RU2440640C1 - Способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура - Google Patents
Способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура Download PDFInfo
- Publication number
- RU2440640C1 RU2440640C1 RU2010145899/28A RU2010145899A RU2440640C1 RU 2440640 C1 RU2440640 C1 RU 2440640C1 RU 2010145899/28 A RU2010145899/28 A RU 2010145899/28A RU 2010145899 A RU2010145899 A RU 2010145899A RU 2440640 C1 RU2440640 C1 RU 2440640C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tellurium
- layers
- films
- temperature
- crystal structure
- Prior art date
Links
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 3
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000005511 kinetic theory Methods 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 229910052627 muscovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при производстве изделий микроэлектроники. Техническим результатом изобретения является получение пленок и слоев теллура монокристаллической структуры на ориентирующих подложках. Сущность изобретения: получают пленки и слои теллура монокристаллической структуры на гранях кристаллов путем перевода теллура в моноатомный пар и роста из него образцов монокристаллической структуры, при этом процесс осаждения проводят в атмосфере водорода при РН2=1,8 атм, температуре исходного теллура Т2=600°С и температуре зоны подложки T1=400°C. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при производстве изделий микроэлектроники.
Известен способ получения пленок теллура путем вакуумного напыления [1, 2].
Исследование структуры и свойств пленок, полученных данным методом, показало, что они сильно дефектны. Причину их дефектности удалось установить после исследований состава газовой фазы масс-спектрометрическим анализом, получаемым термическим нагревом теллура в вакууме [3]. В ней преобладающими оказались двухатомные молекулы Те2 и в ней же присутствуют атомы теллура и атомные ассоциаты Те3, Те5, концентрация которых зависит от температуры испарителя.
Таким образом, газовая фаза теллура, получаемая термическим нагревом его в вакууме, неоднородна по составу. Поэтому из такой неоднородной газовой фазы, как утверждает современная кинетическая теория ориентированного роста вещества, на подложках с фиксированной температурой T1<450°C невозможно получить совершенной структуры пленки теллура с воспроизводимыми физическими свойствами.
Другим существенным недостатком метода термического вакуумного напыления является присутствие в системе кислорода в составе остаточных газов и газов натекания. Такой кислород с теллуром образует термоустойчивое соединение - парателлурид (TeO2), который входит в растущую пленку теллура. Этот процесс можно записать условной реакцией:
Задача изобретения - совершенствование структуры пленок и слоев теллура.
Технический результат - в разработке способа получения пленок и слоев теллура монокристаллической структуры на ориентирующих подложках.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения.
Сущность предлагаемого изобретения в том, что получают пленки и слои теллура монокристаллической структуры на гранях кристаллов путем перевода теллура в моноатомный пар и роста из него образцов монокристаллической структуры, при этом процесс осаждения проводят в атмосфере водорода при 
, температуре исходного теллура Т2=600°С и температуре зоны подложки Т1=400°C.
Учет термохимических законов позволяет предотвратить процесс, описываемый реакцией (1), если допустить присутствие в системе водорода. В таком случае наблюдается переход кислорода в менее активное состояние по отношению к теллуру в результате протекания реакции:
Основная технологическая ценность наличия водорода в системе с теллуром не ограничивается возможностью осуществления реакции (2). Он, обладая значительной величиной электроотрицательности 2,1 по шкале Полинга и малым ионным радиусом Н+=10-5 Å на поверхности и приповерхностном объеме твердого и жидкого теллура, обладающего относительно рыхлой структурой, образует комплексы типа (Н - Те), которые значительно ослабляют атом - атомные силы связи в пределах спиральных цепочек и Ван-дер-Ваальсовские силы связи между цепочками, находящиеся друг от друга на расстоянии 3,74 Å, упакованных в гексагоны в пределах элементарной ячейки структуры теллура. Приведенные выше комплексы в теллуре не могут накапливаться при температурах зоны тигля Т2, выходят в газовую фазу в виде отдельных элементов, поскольку при Т2 (большей обычной температуры) соединение Н2Те не образуется (теплота его образования есть величина отрицательная). Таким образом, эту стадию взаимодействия водорода с теллуром при Т2 можно записать реакцией:
Реакция (3) отражает начальную стадию взаимодействия водорода с теллуром, а конечная стадия выхода комплексов (Н-Те), можно сказать, описывается реакцией:
Теллур, образовавшийся по реакции (4) в атомном состоянии в области тигля с температурой Т2 в поле градиента температуры, переносится в область подложки с температурой T1, а затем осаждается на подложке.
Типичная морфология поверхности роста показана на фиг.1 и 2.
На фиг.1 показана морфология поверхности пленки теллура, полученной при температуре подложки T1=663 К (×600).
На фиг.2 представлено трехмерное (3D) АСМ - изображение поверхности пленки, полученной при T1=405°С на подложке из слюды - мусковит. Площадь участка поверхности 1×1 µm. На поверхности пленки четко видны фигуры роста высотой в ~6 нм.
Микрофотографии поверхностей роста пленок теллура, полученных при разных условиях на плоскости скола слюды, даны на фиг.3 и 4.
Пример 1. При осуществлении процесса напыления пленок теллура при давлении водорода в системе 
, Т2=625°С и T1=375°С скорость поступления атомов теллура на подложку превышает скорость диффузии их по поверхности подложки. Поэтому растущая пленка состоит из крупных кристалликов, разориентированных друг относительно друга (фиг.3)
Пример 2. Процесс нанесения пленок теллура на подложку при давлении водорода в системе 
, Т2=625°С и T1=420°С сопровождается реиспарением теллура с поверхности подложки из-за того, что при T1=420°С энергия активации реиспарения атомов ΔGис больше энергии диффузии их по поверхности подложки. В этом случае на поверхности подложки обнаруживаются отдельные куполообразные островки теллура, которые до охлаждения находились в жидком состоянии (фиг.4).
Моноатомность и сильная разбавленность паровой фазы теллура позволяет управлять процессом формирования монокристаллической структуры растущих его пленок на ориентирующих подложках (слюда, CdTe, ZnTe, CaF, Al2O3 и др.), как изменением Т2, так и - T1, при известном давлении водорода в системе. Термоактивационный процесс в системе (Н2+Те) с целью получения монокристаллической структуры на ориентирующих подложках предложен впервые и позволяет получать образцы теллура с воспроизводимыми электрофизическими свойствами, которые близки к свойствам монокристаллов. Данный способ получения теллура в монокристаллическом состоянии предлагается использовать в области электронной техники. При практическом осуществлении данного способа наиболее совершенной структуры рост пленок наблюдается при Т2=600°С, ΔТ=Т2-T1=190-200°С и давлении водорода в системе 
.
Таким образом, предложенный способ позволил получить пленки и слои теллура монокристаллической структуры на ориентирующих подложках с воспроизводимыми физическими свойствами.
Источники информации
1. Вигдорович В.Н., Ухликов Г.А., Чиботару Н.Н. Структура и электрические свойства конденсированных пленок теллура. // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1979. Т.15, №1. С.49-55
2. Бондарчук Н.Ф., Вигдорович В.Н., Ухликов Г.А. Структура конденсированных пленок теллура и их свойства. // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. 1989. Т.25, №2. С.189-194.
3. Кудрявцев А.А. Химия и технология селена и теллура. М.: Металлургия. 1968. 340 с.
Claims (1)
- Способ получения пленок и слоев теллура монокристаллической структуры на гранях кристаллов путем перевода теллура в моноатомный пар и роста из него образцов монокристаллической структуры, при этом процесс осаждения проводят в атмосфере водорода притемпературе исходного теллура Т2=600°С и температуре зоны подложки Т1=400°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010145899/28A RU2440640C1 (ru) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010145899/28A RU2440640C1 (ru) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2440640C1 true RU2440640C1 (ru) | 2012-01-20 |
Family
ID=45785792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010145899/28A RU2440640C1 (ru) | 2010-11-10 | 2010-11-10 | Способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2440640C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118308786A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-07-09 | 华南理工大学 | 一种低维二氧化碲晶体的异质外延方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1767049A1 (ru) * | 1989-12-22 | 1992-10-07 | Львовский Научно-Исследовательский Институт Материалов | Способ получени пленок теллура |
| JP2927420B1 (ja) * | 1998-08-31 | 1999-07-28 | 日本電気株式会社 | ＣｄＺｎＴｅ薄膜の結晶成長方法 |
| KR20090090222A (ko) * | 2008-02-20 | 2009-08-25 | (주)디엔에프 | 신규한 텔루륨 박막 증착용 전구체 화합물 및 이를 이용한텔루륨 박막 증착 방법 |
| US20090299084A1 (en) * | 2008-05-29 | 2009-12-03 | Okubo Shingo | Tellurium precursors for film deposition |
-
2010
- 2010-11-10 RU RU2010145899/28A patent/RU2440640C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1767049A1 (ru) * | 1989-12-22 | 1992-10-07 | Львовский Научно-Исследовательский Институт Материалов | Способ получени пленок теллура |
| JP2927420B1 (ja) * | 1998-08-31 | 1999-07-28 | 日本電気株式会社 | ＣｄＺｎＴｅ薄膜の結晶成長方法 |
| KR20090090222A (ko) * | 2008-02-20 | 2009-08-25 | (주)디엔에프 | 신규한 텔루륨 박막 증착용 전구체 화합물 및 이를 이용한텔루륨 박막 증착 방법 |
| US20090299084A1 (en) * | 2008-05-29 | 2009-12-03 | Okubo Shingo | Tellurium precursors for film deposition |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Бондарчук Н.Ф. и др. Структура конденсированных пленок теллура и свойства. Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1989, т.25, №2, с.189-194. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118308786A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-07-09 | 华南理工大学 | 一种低维二氧化碲晶体的异质外延方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Large‐Area Atomic Layers of the Charge‐Density‐Wave Conductor TiSe2 | |
| Oura et al. | LEED-AES study of the Au Si (100) system | |
| Kawamoto et al. | Micrometer-scale monolayer SnS growth by physical vapor deposition | |
| CN104233214A (zh) | 一种二硒化铂晶体材料及其制备方法 | |
| Cai et al. | Band engineering by controlling vdW epitaxy growth mode in 2D gallium chalcogenides | |
| de Melo et al. | Chemically driven isothermal closed space vapor transport of MoO 2: thin films, flakes and in situ tellurization | |
| Kwak et al. | Microwave-assisted synthesis of group 5 transition metal dichalcogenide thin films | |
| Oh et al. | Real-time observation for MoS2 growth kinetics and mechanism promoted by the Na droplet | |
| CN109437124B (zh) | 一种合成单层过渡金属硫族化合物的方法 | |
| Byrne et al. | A study of drop-coated and chemical bath-deposited buffer layers for vapor phase deposition of large area, aligned, zinc oxide nanorod arrays | |
| RU2440640C1 (ru) | Способ получения монокристаллических пленок и слоев теллура | |
| Xu et al. | Novel Penetrated Nucleation Mechanism for Controlled Synthesis of 2D Materials on Metal Substrates | |
| Law et al. | Thermally driven interfacial dynamics of metal/oxide bilayer nanoribbons | |
| Bodnar et al. | Photosensitive structures on single crystals of MnIn2S4: Preparation and properties | |
| CN111206230A (zh) | 一种新型二维硫化铬材料的制备方法 | |
| CN101871097B (zh) | 一种致密PbSe多晶薄膜的简单制备方法 | |
| Deng et al. | KCl acts as a flux to assist the growth of sub-millimeter-scale metallic 2D non-layered molybdenum dioxide | |
| Abounachit et al. | Thermodynamic prediction and experimental verification of optimal conditions for the growth of CuGa0, 3In0, 7Se2 thin films using close spaced vapor transport technique | |
| Bibin et al. | Physical vapor deposition and enhancement of optoelectronic properties of SnSe2 platelets | |
| CN107445157B (zh) | 一种单层二硒化钒二维材料的制备方法 | |
| JP2697753B2 (ja) | 直流グロー放電による金属被膜の堆積法 | |
| Hara et al. | Inert interlayers and evaporation techniques for high-quality BaSi2 heterostructures | |
| JP6008282B2 (ja) | Ｇｅクラスレートの製造方法 | |
| RU2347298C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ Cu(In, Ga)(S, Se)2 ТОНКИХ ПЛЕНОК | |
| Razykov et al. | Microstructural, optical, and electrophysical properties of Sb2 (SxSe1-x) 3 films for solar cells |