Способ получения пленок сульфида кадмия

 

Использование: полупроводниковая техника, технология оптоэлектронных приборов . Способ включает синтез из волнового раствора, содержащего соль кадмия, аммиак и тиомочевину, и осаждение пленки на подложке сульфида кадмия. На начальном этапе в течение не менее 60 мин процесс ведут в центробежном поле с величиной ускорения 8-10 -1,810 д. Получены пленки сульфида кадмия с пористостью, не превышающей 0,1 поры на 1 см .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 30 В 7/14, 29/50

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4933710/26 (22) 05,05,91 (46) 30.05.93. Бюл. М 20 (71) Воронежский государственный университет им, Ленинского комсомола (72) Е.М.Авербах, А.С.Скуратов, И.В.Князьков и О.Б.Яценко (56) Китаев Г.А. и др, --Коллоидный журнал, 1965, т. XXVII, М 1, с. 51 — 55.

Китаев Г.А. и др. В сб. "Кинетика и механизм образования твердой фаз". Свердловск; 1968, М 170, с, 113-126.

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к технологии оптоэлектронных приборов, и может быть использовано при производстве полупроводниковых структур, содержащих фоточувствительные слои, Цель изобретения — повышение качества пленок за счет улучшения адгезии пленки сульфида кадмия к подложке, Поставленная цель достигается тем, что осаждение сульфида кадмия из водного раствора, содержащего соль кадмия, аммиак и тиомочевину осуществляют на начальном этапе не менее 60 мин в центробежном поле с величиной ускорения в интервале 8 10—

1,8 10 g.

Осаждение пленок в центробежном поле позволяет целенаправленно воздействовать на кинетику и динамику движения дисперсных частиц твердой фазы CdS или

Cd(OH/ в растворе. Дисперсные частицы, возникнув в растворе, укрупняются и, достигнув определенных размеров и массы, начинают двигаться в гравитационном поле, что приводит к известному процессу сеÄÄ5UÄÄ 1818362 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК СУЛЬФИДА КАДМИЯ (57) Использование: полупроводниковая техника, технология оптоэлектронных приборов, Способ включает синтез из волнового раствора, содержащего соль кадмия, аммиак и тиомочевину, и осаждение пленки на подложке сульфида кадмия. На начальном этапе в течение не менее 60 мин процесс ведут в центробежном поле с величиной ускорения 8 10 — 1,8 10 g. Получены пленки сульфида кадмия с пористостью, не превышающей 0,1 поры на 1 см . диментации коллоидно-дисперсных растворов. В растворе идет процесс роста пленки на поверхности подложки и одновременное образование осадка, оседающего в результате седиментации на дно и стенки реакционного сосуда, На начальной стадии образования дисперсной фазы кинетика ее д роста и движения в растворе определяет р процесс зародышеобразования на подложке и в дальнейшем качество пленки сульфида кадмия — адгезию, толщину, плотность, однородность. Причем качественные пленки получаются при определенной концент-. рации дисперсных частиц, их размерах, скоростях роста и осаждения (седиментации), При увеличении числа и размеров дисперсных частиц, увеличении скорости их седиментации они начинают ухудшать условия роста и качество пленок, Крупные части. цы, выпадающие в осадок, разрыхляют растущую пленку, ухудшают ее адгезию к подложке, делают ее неоднородной, Позтому, например, более качественные пленки получаются на нижней стороне подложки при ее наклонном или горизонтальном рас1818362 размеры и массу дисперсных частиц в растворе. Однако, в этом способе нет никаких данных по получению пленок (либо хотя бы осадков) с определенными свойствами путем наложения центробежного поля на коллоид- 55 но-дисперсный раствор. Заявитель считает приведенные отличия существенйыми.

Нижний предел заявляемого интервала значений центробежного ускорения 8 10 g обосновывается тем, что при этом ускореположении в сосуде. Подложка защищает растущую пленку от потока дисперсных частиц, хаотически оседающих на дно сосуда.

В объеме же раствора, из которого крупные оседающие частицы уходят, создаются более оптимальные условия для роста пленок.

В этом объеме остаются лишь такие частицы, для которых свдиментация еще очень мала, свойства раствора еще близки к свойствам истинных растворов и условия зарождения, адгезии и роста пленок оптимальны: пересыщения невелики, зародыши малы по размерам и равномерно распределены в объеме раствора и по поверхности подложки, что и способствует повышению адгезии и качества пленок. Такие условия создаются как бы самопроизвольно в той части реакционного объема, который находится под подложкой в случае ее горизонтального или наклонного расположения, т.е. защищен подложкой, Аналогичное воздействие на процесс роста пленок, по мнению заявителя, можно создать путем наложения на реакционный объем центробежного поля с определенной величиной ускорения на начальном этапе процесса осаждения. С помощью центробежного поля можно существенно усиливать описанный выше эффект воздействия на процесс роста пленки и управлять им. Во время центрифугирования реакционной смеси более крупные частицы оседают на дно сосуда быстрее и меньше оказывают отрицательное воздействие на рост пленки и ее качество, При этом малые частицы, выступающие в роли зародышей на подложке, получив дополнительное ускорение, а следовательно, получив дополнительную энергию, улучшают адгезию к подложке и качество пленок сульфида кадмия. Установлено, что воздействию центробежного поля достаточно подвергать реакционную смесь в течение в первых 60 мин, когда идет процесс зародышеобраэования и закладывается качество пленки. В доступной заявителю патентной и иной литературе известны другие способы воздействия центробежного поля на процесс седиментации коллоидно-дисперсных частиц. Например, воздействия центробежным полем на коллоидный раствор, определяют

50 нии энергия дисперсных частиц еще достаточна для улучшения адгезии к подложке и формирования качественной пленки. При уменьшении центробежного ускорения ниже 8 10 g адгезия недостаточна, качество пленки ухудшается, либо она не образуется вообще. Верхний предел ускорения 1,8 10 g обосновывается тем, что при повышении этой величины ускорения возможно разрушение реакционного сосуда, Пример 1. В две пробирки помещались прямоугольные стеклянные подложки и наливался одинаковый раствор, содержащий соль кадмия СдО с концентрацией

0,04 М, тиомочевину — 0,2 М, аммиак — 5,1 M.

Одна пробирка помещалась в центрифугу, в которой создавалось центробежное поле с величиной ускорения 8 10 g. Вторая пробирка воздействию центробежного поля не подвергалась. Время воздействия центробежного поля — 60 мин, температура — 25 С.

После прекращения воздействия центробежного поля на первую пробирку процесс осаждения в обеих пробирках продолжался

48 ч. В первой пробирке на подложке образовалась пленка сульфида кадмия имеющую однородную структуру с величиной пористой не превышающую 0,1 поры на см . Пористость определялась электрографическим методом.

Пример 2. Осуществлялись все те же операции и выдерживались те же условия, что и в примере 1. Ускорение в центробежном поле составляло 1,3.10 g, Образовывалась пленка со свойствами, как и в примере

I, Аналогичный результат достигался и при ускорении 1,8 10 g.

fl р и м е р 3, При этих же условиях ускорение составляло 6 10 g. Пленка не образовывалась, Пример 4, При тех же исходных условиях ускорение составляло.2 10 g наблюдалось растрескивание пробирки.

Пример 5. При оптимально выбранном ускорении центрифугирование продолжалось 50 мин. Пленки образовывались с худшими качествами — пористость составляла более 1 поры на 1 см .

Формула изобретения

Способ получения пленок сульфида кадмия, включающий синтез из водного раствора, содержащего соль кадмия, аммиак и тиомочевину, и осаждение пленки на подложке сульфида кадмия, отличающийся тем, что, с целью повышения качества пленки за счет улучшения ее адгезии к подложке, на начальном этапе в течение не менее 60 мин процесс ведут в центробежном поле с величиной ускорения 8 10 — 1,8 10 g.