ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Стеклообразование в халькогенидных системах Синтез сплавов из "Химия стеклообразных полупроводников" Монография посвящена новому классу полупроводниковых материалов — стеклообразным сплавам халькогенов (се- ры, селена, теллура) с мышьяком, германием и другими элементами. В ней изложены результаты изучения закономерностей стеклообразования в халькогенидных системах, описаны области стеклообразования, представлены физико-хими-ческие характеристики стеклообразных сплавов. Кроме того, приведены результаты исследования влияния различных элементов периодической системы на электрические и другие фи-зико-химические свойства стеклообразных полупроводников. [c.2] Издание рассчитано на широкий круг специалистов по химии и физике твердого тела, а также будет полезно для инженеров, работающих в области радиоэлектроники и полупроводниковой техники. [c.2] Начало систематического исследования халькогенидных стекол было положено работами Б. Т. Коломийца и Н. А. Горюновой с сотрудниками, установившими наличие у них полупроводниковых свойств. При этом халь-когенидные стекла получили свое второе название — стеклообразные полупроводники . [c.3] У стеклообразных полупроводников, как и у кристаллических, наблюдается электронная проводимость, как правило, дырочного характера. В зависимости от состава проводимость стеклообразных полупроводников изменяется в широких пределах — от 10 до 10 ож си4 . Проводимость повышается экспоненциально с температурой. У халькогенидных стекол в сильной степени выражены эффекты термоэдс, фотоэдс, а также фотопроводимость. [c.3] Сравнительно малое использование стеклообразных полупроводников в значительной степени обусловлено недостаточной изученностью этого класса веществ. [c.3] Результаты измерения температурной зависимости электропроводности стекол обсуждаются с позиций валентных представлений Р. Л. Мюллёра[1]. [c.4] При рассмотрении динамики движения носителей тока в твердых телах с малой подвижностью носителей постулативно использована модель простейшей ковалентно увязанной полимерной цепи селена [—Se—пары атомов которой связаны парноэлектронными гомеополярными связями. [c.4] При средних температурах ( 350 К), частоте термических колебаний атомов, равной 10 eк- , и среднем межатомном расстоянии б гЗ-10- сл получено значение а5=4-10 [ ] м- , где [о] — концентрация ковалентных связей в данном полупроводнике mw.lg —4,6. [c.4] Ниже приводятся пять возможных случаев осуществления проводимости. [c.4] Стеклообразные полупроводниковые сплавы синтезировались, как правило, из элементарных веществ одинаковой степени чистоты. Для получения большинства стеклообразных сплавов использовались материалы марки В-3. В некоторых синтезах для сравнения физико-химических свойств применялись технические материалы и материалы повышенной степени очистки (марки В-5). При этом получались сплавы общим весом 5 г. [c.5] Синтез проводился в эвакуированных (Ю- мм рт. ст.) кварцевых ампулах. Режимы синтеза применялись самые разнообразные— в зависимости от температуры плавления компонентов стекла, упругости их паров и других свойств. Так, стеклообразные сплавы систем мышьяк—селен, мышьяк—сера, мышьяк—сера—селен, мышьяк—сера—таллий, мышьяк—селен—таллий синтезировались при температуре 700° С. При этой температуре сплавы в печи выдерживались 4—6 ч. Для лучшей гомогенизации расплавов применялось вибрационное перемешивание. [c.5] Все сплавы, содержащие германий (температура плавления германия 936° С), синтезировались при 900—950° С. Для сплавов, содержащих кремний, температура синтеза повышалась до 1150° С. Дальнейшее повышение температуры синтеза сплавов с участием кремния лимитировалось температурой размягчения кварцевых ампул. Максимально возможная температура синтеза применялась и для получения сплавов селенидов мышьяка с добавками металлов дополнительных подгрупп марганца, железа, кобальта, никеля. [c.5] Синтез сплавов, содержащих серу, обычно проводился в две стадии. Первоначально ампулы в печи нагревались со скоростью 3—7° в минуту до температуры 450—600° С. Во время предварительного нагрева начинались процессы плавления серы и взаимодействия ее с мышьяком с образованием АзгЗз. При температуре 450—600° С ампулы выдерживались в печи в течение 4—5 ч. При этой температуре заканчивается образование и плавление сульфида мышьяка и происходит частичное растворение в расплаве более тугоплавких компонентов, в частности германия. При непрерывном поднятии температуры в печи упругость паров серы, не успевшей прореагировать, становится настолько большой, что могут произойти разрывы ампул. Скорость нагрева ампул на второй стадии до максимальной температуры составляла 3—4° в минуту. [c.6] Режимы охлаждения расплавов применялись в зависимости от состава сплава и его кристаллизационной, способности. В режиме медленного охлаждения вместе с выключенной печью сплавы охлаждались в течение 10—12 ч. Однако этот режим наряду с известным преимуществом имеет и существенные недостатки. Так, при медленном охлаждении расплавов успевают восстановиться все связи и разрывы, которые просходят в жидком состоянии, устраняются натяжения, возникающие при быстром охлаждении. Однако более существенным недостатком этого режима охлаждения является то, что при медленном охлаждении происходит постепенное изменение структуры и устанавливается сложное, не всегда воспроизводимое равновесие различных структурных образований, которое отражается на физико-химических свойствах полученных сплавов. [c.6] Поэтому представляется более целесообразным проводить охлаждение полученных расплавов быстро, путем извлечения ампул из печи на воздух (закалка на воздухе) с тем, чтобы по возможности сохранить определенную структуру стекла, примерно соответствующую строению расплава при температуре синтеза. Для восстановления нарушенных связей, напряжений в стекле и других изменений проводится дополнительный отжиг стекла при температурах, лежащих ниже температуры кристаллизации стекол данного состава. [c.6] Вернуться к основной статье