CC BY
0я A 22-24 0КТЯбРЯ 2024 Г-
Реальные структура и свойства кристаллов CdTe с различным составом
Подкур П.Л.1, Башлыков Н.А.1,2, Кошелев И.О.1, Волчков И.С.1
1-Курчатовский комплекс «Кристаллография и фотоника» НИЦ «Курчатовский институт», Москва 2- МИРЭА - Российский технологический университет, Москва
Е-mail: podkur. p@crys. ras. ru
DOI: 10.24412/cl-35673-2024-1-129-131
Примесный состав — важнейший фактор, оказывающий влияние на применимость полупроводниковых материалов. Примеси оказывают влияние на все ключевые свойства полупроводников. Иногда сложно предсказать эффект, который окажет та или иная примесь, добавленная в том или ином количестве во время роста полупроводникового кристалла. В то же время чёткое представление о свойствах полупроводниковых кристаллов имеет важнейшее значение, так как спектр применения полупроводников широк, и затрагивает область высокоточных приборов. Таким образом, например, теллурид кадмия с различной лигатурой (например Zn или Cl), приводящий к образованию высокоомных кристаллов применяется при изготовлении высокоточных детекторов рентгеновского и гамма-излучений [1]. В случае детекторного применения материал подготавливают методом вырезания из слитка. Правильно вырезанные элементы оказывают влияние на качество изготавливаемых детекторов. В таком случае, значительную важность получают механические свойства полупроводниковых кристаллов, значимость которых неочевидна относительно целевого применения. В данной работе сравниваются твёрдости кристаллов теллурида кадмия с различными примесными компонентами, а также их структура.
В качестве объектов исследования выступают кристаллы CdTe, выращенные модифицированным методом Обреимова-Шубникова [2] в КККиФ НИЦ «Курчатовский институт». Образцы отличаются примесным составом и количеством избытка Cd. Для измерения твёрдости у каждого образца подготавливалась поверхность, образованная сколом по плоскостям спайности, такая поверхность соответствует кристаллографической плоскости (110). Под твёрдостью в данной работе подразумевается микротвёрдость.
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, АКТИВНЫЕ СРЕДЫ И НАНОСТРУКТУРЫ
Микротвёрдость определялась методом наноиндентирования [3] с помощью прибора "Наноскан 3Д" (Тисснум, Россия). Число твёрдости представляет собой усреднение по 75 отдельным индентам, выполненным на площади 100x100 мкм в диапазоне нагрузок 1-70 мН. Структура образцов определялась методом рентгенофазового анализа с помощью порошкового рентгеновского дифрактометра Мшйех (Rigaku, Япония). Съемка проводилась в геометрии Брэгга-Брентано, использовалось излучение медного катода с длиной волны Напряжение трубки 40 кВ, ток 15 мА.
Исследование микротвёрдости показало, что примеси значительно влияют на твёрдость образцов, но характер влияния примесей на это свойство предсказать сложно. На рис. 1 представлена диаграмма, отражающая различия твёрдости измеренных образцов.
Рентгенофазовый анализ показал, что легирующие компоненты не приводят к образованию новых фаз, т.к. рефлексов продуктов реакции между легирующим компонентом и матрицей не обнаружено. В каждом образце зафиксировано смещение рефлексов относительно эталонных значений, вызванное изменением параметра решетки из-за добавления легирующей примеси или изменения соотношения компонентов матрицы. Полученные дифрактограммы представлены на рис. 2.
1,0
те
Ь 0,8-
Л
0,2
0,0
2
Номер образца
3
Рис. 1. Твёрдости образцов 1-3.
22-24 октября 2024 г.
Рис. 2. Дифрактограммы образцов. На врезке для наглядности смещения представлен увеличенный диапазон углов от 35-45°.
Таким образом, обнаружено, что изменение лигатуры кристалла, а также соотношения матричных компонентов отражается на механических свойствах, причем изменение может носить неочевидный характер.
Авторы выражают благодарность научному руководителю, д.ф.-м.н. Каневскому В.М. за постановку научной задачи, помощь в измерениях и обсуждении результатов.
Работа выполнена в рамках государственного задания НИЦ «Курчатовский институт».
1. Takeda S. Experimental study of a Si/CdTe semiconductor Compton camera for the next generation of gamma-ray astronomy // Ph. D. Thesis. University of Tokyo. 2009.
2. Ivanov Yu.M., J. Cryst. Growth. 1998, 194, 309.
3. Oliver W.C., Pharr G.M. J. Mater. Res. 1992, 7, 1564
