РАЗНОСТЬ  СОПРОТИВЛЕНИЙ  ТЕРМИЧЕСКИ  НАПЫЛЕННЫХ  ПЛЕНОК  ТЕЛЛУРА  ПО  НАПРАВЛЕНИЯМ

Джелилов  Галим  Курбанмагомедович

аспирант  Дагестанского  государственного  педагогического  университета,  РФ,  г.  Махачкала

E -mail:  galimdgalilov@mail.ru

Развитие  современной  науки  и  техники  тесно  связано  с  успехами  в  получении  и  исследовании  тонкопленочных  полупроводниковых  материалов.  Монокристаллические  пленки  теллура  и  соединений  теллура  перспективны  для  изготовления  фотодиодов,  инфракрасных  фильтров,  лазеров  и  термоэлектрических  элементов.  Можно  сказать,  что  научно-технический  прогресс  в  области  микроминиатюризации  интегральных  схем  в  значительной  мере  обязан  внедрению  в  производство  методов  эпитаксиальной  кристаллизации  [2]. 

Теллур  —  полупроводниковое  вещество,  обладающее  в  зависимости  от  температуры,  различным  типом  проводимости.  При  комнатной  температуре  обладает  собственной  проводимостью  в  несколько  десятых  Ом∙см.

Поверхностное  состояние  теллура  имеет  акцепторный  тип,  т.  е.  захватывает  электроны  из  валентной  зоны.  Поскольку  поверхность  теллура  заряжена  отрицательно,  то  приповерхностные  слои  оказываются  обогащенными  дырками.  Однако  подвижность  дырок  в  приповерхностных  слоях  за  счет  диффузионного  рассеяния  поверхностью  гораздо  меньше,  чем  в  объеме  образцов.  Следовательно,  приповерхностные  слои  будут  обладать  свойствами,  отличными  от  соответствующих  свойств,  для  объема.  Приповерхностные  слои  вносят  свой  вклад  в  наблюдаемые  свойства  образцов  тем  больший,  чем  меньше  толщина  образцов.

Исследование  ширины  запрещенной  зоны  теллура  в  зависимости  от  приложенного  гидростатического  давления  [3]  показало,  что  величина  изменяется  от  10^-5  до  1,3  ЭВ/атм.

Интересным  атомным  свойством  теллура  является  двойная  перемена  знака  постоянной  Холла  в  твердой  фазе  с  последующей  третьей  переменной  в  жидком  состоянии.

Удельное  сопротивление  поликристаллического  Те  при  0⁰  С,  колеблется  в  зависимости  от  частоты,  в  широком  интервале  от  –79  до  400  ⁰С  приводит  к  снижению  электросопротивления.

Электропроводность  Те  почти  не  чувствительна  к  освещению,  что  резко  отличает  Те  от  Se.

Пленки  теллура  (рис.  1,  кривая  1)  ,  конденсированные  на  холодные  подложки  обладают  разностью  сопротивлений,  доходящей  до  40  кОм.  Сопротивление  значительно  изменяется  в  зависимости  от  характера  термической  обработки  пленки.  Пленка  теллура,  получена  при  температуре  близкой  комнатной,  состоит  из  кристалликов  [3],  окруженных  как  бы  аморфным  теллуром.  Пленки  имеют  повышенное  электросопротивление,  но  с  течением  времени  по  мере  роста  кристалликов  их  электросопротивление  уменьшается.

Рисунок  1.  Зависимость  разности  сопротивления  от  температуры  конденсации

Повышение  температуры  пленки  приводит  к  ускорению  процесса  кристаллизации  и  уменьшению  электросопротивления.  В  нашем  случае  на  рис.  1.  (кривая  1)  представлена  зависимость  разности  сопротивлений  пленок  теллура  полученных  в  электрических  полях  по  направлениям  в  зависимости  от  температуры  осаждения.  Мы  наблюдаем  резкое  уменьшение  разности  сопротивлений  с  39  кОм  до  5,4  кОм  при  увеличении  температуры  осаждения  с  328  К  до  337  К.  При  дальнейшем  увеличении  температуры  осаждений  разность  сопротивлений  пленок  Те  (кривая  1)  принимает  стабильный  характер,  но  при  максимальной  температуре  осаждения  разность  сопротивления  пленок  увеличивается  более  чем  в  3  раза.  А  разность  сопротивлений  пленок  Те,  полученных  вне  электрического  поля  (рис.  1,  кривая  2)  увеличивается  с  температурой  осаждения  и  достигает  максимума  при  температуре  438  К,  а  далее  вновь  идет  спад  значения  разности  сопротивления.

Измерение  сопротивлений  пленок  Те  методом  Ван-дер-Пау  выявило,  что  сопротивление  пленок,  выращенных  в  электрических  полях,  в  направлении  силовых  линий  напряженности  электрического  поля  всегда  меньше  значений  сопротивлений  этих  же  пленок  в  направлении  перпендикулярном  направлению  силовых  линий  напряженности  электрического  поля.  Эта  разница  в  значениях  сопротивлений  наблюдается  для  всех  пленок  Те,  выращенных  в  электрических  полях  при  всех  температурах  осаждения. 

Поведение  электрических  свойств  пленок  теллура  в  средах  NO₂,  H₂  и  H₂O,  а  также  чувствительность  для  газа  NO₂  была  изучена  при  температуре  от  20  до  70  ⁰С.  С  повышением  парциального  давления  кислорода  в  N₂+O₂  газа-носителя  результаты  дали  линейное  уменьшение  сопротивления  пленок.  Полное  замещение  азота  под  импульсивным  воздействием  кислорода  приводит  к  уменьшению  сопротивления  пленки  приблизительно  на  6  %  в  1,5  часа.  Воздействие  влажности  является  все  более  ощутимым.  При  комнатной  температуре  сопротивление  пленок  увеличивается  с  15  %  до  58  %,  но  влияние  влажности  при  высоких  температурах,  выше  50⁰  С  незначительна.  Результаты  показывают,  что  эффект  водяного  пара,  есть  результат  простой  физической  адсорбции,  а  действием  кислорода  и  азота  является  хемосорбция  этих  молекул  на  поверхности  пленки  [5].

На  свойства  пленок  оказывают  влияние  многочисленные  факторы.  В  частности,  наличие  примесей  различных  газов  в  пленках  может  оказать  значительное  воздействие  на  их  структуру,  электрические  [1,  с.  5]  и  люминесцентные  свойства.  Так  как  поверхности,  свободные  от  адсорбированных  газов,  можно  получить  только  в  очень  глубоком  вакууме,  то  в  наиболее  часто  встречающихся  условиях  осаждения  нельзя  избежать  захвата  некоторого  количества  атомов  газа  растущим  кристаллом.

Также  были  исследованы  [6]  влияние  температуры  и  отжига  на  электрические  свойства  в  среде  NO₂  на  основе  пленок  теллура.  Отжиг  при  температуре  выше  100  ⁰С  приводит  к  резкому  снижению  сопротивления  и  чувствительности  слоев.

Электрическое  поле  может  повлиять  на  анизотропические  свойства  пленок  теллура,  что  —  мы  наблюдаем  в  интервале  температур  337—438  К  (рис.  1,  кривая  1)  где  разность  сопротивлений  имеет  стабильных  характер.

Таким  образом,  электрическое  поле  действует  благоприятно  на  термоэлектрические  свойства  пленок  Те.  Так  термоэлектрическая  эффективность  пленок  выращенных  в  области  температур  337—438  К  имеет  стабильный  характер  и  по  абсолютной  величине  ее  значение  больше,  чем  у  аналогичных  образцов  полученных  вне  поля.

Список  литературы:

1.Качабеков  М.М.  Влияние  примесей  водорода,  аргона,  кислорода,  азота  на  рост,  структуру  и  люминесцентные  свойства  пленок  PbTe,  SnTe  и  Pb_1-xSn_xTe:  диссертация.  М.:  1988.  —  201  с.

2.Случинская  И.А.  Основы  материаловедения  и  технологии  полупроводников:  учебное  пособие,  М.:  ©,  2002.  —  351  с.

3.Чижиков  Д.М.,  Счастливый  В.П.  Пленки  теллура  и  их  свойства  «Теллур  и  теллуриды»  Изд.  «Наука»  1966,  —  С.  20.

4.Eid  A.N.,  Mahmond  S.,  Elmanharawy  W.S.  Semiconducting  propemer  of  orienter  thin  tellurium  films  //Acta  phys.  Accad.  Sci  hund.  —  1979.  —  T.  46  (4).  —  P.  253.

5.Tsiulyanu  D.I.  Stratan,  Tsiulyanu  A.,  Liess  H.-D.,  EiseleJournal  I:  Sensors  and  Actuators  B-chemical  -  SENSOR  ACTUATOR  B-CHEM  ,  —  vol.  121,  —  №  2,  —  2007.  —  pp.  406—413.

6.Tsiulyanu  D.,  Stratan  I.  ,  Tsiulyanu  A.,  Eisele  I.,  ensing  Properties  of  Tellurium  Based  Thin  Films  to  Oxygen,  Nitrogen  and  Water  Vapour  (Citations:  1)  ,  Conference:  Semiconductor,  International  Conference  CAS  ,  2006.