CC BY
30
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _________________________________2007, том 50, №11-12___________________________
ФИЗИКА
УДК 621.315.592
Х.А.Тошходжаев, член-корреспондент АН Республики Таджикистан С.Н.Каримов,
М.Умаров
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТИ ОРИЕНТАЦИОННОЙ КОРРЕЛЯЦИИ ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ НА ОРИЕНТИРУЮЩУЮ ПОДЛОЖКУ
Слои твердых растворов (2п1-хСёхТе)1-у(1п2Те3)у получили широкое практическое применение в качестве элементов светочувствительных структур [1-3]. Наибольшее значение имеет гетероструктура (ГС) 2пБе-(2п1-хСёхТе)1-у (1п2Те3)у, используемая как высокочувствительная мишень передающих телевизионных устройств [1-3]. Решающий вклад в фотоэлектрические характеристики такой структуры вносит гетеропереход между слоями селенида цинка и твердым раствором. Важно обеспечить минимальную концентрацию поверхностных состояний на границе «бинарное соединение - твердый раствор», а значит приблизить их кристаллическую структуру к идеальной. Процессы зарождения и роста слоев твердых растворов (2п1-хСёхТе)1-у (1п2Те3)у на подложке из селенида цинка не нашли широкого отражения в научной литературе. Поэтому в качестве модельного объекта выбран твердый растворов (ТР) для изучения ориентационной корреляции между ансамблем дисперсных частиц на ориентирующей подложке.
Данная работа посвящена сравнительному анализу механизмов ориентационных корреляций ансамбля дисперсных частиц, имеющих место при конденсации многокомпонентных систем на нагретую и охлажденную ориентирующую подложку.
Экспериментальная часть
Подложка представляла собой пленку селенида цинка толщиной ~ 0.1 мкм, выращенную на стекле.
Исследования процессов формирования пленок в резко неравновесные условия (РНУ) при конденсация пара селенида цинка проводились на подложках из стекла.
На пленку селенида цинка наносилась пленка твердого раствора. Режим ее нанесения варьировался. Для одних образцов пленки ТР синтезировались на нагретой подложке, (Т8=473 К, квазиравновесные условия), для других - на подложке, охлажденной до температуры Т8=200 К (резко неравновесные условия). Варьированию подвергалась также плотность падающего потока.
Плотность падающего потока регулировалась изменением температуры сублимации. Толщина пленок измерялась с помощью микроинтерферометра МИИ-4. Электронографические исследования проводились на электронографе ЭМР-100. Рентгенофазовый ана-
лиз проводился на дифрактометре ДРОН-2. Расшифровка рентгенодифрактограмм осуществлялась по картотеке АБТМ.
Поскольку конденсированные слои соединений А2В6 кристаллической структурой типа сфалерит, как правило, растут плоскостью [1] параллельно поверхности подложки [4-5], можно полагать, что такое положение кристаллитов обеспечивает минимальную свободную энергию. Поэтому далее будем называть кристаллиты, ориентированные плоскостью [1] параллельно поверхности подложки, равновесными, а кристаллиты, ориентированные плоскостью [2] параллельно поверхности подложки. неравновесными. Таким образом, можно констатировать, что слои, выращенные при температуре подложки 470 К, в слое, образующемся на начальной стадии роста, содержат как равновесные, так и неравновесные кристаллиты, а слои, синтезируемые при “азотной” температуре, содержат, практически, только равновесные кристаллиты.
Обсуждение результатов
Как известно [5,6,9], процесс формирования ориентированного слоя на ориентирующей подложке в РНУ содержит в себе зародышеобразование, конденсацию (образование дисперсных частиц (ДЧ) на подложке), встраивание, слияние в сплошной слой. Отличительные особенности формирования в РНУ содержатся в зародышеобразовании и встраивании. Зародышеобразование при столь высоких пресыщениях происходит в паровой фазе, а встраивание ДЧ в кристаллическую решетку при столь низких температурах осуществляется бездиффузионным путем - за счет со-литонного механизма переноса массы. Совместное действие этих особенностей приводит к коррелированной ориентации ДЧ и низкой скорости формирования слоя [8-11].
Сравним механизм формирования слоев на горячей и охлажденной подложке [6]. В работах [5,7] показано, что при конденсации на охлажденную подложку, в отличие от конденсации на горячую подложку, отсутствует освальдовское созревание. Ориентация в этих условиях происходит за счет солитонов, инициируемых упругими силами несоответствия кристаллических решеток, стремящимся ориентировать кристаллиты таким образом, чтобы свободная энергия системы была минимальна. Очевидно, что такой механизм ориентационной корреляции будет более быстрым, чем ориентация за счет диффузионного массоперено-са. Поэтому естественно связать кристаллиты неравновесной ориентации с инерционностью процесса освальдовского созревания.
Чтобы понять механизм возникновения неравновесных включений, следует учесть, что соединения А2В6 при испарении в вакууме практически полностью диссоциируют на компоненты [4] , кроме того, в работе [8] показано, что определяющим механизмом роста при температуре, выбранной в эксперименте, будет поверхностная диффузия компонентов. В таком случае постоянный, пусть и слабый поток компонентов, поступающих на подложку, как показано в работает [9], должен приводить к тому, что зародыш новой фазы, образующейся
на подложке, на стадии освальдовского созревания должен иметь приблизительно один и тот же размер и одну и ту же ориентацию, которая сохраняется до стадии слияния. Однако такое распределение устанавливается в течение определенного времени, которое зависит от плотности падающего на подложку потока частиц [10]. Срастание дисперсных частиц может произойти раньше, чем сформируется распределение, поэтому можно предположить, что в этом случае зародыш будут находиться на стадии роста - растворения, то есть иметь равновесные и неравновесные формы.
Заключение
Теоретически время, необходимое для установления равновесного распределения, можно уменьшить увеличением плотности падающего потока, так как при этом на поверхности подложки смогут образовываться молекулы соединений А2В6, а согласно [11], чем ниже подвижность частиц, формирующих зародыш, тем быстрее устанавливается равновесие в дисперсной системе. Поэтому для проверки правильности гипотезы были проведены дополнительные эксперименты с высокой плотностью падающего потока. Вместо потока плотно-
15 2 1 17 2 1
стью 10 см- с- был использован поток с плотностью 10 см- с- .
Таким образом, можно констатировать:
1. Граница гетероструктуры (Zn1-xCdxTe)1-y ([^Те^у / ZnSe между слоем твердого раствора и селенида цинка, синтезированной в резко неравновесных условиях, характеризуется однородностью кристаллической ориентации приграничных областей.
2. Пленки твердых растворов (Zn1-xCdxTe)1-y (1п2Те3)у, выращенные в резко неравновесных условиях, с точки зрения «кристаллической ориентации», более совершенны, чем пленки, синтезированные в квазиравновесных условиях.
3. Образование зародышей новой фазы при фазовых превращениях «пар-твердое тело» в квазиравновесных и резко неравновесных условиях осуществляется флуктуационным путем, в первом случае - на подложке, во втором - в объемной фазе.
Худжандский научный центр Поступило 23.11.2007 г.
АН Республики Таджикистан
ЛИТЕРАТУРА
1. Fujiwara S., Chikmura Т., Fukai M. - National Mechanical Report. 1979, v.25, № 2, p.286-297 (Japan).
2. Fujiwara S., Chikmura Т., Fukai M. - J. Cryst.Growth, 1983, v.61, p.567-575.
3. Тошходжаев Х.А., Рубец В.П., Антипов В.В., Беляев А.П., Кристаллическая структура и энергетическая диаграмма полупроводниковой системы [n2O3-ZnSe-(Zn1.xCdxTe)1.y([n2O3)y -In. Деп. В ВИНИТИ 19.10.2007, № 981- В2007.
4. Калинкин И.П., Алесковский В.Б., Симашкевич А.В. Эпитаксиальные пленки соединений А2В6. -Л.: Изд-во ЛГУ, 1978, 310 с.
5. Палатник Л.С., Папиров И.И. Эпитаксиальные пленки. - М.: Наука, 1971, 480 с.
6. Тошходжаев Х.А., Рубец В.П., Антипов В.В., Беляев А.П. Энергетическая диаграмма и проводящие свойства гетероструктуры In2O3-ZnSe-In. Деп. в ВИНИТИ 28.09.2007, № 929 - В2007.
7. Технология тонких пленок // Под.ред.Л.Майссела., Р. Гленга. - М.:Сов.радио. 1977, Т.2, 768 с.
8. Кукушкин С.А. Диффузионный массоперенос в островковых пленках. Дисс.канд.физ.мат.наук. -Л.: ЛТИ имени Ленсовета, 1982.
9. Кукушкин С.А. - Поверхность. - 1984, №10, с.36-44.
10. Кукушкин С.А. - Поверхность. - 1984, №9., с. 53-57.
11. Кукушкин С.А., Слезов В.В. - Поверхность. 1990, №11, с. 22-26.
А.Тошхочаев, С.Н.Каримов, М.Умаров ТАХ,ЛИЛИ МУЦОИСАВИИ ХУСУСИЯТИ КОРРЕЛЯТСИЯИ РАВОНА КАРДАШУДА ХДНГОМИ КОНДЕНСАТСИЯИ ОМЕХТАХОИ САХТ БА ТАГМОНИ РАВОНАКАРДА
Натичаи тадкики сохти дохилии худуди байнифазавии кабати тунуки омехтахои сахти (Zni-xCdxTe)i-y (1п2Тез)у ва селениди рух, ки дар тагмони шишагин дар шароити аз хад гайримувозинатй (харорати тагмон Ts=200 К) ва шароити квазимувозинатй (хангоми Ts=473K) сабзонида шудааст, оварда мешавад. Нишон дода шудааст, ки прот-сесси афзоиши кабати тунуки омехтахои сахт ба воситаи ибтидои шаклхояш ва самтхояш гуногун амалй мегардад. Муайян карда шуд, ки пардаи омехтахои сахте, ки дар тагмони хунук кардашуда хосил шудааст, аз нуктаи назари «равонакунии кристаллй» назар ба пардаи дар тагмони гармкардашуда хосилшуда мукаммалтар ме-бошад, ки дар протсесси афзоиш роли мухимро сабзиши оствалдй мебозад.
Kh.A.Toshkhujaev, S.N.Karimov, M.Umarov COMPARATIVE ANALYSES OF THE SPECIAL ORIENTING CORRELION ABOVE CONDENSATION OF THE SOLID SOLUTION IN THE CORRELATION BOWL
The presented result of the structure investigations of the interphone boundary Films of solid solution (Z^^d^e)^ (In 2Te1)y and Zink solenoid, grown on the bowl in the very unbalanced condition (the temperature of bowl is Ts = 200k) and in guasi-balanced condition (above Ts = 473k). It is shown, that process of the increasing films of the solid solution passes thought the embryo of the different forms and orienting. It is setup that films of the solid solution, which grown on the cool bowl, from the point of view “crystal orientation” more perfect thon films grown on the heated bowl, where. Oswald’s ripening plays on important role in the process of growth.
