Диссертации и авторефераты Украины
Перейти на каталог
Каталог авторефератов

Я ищу:
Диссертация / Автореферат

По вопросу доставки диссертации по этой теме пишите на электронный адрес: info@disser.com.ua
Тема автореферата диссертации: Фізико-хімічні закономірності структурних переходів в конденсованих фазах на основі кадмій телуриду 2003 года.
Источник: Автореф. дис... д-ра хім. наук: 02.00.21 / Л.П. Щербак; НАН України. Ін-т пробл. матеріалознав. ім. І.М.Францевича. — К., 2003. — 36 с.: рис. — укp.
Аннотация: Проведено вивчення структури кристалів з використанням рентгеноструктурного, мікрорентгеноспектрального, мікроструктурного, радіометричного методів аналізу та вимірювання мікротвердості. Установлено, що властива вихідному кристалу тетраедрична координація та ковалентний тип зв'язку зберігаються в розплавах CdTe, CdTe + 2(20) мол. % In, CdTe + 2(6) мол. % Ge принаймні до 1 825 К, що свідчить про мікрогетерогенність реальних розплавів напівпровідників у широкому інтервалі температур. Визначено, що в розплаві CdTe + 2 мол. % Sn за температур вище 1500 К проявляється помітний вклад металічної компоненти провідності, що є наслідком збільшення координаційного числа компонентів гратки в присутності багатозарядного іона. Вимірюваннями термоелектрорушійної сили розплаву до 1 825 К виявлено тонку структуру процесу топлення CdTe та його неізотермічний, постадійний характер, що є ознакою характерного для напівпровідників явища післятоплення.за методами ДТА ендотермічних процесів за певних температур перегріву розплаву, що супроводжується ростом його в'язкості (структурування) у вузькому інтервалі температур післятоплення на параметри процесу кристалізації, що свідчить про "хімічну пам'ять" розплавів. Установлено критичні температури реорганізації структури розплавів. Зроблено висновок щодо можливості поліморфного перетворення кристалічної гратки в інтервалі температур передтоплення. Проаналізовано результати дослідження в межах теорії самоорганізації в нерівноважених системах.

Текст работы:

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА ІМЕНІ І.М. ФРАНЦЕВИЧА





ЩЕРБАК ЛАРИСА ПАВЛІВНА


УДК 546.48.242:066.046.516





ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ СТРУКТУРНИХ ПЕРЕХОДІВ В КОНДЕНСОВАНИХ ФАЗАХ НА ОСНОВІ КАДМІЙ ТЕЛУРИДУ


Спеціальність: 02.00.21 хімія твердого тіла





Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора хімічних наук










Київ 2003






Дисертацією є рукопис.


Робота виконана на кафедрі неорганічної хімії Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича Міністерства освіти і науки України.


Науковий консультант:          доктор хімічних наук, професор Панчук Олег Ельпідефорович, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, завідувач кафедри неорганічної хімії, м.Чернівці.



Захист дисертації відбудеться "1" липня 2003 р. о 10 год. на засіданні спеціалізованої ради Д 26.207.02 в Інституті проблем матеріалознавства  ім. І.М. Францевича НАН України за адресою: 03142, м. Київ, вул. Кржижанівського, 3.


З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України (м. Київ, вул. Кржижанівського, 3)


Автореферат розісланий  "30" травня 2003 р.


Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

д.х.н.                                                                                                    Куліков Л.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Завдяки унікальному комплексу фізико-хімічних параметрів широкозонні напівпровідники CdTe та Cd1-хZnxTe знайшли різноманітне застосування в опто- та акустолектроніці, радіаційній спектрометрії та дозиметрії, сонячній енергетиці, засобах телекомунікацій та ін. Потреба у випуску підкладок для створення фотоприймачів ІЧ-діапазону шляхом нарощування епітаксійних шарів CdxHg1-xTe, неохолоджуваних детекторів рентгенівського та гама- випромінювання, оптичних відрізаючих фільтрів, оптоволоконних модуляторів, оптичних перемикачів, сонячних елементів і ін. набуває промислових масштабів. Виняткова в порівнянні з іншими сполуками А2В6 можливість регулювати електропровідність CdTe та Cd1-хZnxTe в межах десяти порядків, отримувати матеріал від низькоомного n-типу до високоомного p-типу досягається шляхом легування матеріалу власними компонентами чи певними домішками, найчастіше, елементів ІІІ і ІV групи. Зокрема, останнім часом викликає великий інтерес вивчення здатності до детектування іонізуючого випромінювання та рефрактивних властивостей CdTe, легованого германієм.

Зростаючі потреби техніки у матеріалі ставлять вимоги розробки відтворюваної технології одержання активних елементів великих розмірів (Ø до 100 мм) на базі цих напівпровідників. Проблема одержання обємних кристалів з наперед заданими характеристиками найбільш продуктивно вирішується шляхом вирощування кристалів із розплаву чи розчину-розплаву (наприклад, CdTe - Te, CdTe - In, CdTe - Sn). Проте розробка відтворюваної, зокрема, керованої компютером технології отримання матеріалу із заданими властивостями вимагає всебічної інформації про взаємозвязок між явищами, що відбуваються в конденсованих фазах в околі точки топлення. Знання кореляцій між складом і структурою суміжних конденсованих фаз базується на дослідженнях звязокчутливих і структурночутливих властивостей та їх змін в ланцюжку кристал розплав - кристал. У випадку кристалів CdTe і, особливо, Cd1-хZnxTe ці дослідження малочисельні, несистематизовані, неузгоджені та суперечливі. Однією з причин такого стану є фізико-хімічна специфіка CdTe. Високі температура топлення сполуки та тиск пари її компонентів, хімічна агресивність телуридів обмежують вибір конструктивних матеріалів та обумовлюють необхідність капсулювання обєкта досліджень. Тому останнім часом на щорічних міжнародних наукових конференціях по росту, характеризації та застосуванню сполук А2В6 робиться акцент на актуальності всебічних фундаментальних досліджень взаємозвязку між процесами топлення і кристалізації, можливою мікрогетерогенністю розплаву в околі температури фазового переходу та властивостями отриманого матеріалу.

З іншого боку, вивчення термодинамічних та кінетичних параметрів процесів топлення і кристалізації даних обєктів викликає і суто науковий інтерес. Хоча більшість відомих фізичних і фізико-хімічних моделей взаємопереходів між конденсованими фазами демонструють задовільне узгодження теорії та експерименту у випадку простих речовин, теоретичний прогноз поведінки бінарних та складніших систем далекий від бажаного. Накопичення експериментальних даних на прикладі систем з участю напівпровідників сприяє розробці теоретичних моделей фазових переходів як на базі математичного опису стохастичних кооперативних процесів, так і з врахуванням квантово-розмірних ефектів.

Найбільш продуктивними методами вирощування монокристалів сполук А2В6 є витягування їх із розплаву шляхом спрямованої кристалізації останнього. При розробці технологічних прийомів компютерного управління кристалізацією розплаву основна увага, як правило, приділяється створенню стабільних теплових умов на фронті кристалізації. Дійсно, формування кристалу - багатофакторний процес, що може розглядатись як сума багатьох взаємоповязаних фізичних (перенос тепла, дифузія атомів, іонів, рух рідини) та хімічних (асоціація, утворення зародків, ріст кристалу) явищ. Нехтування будь-яким із вказаних аспектів не дасть можливості відтворити бажані властивості кристалу. Але, не зважаючи на великий обсяг загальних розробок про процеси, повязані із кристалізацією розплаву, лише останнім часом почали формуватись уявлення про взаємозвязок між структурою розплаву на стадії передкристалізації і отриманого з нього кристалу, що вимагає знання методів управління станом розплаву.

Науковий та прикладний підхід до проблеми будови рідкого стану речовини повинен базуватись на експериментальних результатах комплексних досліджень різноманітних звязок - та структурно-чутливих властивостей, що визначаються не лише природою речовини, а й термічною передісторією розплаву.

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження по представленій роботі проводились у Чернівецькому відділені Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України відповідно із планами науково-дослідних робіт, а з 1990 року у Чернівецькому державному (тепер національному) університеті ім. Ю.Федьковича у відповідності з науково-тематичними програмами Міністерства освіти і науки України по темах:

“Фізико-хімічне дослідження взаємодії компонентів в потрійній системі Cd-Te-домішка з метою отримання нових матеріалів для електронної техніки”, номер держреєстрації 0195U019413;

“Комплексне фізико-хімічне дослідження напівпровідникових систем: електрофізичні, магнітні, адсорбційні та фото каталітичні властивості”, номер держреєстрації 0196U014549;

“Дослідження дефектної будови і властивостей модифікованих неорганічних бінарних сполук: CdTe і TiO2”, номер держреєстрації 0198U002752;

“Самоорганізація в конденсованих фазах на основі сполук АIIВVI ”, номер держреєстрації 0101U008202.

Частина експериментальної роботи проведена у Віденському університеті на кафедрі неорганічної хімії; Празькому університеті, Інституті фізики; лабораторії CNRS PHASE (Страсбург, Франція), Технічному університеті м. Хемніц (Германія). Частина досліджень проведена за підтримки грантів УНФ № 91000U в 1994 1995 pp. (автор - науковий керівник) та програми міжнародного партнерства INCO - COPERNICUS N ERBIC 15 CT 960808 “Cadmium telluride & related semiconductor sensors for radiation imaging & optical switching applications” (1997 2000 pp.)

Мета і задача дослідження. Метою даної роботи є встановлення динаміки переходів між впорядкованими і хаотичними станами при топленні та кристалізації CdTe та твердих розчинів Cd1-хZnxTe, створення феноменологічної моделі процесів структурної перебудови системи просторових звязків при фазових переходах кристал рідина та виявлення кореляцій між станом (структурою) розплаву і вирощеного з нього кристалу.

Досягнення поставленої мети вимагало вирішення наступних задач:

- комплексне дослідження звязок-чутливих та структурно-чутливих характеристик досліджуваних систем в околі температури топлення;

- вивчення впливу кінетики нагрівання як нелегованих кристалів CdТе і Cd1-хZnxTe, так і легованих індієм, германієм, оловом на параметри процесу їхнього топлення і кристалізації;

- дослідження стійкості просторово однорідного стану розплаву; порівняльні дослідження сценаріїв трансформації структури рідини при нагріванні та охолодженні;

- фізико-хімічні дослідження структури кристалів як функції термічної біографії системи.

Обєктом дослідження є процес структурної перебудови кристалів та розплавів при вирощуванні нелегованих та легованих монокристалів напівпровідникових сполук CdТе і Cd1-хZnxTe методом спрямованої кристалізації розплаву.