close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14255

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.04.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 14255
(13) C1
(19)
H 01L 31/18
C 30B 29/10
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК
СУЛЬФОСЕЛЕНИДА ОЛОВА
(21) Номер заявки: a 20091707
(22) 2009.12.02
(71) Заявитель: Государственное научнопроизводственное объединение "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по
материаловедению" (BY)
(72) Авторы: Зарецкая Елена Петровна;
Гременок Валерий Феликсович; Залесский Валерий Борисович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научно-производственное объединение "Научно-практический центр
Национальной академии наук Беларуси по материаловедению" (BY)
(56) SUBRAMANIAN B. et al. Mat. Res.
Bull., 2003, v. 38, p. 899-908.
КАТЕРИНЧУК В.Н. и др. Письма в
ЖТФ, 2000, т. 26, вып. 17, с. 6-10.
BY 11393 C1, 2008.
DE 19613683 A1, 1997.
BY 11399 C1, 2008.
BY 14255 C1 2011.04.30
(57)
Способ получения тонкой пленки сульфоселенида олова, отличающийся тем, что на
подложку или на подложку с проводящим контактом напыляют слой олова и проводят его
отжиг при температуре 150–350 °С в комбинированной атмосфере инертного газа и паров
серы и селена, полученных при их испарении, взятых в соотношении, обеспечивающем
стехиометрию синтезируемого соединения.
Изобретение относится к области полупроводниковой электроники и может быть использовано в технологических процессах при производстве голографических записывающих систем, тонкопленочных фотопреобразователей, тонкопленочных фотодетекторов,
детекторов ионизирующих излучений, тонкопленочных диодов и транзисторов. Известен
способ получения пленок сульфоселенида олова (SnS0,5Se0,5) на стеклянной положке с
предварительно нанесенным слоем оксида олова методом электроосаждения из раствора,
содержащего 5 мМ SnCl2 + 2,5 мМ Na2S2O3 + 2,5 мМ SeO2 (при поддержании PH 1,5), с
нарастанием потенциала на подложке от 0,4 В при начале процесса до 0,75 В при завершении процесса [1].
Недостатками способа являются трудность контроля скорости реакции, пористость
полученной пленки и низкая воспроизводимость состава.
Известен способ получения пленок SnS термическим напылением в вакууме (10-6 Торр),
заключающийся в испарении с постоянной скоростью высокочистого соединения SnS из
молибденового тигля на подложку при температуре 300 °С [2]. Способ требует проведения предварительного технологического этапа для синтеза исходного распыляемого соединения SnS, что усложняет технологический процесс и повышает затраты.
Недостатками способа являются необходимость создания высокого вакуума и его высокая стоимость. Кроме того, он не обеспечивает получения пленок большой площади в
BY 14255 C1 2011.04.30
едином технологическом цикле и вследствие этого мало пригоден для промышленного
применения.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ получения
SnS тонких пленок, состоящий из двух последовательных этапов: 1) осаждение в вакууме
на подложку слоя олова (Sn) толщиной 200 нм; 2) отжиг полученного слоя в том же реакционном объеме в парах элементарного селена при температуре 120-220 °С [3]. Способ
требует создания высокого вакуума, что усложняет технологический процесс. Данный
способ не обеспечивает получения однофазного материала с контролируемым составом
(соответственно, с контролируемыми фундаментальными физическими параметрами шириной запрещенной зоны, коэффициентом оптического поглощения и т.д.).
Задачей изобретения является расширение диапазона физических свойств пленок
сульфоселенида олова SnSxSe1-x (ширина запрещенной зоны, коэффициент оптического
поглощения, значения удельного сопротивления и пр.), упрощение технологии производства.
Предложенный способ получения тонких пленок сульфоселенида олова заключается в
том, что на подложку или на подложку с проводящим контактом напыляют слой олова и
проводят его отжиг при температуре 150-350 °С в комбинированной атмосфере инертного
газа и паров серы и селена, полученных при их испарении, взятых в соотношении, обеспечивающем стехиометрию синтезируемого соединения.
Способ получения тонких пленок сульфоселенида олова SnSxSe1-x включает следующую последовательность операций:
формирование на исходной подложке (или на подложке с проводящим контактом)
различными методами вакуумного напыления (термическим, ионно-плазменным и т.п.)
базового слоя олова (Sn);
отжиг полученной структуры в парах серы и селена (селенизация/сульфиризация) при
атмосферном давлении в потоке азота N2 в реакторной системе.
Выбор температурного интервала обусловлен следующими факторами:
при температуре ниже 150 °С происходит термическая диффузия халькогенов S и Se в
базовый слой олова с образованием многофазной смеси из непрореагировавшего олова и
бинарных халькогенидов олова, что подтверждается данными рентгеновского фазового
анализа;
в температурном интервале 150 -350 °С происходит формирование пленок однофазного полупроводникового соединения SnSxSe1-x с преимущественной ориентацией в направлении [040] (фиг. 1), характеризующихся однородной поверхностью (фиг. 2, а), имеющих
размер зерна 1-2 мкм (фиг. 2, б) и p-тип проводимости;
при температурах свыше 350 °С происходит увеличение шероховатости поверхности,
появление микропор и отклонение состава от стехиометрического, обусловленное реиспарением легколетучих компонент.
На фиг. 1 представлена рентгенограмма пленки SnSxSe1-x, полученной при температуре отжига ~ 300 °С. На фиг. 2 приведены морфология поверхности (фиг. 2, а) и поперечный разрез (фиг. 2, б) пленки SnSxSe1-x, полученной при температуре отжига ~ 300 °.
Совокупность указанных признаков позволяет расширить диапазон физических
свойств, упростить технологию производства пленок SnSxSe1-x за счет применения инертной газовой атмосферы вместо среды с пониженным давлением, повысить воспроизводимость процесса и увеличить срок эксплуатации оборудования.
На первом технологическом этапе на стеклянной подложке марки Corning-glass формируется базовая пленка из слоя олова.
Слой олова толщиной 900 нм наносится методом термического распыления на установке вакуумного напыления УВН 71П-3 в вакууме 7⋅10-5 Торр. Температура подложки
составляет 100 °С. Получаемая в результате отжига в комбинированной атмосфере паров
серы и селена пленка SnS0,5Se0,5 толщиной 1,4 мкм имеет состав с атомным содержанием
2
BY 14255 C1 2011.04.30
компонент Sn = 67,98 ат. %, Se = 22,54 ат. %, S = 9,36 ат. % (определенным по данным количественного рентгеновского микроанализа, Stereoskan-360), что в пределах погрешности измерения близко к требуемому.
Второй этап - формирование полупроводникового соединения сульфоселенида олова
(SnSxSe1-x) путем отжига базового слоя Sn проводят в комбинированной атмосфере паров
серы и селена в реакторной зоне промышленной диффузионной печи типа СДОМ. Подложки с осажденным слоем Sn помещают в контейнер. На расстоянии 2-3 мм под ними
помещают лодочки с гранулами серы и селена с массами 60 и 147 мг соответственно.
Контейнер загружают в реакционную камеру трехзонной диффузионной печи и камеру
герметизируют металлической заглушкой с выводом на вытяжную вентиляцию для того,
чтобы пары халькогенов (серы и селена) не попадали в атмосферу помещения. Для удаления из реакционной камеры кислорода и создания инертной газовой атмосферы реакционную камеру продувают газообразным азотом с расходом 100 л/ч в течение 15-20 мин.
Затем расход азота уменьшают до 6 л/ч и контейнер вдвигают в зону с температурой 150170 °С, в которой выдерживают 20-30 мин, а затем перемещают в зону с температурой
300-350 °С и выдерживают в течение 15-20 мин. Далее охлаждают синтезированные пленки в течение 1 ч при токе азота 10 л/ч до комнатной температуры. Отжиг (сульфиризация/селенизация) базового слоя осуществляют при атмосферном давлении в потоке азота
N2 в реакторной системе, границы которой обеспечивают поддержание избыточной концентрации халькогенов, создаваемой за счет испарения твердотельных источников (серы и
селена) с соотношением, обеспечивающим стехиометрию синтезируемого слоя, при температурах 150-350 °С в течение времени, необходимого для формирования однофазной
SnS0,5Se0,5 пленки.
Преимуществом заявляемого способа по сравнению с известными является обеспечение возможности получения тонких пленок сульфоселенида олова с широким диапазоном
физических свойств и упрощение технологии производства.
Источники информации:
1. Subramaniana В., Sanjeevirajab C., Jayachandran M. Materials properties of electrodeposited SnS0,5Se0,5 films and characterization of photoelectrochemical solar cells. Materials Research Bulletin 38, 2003. - P. 899-908.
2. Reddy N.K., Hahn Y.B., Devika M., Sumana H.R., Gunasekhar K.R. Temperature dependent structural and optical properties of SnS films. J. of Applied Physics 101, 093522, 2007.
3. Minemura T., Miyauchi K., Ohtsura K., Nakanishi H. Phys. Stat. Solidi C. 1-4, 2009 /
D 01 10 1002 / pssc 200881166.
Фиг. 1
3
BY 14255 C1 2011.04.30
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
1 390 Кб
Теги
by14255, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа