-спектрах имеются полосы поглощения, отвечающие связям As-O. С увеличением времени окисления интенсивность полос поглощения, отвечающих оксидам галлия и мышьяка, уменьшается, а фосфат-аниону - увеличивается. Кроме того, методом РФЭС на поверхности пленок зафиксирован азот в виде иона аммония и. по всей видимости, в шггридной форме. Слои на фосфиде индия также в основном состоят из оксида и фосфата индия.

Совокупность полученных результатов позволяет предположить следующий механизм формирования пленок на GaAs и lili’ Фосфат аммония при нагревании разлагается с образовашіем аммиака и ортофосфорной

кислоты. Последняя при высоких температурах превращается в полифосфорные кислоты, которые и осаждаются на поверхности полупроводников. Схожесть кинетических параметров для СаА5 и 1пР указывает на то. что прирост толщины слоев на разных полупроводниках определяется процессом осаждения примеси на подложках. При диффузии элементов подложек через образовавшийся слой примеси происходит их взаимодействие с образованием фосфатов галлия и мышьяка (ОаАз) и индия (1пР). Этот процесс является определяющим. Собственное окисление полупроводников с образованием оксидов образующих их элементов не вносит существенного вклада в фор.\и1рование результирующих слоев, так как фосфатообразование начинается уже на внутренней границе плешей и продолжается в ее объеме. Такой механизм образования диэлектрических покрытий в случае фосфида индия существенно уменьшает возможность обратного транзита кислорода от оксида шиия к фосфору с образованием неокисленного индия, который имеет место в случае собственного окисления 1пР. Это в свою очередь приводит к тому, что диэлектрическая прочность пленок, полученных в присутствии фосфата аммония, на порядок выше -ладонных. В случае ОаА* меньшая склонность мьшшяка к образованию фосфата приводит к его накоплению на внугрешеей (ранние раздела и ухудшению электрической прочности слоев Об этом косвенно свидетельствует «зарезание» ИК-спектров

Таким образом, введение в окислительную атмосферу фосфата аммония существенно ускоряет и изменяет механизм окисления арсенида галлия и фосфида шиия и позволяет получить удовлетворительные по свойствам слои.

ЛИТЕРАТУРА

1 Миттова Н.Я.. Пшестанчик В.Р. Успехи чимии 1991 7 •*>

Г 1X98-1919

2 Миттова П.А.. Пшестанчик В.Р.. .¡аврушини Мальиеи ■ ).А.

Нсоргаи материалы 1994 Т 3» С 1*С;-'г 2'

' Миттова Я.Я.. Лаврушина С.С.. Пшестанчи*• В.Р.. Кроленг О.В.

Неорган материалы 1996 Т 32 \®о ('

УДК 542.943:546.6X1 19

ПРИМЕНЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ И ПАРЦИАЛЬНЫХ ВЕЛИЧИН ПРИ ОПИСАНИИ ТЕРМООКСИДИРОВАНИЯ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ В ПРИСУТСТВИИ СМЕСИ СОЕДИНЕНИЙ-АКТИВАТОРОВ

Воронеж. Зорине xck-.tù . ссу- 'лрс’Пчечный университет

Примесное термооксидирование ПОЛУПРОВОДНИКОВ пш А "В' вообще и ОаАл в частности изучено весьма подробно Установлено, что введе!ше соединении-.испшагоров способству ет ускоренному формированию долектрических слоев на их поверхности, и выявлена основная причина подобного воздействия Взаимодействия. протекающие при этом, являются многостадий-

ными последовательно-параллельными процессами в открытых гетерогенных системах Они достаточно хорошо изучены для случаев, когда в качестве примеси выступает одно соединеш1е-активатор Для дальнейшего развития представлений о кинетике и механизме подобных гетерогеш{ых взаимодействий типа «твердое тело - твердое тело» и «твердое тело - газ» целее о-

образно изучить совместное воздействие двух и более соединений-активаторов.

Наглядное представление о взаимовлиянии окси-дов-акуиваторов дает диаграмма «состав - свойство», общепринятая в физико-химическом анализе. Но так как в данном случае основной измеряемой величиной является толщина оксидного слоя на поверхности полупроводника, то по оси ординат представлено не некоторое физическое свойство системы, а кинетическая характеристика - толщина оксидного слоя, достигаемая к определенному моменту времени, или, фактически, средняя скорость процесса к данному моменту. Если полученная таким образом зависимость отличается от аддитивной прямой, соединяющей точки на осях ординат, то в системе наблюдается взаимное влияние активаторов. Для количественной интерпретации эффекта положительного или отрицательного отклонения от аддитивности использован формализм относительных парциальных и интегральных величин, развитый в термодинамике растворов и обобщенньш применительно к кинетическим характеристикам процесса.

Относительная интегральная толщина пред-

ставляет собой разность между толщиной оксидного стоя, достигаемой к данному моменту времени, и ожидаемой в предположении линейно независимых параллельных вкладов за счет индивидуального действия соединений-активаторов, рассчитываемых по правилу аддитивности:

С?(х,т) = фг,Т) - [(.Г, • с/°,(т) + лг; •

где ¿°,(т) - толщины, обусловленные независимым действием индивидуальных оксидов-активаторов.

На основании известных соотношений, относительные парциальные толщины с^,(х,т) рассчитываются через т)

х,х) = с/^дг.т) + (1 - х,) • (д(/*(хдУйг.),»' = 1,2.

Знак перед величиной относительной интегральной толщины показывает суммарный результат взаимного влияния активаторов: ускоренное или замедленное формирование оксидных слоев по сравнению с независимым воздействием. Отрицательное или положительное значение относительной парциальной толщины с^,(х, т) для какого-либо активатора определяет вклад этого соединения в общее отклонение от аддитивности. Кроме рассмотренных выше величин, нами была также использована такая величина, как параметр взаимодействия Щх,т). Он имеет размерность толщины, отражает степень взаимосвязи между компонентами примеси и определяется из уравнения типа «Бо-Бирона»

е?(х,х) = (Г(х,т) • XI • (1 -х,), 0 < х < 1,

где Щх,х) - параметр взаимодействия компонентов, ¿*(х,х) - относительная интегральная толщина.

Исходя из концентрационной зависимости параметра взаимодействия Щх,х), можно определить степень и характер взаимного влияния соединений-аьтиваторов друг на дрчта.

Таким образом, изучение зависимостей относительных парциальных и интегральных величин, а также параметра взаимодействия от состава примеси позволяет выявить наличие или отсутствие взаимовлияния соединений-активаторов при их совместном воздействии на процесс термического окисления арсенида галлия. Кроме того, применение этого формализма при рассмотрении кинетики химически активированного термического окисления арсенида галлия позволяет количественно интерпретировать обнаруженные этим способом нелинейные эффекты при одновременном воздействии двух соединений-активаторов.

УДК 658.38

ПУТИ РЕАЛИЗАЦИИ ХИМИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Курск. Курский государственный пеоагогический университет. Курский государственный технический университет

Анализ работы по формированию экологического сознания студентов и подготовка их к реализации этой работы в школе показал, что когда дело касается включения экологических проблем в курс химических дисциплин. мы сталкиваемся с двумя крайностями.

Первая состоит в неумении и даже нежелании преподавателей говорить об экологических проблемах.

Вторая крайность - информ1грование студента о проблемах, не подкрепленных в достаточной степени сведениями о возможности и путях решения этих проблем. Если сту денты не видят положительных примеров

решения проблем, если образование не будет давать тем возможность обрести собственный опыт решения экологических проблем на уровне своей семьи, работы, местности. - это приведет к апатии, неверию в собственные силы, снижению социальной активности.

Для устранения этих ошибок мы привлекаем студентов к научно-исследовательской работе именно в области проблем экологического образования и химической эколопот. Данное направление вытекает непосредственно из научного направления кафедры. Научно- исследовательская работа проводится в нескольких

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Пшестанчик В. Р., Миттова И. Я., Кострюков В. Ф.