Получение методом «горячей стенки» тонких пленок PbxSn1–xTe для создания ИК-фотоприемников

Abstract

Сплавы теллурида свинца и олова (PbxSn1–xTe) являются материалами с хорошими термоэлектрическими свойствами, а также полупроводниками, которые можно применять в качестве длинноволновых инфракрасных детекторов. Методом прямого плавления синтезирован поликристаллический теллурид сплавов PbxSn1–xTe (0,05  x  0,80). Тонкие пленки этих материалов были получены методом «горячей стенки» осаждением на стеклянные подложки Corning 7059 при Tsub = (200–350) oC и вакууме около 10–5 Торр. Микроструктура пленок исследовалась методами XRD, SEM и EDX. Рентгеновские спектры тонких пленок удовлетворительно соответствовали спектрам порошковой мишени и указывали на отсутствие бинарных фаз. Пленки демонстрировали естественную кубическую кристаллическую структуру. С возрастанием содержания свинца увеличивается параметр элементарной ячейки кристаллов. Установленная линейная зависимость между параметром элементарной ячейки и элементным составом соответствует закону Вегарда. SEM-анализ показал, что пленки являются поликристаллическими, имеют столбчатую структуру, плотно упакованы и обладают хорошей механической адгезией. Размеры зерен зависят от химического состава и температуры подложки. Электрические измерения показали, что выращенные пленки – это невырожденные полупроводники р-типа проводимости. Проводимость пленок находилась в диапазоне  = (3  101)–(1  104) Ом–1см–1. Увеличение концентрации свинца приводит к снижению электропроводности. Холловская подвижность в выращенных тонких пленках в диапазоне изменения содержания свинца от 10 до 23 ат. % возрастает, а при дальнейшем увеличении до 33 ат. % – падает. При этом наиболее сильная зависимость падения подвижности от роста температуры наблюдается для пленок с большим содержанием свинца и объясняется преобладающим рассеянием носителей заряда на колебаниях кристаллической решетки. Для образца со средней концентрацией свинца в температурной зависимости подвижности наблюдается альтернативное влияние двух механизмов рассеяния: на ионах примеси и на фононах.