2.1 Обладнання та методика одержання плівок CdTe та Cd1-xMnxTe

 

 

Тонкі плівки сполук A2B6 в тому числі CdTe та Cd1-xMnxTe були отримані у вакуумній установці ВУП-5М (ВАТ “Selmi”, м. Суми) при тиску залишкових газів у камері не більше ніж 6·10-3 Па. Необхідність одержання конденсатів зі стовпчастою структурою та низьким рівнем мікро- і макронапружень, ДП, двійників та дислокацій, контрольованою стехіометрією обумовила вибір методу випаровування сполуки у КЗО. Цей метод дозволяє отримувати плівки в умовах близьких до термодинамічно рівноважних, де ростуть структурно досконалі шари халькогенідів [23]. Ще однією важливою перевагою синтезу плівок сполук A2B6 у КЗО є високий тиск пари халькогеніду у процесі конденсації, що перевищує тиск залишкових газів у вакуумному об`ємі на величину ~103 [24]. Це сприяє зменшенню забруднення плівок неконтрольованими домішками з залишкової атмосфери вакуумної камери.

Схема пристрою, що використовувався для конденсації плівок халькогенідів у КЗО наведена на рис. 2.1. 

Основним конструктивним елементом пристрою є керамічний монолітний циліндр (1), який утворює відсік для випаровування напівпровідникової речовини (2). Внизу відсіку розташований випарник, виконаний у вигляді тонкої вольфрамової стрічки (3). За допомогою регулювання величини струму, що протікає через стрічку, можна змінювати тиск пари речовини, яка випаровується і відповідно швидкість нанесення плівок. Підкладка (5), на яку здійснювалося нанесення шарів двохкомпонентних сполук, закріплювалася на тримач (6) з нагрівальним елементом (8). В процесі нанесення плівок, підкладка за допомогою маніпулятора, притискувалася до КЗО герметизуючи його. Для зменшення конденсації речовини, що випаровується, на стінки КЗО, вони нагрівалися за допомогою нагрівального елементу (9). Температура цього нагрівача обиралась таким чином, щоб конденсація речовини відбувалася тільки на підкладці (5). Для запобігання теплопередачі між КЗО і об’ємом вакуумної камери, керамічний циліндр разом із нагрівачем був оточений металевим екраном (10).

Температура випарників, стінок та підкладки контролювалася хромель-алюмелевими термопарами «ТХА -50..+1300» (8-10) сигнал від яких надходив до АЦП мультиметрів АРРА-108N і UT70B, або до автоматичного регулятора «ОВЕН-10М». Введення чисельних показників необхідної температури до оперативної пам‘яті приладу «ОВЕН ТРМ 10», дозволяє підтримувати її на об‘єкті з точністю ± 1 К протягом всього часу конденсації плівки.

Температура випарника при нанесенні плівок CdTe, становила Te = 873-1023 К. Температура підкладки змінювалась у діапазоні - Ts =(373-8233) К. При отримані плівок Cd1-xMnxTe ці температури дорівнювали Te = 943-1123 К, Ts =(623-798) К, відповідно. Час конденсації шарів звичайно становив t = 5-20 хв. Він визначався заслінкою (4). Після закінчення процесу конденсації вона встановлювалася між підкладкою та випарником, а всі нагрівачі вимикалися.

Нанесення плівок проводилося на різні типи неорієнтуючих підкладок (ситал, скло). Для дослідження електрофізичних властивостей шарів, перед їх конденсацією на ці підкладки наносився струмопровідний підшар Mo, ITO, який узгоджений з матеріалом плівок за коефіцієнтом термічного розширення.