- •Глава I. Нанокристаллические пленки а2в6: синтез, структура, свойства
- •Глава II. Приборы и методы эксперимента
- •Глава III. Структурные и оптические свойства нанокристаллических
- •Глава IV. Механизм роста пленок. Возможности их использования.
- •Глава I
- •1.1. Свойства и особенности полупроводников а2в6
- •1.2. Структура и свойства сульфида и селенида цинка
- •1.3. Влияние структуры на оптические свойства
- •1.4. Свойства пленок а2в6, полученных при отрицательных
- •1.6. Основные стадии формирования пленок вакуумным методом
- •Глава II
- •2.1. Сверхвысоковакуумная установка
- •2.2. Получение нанокристаллических пленок сульфида и селенида цинка
- •2.3. Методы исследования пленок
- •2.3.1. Определение интегральной скорости роста пленки
- •2.3.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (рфэс)
- •2.3.3. Вторичная ионная масс-спектрометрия (вимс) пленок
- •2.3.4. Рентгеноструктурные исследования пленок
- •2.3.5. Электронно-микроскопические исследования
- •2.3.6. Асм - исследования тонких полупроводниковых пленок
- •Глава III
- •3.1. Влияние температуры конденсации на скорость роста пленки
- •3.2. Рентгеноэлектронная спектроскопия пленок селенида и сульфида
- •3.3. Исследование структурных характеристик пленок
- •3.3.1. Рентгеноструктурный анализ
- •3.3.2. Просвечивающая электронная микроскопия
- •3.4. Атомно-силовая микроскопия
- •3.5. Оптические свойства
- •Глава IV
- •4.1. Расчет упругих механических напряжений в структурах
- •4.2. Механизмы роста пленок селенида и сульфида цинка
- •4.3. Влияние температуры отжига на структуру пленок сульфида цинка,
- •4.5. Электролюминесцентные источники на базе нанокомпозитных
3.3. Исследование структурных характеристик пленок
сульфида и селенида цинка
3.3.1. Рентгеноструктурный анализ
Дифрактограмма исходного селенида цинка изображена на рис. 3.3. Для
сравнения представлены штрих-дифрактограммы картотеки JCPDS для ZnSе кубической и гексагональной фаз (рис. 3.4). Дифрактограммы пленок селенида цинка, осажденных на кварцевые и кремниевые подложки при различных
температурах конденсации, представлены на рис. 3.5. Исходный порошок и
77
Дифрактограмма исходного порошка селенида цинка
Рис. 3.3.
Штрих-дифрактограмма селенида цинка
а) кубическая структура, б) гексагональная структура
Рис. 3.4.
78
Дифрактограммы пленок ZnSe, осажденных при различных температурах
конденсации
a)
б)
Подложки: а) Si, б) SiO2
Рис. 3.5.
79
исследуемые плёнки состоят из одной фазы - ZnSe кубической модификации.
Рентгеноструктурные исследования показали, что тонкие плёнки селенида цинка являются поликристаллическими. Для более полной картины были получены рентгенограммы ZnSe (рис. 3.6).
Анализ интенсивностей рентгеновских отражений (111), (202), (113) свидетельствует о наличии в пленках текстуры независимо от типа подложки. Ось текстуры совпадает с нормалью к плоскости (111).
Фазовый анализ исходного порошка (рис. 3.7), штрих-дифрактограммы картотеки JCPDS (рис. 3.8) и пленок ZnS (рис. 3.9), показал, что исходный
порошок представлен двумя фазами: кубической модификацией ZnS
(основной) и гексагональной (рис. 3.7), а пленки одной кубической фазой.
Результаты фазового анализа коррелируют с результатами химического
анализа полученных пленок исвидетельствуют об образовании
цинкодефицитной кубической структуры, что описывается в литературе [121].
Согласно [121], наблюдается отклонение состава ZnS от
стехиометрического: сфалерит - цинкодефицитен (ZnS1+x), а вюрцит -
серодефицитен (ZnS1-x).
Присутствие гексагональной фазы в образцах может не обнаруживаться
рентгенографическим методом в связи с малой долей данной модификации в пленках сульфида цинка. На дифрактограммах (рис. 3.9) от пленок сульфида цинка, осажденных на кремниевых и кварцевых подложках, наблюдаются первые дифракционные максимумы, соответствующие плоскости отражения
(111). Это свидетельствует онаправленном росте кристаллитов
преимущественно вплоскости (111), которая не совпадает с
кристаллографической плоскостью кремниевой подложки (100).
На рис. 3.10 приведены зависимости размеров областей когерентного рассеяния плёнок селенида и сульфида цинка от типа подложек при различных температурах конденсации. Видно, что характер зависимости ОКР от температуры конденсации для пленок селенида и сульфида цинка идентичен
для всех типов подложек. С понижением температуры происходит
80
Типичная рентгенограмма плёнок ZnSe
а) угол наклона образца 30˚, б) угол наклона образца 60˚
Рис. 3.6.
81
Дифрактограмма исходного порошка сульфида цинка
Рис. 3.7.
Штрих-дифрактограмма сульфида цинка
а) кубическая структура, б) гексагональная структура
Рис. 3.8.
82
Дифрактограммы пленок ZnS, осажденных при различных температурах
конденсации
а)
б)
Подложки: а) Si, б) SiO2
Рис. 3.9.
83
Изменение размеров ОКР селенида и сульфида цинка от температуры
конденсации
Сульфид цинка на 1) - Si, 2) - SiO2 подложках,
селенид цинка на 3) - Si, 4) - SiO2 подложках
Рис. 3.10.
84
уменьшение размера ОКР для пленок сульфида цинка от 8 нм до 1 нм на
кремниевой подложке и от 70 нм до 49 нм на кварцевой подложке (рис. 3.10). Аналогичные результаты наблюдаются и для пленок селенида цинка (рис. 3.10) от 21 нм до 46 нм на кремниевой подложке и от 33 нм до 64 нм на кварцевой подложке.
На рис. 3.11 представлены значения периода решётки плёнок селенида цинка от температуры конденсации. Период решетки ZnSe на кремниевой подложке при температурах от 123 К до 223 К примерно равен 0,5641 нм. При температуре 273 К период решётки ZnSe увеличивается до 0,5655 нм.
Период решётки плёнок селенида цинка на кварцевой подложке увеличивается более плавно при тех же режимах конденсации от 0,5651 нм до 0,5671 нм. Период решётки исходного порошка селенида цинка равен 0,5663 нм.