Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,916

ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ InP-CdS, ЕЕ ПОЛУЧЕНИЕ

Кировская И.А. Тимошенко О.Т.
Интенсивное развитие полупроводниковой техники неразрывно связано с разработкой и освоением новых материалов. Объектом исследований в данной работе, выполненных в указанном направлении, является новая, неизученная система InP-CdS. О перспективности ее применения и потому целесообразности изучения свидетельствуют интересные физические свойства исходных бинарных соединений, благодаря которым они уже используются в оптоэлектронике. При образовании твердых растворов на основе таких соединений возможно благоприятное сочетание ярко выраженных люминесцентных и типичных полупроводниковых свойств. Одной из возможных новых областей их применения является создание сенсоров-датчиков, а в дальнейшем метода - экспрессного анализа и контроля.

При всей отмеченной привлекательности применение твердых растворов системы InP-CdS до сих пор сдерживалось трудностями получения и соответственно отсутствием сведений о методах получения. Трудности в получении связаны с сочетанием двух факторов - высокого давления паров InP и CdS (722 K). В известных всего лишь двух работах, посвященных получению твердых растворов (InP)x(CdS)1-x [1,2], отмечается: сплавление в кварцевых ампулах взрывоопасно [1], в системах открытого типа требует сложного аппаратурного оформления и может сопровождаться загрязнением транспортирующими газами [2]. Поэтому разработка метода, лишенного названных недостатков, оказалась необходимой и актуальной.

В данной работе твердые растворы были получены с использованием модернизированного метода изотермической диффузии в сочетании с механохимической активацией (в форме порошков) и метода дискретного напыления в вакууме с последующей термообработкой (в форме пленок).

Согласно сравнительных спектров комбинационного рассеяния (КР-спектров) механической активированной смеси InP + CdS и ее исходных индивидуальных компонентов, синтез твердых растворов частично происходит уже в процессе механохимической активации. Окончательно он заканчивается на стадии термической обработки.

Для аттестации полученных твердых растворов использовали методы рентгенографического анализа (на дифрактометре Дрон-3 в Cu Ka- изучении) и КР-спектроскопии с регистрацией спектров на Фурье-спектрометре RFS-1000 при разрешении 1 см-1 и возбуждении спектров излучением лазера на иттрий-алюминиевом гранате с неодимом (λ = 1064 нм).

Результаты этих исследований позволили установить образование в системе InP-CdS твердых растворов замещения при концентрациях CdS в InP 3,5,7 мол %, их структуру и обнаружить ярко выраженные люминесцентные свойства.

Так, согласно рентгенографическим исследованиям, на рентгенограммах линии четырех- компонентных систем (предполагаемых твердых растворов) сдвинуты относительно линии бинарного компонента InP при постоянном их числе; зависимости рассчитанных значений параметра решетки, межплоскостных расстояний близки к линейным; наблюдается закономерное изменение угла скольжения θ для каждой из отражающих плоскостей, дополнительно свидетельствующее об однофазнойсти четырех компонентных систем (указанного состава),что типично для твердых растворов замещения (табл. 1).

В соответствии с положением и распределением по интенсивности линий, все компоненты системы (InP, CdS, (InP)x(CdS)1-x ) имеют кубическую структуру сфалерита.

Обратимся к спектрам комбинационного рассеяния (рис. 1). В КР-спектрах бинарного компонента InP в антистоксовой области присутствуют пики, соответствующие продольным (LO) и поперечным (TO) колебаниям его решетки (ωLO = 301,3, ωTO = 345 см-1). КР-спектры второго бинарного компонента CdS в области характеристических частот указывают на интенсивную люминесценцию с максимумом при n = 307,125 см-1. В КР-спектрах четырехкомпонентных систем (InP)x(CdS)1-x в областях характеристических частот отсутствуют пики, типичные для бинарного компонента InP, что подтверждает образование твердых растворов замещения. Кроме того, во всех снятых КР-спектрах твердых растворов различного состава (в интервале частот 50-3500 см-1) наблюдается интенсивный пик с несколькими максимумами в области 1500-2700 см-1(ей соответствует энергия 0,19-0,31 эВ). Это позволяет говорить о проявлении люминесцентных свойств полученными твердыми растворами, а при составе (InP)0,03(CdS)0,97 более ярком, по сравнению с CdS.

Таблица 1. Значения периода решетки (а), угла 2θ, межплоскостного расстояния (d331) компонентов системы InP-CdS

Состав

Период решетки а,нм

Угол 2θ

Межплоскостное расстояние d331, нм

InP

0,5869

69,78

0,134659

(InP)0,97(CdS)0,03

0,5891

69,49

0,13516

(InP)0,95(CdS)0,05

0,5893

69,47

0,135201

(InP)0,93(CdS)0,07

0,5895

69,44

0,135235

CdS

0,585

70,2

0,1340

p 

 Рис. 1. Спектры комбинационного рассеяния в области антистоксовского излучения компонентов системы InP-CdS, содержащих 0 (1), 93 (2), 95 (3), 97 (4), 100 (5) мол % InP

Следует заметить, что КР-спектры твердых растворов системы GaAs-CdS, снятые в [3] при тех же условиях, не указали на их выраженные люминесцентные свойства. Отсюда логично предположить, что причиной проявления люминесцентных свойств твердых растворов системы InP-CdS является удачное сочетание исходных компонентов InP и CdS. Действительно, расположение In и Cd, P и S в периодической таблице Д.И. Менделеева, их физические свойства предрасполагают к высокой излучательной способности твердых растворов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Горюнова Н.А., В.И. Соколова. О сложных фосфидах // Известия Молдавского филиала Академии наук СССР, 1960. №3. с. 31-35.
  2. Jim W.M., Dismukes I.P., Kressel H. // RCA Reniew, 1970.
  3. Кировская И.А., Земцов А.Е. Химический состав и кислотно-основное состояние системы GaAs-CdS // ЖФХ, 2007. Т.81. №1. с.

Библиографическая ссылка

Кировская И.А., Тимошенко О.Т. ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ InP-CdS, ЕЕ ПОЛУЧЕНИЕ // Современные наукоемкие технологии. – 2007. – № 6. – С. 97-98;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=25040 (дата обращения: 14.08.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074