Вплив фінішної хімічної обробки на формування і властивості поруватого кремнію та кадмій телуриду

Представлено результати дослідження впливу способів фінішної хімічної обробки Si-поверхні на процес формування анодуванням поруватого кремнію і його властивості. Показано, що обробка в розчині NH4OH:H2O2:H2O призводить до формування шару мікро- чи мезопоруватого кремнію, а в розчині HNO3:H2O2:H2O чи HCl:H2O2:H2O - макропоруватого кремнію. Виявлено можливість формування поруватого кремнію у паровій фазі HF:C2H5OH:H2O, запропоновано спосіб формування поверхнево пасивованого поруватого кремнію шляхом зміни полярності Si-електроду в момент завершення анодування.

Вперше створено поруватий CdTe методом анодного розчинення кристалів CdTe в HNO3:HF:H2O чи HNO3:HCl. Досліджено деякі аспекти впливу фінішної хімічної обробки CdTe в Br2:CH3OH, легуючих домішок Cl, As, Zn, дефектної підсистеми кристалу на цей процес та електронні й оптичні властивості сформованих поруватих шарів. Встановлено, що під час анодування кристалів CdTe процес пороутворення визначається конкуруючим впливом хімічного та електрохімічного розчинення напівпровідника і пояснюється моделями, характерними для поруватих напівпровідників групи А3В5 та кремнію. Виявлено, що поруватий CdTe:Cl, сформований анодуванням, володіє фотолюмінесцентними властивостями у видимій області спектра.

Ключові слова: напівпровідник, фінішна хімічна обробка, поруватий кремній, поруватий кадмій телурид, амоніачно-пероксидний розчин, кислотно-пероксидний розчин, наноструктурована поверхня, анодування.

АННОТАЦИЯ

Воробец М.М. Влияние финишной химической обработки на формирование и свойства пористого кремния и кадмий теллурида. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук по специальности 02.00.04 - физическая химия. - Черновицкий национальный университет имени Юрия Федьковича, Черновцы, 2011.

Представлено результаты исследования влияния способов финишной химической обработки поверхности Si в аммиачно-перекисных и кислотно-перекисных растворах на процесс формирования пористого кремния анодным растворением в электролите HF:C2H5OH=1:1 и на его свойства.

Показано, что обработка Si-поверхности в растворе NH4OH:H2O2:H2O приводит к формированию слоя микро- или мезопористого кремния, а в растворе HNO3:H2O2:H2O или HCl:H2O2:H2O - макропористого. Выявлено формирование пористого кремния в парах HF:C2H5OH:H2O. Предложено способ формирования поверхностно пассивированного пористого кремния путем переполяризации Si-электрода в момент окончания анодирования. Исследовано оптические и электрофизические характеристики сформированных слоев пористого кремния.

Впервые сформировано пористый CdTe анодным растворением. Установлено, что финишная химическая обработка поверхности CdTe в 5 мас. % растворе брома в метаноле перед анодированием, как и примесь Аs, обеспечивает более однородную морфологию пористого слоя. Примесь Cl ускоряет электрохимическое растворение, а продукт реакции CdCl2:TeО2 выделяется на поверхности в виде наноструктур диаметром ~10ч100 нм и длиной ~10ч30 мкм. Выявлено, что во время анодирования кристаллов CdTe в электролите HNO3:HF:H2O или HNO3:HCl, процесс порообразования определяется конкурирующим влиянием химического и электрохимического растворения полупроводника и объясняется моделью, характерной для пористого кремния и полупроводников группы А3В5.

Исследовано, что пористый CdTe, сформированный анодированием, владеет фотолюминесцентными свойствами в видимой области спектра. Природу ФЛ можно объяснить квантово-размерными эффектами изменения ширины запрещенной зоны. Характеристические размеры нанокристаллитов CdTe находятся в пределах 2,50,5 нм для длин волн 0,4ч0,6 мкм и 91 нм для 0,72ч0,80 мкм.

Ключевые слова: полупроводник, финишная химическая обработка, пористый кремний, пористый кадмий теллурид, аммиачно-перекисный раствор, кислотно-перекисный раствор, наноструктурированная поверхность, анодирование.

SUMMARY

Vorobets M.M. Influence of finishing chemical processing on formation and properties of porous silicon and cadmium telluride. - Manuscript.

Thesis for the scientific degree of candidate of chemical sciences on the speciality 02.00.04 - рhysical chemistry. - Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University, Chernivtsi, 2011.

This thesis explores the influence of Si-surface finishing chemical processing approaches on the both porous silicon formation process by anodization and its properties. It was shown, that processing in NH4OH:H2O2:H2O solution leads to micro- or mesoporous silicon layer formation, and in HNO3:H2O2:H2O or HCl:H2O2:H2O solution - macroporous silicon. The possibility of porous silicon formation in an evaporations of HF:C2H5OH:H2O was revealed. A way of porous silicon passive surface layer formation by repolarization of a Si-electrode at the moment of the anodizing termination was proposed.

For the first time porous CdTe was generated by anode dissolution of CdTe crystals in HNO3:HF:H2O or HNO3:HCl. Some aspects of influence of finishing chemical treatment of CdTe in Br2:CH3OH solution, doping impurity Cl, As, Zn and defective subsystem of crystal on this process, and also electronic and optical properties of the generated porous layers were investigated. It was revealed, that during anodizing of crystals CdTe the process of porous layer formation is defined by competing influence of the semiconductor chemical and electrochemical dissolution and can be described by model typical for porous silicon and A3V5 semiconductors. It was found, that porous cadmium telluride generated by anodizing, possesses photoluminescent properties in spectrum visible area.

Key words: the semiconductor, finishing chemical processing, porous silicon, porous cadmium telluride, an ammonia-peroxide solution, an acid-peroxide a solution, nanostructuring surface, anodizing.

Размещено на Allbest.ru