Preview

НАУКА и ТЕХНИКА

Расширенный поиск

Получение методом «горячей стенки» тонких пленок PbxSn1–xTe для создания ИК-фотоприемников

https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-6-482-486

Полный текст:

Аннотация

Сплавы теллурида свинца и олова (PbxSn1–xTe) являются материалами с хорошими термоэлектрическими свойствами, а также полупроводниками, которые можно применять в качестве длинноволновых инфракрасных детекторов. Методом прямого плавления синтезирован поликристаллический теллурид сплавов PbxSn1–xTe (0,05 £ x £ 0,80). Тонкие пленки этих материалов были получены методом «горячей стенки» осаждением на стеклянные подложки Corning 7059 при Tsub = (200–350) oC и вакууме около 10–5 Торр. Микроструктура пленок исследовалась методами XRD, SEM и EDX. Рентгеновские спектры тонких пленок удовлетворительно соответствовали спектрам порошковой мишени и указывали на отсутствие бинарных фаз. Пленки демонстрировали естественную кубическую кристаллическую структуру. С возрастанием содержания свинца увеличивается параметр элементарной ячейки кристаллов. Установленная линейная зависимость между параметром элементарной ячейки и элементным составом соответствует закону Вегарда. SEM-анализ показал, что пленки являются поликристаллическими, имеют столбчатую структуру, плотно упакованы и обладают хорошей механической адгезией. Размеры зерен зависят от химического состава и температуры подложки. Электрические измерения показали, что выращенные пленки – это невырожденные полупроводники р-типа проводимости. Проводимость пленок находилась в диапазоне σ = (3 × 101)–(1 × 104) Ом–1×см–1. Увеличение концентрации свинца приводит к снижению электропроводности. Холловская подвижность в выращенных тонких пленках в диапазоне изменения содержания свинца от ~10 до ~23 ат. % возрастает, а при дальнейшем увеличении до ~33 ат. % – падает. При этом наиболее сильная зависимость падения подвижности от роста температуры наблюдается для пленок с большим содержанием свинца и объясняется преобладающим рассеянием носителей заряда на колебаниях кристаллической решетки. Для образца со средней концентрацией свинца в температурной зависимости подвижности наблюдается альтернативное влияние двух механизмов рассеяния: на ионах примеси и на фононах. 

На рис. 2 приведены температурные зависимости электропроводности для исследуемых пленок. В соответствии с табл. 1 и рис. 2 увеличение концентрации атомов свинца приводит к уменьшению электропроводности.

Об авторах

В. А. Иванов
Белорусский национальный технический университет; Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению
Беларусь

Кандидат физико-математических наук, доцент 

г. Минск



В. В. Красовский
Белорусский национальный технический университет
Беларусь

Кандидат физико-математических наук, доцент

Адрес для переписки: Красовский Василий Васильевич – Белорусский национальный технический университет, ул. Я. Коласа, 22, 220013, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 292-72-39
vvkrasovskii@bntu.by



В. Ф. Гременок
Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению
Беларусь

Доктор физико-математических наук, доцент 

г. Минск



Л. И. Постнова
Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению
Беларусь

г. Минск



Список литературы

1. Epitaxial Lead Chalcogenides on Si for Mid IR Detectors and Emitters Including Cavities / H. Zogg [et al.] // Journal of Electronic Materials. 2008. Vol. 37, No 9. P. 1497–1503. https://doi.org/10.1007/s11664-008-0429-0

2. Gelbstein, Y. Pb1-xSnxTe Alloys Application Considerations / Y. Gelbstein // Journal of Electronic Materials. 2011. Vol. 40, No 5. P. 533–536. https://doi.org/10.1007/s11664-010-1435-6

3. Dmitriev, A. V. Current Trends in the Physics of Thermoelectric Materials / A. V. Dmitriev, I. P. Zvyagin // Physics-Uspekhi. 2010. Vol. 53, No 8. P. 789. https://doi.org/10.3367/ufne.0180.201008b.0821

4. Experimental Observation of Band Inversion in the PbSnTe System / S. O. Ferreira [et al.] // Journal of Applied Physics. 1999. Vol. 86, No 12. P. 7198–7200. https://doi.org/10.1063/1.371815

5. Molecular Beam Epitaxial Growth of PbTe and PbSnTe on Si Substrates for Heterojunction Infrared Detectors / C. Boschetti [et al.] // Infrared Physics & Technology. 2001. Vol. 42, No 2. P. 91–99. https://doi.org/10.1016/s1350-4495(01)00061-5

6. Li, B. Crystal Structure, Morphology, Depth Profile of Elements and Mid-Infrared Optical Constants of Mild Lead Telluride Film / B. Li, S. Zhang, L. Zeng // Applied Physics A. 2003. Vol. 76, No 6. P. 965–968. https://doi.org/10.1007/s00339-002-1948-9

7. Rafea, M. A. Effect of Substrate Type and Optimization of the Preparation Condition for PbSnTe Films Used as IR Photoconductors / M. A. Rafea, S. F. Mounir, R. Labusch // Optoelectronics and Advanced Materials – Rapid Communications. 2009. Vol. 3, No 6. P. 543–552.

8. Terra, F. S. Photoconductivity and Electrical Properties of PbxSn1-xTe Thin Films / F. S. Terra, M. Abdel-Rafea, M. Monir // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2001. Vol. 12, No 10. P. 561–567.

9. Low Temperature Thermal, Thermoelectric, and Thermomagnetic Transport in Indium Rich PbxSn1-xTe Alloys / V. Jovovic [et al.] // Journal of Applied Physics. 2008. Vol. 103, No 5. P. 053710–053717. https://doi.org/10.1063/1.2890150

10. Electrical Properties of Hot Wall Deposited PbTe–SnTe Thin Film / V. A. Ivanov [et al.] // Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2013. Vol. 4, No 6. Р. 816–822.

11. Effect of Substrate Temperature on the Galvanomagnetic, Photoelectrical and Optical Properties of Pb0.8Sn0.2Te Thin Films / M. A. Rafea [et al.] // Chalcogenide Letters. 2009. Vol. 6, No 3. P. 115–123.

12. Deen, M. L. Electrical Characterization of Semiconductor Materials and Devices-Review / M. J. Deen, F. Pascal // Journal of Mater Sci: Mater Electron. 2006. Vol. 17, No 8. P. 549–575. https://doi.org/10.1007/s10854-006-0001-8.


Рецензия

Для цитирования:


Иванов В.А., Красовский В.В., Гременок В.Ф., Постнова Л.И. Получение методом «горячей стенки» тонких пленок PbxSn1–xTe для создания ИК-фотоприемников. НАУКА и ТЕХНИКА. 2021;20(6):482-486. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-6-482-486

For citation:


Ivanov V.A., Krasovskii V.V., Gremenok V.F., Postnova L.I. Production of Thin PbxSn1–xTe Films by “Hot Wall” Method for Creating IR-Photodetectors. Science & Technique. 2021;20(6):482-486. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2227-1031-2021-20-6-482-486

Просмотров: 84


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-1031 (Print)
ISSN 2414-0392 (Online)