Файл: Аммер, С. А. Нитевидные кристаллы (получение, механизмы и кинетика роста) учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 66
Скачиваний: 0
22
foe* НИр
Многие иооледоватеж отмечают, что ваполнвкнв в&нуумиро-
1Мва сметем чяогмм иивртш иля ними газом бжгопркятно
сковывается на росте усов. На примере цинка [ОД] было пока
янно» его в атмосфере водорода яви аргона при давлении ~10 мм рт;ет. Н1 получается более джняшя (до 17 мм при диаметре
1-3 мяк) я о лучшем качеством поверхности, чем » вакууме. Уве ли*вмяв давления водорода (ши аргона) от 10 до 600 ви рт.ст.
способствовало росту более товких дриоталлов - диаметр их
умеявмаяоя до девятое доке! ммарояа при тех ме вначеяиях темпе ратуры в воаах яояареияя ■ яондемсацвя (0*0 в Э40°0 соответ ственно). По-видимому, посторонняя гав В закрыто* системе
существенно вянет на условяя м характер масеопереноеа. Ско роста переноса сиымаатоы, вследствие высокой теплопроводности ионторониих гаесо по орававняо о теплопроводностью паров крис-
тавжвумного веявотва ивмвняетоя температурный редин системы, ,
Другой мрмчимой монет битв нвнеиеше поверхностно* энергии
ярнотажшчеекой яоеерхяоотя. Последням, видимо, |
моейо обаионять |
еавиоямовт* скорости роете усов от природы газа [ 105] |
|
ТО* шш яшма, но как отмечав* Коулман [ 12 ] |
, изменяя дав |
леная гавов. таких, тик геяй,неся, аргон, криптон, а*от яя водород ноем аффективно управлять процессом мопарение-кояден-
сядая к£ олвдевателям, яереаыцеияви я воне роста кристаллов.
При «тон водород одновременно монет выполнять рол восстанови теля, оеобенно В тая случаях, яогда в атмосфере инертного rasa
еледи яолореда.
Тщательное исследование влияния инертного газа (аргона)
«арест М дадим и ц*нва было выполнено в МГУ Предводителевым,
|
- 23 - |
Захаровой в др.[36,14б| |
. Был рассмотрен процесс переноса ве |
щества через остаточный |
гав от горячего к холодному участку * |
ампулы. Выращивание проивволилось в отпаяных стеклянных ампу |
лах длиной 25 ом диаметром I ом на установке, схема которой представлена на рис.2а. Градиент температуры вдоль ампулы созда вался двумя печами (табл .З ).
Путей ремения соответствующей диффузионной задачи было
вычислено давление паров металлов в каждой точке вдоль ампулы,
а следовательно, и пересыщение. Оказалось, что распределение плотности паров металла при неизменном градиенте температуры
вдоль ампулы не зависят от давления инертного газа . Это под тверждалось тек фактом, что области конденсация я роста Н8 не меняли своего положения в трубке роста при изменении давления аргона.
Экспериментально было найдено, что наиболее интенсивный
рост НК (длина НК 2-7 нм) при всех давлениях аргона относится к интервалу температур между горячей и холодной зонами 320-295°С
для кадмхя, и для цинка 420-395^5. Соответствующее данному ин
тервалу температур пересыщение паров кадмия составляло 0,2 - 0,17.
|
Установлено влияние давления аргона на скорость роста НК, |
|||
их |
морфологию и размеры: увеличение давления от 10 до 600 мм |
|||
р т .с т . растягивало |
время роста от |
10 до 1Ш часов. При Давле |
||
нии |
10 км рт;от. |
в |
основном росли |
ленточные Щ..$ ориентацией^ |
<2 |
И0> толщиной |
20-80 мкм ждлиной до 10 т , а при давления |
||
600 |
ни рт.от. - |
шестигранные :Н8, <, |
направлением < 2Ш > диамет |
|
ром |
1-20 мкм (табл.З), |
|
-24 -
[.
11 н.
а. |
V |
б |
Рис.2 0*впы устан о во квы р ащ и ван и я |
НК |
|
ври физичвскои осаждении |
в |
газо- |
эаполнеяных системах: замкнутых (а ,б ) |
||
проточных ( в ,г ) . Пояснения |
в тексте. |
- 25 |
Таблица 3 |
кздовш роста ня при т ш о т |
осладЕШй |
В ПВОВАПОЛНКНШ СИСТЕМАХ
|
|?1Шй8адц&Л--------- |
Среда, |
i Иахсинальн. |
|||||
Катерам |истар|- |
jiro^oaim |
д Ь л е - |
| |
ДДКйа, |
||||
|
ияе |
ха |
||||||
|
|
|
|
|
44 рт.от. ! |
|
||
I |
t |
2 |
! |
3 |
! |
4 |
! |
5' |
Лп |
, |
421 |
380-420 |
|
|
|
17 |
|
Лп |
I |
j |
|
|
|
|
|
|
420 |
|
395 |
|
|
|
3-5 |
||
%п |
1 420 |
j |
395 |
а?Й§ |
|
10 |
||
Cd |
\ |
320 |
|
295 |
|
а > |
|
3-5 |
и |
; |
320 |
|
295 |
та |
|
to |
|
# |
1350-900 ва50-80нЯ1е |
Т| |
_ |
|
2 |
|||
W |
|
2500 |
|
|
водород |
|
0,2 |
|
кее |
|
550-650 550-650 |
воздух |
|
8 |
|||
ЫаС1 |
|
765-765 765-785 |
воздух |
|
4 |
|||
ж а |
|
700-600 600-700 |
воздух |
|
7-8 |
|||
/faCt |
|
500-700 медл.охл. |
|
- |
|
40 |
||
BeO |
koodoo 1 0 -5 0 н и * е ^ $ Ш |
|
5 |
|||||
м |
|
800 |
|
800 |
воздух |
|
Ю |
|
W |
|
1850 |
|
- |
аргон |
|
I |
|
wo3 |
|
1370 |
|
1340 |
воздух |
|
е |
|
мго3 |
|
1950 |
|
1950** |
аргон |
|
3 |
|
CdS |
|
1250 |
|
ИЗО |
itiof^proH |
|
30 |
|
Aid |
|
2000 |
1350-1700 |
$8$ |
|
10 |
||
АЫ |
|
2000 |
1400Л500 |
азот* |
|
15 |
||
Лп£> |
|
1350 |
|
1290 |
аргон* |
|
2 |
|
a«s |
|
И 20-П 70 |
1100 |
аргон* |
|
20 |
||
CdS. |
|
105 J-II50 |
900-100 |
азот* |
|
20 |
||
CdSe |
|
1050 |
|
700-750 |
аргон* |
|
12 |
1
1
Литератур.
ИСТОЧНИК
6
[144]
[36,147]
[36,14Т]
Г36.147]
[36,147]
[148,14^
[150]
№
052]
[15*3
[153]
[134]
[133]
•[106] |ю§1 [»т]
[138,159] [ ш ,т ]
[1Б2]
[163]
[164]
[165,166]
[ т ]
- 26
Продолжение таблицы 3.
I |
! |
2 |
---------1------- |
||
сн,сно |
|
|
1р~апщиамни 1 |
550 |
|
Си U%n |
|
|
С |
f |
3630 |
|
! |
|
I
3
1
г о
**ео
ва л е к т р . ЯУ*^
! |
4 |
! |
5 |
1 |
6 |
|
|
|
|
1 |
|
|
воздух |
|
ю |
|
[143] |
|
азот |
|
|
||
,2-500 |
I |
15 |
|
[168] |
|
i |
|
||||
|
|
|
|
|
|
! |
аргон |
|
30 |
|
[168,169] |
92 атм . |
' |
|
|
|
|
( |
|
|
|
|
|
i |
' |
! |
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
J_______ - L
’‘Выращивание в газовой потоке. |
|
|
““Хотя автор [l5 7 ] |
считает, что НК т |
получалисв |
по методу простой конденсации, наи кавется более вероятимы осуяествденяе здесь восстановительно-окислительного лроцесоа, поскольку рост производился в присутствии графитовых нагревателей (см.работу [-171 ] ).
- 27 -
Аналогичные исследования были проведены Каневых и Ива
новых |
[172-ГГа] . Они выявили влияние |
принесен |
кислорода |
в |
газовой фазе на морфологию и скорость |
роота НК. Кристаллы |
|||
Z n я |
O d выращивались из спектрально чистых |
металлов |
|
(99,9999$) с последующей их 3-4-кратной Пересублимацивя в ва
кууме КГ6мы р т .ст . Система заполнялась аргоном или водородом,
очиненных от кислорода до 10"^$ (об .) . После плавления исход
ного материала вначале создавались условия для получения мас
сивного |
монокристалла, на поверхности ( [0001} , (1010] , |
|||||||
{ ю и } |
) |
которого |
затем |
выращивались уоы. |
|
|
||
|
Было обнаружено, |
что |
в атмосфере указанных газов |
при дав |
||||
лении 10-300 |
ш р т .с т ., температуре 400°С для Z n |
Иля JtXflC |
||||||
для |
CcL |
|
я |
пересыщении, |
соответствующему разности температур |
|||
между зоной испарения и подложкой в 30-50°, |
после 3-6 |
часового |
||||||
инкубационного периода растут когерентные с |
подложкой ЯК с ори |
|||||||
ентацией |
1120 . При загрязнении атмосферы |
водорода кислородом |
||||||
~ 10"^$(об.) наблюдался рост иекогерентннх |
НК через |
15 мин. |
||||||
с различной ориентацией. |
В вакууме не НК цинка росли л п ь прж |
|||||||
больиих пересыщениях на мелких поликристаллических осадках, |
||||||||
выпавших перед этим. |
Ориентация НК была в этом случае |
[П 23] . |
||||||
|
Франк |
[175] считает, |
что отмеченное вкяе влияние кислоро |
|||||
да |
на рост |
кристаллов сводится к снижению мекфавноК энергии |
кристалл-пар посредством адсорбции, что облегчает образование зародышей. Это подтверждается экспериментами по выращиванию
усов антрацена [176] |
и кадмия в атмосфере |
аргона на окисленной |
|||
подложке латуни |
[177] |
, |
а также исследованиями авторов [103] , |
||
показавших, |
что |
кислород |
понижает теплоту |
адсорбции кадмия |
|
от 27-51 до |
3,5 |
ккал/г-атом. |
|
|
|
|
|
- |
2В - |
|
|
Влияние посторонних газов на морфологи» растущих криотал- |
|||||||
лм подтверздам и другие авторы, йодгмвр, Гвртианом [ю з] |
|||||||
било подмечено, |
что в атмосфере НгS> |
растут пластинки ялк |
|||||
йгелкв 2 л 5 |
, |
&К виток |
Но$ * W0® |
- |
плаоткккк нлн призмы. |
||
Воет ЙК цинка к |
атмосфере гелия, загрязненного примесь» мота |
||||||
1(Г3# |
( мол.), |
изучался Кабрерой о сотрудниками [137,179.] |
|||||
Влияние пересыщения |
<о парок металлов на скорооть роста, |
||||||
холячеотио, размеры к морфологии НК, |
образующихся я атмосфере |
||||||
инертных газов, |
исследовалось многим авторами. Так в работе |
||||||
Йадаровой |
С361 |
умаивается, что в атиоофере аргона ЙК |
|||||
кадмия я пинка йачияагт зарохдатьоя |
при |
6" - о,П. При |
|||||
б ” < 0,17 |
ЙК Не растут, а |
развивается кристаллы неправильной |
|||||
формы |
(запутанные клубки). Изменение давления аргона от 10 |
||||||
до 600 |
ны рт.ет. |
не изменяет етого факта. |
|
Изучение Прайсом [180] роста HR каднкя в атмосфере арго
на теме Показало значительное влияние пересыщения на иорфоло-
МВ кристаллов. Эксперименты производились на установке, |
схема |
||||||||
которой представлена |
на рио.2б. |
Конденсация происходила на тон |
|||||||
кой кварцевой нити К, |
которая предварительно нагревалась |
и |
|||||||
вводилась |
между двумя |
плоскими плитами, обеспечивавшими необхо- |
|||||||
дямий градиент температуры и концентрации паров. |
В противополож |
||||||||
ность Захаровой было выявлено, |
что НК не зарохдались при |
||||||||
£Г< 0 ,3 . |
Однако, если они |
начинали рост |
при |
6” у |
0 ,4, то |
||||
затеи Продолжали его |
и при |
(Г |
= 0 ,1 2 (то |
есть |
имеется |
энер |
|||
гетический барьер зарождения). |
При (у > |
2 |
на кварцевой |
нити |
|||||
образуется в основном толстые гексагональные |
пластины. Б то же |
||||||||
время в опытах [ 104] |
установлено, что тщательная регулировка |
||||||||
температуры я давления позволяет выращивать кристаллы |
цинка на |