НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА ім. І.М. ФРАНЦЕВИЧА

ГНАТІВ ІВАН ІВАНОВИЧ

УДК 621.794.4: 546.47’49/24

ВЗАЄМОДІЯ МОНОКРИСТАЛІВ ТВЕРДИХ РОЗЧИНІВ ZnxCd1-xTe І
CdxHg1-xTe З ТРАВИЛЬНИМИ КОМПОЗИЦІЯМИ H2O2–HBr–РОЗЧИННИК

02.00.21 – хімія твердого тіла

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у відділі фізичної хімії напівпровідникових матеріалів Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України.

Науковий керівник: доктор хімічних наук, професор

Томашик Василь Миколайович,

вчений секретар Інституту фізики

напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України.

Офіційні опоненти: доктор хімічних наук, професор

Панчук Олег Ельпідефорович,

професор кафедри неорганічної хімії Чернівецького національного університету ім. Юрія Федьковича

МОН України;

доктор хімічних наук,

старший науковий співробітник,

Лобанов Віктор Васильович,

провідний науковий співробітник Інституту хімії поверхні

ім. О.О. Чуйка НАН України, м. Київ.

Захист дисертації відбудеться “25” жовтня 2007 р. о 1400 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.207.02 Інституту проблем матеріалознавства
ім. І.М. Францевича НАН України за адресою: 03680, м. Київ-142,
вул. Кржижанівського, 3.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України (03680, м. Київ-142,
вул. Кржижанівського, 3).

Автореферат розіслано “19” вересня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради Д 26.207.02,

д.х.н. Куліков Л.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Тверді розчини ZnхCd1-хTe використовуються для виготовлення детекторів радіаційного і рентгенівського випромінювання, а також як підкладки для епітаксійного вирощування монокристалічних плівок твердих розчинів CdxHg1-xTe. Останні є основним матеріалом для виробництва ІЧ-фотоприймачів, включаючи багатоелементні лінійки та матриці. Формуванню якісної поверхні таких структур надається особлива увага, проте існують технологічні проблеми, пов’язані з технологією обробки та вибором оптимальних складів поліруючих травильних композицій як для хіміко-механічного (ХМП), так і для хіміко-динамічного полірування (ХДП). Розробка нових травильних композицій і режимів обробки поверхні напівпровідникових монокристалів та плівок твердих розчинів з використанням наукового підходу має надзвичайно важливе значення і є однією з актуальних проблем сучасного напівпровідникового матеріалознавства.

До постановки даної роботи систематичних досліджень ХМП та ХДП монокристалічних зразків CdTe (110) і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te та Cd0,21Hg0,79Te в бромвиділяючих сумішах на основі водних розчинів H2O2–HBr не проводились. Практично не приділялось уваги особливостям хімічної взаємодії твердих розчинів з травильними сумішами, її залежності від природи і складу твердих розчинів порівняно із сполуками, що їх формують, недостатньо враховувались критерії процесу хімічного травлення, зв’язок кінетики розчинення з механізмом полірування та вибором поліруючих травників, не були досліджені також гідродинамічні умови їх хімічного травлення та полірування. Проте, як показали дослідження, навіть при легуванні напівпровідникових сполук, наприклад CdTe, коли концентрація домішок дуже мала, з’являються відмінності в процесах хімічного розчинення цих матеріалів (змінюються швидкості травлення і межі поліруючих, селективних і неполіруючих розчинів та виникає необхідність для цих випадків підбирати відповідні склади травників і режими їх застосування).

Попередні експерименти показали перспективність використання для різних етапів хімічної обробки CdTe (110) та твердих розчинів ZnхCd1-хTe і CdxHg1-xTe бромвиділяючих розчинів на основі гідроген пероксиду і бромидної кислоти, що характеризуються порівняно невисокими швидкостями травлення і гарними поліруючими властивостями. В зв’язку з цим виникла необхідність більш детально вивчити процеси хімічної взаємодії вказаних вище напівпровідникових матеріалів з травильними композиціями систем H2O2–HBr–розчинник.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано згідно з тематикою та планами наукових досліджень Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, зокрема за держбюджетними темами: “Комплексні дослідження електронних явищ в матеріалах та структурах інфрачервоної фотоелектроніки” (2002-2006 рр., № держреєстрації 0102U001678), “Фізико-технологічні дослідження напівпровідникових матеріалів та систем інфрачервоної мікрофотоелектроніки” (2003-2005 рр., № держреєстрації 0103U000363), „Механізми впливу технології отримання і зовнішніх факторів на властивості напівпровідникових структур і функціональних елементів сенсорних систем на їх основі” (2003-2005 рр., № держреєстрації 0103U000364), „Створення електронної бази для інфрачервоної мікроелектроніки” (2005-2007 рр., № держреєстрації 0105U000997), одним з виконавців яких був автор дисертаційної роботи.

Метою дисертаційної роботи є дослідження характеру фізико-хімічної взаємодії номінально нелегованого кадмій телуриду та твердих розчинів ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe з бромвиділяючими розчинами H2O2–HBr–розчинник; розробка та оптимізація на основі отриманих експериментальних даних травильних композицій для хімічної обробки поверхні і вибір технологічних режимів для формування високоякісної поверхні напівпровідникових пластин, що застосовуються в технологічних операціях при виготовленні робочих елементів напівпровідникових приладів.

Досягнення поставленої мети вимагало розв’язання наступних задач:– 

дослідити кінетичні закономірності (концентраційні і температурні залежності швидкості травлення) та закономірності фізико-хімічної взаємодії номінально нелегованого CdTe та твердих розчинів ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe з розчинами систем H2O2–HBr–розчинник із використанням методу диску, що обертається;– 

побудувати поверхні однакових швидкостей розчинення (діаграми Гіббса) для CdTe, ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe із застосуванням методу математичного планування експерименту (метод симплексних граток Шеффе) та встановити концентраційні межі поліруючих, селективних і неполіруючих розчинів в досліджуваних системах;– 

дослідити вплив умов проведення процесу на механізм взаємодії травника з CdTe, ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe та якість отриманої полірованої поверхні з використанням установки для хіміко-динамічного полірування (ХДП), яка забезпечує гідродинамічні умови диску, що обертається;– 

дослідити стан поверхні, що утворюється після хімічної обробки CdTe та твердих розчинів ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe розчинами систем HBr–H2O2–розчинник методами металографічного аналізу із застосуванням цифрової відеокамери та профілографічного аналізу для вимірювання її шорсткості;– 

оптимізувати склади травильних композицій та розробити методики і режими хімічної обробки поверхні монокристалів нелегованого CdTe та твердих розчинів ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe методами хіміко-механічного і хіміко-динамічного полірування.– 

з’ясувати вплив обробки поверхні в оптимізованих травильних композиціях на електричні параметри структур Au-p-CdTe за допомогою методу вимірювання вольт-амперних характеристик.

Об’єктом дослідження є закономірності хімічного розчинення монокристалів твердих розчинів на основі напівпровідникових сполук типу AIIBVI в рідких активних середовищах.

Предметом дослідження є хімічна взаємодія номінально нелегованого CdTe та твердих розчинів ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe з бромвиділяючими травильними композиціями H2O2–HBr–розчинник.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. В дисертаційній роботі досліджено кінетику і механізм процесів розчинення монокристалів нелегованого CdTe і твердих розчинів ZnxCd1-xTe та CdxHg1-xTe в розчинах п’яти систем H2O2–HBr–розчинник методом диску, що обертається, та побудовано 20 поверхонь однакових швидкостей травлення (діаграми Гіббса) з поділом областей розчинів на поліруючі, неполіруючі та селективні склади.

2. Виявлено вплив природи окисника і розчинника на швидкість хімічного травлення, поліруючі властивості розчинів та якість полірованої поверхні нелегованого CdTe і твердих розчинів ZnxCd1-xTe та CdxHg1-xTe. Встановлено існування впливу швидкості обертання диску на уявну енергію активації процесу хімічного травлення.

3. Визначено вплив бромидної кислоти та природи розчинника на швидкість розчинення нелегованого CdTe і твердих розчинів ZnxCd1-xTe та CdxHg1-xTe, поліруючі властивості розчинів і якість полірованої поверхні.

4. Встановлено, що при травленні твердих розчинів ZnxCd1-xTe в досліджених травильних сумішах H2O2–HBr–розчинник із збільшенням вмісту цинку в їх складі відбувається незначне зростання швидкості травлення, а концентраційні межі поліруючих розчинів при цьому практично не змінюються.

5. Експериментально підтверджено існування компенсаційної залежності при дослідженні кінетичних закономірностей хімічного травлення CdTe та твердих розчинів ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe і показано, що на компенсаційну залежність впливає природа розчинів, що використовуються для травлення, а не природа напівпровідникового матеріалу.

6. Вперше запропоновано застосовувати перспективні бромвиділяючі травильні композиції для хіміко-механічного та хіміко-динамічного полірування номінально нелегованого CdTe і твердих розчинів ZnxCd1-xTe та CdxHg1-xTe, а також оптимізовано відповідні склади травильних композицій для досліджуваних напівпровідникових матеріалів.

7. Розроблено склади травильних композицій H2O2–HBr–розчинник та режими хімічної обробки поверхні монокристалічного CdTe (110) методами ХМП і ХДП для формування омічних контактів Au-p-CdTe хімічним осадженням Au з розчину аурум (ІІІ) хлориду в хлоридній кислоті.

Практичне значення одержаних результатів:

1. Визначено концентраційні інтервали розчинів систем H2O2–HBr–розчинник, що можуть бути використані для поліруючого і селективного травлення номінально нелегованого CdTe та твердих розчинів ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe з різним складом, різною кристалографічною орієнтацією, різним початковим станом поверхні та електрофізичними характеристиками.

2. Вперше для полірування твердих розчинів ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe запропоновано використовувати бромвиділяючі травильні композиції на основі гідроген пероксиду, що характеризуються малими швидкостями травлення та високою поліруючою здатністю, які можуть бути використані для обробки поверхні робочих елементів при виготовленні приладів мікроелектроніки.

3. Оптимізовано склади поліруючих травильних композицій, розроблено відповідні методики і режими хіміко-механічного та хіміко-динамічного полірування досліджуваних матеріалів. Встановлено, що запропоновані бромвиділяючі травники доцільно застосовувати для хімічної обробки поверхні номінально нелегованого CdTe перед проведенням металізації при виготовленні структур Au-p-CdTe для отримання омічних контактів.

Особистий внесок здобувача полягає в підборі, систематизації та аналізі літературних даних з хімічного розчинення твердих розчинів ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe в рідких активних середовищах. Проведення основних експериментальних досліджень, які полягають у вивченні концентраційних залежностей швидкості розчинення вказаних матеріалів, дослідженні кінетичних закономірностей процесів їх розчинення, визначенні концентраційних границь поліруючих, неполіруючих і селективних розчинів, встановленні існування компенсаційної залежності при дослідженні кінетичних закономірностей було здійснено автором самостійно під безпосереднім керівництвом к.х.н. Томашик З.Ф. згідно із вказівками наукового керівника. Дослідження поверхні напівпровідників після хімічного травлення методом 3D еліпсометрії проводились в Інституті фізики Карлового університету
(м. Прага, Чехія). Формування Au-контактів на оброблених запропонованими травниками зразках CdTe і вимірювання ВАХ здійснювалось спільно з с.н.с. Сукачем А.В. та м.н.с. Лук’яненком В.І. (Інститут фізики напівпровідників
ім. В.Є. Лашкарьова). Постановка задачі, планування експериментів, обговорення та узагальнення результатів досліджень, їх інтерпретація та формулювання висновків проведено спільно з к.х.н. Томашик З.Ф. та науковим керівником.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідалися та обговорювалися на наступних конференціях: 1) Х Міжн. конф. з фізики і технології тонких плівок. Ів.-Франківськ (Україна), 2005; 2) Конф. молодих учених та аспірантів „ІЕФґ2005”. Ужгород (Україна), 2005; 3) Х наук. конф. “Львівські хімічні читання – 2005”. Львів (Україна), 2005; 4) Міжн. конф. студентів і молодих науковців з теор. та експ. фізики „ЕВРИКА-2006”. Львів (Україна), 2006; 5) ІІ наук.-техн. конф. з міжн. участю „Матеріали електронної техніки та сучасні інформаційні технології” (МЕТІТ-1). Кременчук (Україна), 2006; 6) 7-ма наук.-практ. конф. „Сучасні інформаційні і електронні технології” (СІЕТ-2006). Одеса (Україна), 2006; 7) ХIХ Межд. науч.-техн. конф. по фотоэлектронике и приборам ночного видения. Москва (Россия), 2006; 8) Міжн. наук.-техн. конф. „Сенсорна електроніка і мікросистемні технології” (СЕМСТ-2). Одеса (Україна), 2006; 9) ХІІth Intern. Seminar on Physics and Chemistry of Solids. Lviv (Ukraine), 2006; 10) ІІІ Всерос. конф. „Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах” (ФАГРАН-2006). Воронеж (Россия), 2006.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 5 статей в фахових українських та іноземних наукових журналах і 10 тезів доповідей у матеріалах наукових конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота викладена на 154 сторінках, складається із вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел
(149 найменувань), містить 39 рисунків та 19 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність проблеми, сформульовано мету та задачі роботи, відзначено об’єкт та предмет дослідження, наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів, особистий внесок здобувача, наведено відомості щодо апробації роботи та публікацій, в яких висвітлено основні результати дисертації.

У першому розділі дисертації проведено літературний огляд з проблем формування полірованої поверхні монокристалів твердих розчинів ZnxCd1-xTe та CdxHg1-xTe методами хімічного травлення і визначено основні напрямки дослідження. Значну увагу присвячено підбору травильних композицій, режимів обробки, впливу травильних сумішей на характер взаємодії з напівпровідниками і стан одержаної поверхні та її властивості, а також підбір співвідношення компонентів травника і режимів обробки. Проведено ґрунтовний аналіз як теоретичних, так і експериментальних робіт, пов'язаних з розробкою та застосуванням травильних композицій для різних технологічних операцій обробки поверхні ZnxCd1-xTe та CdxHg1-xTe. Зроблено висновок, що в літературі недостатньо даних про травлення монокристалічних пластин ZnxCd1-xTe та CdxHg1-xTe бромвиділяючими травильними композиціями на основі водних розчинів H2O2–HBr.

У другому розділі описано методику експерименту. Дослідження кінетичних закономірностей і механізму розчинення напівпровідників, їх стадій, розмежування характеру протікання процесів і визначення лімітуючих стадій проводили із застосуванням методики диску, що обертається, і відповідного пристрою для її реалізації (установки ХДП). При цьому експериментально вимірювали залежності швидкості травлення від складу травильної композиції і будували діаграми Гіббса за допомогою математичного планування експерименту на симплексах. Адекватність моделі (рівняння регресії четвертої степені) при побудові концентраційної залежності швидкості розчинення перевіряли з використанням критерію Стьюдента (t-критерій) шляхом її вимірювання в контрольних точках та оцінюючи дисперсію досліду.

Виходячи з рівняння v–1 = 1/kC0 + (a/DC0)–1/2, де v – швидкість травлення,  – швидкість обертання диску, k – константа швидкості, C0 – концентрація активного компонента, а D – коефіцієнт його дифузії в розчині, a – стала. Побудовано залежності швидкості розчинення від перемішування в координатах v–1 f(г–1/2) та від температури в координатах ln = f(1/T). Швидкість травлення визначали за зменшенням товщини кристалу після травлення з використанням годинникового індикатора ИЧ-1 з точністю ± 0,5 мкм. Перед вимірюваннями з поверхні пластин видаляли 100-150 мкм порушеного при механічній обробці шару в травильному розчині відповідного складу.

Мікроструктуру і шорсткість отриманих після травлення поверхонь фотографували в білому світлі за допомогою еліпсометра Nontact 3D Surface Profiler NewView 5022S, межі вимірювання рельєфу поверхні складали від 1 нм до 5000 мкм при швидкості сканування до 10 мкм/с з точністю 0,1 нм.

У третьому розділі приведено результати експериментальних досліджень рідкофазного травлення монокристалів CdTe і твердих розчинів ZnxCd1-xTe та CdхHg1-хTe у бромвиділяючих травильних композиціях H2O2–HBr, H2O2–HBr–H2O та H2O2–HBr–етиленгліколь (ЕГ). Досліджено концентраційні і температурні залежності швидкості травлення вказаних напівпровідникових матеріалів та її залежності від швидкості обертання диску. Встановлено, що для водних розчинів (об.102O2 : 90на концентраційній залежності спостерігається пік (рис. 1), який, можливо пов’язаний з оптимальною кількістю виділеного брому при хімічній реакції: H2O2 + 2HBr = Br2 + 2H2O. В такому розчині швидкості травлення всіх досліджуваних зразків є максимальними і зростають в ряду: CdTe > Zn0,04Cd0.96Te > Cd0,21Hg0,79Te > Zn0,2Cd0,8Te (становлять відповідно 16,8, 17,8, 22,3 та 22,5 мкм/хв). Розчини з вмістом від 2 до 10 об. % H2O2 формують поліровану поверхню, а подальше збільшення його кількості до 50 об. % призводить до утворення неполіруючих розчинів. Проведені кінетичні дослідження швидкості травлення вказаних матеріалів в поліруючих травниках Н2О2–HBr свідчать, що механізм розчинення в усіх випадках є дифузійним. При вивченні температурної залежності швидкості розчинення CdTe і твердих розчинів ZnxCd1-xTe та CdхHg1-хTe в досліджуваних сумішах при різних швидкостях обертання диску (рис. ) встановлено, що уявна енергія активації процесу хімічного травлення зменшується із збільшенням швидкості обертання диску (рис. ), причому її значення для твердих розчинів більші, ніж для CdTe. Така зміна уявної енергії активації внаслідок зміни швидкості обертання диску на практиці може призвести до зміни швидкості хімічного полірування напівпровідникового матеріалу, що необхідно враховувати при розробці оптимальних складів травильних композицій. |

Рис. . Концентраційні залежності швидкості травлення (v) CdTe (1), Zn0,04Cd0,96Te (2), Cd0,21Hg0,79Te (3), Zn0,2Cd0,8Te (4), розчинами H2O2–HBr при 291-293 К і швидкості обертання диску 86 хв–1.

Рис. 2. Залежність швидкості розчинення (ln v) твердого розчину Cd0,21Hg0,79Te від температури при різній швидкості обертання диску (г, хв–1): 36 (1),
52 (2), 70 (3), 86 (4), 120 (5) в розчині, що містить (об. %): 2 H2O2 + 98 HBr. | Рис. . Залежність уявної енергії активації (Еа) процесу розчинення CdTe (1) і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te (2), Zn0,2Cd0,8Te (3) та Cd0,21Hg0,79Te (4) від швидкості обертання диску (г) в суміші, що містить (об. %): 2 H2O2 + 98 HBr.

Для з’ясування впливу розведення вищевказаних травильних сумішей водою було досліджено концентраційний інтервал АВС системи H2O2–HBr–H2O і побудовані відповідні діаграми Гіббса (рис. 4), досліджено кінетику процесу розчинення CdTe і твердих розчинів ZnxCd1-xTe та CdхHg1-хTe та встановлено межі існування поліруючих і неполіруючих розчинів. Найбільші швидкості розчинення цих матеріалів (16,8-22,5 мкм/хв) спостерігаються в розчинах з максимальним вмістом H2O2, а найменші (1-4 мкм/хв) – в найбільш розведених водою розчинах.

а) |

б)

в) |

г)

Рис. 4. Концентраційні залежності (Т =291 К, г = 86 хв–1) швидкості травлення (мкм/хв) CdTe (а) і твердих розчинів Cd0,21Hg0,79Te(б), Zn0,04Cd0,96Te (в) та Zn0,2Cd0,8Te (г) в розчинах H2O2–HBr–H2O при об'ємному співвідношенні H2O2 : HBr : H2O у вершинах А, В, С відповідно : А – 2:98:0; В – :10:80; С – 10:90:0 (I – поліруючі і II – неполіруючі розчини).

Введення ЕГ в розчини H2O2–HBr призводить до зменшення швидкостей травлення та покращення поліруючої здатності травників (рис. 5). Найбільші (13-19 мкм/хв) і найменші (? 1,5-2 мкм/хв) швидкості полірування даних матеріалів, як і в попередньому випадку, мають місце в розчинах з максимальним вмістом H2O2 і ЕГ відповідно. Спостерігається відмінність в характері розчинення CdTe та твердих розчинів за його участю: при збільшенні вмісту цинку в складі твердого розчину ZnxCd1-xTe в усіх досліджуваних травниках H2O2–HBr–ЕГ відбувається незначне зростання швидкості травлення, а концентраційні межі поліруючих сумішей при цьому практично не змінюються. У випадку Cd0,21Hg0,79Te виявлено також існування області селективних розчинів, що становить ? 5 % від всього досліджуваного концентраційного інтервалу і обмежена складами (об. %): (5-7) H2О2 : (44-65) HBr : (30-50) ЕГ.

а) |

б)

в) |

г)

Рис. 5. Концентраційні залежності (Т = 291 K, г = 86 хв–1) швидкості травлення (мкм/хв) CdTe (а) і твердих розчинів Cd0,21Hg0,79Te(б), Zn0,04Cd0,96Te (в) та Zn0,2Cd0,8Te (г) в розчинах H2O2–HBr–ЕГ при об'ємному співвідношенні H2O2 : HBr : ЕГ у вершинах А, В, С відповідно : А – :98:0; В – :10:80; С – :90:0
(I – поліруючі, II – неполіруючі і III – селективні розчини).

У четвертому розділі висвітлено результати дослідження хімічної взаємодії монокристалів CdTe і твердих розчинів ZnxCd1-xTe та CdхHg1-хTe з бромвиділяючими розчинами H2О2–HBr–органічна кислота. Використання органічних кислот – тартратної (C4H4O6), цитратної (C6H8O7) та лактатної (C3H6O3)) дає можливість регулювати процес виділення брому в результаті проходження хімічної реакції між компонентами травильної суміші, а також сприяє переведенню в розчин продуктів взаємодії травника з напівпровідниковим матеріалом. Побудовано поверхні однакових швидкостей травлення (діаграми Гіббса) для CdTe і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te в розчинах трьох вказаних систем, досліджено кінетику розчинення та розмежовано області поліруючих, неполіруючих і селективних розчинів. Виявлено, що поступова заміна тартратної на цитратну або лактатну кислоту в бромвиділяючих травильних композиціях H2О2–HBr–органічна кислота призводить до збільшення величини області поліруючої розчинів та покращення якості отримуваної поверхні при незначній зміні діапазону швидкостей травлення (від 0,5 до 22,5 мкм/хв). В більшості випадків травлення монокристалів твердих розчинів Cd0,21Hg0,79Te, Zn0,04Cd0,96Te та Zn0,2Cd0,8Te відбувається із більшою швидкістю, ніж CdTe. Мінімальні значення швидкостей травлення досягаються в розчинах, збагачених органічним компонентом.

Діаграми Гіббса хімічного розчинення вищевказаних матеріалів травильними композиціями H2О2–HBr–тартратна кислота за своїм зовнішнім виглядом дуже подібні до діаграм, що отримані в сумішах H2O2–HBr–H2O: в обох випадках існують майже однакові за величиною і розташуванням області поліруючих розчинів, проте швидкості травлення за участі водних розчинів C4H4O6 дещо менші.

а) |

б)

в) |

г)

Рис. 6. Концентраційні залежності (Т = 291 К, г = 86 хв–1) швидкості травлення (мкм/хв) CdTe (а) і твердих розчинів Cd0,21Hg0,79Te (б), Zn0,04Cd0,96Te (в) та Zn0,2Cd0,8Te (г) в розчинах H2O2–HBr–C6H8O7 при об'ємному співвідношенні H2O2 : HBr : C6H8O7 у вершинах А, В, С відповідно : А – :98:0; В – :10:80; С – :90:0 (I – поліруючі, II – неполіруючі і III – селективні розчини).

В залежності від природи розчинника змінюється характер процесу розчинення, про що свідчать відповідні діаграми Гіббса. Так, у випадку хімічного травлення досліджуваних монокристалів сумішами H2O2–HBr–C6H8O7 значно зростає величина областей поліруючих розчинів, а також з’являється і невелика область селективних розчинів в порівнянні з попередніми системами (рис. 6).

Найкращі результати отримано при введенні в склад травильних композицій лактатної кислоти, яка характеризується значною в’язкістю. Поліруючі розчини в системі H2O2–НBr–C3H6O3 (рис. 7) займають майже весь досліджений інтервал концентрацій (область I), а швидкість травлення складає відповідно: для CdTe – 1,0-16,8 мкм/хв; Zn0,04Cd0,96Te – 1,0-17,8 мкм/хв; Zn0,2Cd0,8Te – 2,3-22,5 мкм/хв та Cd0,21Hg0,79Te – 0,8-22,3 мкм/хв.

а) |

б)

в) |

г)

Рис. 7. Концентраційні залежності (Т = 291 K, г = 86 хв–1) швидкості травлення (мкм/хв) CdTe (а) і твердих розчинів Cd0,21Hg0,79Te (б), Zn0,04Cd0,96Te (в) та Zn0,2Cd0,8Te (г) в розчинах H2O2–HBr–C3H6O3 при об'ємному співвідношенні H2O2 : HBr : C3H6O3 у вершинах А, В, С відповідно : А – :98:0; В – :10:80; С – :90:0 (I – поліруючі і II – неполіруючі розчини).

Аналізуючи ізолінії однакових швидкостей розчинення на відповідних діаграмах Гіббса (рис. 4-7) можна дійти висновку, що для всіх досліджених зразків отримані залежності подібні між собою, що може свідчити про однотипний механізм процесу їх розчинення, який, вірогідно, лімітується процесом переходу в розчин телурової підгратки. Кінетичні закономірності процесу хімічного травлення цих матеріалів в поліруючих травильних сумішах H2O2–HBr–органічна кислота свідчать, що процес розчинення в них характеризується дифузійним лімітуванням, оскільки відповідні прямі екстраполюються в початок координат, а уявна енергія активації (Еа), визначена з температурних залежностей швидкості розчинення, не перевищує 35 кДж/моль.

П’ятий розділ присвячений узагальненню та практичному використанню одержаних результатів. Виявлено, що в кінетиці хімічного травлення монокристалів CdTe і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te спостерігається існування взаємозв’язку між уявною енергією активації (Еа) та логарифмом передекспоненційного множника (lnE), тобто компенсаційної залежності. На рис. нанесено всі отримані експериментальні значення логарифму передекспоненційного множника та уявної енергії активації (40 пар значень), розраховані з температурних залежностей. У випадку розчинення вказаних напівпровідникових матеріалів в бромвиділяючих розчинах H2О2–HBr–розчинник загальне апроксимоване рівняння прямої лінії має вираз:

ln CE = (1,54 ± 0,25) + (0,43 ± 0,02) Ea.

Встановлено, що на компенсаційну залежність при травленні цих матеріалів в основному впливає природа травильних композицій, а природа напівпровідникового матеріалу при цьому не відіграє суттєвої ролі.

Рис. . Залежність передекспоненційного множника СЕ від уявної енергії активації Еа процесу розчинення CdTe і твердих розчинів ZnxCd1-xTe та CdxHg1-xTe в розчинах H2O2–HBr–розчинник. | Рис. . Залежність швидкості ХМП Zn0,04Cd0,96Te від співвідношення поліруючого базового травника (Б1) і в’язких органічних компонентів:
1 – гліцерин, 2 – лактатна кислота,
3 – ЕГ.

При введенні до базового поліруючого травника додаткових кількостей в’язкого компоненту – ЕГ, лактатної кислоти або гліцерину швидкість ХМП досліджуваних монокристалів знизилась з 14 до 0,3 мкм/хв при збереженні поліруючих властивостей розчину (рис. 9). Розроблено травильні суміші та методики контрольованого зняття тонких плівок з поверхні монокристалів методами ХМП та ХДП (швидкість полірування 0,8-22,5 мкм/хв). Показано, що попередня хімічна обробка цими методами монокристалічного CdTe (110) оптимізованими травниками системи H2O2–HBr–ЕГ призводить до формування на поверхні омічного контакту Au/p-CdTe при хімічному осадженні з розчину H[AuCl4], про що свідчить аналіз вольт-амперних характеристик.

Досліджено стан поверхні монокристалічних пластин CdTe і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te після ХМП та ХДП в оптимізованих травниках H2O2–HBr–ЕГ та H2O2–HBr–C3H6O3, і встановлено, що її шорсткість не перевищує 40 нм (рис. 10).

а | б

Рис. 10. Шорсткість поверхні Zn0,04Cd0,96Te після травлення в поліруючих розчинах H2O2–HBr–ЕГ (а) і H2O2–HBr–лактатна кислота (б).

Отримані експериментальні дані дали можливість розробити поліруючі травильні суміші H2О2–HBr–розчинник для хімічної обробки монокристалічних пластин CdTe і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te (таблиця). Оптимізацію складів травників за швидкістю травлення, шорсткістю і стехіометрією протравленої поверхні, її забрудненням компонентами травника проводили за допомогою даних, отриманих з діаграм Гіббса та результатів металографічного і профілографічного аналізів. Оптимізацію технологічних режимів процесів полірування ХМП і ХДП в підібраних травильних композиціях здійснювали з використанням даних з дослідження кінетики розчинення (в залежності від температури, швидкості обтікання пластин травником та ін.). Розроблено також послідовність проведення операцій обробки поверхні, які включають очистку зразка, двохстадійний процес полірування (ХМП і ХДП), а також фінішну відмивку розчинами реагентів, які добре розчиняють як залишки травильних композицій, так і деякі утворені продукти хімічної взаємодії.

Таблиця

Склади травильних композицій для ХДП CdTe і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te в сумішах H2O2–HBr–розчинник

Напівпровідник | Склад травника (об. %) | Швидкість ХДП,

мкм/хв

H2O2 : HBr : H2O

CdTe | (2-10)))

(9-10))) | 4,0-16,8

1,0-5,0

Cd0,21Hg0,79Te | (2-10)))

(9-10))) | 6,0-22,3

3,0-4,0

Zn0,04Cd0,96Te | (2-10)))

(9-10))) | 7,0-17,8

2,0-4,0

Zn0,2Cd0,8Te | (2-10)))

(9-10))) | 5,0-22,5

1,0-3,0

H2O2 : HBr : ЕГ

CdTe | (2-10))) | 1,8-16,8

Cd0,21Hg0,79Te | (2-10)))

(8-10))) | 5,3-22,3

1,5-2,5

Zn0,04Cd0,96Te | (2-10)))

(8-10))) | 4,8-17,8

1,8-7,0

Zn0,2Cd0,8Te | (2-10)))

(8-10))) | 6,0-22,5

2,3-7,0

H2O2 : HBr : C4H6O6

CdTe | (2-10)))

(9-10))) | 4,8-16,8

1,0-7,0

Cd0,21Hg0,79Te | (2-10)))

(9-10))) | 5,3-22,3

0,5-7,0

Zn0,04Cd0,96Te | (2-10)))

(9-10))) | 4,8-17,8

0,8-6,0

Zn0,2Cd0,8Te | (2-10)))

(9-10))) | 6,0-22,5

1,0-5,0

H2O2 : HBr : C6H8O7

CdTe | (2-10))) | 2,9-16,8

Cd0,21Hg0,79Te | (2-10))) | 2,4-22,3

Zn0,04Cd0,96Te | (2-10))) | 2,3-17,8

Zn0,2Cd0,8Te | (2-10))) | 2,8-22,5

H2O2 : HBr : C3H6O3

CdTe | (2-10)))* | 1,0-16,8

Cd0,21Hg0,79Te | (2-10)))* | 0,8-22,3

Zn0,04Cd0,96Te | (2-10)))* | 1,0-17,8

Zn0,2Cd0,8Te | (2-10)))* | 2,3-22,5

* в склад поліруючих розчинів включена область неполіруючих розчинів (8-10)))

ВИСНОВКИ

1. Досліджено характер фізико-хімічної взаємодії монокристалів CdTe і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te та Cd0,21Hg0,79Te з бромвиділяючими травильними композиціями H2O2–HBr–розчинник (вода, етиленгліколь, тартратна, цитратна та лактатна кислоти), побудовано поверхні однакових швидкостей травлення (діаграми Гіббса) та визначено межі існування областей поліруючих, неполіруючих і селективних розчинів.

2. Для хімічної обробки поверхні твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te та Cd0,21Hg0,79Te вперше запропоновано використовувати бромвиділяючі травильні суміші на основі гідроген пероксиду. Показано, що застосування H2O2 як окисника в складі бромвиділяючих розчинів сприяє формуванню травильних композицій з невеликими (0,5-22,5 мкм/хв) швидкостями хімічного полірування.

3. Встановлено вплив різних розчинників (етиленгліколь, вода, тартратна, цитратна та лактатна кислоти) на процес хімічного травлення монокристалів CdTe і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te та на поліруючі властивості розчинів. Визначено, що при поступовій заміні розчинника в травильній суміші H2O2–HBr–розчинник розмір поліруючих областей збільшується в ряду “етиленгліколь вода, тартратна кислота цитратна кислота лактатна кислота”.

4. Встановлено, що із збільшенням вмісту цинку в складі твердих розчинів ZnxCd1-xTe при травленні в досліджених травильних сумішах H2O2–HBr–розчинник відбувається незначне зростання швидкості травлення, а концентраційні межі поліруючих розчинів при цьому практично не змінюються.

5. Встановлено вплив швидкості обертання диску на величину уявної енергії активації процесу хімічного розчинення поверхні напівпровідникових пластин CdTe і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te. Показано, що у бромвиділяючих розчинах (H2O2–HBr–розчинник) збільшення швидкості обертання диску веде до зменшення уявної енергії активації.

6. Підтверджено існування компенсаційної залежності в кінетиці хімічного травлення монокристалів CdTe і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te в розчинах систем H2O2–HBr–розчинник і встановлено, що на компенсаційну залежність впливає характер розчинів, а не природа напівпровідникового матеріалу.

7. Розроблено травильні композиції H2O2–HBr–розчинник та режими хімічної обробки поверхні монокристалічного CdTe (110) методами хіміко-механічного і хіміко-динамічного полірування для формування омічних контактів Au/p-CdTe хімічним осадженням ауруму з розчину H[AuCl4].

8. На основі кінетичних досліджень, результатів мікроструктури і шорсткості поверхні розроблено серію бромвиділяючих травильних композицій для різних технологічних обробок CdTe і твердих розчинів ZnxCd1-xTe, CdxHg1-xTe (полірування, селективне травлення) та оптимізовано склади травників і технологічні режими проведення операцій хімічної обробки вказаних матеріалів, які успішно використовуються в науково-дослідницькій практиці ІФН
ім. В.Є. Лашкарьова НАН України.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Гнатів І.І., Томашик З.Ф., Томашик В.М., Стратійчук І.Б. Хімічне травлення монокристалів CdTe та Cd1-xZnxTe травильними розчинами системи H2O2–HBr // Фізика і хімія твердого тіла. – 2005. – Т. 6, № 4. – С. 618-621.

Дисертантом досліджено кінетичні закономірності ХДП монокристалів CdTe та Cd1-xZnxTe в розчинах системи H2O2–HBr.

2. Гнатив И.И., Томашик З.Ф., Томашик В.Н., Стратийчук И.Б. Химическое травление монокристаллов CdxHg1-xTe в бромвыделяющих водных растворах
H2O2–HBr–растворитель // Журн. приклад. химии. – 2006. – Т. 79, № 6. – С. 914-919.

Дисертантом вивчено концентраційні залежності швидкостей травлення монокристалів CdxHg1-xTe в травильних композиціях системи H2O2–HBr–розчинник.

3. Томашик З.Ф., Гнатив И.И., Томашик В.Н., Стратийчук И.Б. Химическое растворение монокристаллов CdTe и твердых растворов Cd1-xZnxTe в бромвыделяючих травильных композициях системы H2O2–HBr–этиленгликоль // Журн. неорган. химии. – 2006. – Т. 51, № 8. – С. 1406-1409.

Дисертантом визначено розмір областей поліруючих розчинів для травлення монокристалів CdTe та Cd1-xZnxTe в розчинах H2O2–НBr-етиленгліколь.

4. Томашик З.Ф., Томашик В.Н., Гнатив И.И., Стратийчук И.Б. Химическое взаимодействие монокристаллов CdTe и твердых растворов Cd1-xZnxTe с травильными композициями системы H2O2–HBr–молочная кислота // Неорган. материалы. – 2006. – Т. 42, № 8. – С. 949-953.

Дисертантом проведено ХДП монокристалів CdTe та Cd1-xZnxTe в розчинах H2O2–НBr-лактатна кислота.

5. Томашик В.Н., Гнатив И.И., Томашик З.Ф., Стратийчук И.Б. Химко-динамическое полирование монокристаллов твердых растворов Cd1-xZnxTe травителями H2O2–HBr–винная кислота // Вопр. химии и хим. технологи. – 2006. – № 5. – С. 47-51.

Дисертантом досліджено та запропоновано травильні композиції для Cd1-xZnxTe.

6. Гнатів І.І., Томашик В.М., Томашик З.Ф., Стратійчук І.Б. Видалення тонких шарів з поверхні твердих розчинів Cd1-xZnxTe методом ХДП в бромвиділяючих травниках. // Фізика і технологія тонких плівок Матеріали Х Міжн. конф. –
Ів.-Франківськ (Україна) – 2005. – Том. 1. – С. 179.

Дисертантом досліджено бромвиділяючі травники з малими швидкостями травлення.

7. Гнатів І.І., Стратійчук І.Б. Закономірності хіміко-динамічного полірування CdTe і твердих розчинів Cd1-xZnxTe в бромвиділяючих травниках системи H2O2–HBr // Конф. молодих учених і аспірантів „ІЕФ-2005”. – Ужгород (Україна). – 2005. – С.102.

Дисертант визначив концентраційні межі поліруючих розчинів для ХДП CdTe і Cd1-xZnxTe.

8. Гнатів І.І., Томашик З.Ф., Томашик, В.М., Стратійчук І.Б. Хімічна взаємодія CdTe і твердих розчинів Cd1-хZnхTe з сумішами системи H2O2–HBr–H2O // Десята наук. конф. “Львівські хімічні читання – 2005”. – Львів (Україна) – 2005. – С. Н47.

Дисертантом вивчено вплив розведення водою травників на їх поліруючу здатність.

9. Гнатів І.І., Стратійчук І.Б. Формування полірованої поверхні монокристалів CdTe і твердих розчинів Cd1-xZnxTe травниками H2O2–HBr– тартратна кислота // Міжн. конф. студентів і молодих науковців з теорет. та експер. фізики „ЕВРИКА-2006”. – Львів (Україна) – 2006. – С. А68.

Дисертантом досліджено вплив тартратної кислоти на формування полірованих поверхонь.

10. Томашик З.Ф., Томашик В.М., Стратійчук І.Б., Гнатів І.І., Тріщук Л.І. Вплив хімічної обробки поверхні CdTe бромвиділяючими травниками на електричні властивості контактів Au/CdTe<Gе> // ІІ наук.-техн. конф. з міжн. участю „Матеріали електронної техніки та сучасні інформаційні технології” – Кременчук (Україна) – 2006. – С. 12.

Дисертант провів хімічну обробку поверхні CdTe оптимізованими травниками.

11. Томашик В.Н., Гнатив И.И., Томашик З.Ф., Стратийчук И.Б. Химическое травление CdTe и твердых растворов ZnxCd1-xTe и CdxHg1-xTe бромвыделяющими растворами на основе H2O2–HBr // 7-я науч.-практич. конф. „Современные информационные и электронные технологии” – Одесса (Украина) – 2006. – С. 117.

Дисертантом вивчено температурну залежність швидкості травлення та стан поверхні.

12. Гнатив И.И., Томашик З.Ф., Томашик В.Н., Стратийчук И.Б. Формирование полированных поверхностей монокристаллов CdxHg1-xTe травителями систем
H2O2–HBr– растворитель // ХІХ Межд. науч.-технич. конф. по фотоэлектронике и приборам ночного видения – Москва (Россия) – 2006. – С. 148-149.

Дисертантом досліджено поліруючі властивості травників для ХМП CdxHg1-xTe.

13. Томашик В.Н., Гнатив И.И., Томашик З.Ф., Стратийчук И.Б. Химическое полирование поверхности CdTe и твердых растворов ZnxCd1-xTe травителями системы H2O2–HBr– молочная кислота // Міжн. наук.-техн. конф. “Сенсорна електроніка та мікросистемні технології” – Одеса (Україна) – 2006. – С. 238.

Дисертантом розроблено методику зняття тонких шарів з поверхні ZnxCd1-xTe.

14. Томашик В.М., Гнатів І.І., Томашик З.Ф., Стратійчук І.Б. Хімічна обробка поверхні CdTe і твердих розчинів Cd1-xZnxTe бромвиділяючими водними розчинами H2O2–HBr– цитратна кислота // XII Міжн. семінар з фізики та хімії твердого тіла – Львів (Україна) – 2006. – С. 36.

Дисертантом досліджено кінетичні закономірності розчинення напівпровідників.

15. Томашик З.Ф., Гнатив И.И., Томашик В.Н., Стратийчук И.Б. Подбор и оптимизация состава травителей на основе H2O2–HBr–растворитель для химико-динамического полирования поверхности CdTe и твердых растворов ZnxCd1-xTe // ІІІ Всерос. конф. «Физ.-хим. процессы в конденсир. состоянии и на межфазных границах (ФАГРАН-2006)» – Воронеж (Россия) – 2006. – С. 629-633.

Дисертант оптимізував склади травників і режими ХДП для ZnxCd1-xTe.

АНОТАЦІЯ

Гнатів І.І. “Взаємодія монокристалів твердих розчинів ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe з травильними композиціями H2O2–HBr–розчинник”. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.21 – хімія твердого тіла. – Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України. Київ, 2007.

Дисертація присвячена дослідженню фізико-хімічної взаємодії монокристалів CdTe і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te з бромвиділяючими сумішами H2O2–HBr–розчинник і розробці на основі отриманих експериментальних результатів травильних композицій та режимів обробки поверхні вказаних напівпровідникових матеріалів. З використанням математичного планування експерименту побудовано 20 поверхонь однакових швидкостей травлення (діаграми Гіббса) CdTe і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te та Cd0,21Hg0,79Te в розчинах п’яти систем: H2O2–HBr–H2O, H2O2–HBr–етиленгліколь, H2O2–HBr–тартратна, H2O2–HBr–цитратна та H2O2–HBr–лактатна кислоти. В кожній з досліджуваних систем визначено кінетичні закономірності процесу розчинення вказаних напівпровідників та встановлено межі існування областей поліруючих, неполіруючих і селективних розчинів.

Виявлено вплив природи окисника і розчинника на швидкість хімічного розчинення, поліруючі властивості розчинів та якість полірованої поверхні CdTe і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te та Cd0,21Hg0,79Te. Показано, що травлення поверхні твердих розчинів ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe відбувається дещо швидше, ніж номінально нелегованого CdTe (110).

У досліджених системах оптимізовано склади поліруючих травильних композицій і розроблено режими ХМП і ХДП та методи підготовки полірованих поверхонь монокристалів CdTe і твердих розчинів Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te. На основі аналізу температурних залежностей швидкості взаємодії цих напівпровідникових матеріалів з травильними сумішами H2O2–HBr–розчинник виявлено існування компенсаційної залежності в кінетиці хімічного травлення.

Показано, що застосування оптимізованих травильних композицій на базі
H2O2–HBr–ЕГ для виготовлення діоду на основі структури Au - p-CdTe призводить до формування омічних контактів.

Ключові слова: хімічне розчинення, тверді розчини, травильні композиції, бромвиділяючі розчини, поверхня, травлення, полірування.

АННОТАЦИЯ

Гнатив И.И. “Взаимодействие монокристаллов твердых растворов ZnxCd1-xTe и
CdxHg1-xTe c травильными композициями H2O2–НBr– растворитель”. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.21 – химия твердого тела. – Институт проблем материаловедения им. И.М. Францевича НАН Украины. Киев, 2007.

Диссертация посвящена исследованию физико-химического взаимодействия монокристаллов CdTe и твердых растворов Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te с бромвыделяющими смесями H2O2–HBr–растворитель и разработке на основе полученных экспериментальных результатов травильных композиций и режимов обработки поверхности указанных полупроводниковых материалов. С использованием математического планирования эксперимента построено 20 поверхностей одинаковых скоростей травления (диаграммы Гиббса) исследуемых материалов в растворах пяти систем: H2O2–HBr–H2O, H2O2–HBr–этиленгликоль, H2O2–HBr–винная, H2O2–HBr–лимонная и H2O2–HBr–молочная кислоты и установлены концентрационные границы существования областей полирующих, неполирующих и селективных растворов в каждой исследованной системе.

Установлено влияние окислителя и природы растворителя на скорость химического растворения, полирующие свойства травильных смесей и качество полированной поверхности CdTe и твердых растворов Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te. Выявлено, что травление твердых растворов ZnxCd1-xTe и CdxHg1-xTe происходит быстрее, чем номинально нелегированного CdTe (110). Установлено, что при травлении твердых растворов ZnxCd1-xTe в исследованных травителях
H2O2–HBr–растворитель с увеличением в их составе содержания цинка наблюдается небольшое возрастание скорости травления, а концентрационные границы полирующих растворов практически не изменяются.

Изучены кинетические закономерности химического травления этих материалов и показано, что в полирующих травителях процесс растворения лимитируется диффузионными стадиями. Из анализа температурных зависимостей скорости травления исследованных полупроводников травильными смесями
H2O2–НBr–растворитель установлено существование компенсационной зависимости в кинетике химического травления и показано, что на нее влияет природа растворов, используемых для химико-динамического полирования, а не природа полупроводникового материала.

Впервые предложено использовать бромвыделяющие травильные смеси на основе перекиси водорода для химического полирования поверхности монокристаллов твердых растворов. Установлено, что использование как окислителя H2O2 способствует формированию травильных смесей с малыми скоростями полирования (0,8-22,5 мкм/мин). Разработаны травильные композиции и методики контролированного снятия тонких пленок с их поверхности методами ХМП и ХДП. Выявлено, что при введении в полирующий травитель дополнительного количества вязких компонентов – этиленгликоля, молочной кислоты или глицерина скорость ХМП исследуемых монокристаллов уменьшается до 0,3 мкм/мин при сохранении полирующих свойств.

В исследованных системах оптимизированы составы полирующих травильных композиций и разработаны режимы ХМП и ХДП, методы подготовки полированных поверхностей монокристаллов CdTe и твердых растворов Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te.

Показано, что предварительная обработка монокристаллов CdTe (110) оптимизированными травителями H2O2–HBr–этиленгликоль приводит к формированию на поверхности омического контакта Au/p-CdTe при химическом осаждении из раствора H[AuCl4], о чем свидетельствует анализ вольт-амперных характеристик.

Ключевые слова: химическое растворение, твердые растворы, травильные композиции, бромвыделяющие растворы, поверхность, травление, полирование.

SUMMARY

Hnativ I.I. “Interaction of the single crystals of the ZnxCd1-xTe and CdxHg1-xTe solid solutions with H2O2–НBr–solvent etching compositions”. – Manuscript.

Thesis for obtaining the scientific degree of candidate of chemical science. Speciality – 02.00.21 – solid state chemistry. – I.M.Frantsevich Institute for Materials Science Problem of National Academy of Sciences of Ukraine. Kyiv, 2007.

Thesis is devoted to the investigation of the physical-chemical interaction of the CdTe and Zn0,04Cd0,96Te, Zn0,2Cd0,8Te, Cd0,21Hg0,79Te solid solutions single crystals with the H2O2–HBr–solvent bromine-emerging mixtures and to the development of the