Ви є тут

Взаємодія CdTe, CdxHg1-xTe, GaAs та InAs з водними розчинами H2O2-мінеральна кислота-розчинник.

Автор: 
Лукіянчук Едуард Михайлович
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2007
Артикул:
0407U004301
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ
2.1. Попередня підготовка зразків та методика приготування травильних розчинів
H2O2–мінеральна кислота–органічний компонент
Монокристалічні зливки напівпровідників розділялись на пластини за допомогою
струнної різки з алмазним напиленням, при цьому струна в процесі різки
змочувалась дистильованою водою. Готові зразки мали геометричну форму в вигляді
паралелепіпеда із розмірами, що становили приблизно 8Ч6Ч2 мм. Оскільки різка
монокристалів напівпровідників абразивним інструментом супроводжується
інтенсивною механічною дією на поверхню, вона її значно порушує і призводить до
значної шорсткості, внаслідок чого отримується нерівна поверхня із значним
деформованим шаром.
Механічне шліфування абразивами проводили шліфувальними сумішами на основі
абразивних порошків М-10, М-5 та М-1, які готували у вигляді водних суспензій
(іноді в них додатково вводили етиленгліколь). Процес шліфування здійснювали на
скляному шліфувальнику, обробляючи робочу сторону пластини упродовж 3-5 хв.
Після закінчення зразки ретельно промивали теплою дистильованою водою із
додаванням миючого засобу, а потім декілька разів дистильованою водою,
ізопропанолом та висушували на повітрі.
Механічне полірування поверхні підготовлених зразків проводили алмазними
пастами АСМ 7/5, АСМ 3/2, АСМ 1/0 упродовж 5-10 хв кожною з них, застосовуючи
їх у порядку зменшення розміру зерна абразиву. Це давало можливість значно
зменшити дефектність структури поверхні, оскільки при механічному поліруванні в
першу чергу має місце накопичення лінійних дислокацій. Процес проводили на
скляному полірувальнику, якій було покрито гладкою тканиною. Після закінчення
операції зразки необхідно було відмивати від залишків паст, які у своєму складі
містять тверді органічні компоненти, що важко видаляються з поверхні. Спочатку
зразки ретельно промивали теплою дистильованою водою із додаванням миючого
засобу, декілька разів дистильованою водою, потім знежирювали їх органічними
розчинниками (толуолом, ацетоном, ізопропіловим і етиловим спиртами) та
висушували потоком сухого повітря.
Хіміко-механічне полірування (ХМП), яке здійснюється в результаті дії як
хімічних, так і механічних факторів, проводили на скляному полірувальнику,
обтягнутому синтетичними або натуральними тканинами (електростатична замша,
синтетична шкіра – політан, полівел, лавсанова тканина, батист). Травильними
розчинами для ХМП слугували розроблені в Інституті фізики напівпровідників НАН
України бромвиділяючі травильні композиції. Після ХМП зразки промивали спочатку
розбавленим водним розчином натрій тіосульфату, декілька разів дистильованою
водою та висушували на повітрі.
Хіміко-динамічне полірування (ХДП), яке забезпечує збереження геометричних
параметрів і досягнення гладкої поверхні підкладки та визначається
гідродинамічними умовами режиму травлення, використовували як завершальний етап
одержання поверхні високої якості. Процес ХДП проводили на установці для
дослідження кінетики розчинення напівпровідників за допомогою методу диску, що
обертається (рис. 2.1).
Для проведення експериментальних досліджень на установці для ХДП
монокристалічні зразки приклеювали неробочою стороною на підкладки. Перед
дослідженням з їх поверхні видаляли порушений при різці, шліфуванні і ХМП шар
товщиною 100-150 мкм в травнику того ж складу, в якому проводили подальше
розчинення. Одночасно розчиняли 3-4 зразки, а по закінченні процессу ХДП
протравлені пластини негайно вилучали з травильної суміші, ретельно промивали
декілька разів в дистильованій воді і висушували на повітрі.
При приготуванні травильних розчинів для ХДП необхідно дотримуватись порядку
змішування компонентів, про що більш детально буде описано в Розділі 6. Після
приготування травильні суміші витримували близько двох годин для повного
встановлення рівноваги хімічної взаємодії між компонентами.
2.2. Дослідження кінетичних закономірностей розчинення напівпровідникових
матеріалів
При розчиненні напівпровідникових матеріалів спостерігаються ряд послідовних
стадій, таких як, наприклад, підвід реагуючих частинок до поверхні твердої
фази, взаємодія цих частинок з поверхневими атомами, відвід продуктів реакції
від поверхні твердого тіла та деяких інших. Швидкість протікання всього процесу
визначається швидкістю однієї стадії, яка є лімітуючою [74], хоча в загальному
випадку кількість стадій може бути достатньо великою. Для забезпечення умов
хімічного полірування нерівностей поверхні пластини процес хімічного травлення
напівпровідника повинен проходити зі значним впливом дифузії (дифузійний або
змішаний механізм розчинення), що вимагає вибору певного співвідношення між
вмістом окисника і розчинника в травильній суміші. В цілому розчинення
напівпровідників може визначатись дифузійною, кінетичною або змішаною
кінетикою. Для встановлення лімітуючої стадії процесу травлення вивчали
залежності швидкості травлення від температури, швидкості перемішування розчину
та складу травника. Це вимагало створення стабільних і відтворюваних
гідродинамічних та температурних режимів.
Найбільш зручною методикою пошуку і вибору складу травників є дослідження
механізму, характеру і швидкості розчинення за допомогою методики диску, що
обертається (рис. 2.1), який забезпечує однакову доступність поверхні в
дифузійному відношенні, можливість точного розрахунку дифузійного потоку, а
також стаціонарний режими роботи [75-77]. Зразки для дослідження, площа якіх
складала » 0,5 см2, а товщина – 1,5-2 мм, приклеювали піцеїном на кварцові або
скляні підкладки, товщина яких вибиралась таким чином, щоб поверхня кристала,
яки