Способ получения мышьякосодержащих аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников (ХСП) с эффектом биполярной фотопроводимости

(51) 11 11/00 (2012.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ халькогенидных стеклообразных полупроводников(ХСП) с эффектом биполярной фотопроводимости,и может быть использовано в качестве фоточувствительных слоев в приборах и устройствах, в ксерографии, оптической и термопластической записи информации. Техническим результатом является - увеличение скорости осаждения пленок и величины биполярной фотопроводимости. Способ получения мышьякосодержащих аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников (ХСП) с эффектом биполярной фотопроводимости, включающий ионно-плазменное высокочастотное распыление (ВЧ) селенидов и сульфидов мышьяка в атмосфере рабочего газа и их осаждение на диэлектрические подложки в условиях среднего вакуума (давление в камере от 0,9 до 1 Па),высокочастотного напряжения поля амплитудой от 400 до 470 В, с последующей термообработкой осажденного слоя при температуре близкой к температуре размягченияот 400 до 440 К,отличающийся тем, что в качестве сульфидов и селенидов мышьяка используют двойные и тройные составы 23, 23, 403030, а в качестве рабочего газа используют смесь газов аргона и водорода при соотношении 8020.(72) Приходько Олег Юрьевич Мальтекбасов Марат Жабыкбаевич Лаврищева Анна Олеговна Алмасов Нурлан Жумабекович Коробова Наталья Егоровна Рягузов Александр Павлович Максимова Суюмбика Якубовна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет им. аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЫШЬЯКОСОДЕРЖАЩИХ АМОРФНЫХ ПЛЕНОК ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ(57) Изобретение относится к способу получения толстых и тонких пленок, в частности к получению мышьякосодержащих аморфных пленок Изобретение относится к способу получения толстых и тонких пленок, в частности к получению мышьякосодержащих аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников(ХСП), которые могут быть использованы в качестве фоточувствительных слоев в приборах и устройствах, в ксерографии, оптической и термопластической записи информации. Известен способ получения аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников с помощью тройного состава 403030 термического испарения в вакууме (, - .,,.403030//. . - 2003.- . 326-327. - . 146-153.). Недостатками этого способа получения пленок ХСП являются 1) при напылении сложных составов различие в скорости испарения отдельных компонентов приводит к изменению состава плнки по сравнению с исходным составом материала,помещнного в испаритель 2) в пленках ХСП наблюдают фотовыпрямление (т.е. величина фототока в коротковолновой области спектра существенно зависит от полярности напряжения на освещаемом электроде). Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ получения мышьякосодержащих аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников(ХСП),включающий ионно-плазменное высокочастотное распыление (ВЧ) в атмосфере инертного газа аргона. (Сарсембинов Ш.Ш.,Приходько О.Ю., Мальтекбасов М.Ж., Максимова С.Я., Аверьянов В.Л. Биполярная фотопроводимость в аморфных пленках 23 // Физика и техника полупроводников, 1991, Т. 25, Вып. 3, с. 564-566.) Оптимальными параметрами режима распыления для получения пленок являются давление газа в разрядной камере Р от 0,9 до 1 Па, амплитуда высокочастотного напряженияот 400 до 470 В. Скорость осаждения пленокот 1,00 до 1,3 мкм/ч. Для стабилизации структуры и свойств свежеприготовленные пленочные образцы отжигают в течение одного часа при температурах,близких к температуре размягченияот 400 до 440 К. Толщина полученных 23 пленок составляет 1-10 мкм. В данном способе получения мышьякосодержащих аморфных пленок ХСП величина фототока в коротковолновой области спектра существенно не зависит от полярности напряжения на освещаемом электроде. Недостатками способа являются низкие величины биполярной фотопроводимости от 510-14 до 110-9 Ом-1 см-1 и недостаточно высокая скорость осаждения пленок. Задачей предполагаемого изобретения является разработка способа получения мышьякосодержащих аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников (ХСП), обладающих биполярной фотопроводимостью более высокой величины и существенное увеличение скорости осаждения пленок. Техническим результатом является - увеличение скорости осаждения пленок и величины биполярной фотопроводимости. Технический результат достигается способом получения мышьякосодержащих аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников(ХСП) с эффектом биполярной фотопроводимости,включающим ионно-плазменное высокочастотное распыление (ВЧ) селенидов и сульфидов в атмосфере рабочего газа и их осаждение на диэлектрические подложки в условиях среднего вакуума (давление в камере от 0,9 до 1 Па),высокочастотного напряжения поля амплитудой от 400 до 470 В, с последующей термообработкой осажденного слоя при температуре близкой к температуре размягченияот 400 до 440 К, но в отличие от известного в качестве сульфидов и селенидов мышьяка используют двойные и тройные составы 23, 23, 403030, а в качестве рабочего газа используют смесь газов аргона и водорода при соотношении 8020. При получении ВЧ-методом мышьякосодержащих аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников параметры технологического процесса подбирают таким образом, чтобы состав пленок соответствовал исходному составу ХСП (23, 23, 403030),полученные пленки были аморфными и с высокой величиной биполярной фотопроводимости, которая является структурночувствительным параметром. Существенным фактом в предлагаемом способе является использование в качестве рабочего газа смеси газов аргона и водорода при соотношении 8020. Это приводит к тому, что, помимо физического механизма распыления мишени из ХСП в результате бомбардировки ионами аргона,добавляется плазмохимический процесс осаждения пленок. Этот процесс заключается в химическом взаимодействии ионов водорода с атомами мишени из ХСП с образованием летучих компонентов,которые осаждаются на подложку и дают существенный вклад в увеличение скорости осаждения пленок. Кроме того, водород частично залечивает дефекты структуры аморфных пленок ХСП, что приводит к улучшению электронных параметров пленок(увеличению фотопроводимости). Такое соотношение смеси газов является оптимальным для увеличения скорости осаждения пленок. При изменении концентрации водорода в смеси рабочего газа скорость осаждения пленок снижается. Заявляемый способ получения мышьякосодержащих аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников(ХСП) заключается в следующем. Обезжиренные диэлектрические подложки с удельным сопротивлением более 1017 Омсм помещают в вакуумную камеру, рабочий объем которой предварительно откачивают до давления Р 3,510-3 Па, затем камеру заполняют рабочим газом из смеси аргона и водорода (8020) до давления 1 Па. В распылительной камере при помощи ВЧ-генератора,работающего на частоте 13,560,14 МГц, зажигают тлеющий газовый разряд. Амплитуда высокочастотного напряжения при этом от 400 до 470 В. Время процесса распыления от 30 до 60 минут, в зависимости от желаемой толщины пленки. Скорость осаждения составляет от 2 до 3,25 мкм/ч. Для исключения разогрева распыляемой мишени, в результате бомбардировки ионами аргона,осуществляют эффективное охлаждение ВЧ-катода проточной холодной водой. Для стабилизации структуры и свойств свежеприготовленные пленочные образцы отжигают в течение 30-40 минут при температурах,близких к температуре размягчения 400-440 К. Аморфность структуры пленок контролируют методами электронной и рентгеновской дифракции. Толщину аморфных пленок ХСП измеряют при помощи интерференционного микроскопа МИИ-4. Фотопроводимость образцов исследуют в полях напряженностью от 102 до 105 В/см при освещенности 400 люкс. В режиме продольной фотопроводимости для ВЧ-пленок спектральная характеристика фотопроводимости не зависит от полярности освещаемого электрода, т.е наблюдается эффект биполярной фотопроводимости. Обнаруженный эффект расширяет функциональные возможности применения пленок ХСП, в частности для применения в качестве фоточувствительных слоев в электрофотографии(ксерография),термопластической записи информации и видиконах. Заявляемый способ позволяет решить поставленную задачу с достижением требуемого технического результата. Полученные пленки ХСП имеют следующие характеристики величина фотопроводимости от 110-13 до 510-9 Ом-1 см-1 толщина от 1 до 3,3 мкм. Пример 1 Для получения мышьякосодержащих аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников(ВЧ) используют мишень из стеклообразного 403030, которую располагают на ВЧ-катоде. Пленки осаждают на обезжиренную диэлектрическую подложку в течение 30 минут при следующих параметрах технологического процесса предварительное давление в рабочем объеме Р 410-3 Па, заполнение рабочим газом из смеси аргона и водорода (8020) до давления 1 Па, амплитуда высокочастотного напряжения - 400 В. Скорость осаждения пленок составляет 2,35 мкм/ч. Сформированную на подложке пленку термообрабатывают при температуре 430 К в течение 30 минут. Фотопроводимость образцов исследуют в полях напряженностью 104 В/см при освещенности 400 люкс. При этом получают ХСП пленку 403030 со следующими характеристиками толщина 1,2 мкм, величина фотопроводимости составляет 110-13 Ом-1 см-1. Примеры получения мышьякосодержащих аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников (ХСП) составов 23, 23,403030 заявляемым способом сведены в таблицу 1. Из приведенной таблицы видно, что данным способом получения мышьякосодержащих аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников (ХСП) достигнут желаемый технический результат получены аморфные пленки ХСП составов 23, 23, 403030 с более высокой величиной биполярной фотопроводимости,при этом увеличена скорость осаждения пленок. Состав Режим ионно-плазменного Скорость осаждения мышьякосодержащих высокочастотного мышьякосодержащих аморфных пленок распыления в атмосфере аморфных пленок ХСП ХСП смеси газов аргона и мкм/ч водорода (8020) (ВЧ-метод). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения мышьяксодержащих аморфных пленок халькогенидных стеклообразных полупроводников с эффектом биполярной фотопроводимости, включающий ионно-плазменное высокочастотное рыспыление селенидов и сульфидов мышьяка в атмосфере рабочего газа и их осаждение на диэлектрическиеподложки в условиях среднего вакуума с давлением в камере от 0,9 до 1 Па высокочастотного напряжения поля амплитудой от 400 до 470 В, с последующей термообработкой осажденного слоя при температуре близкой к температуре размягченияот 400 до 440 К,отличающийся тем, что в качестве сульфидов и селенидов мышьяка используют двойные и тройные составы 23, 23 , 403030, а в качестве рабочего газа используют смесь газов аргона и водорода при соотношении 8020.