Анотація до роботи:

Лукіянчук Е.М. “Взаємодія CdTe, Cd_xHg_1-xTe, GaAs та InAs з водними розчинами H₂O₂–мінеральна кислота–розчинник” – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.21 – хімія твердого тіла. – Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, м. Київ, 2007.

Робота присвячена дослідженню хімічної взаємодії CdTe, Сd_0,22Hg_0,78Te, GaAs та InAs з водними розчинами H₂O₂–HNO₃, H₂O₂–H₃PO₄, H₂O₂–H₂SO₄, H₂O₂–HCl та H₂O₂–HNO₃(HCl)–органічний розчинник (розчинником були етиленгліколь, лактатна, тартратна і цитратна кислоти). У відтворюваних гідродинамічних умовах з використанням диску, що обертається, вивчені кінетика і механізм процесів їх хімічного розчинення. За результатами експериментів з використанням математичного планування на симплексі в усіх системах побудовано поверхні однакових швидкостей травлення (28 діаграм Гіббса), встановлено межі існування поліруючих, неполіруючих та селективних розчинів. Встановлено залежності швидкості розчинення від температури і швидкості перемішування розчину та визначено лімітуючі стадії процесу.

Визначено, що характер концентраційних залежностей швидкостей розчинення досліджуваних напівпровідникових сполук в водних розчинах H₂O₂–HNO₃ (H₂SO₄, H₃PO₄) може бути зумовлений утворенням в травильних композиціях пероксокислот HNO₄, H₂SO₅ та H₃PO₅. Виявлено вплив природи мінеральної кислоти та природи розчинника (наявності певної кількості карбоксильних груп в органічній кислоті) на швидкість розчинення монокристалів CdTe, Сd_0,22Hg_0,78Te, GaAs та InAs, полірувальні властивості розчинів та якість обробленої поверхні. Досліджено стан (мікроструктуру і шорсткість) отриманої після травлення поверхні.

Виявлено, що діаграми Гіббса для GaAs і InAs та CdTe і Сd_xHg_1-xTe в сумішах H₂O₂–HNO₃(HCl)–розчинник подібні між собою, що свідчить про їх однотипний механізм розчинення (лімітування розчиненням аніонної підгратки арсену або телуру).

Із аналізу температурних залежностей швидкостей розчинення встановлено існування компенсаційної залежності в кінетиці хімічного травлення монокристалів CdTe, Сd_xHg_1-xTe, InAs та GaAs в досліджених травильних композиціях.

Розроблено і оптимізовано склади травильних композицій, режими та способи модифікації і підготовки полірованих поверхонь монокристалів методом ХДП, методику сумісного травлення плівок CdTe і Сd_0,22Hg_0,78Te.

1. Вперше встановлено характер фізико-хімічної взаємодії CdTe, Сd_0,22Hg_0,78Te, GaAs та InAs з водними розчинами H₂O₂–HNO₃ (HCl, H₂SO₄, H₃PO₄) та H₂O₂–HNO₃ (HCl)–розчинник, визначено концентраційні залежності та основні кінетичності закономірності швидкості розчинення.

2. Вперше визначено, що характер концентраційних залежностей швидкостей розчинення досліджуваних напівпровідникових матеріалів в водних розчинах H₂O₂–HNO₃ (H₂SO₄, H₃PO₄) зумовлений утворенням в травильних композиціях пероксокислот HNO₄, H₂SO₅ та H₃PO₅.

3. Вперше побудувано поверхні однакових швидкостей розчинення (діаграми Гіббса) CdTe, Сd_0,22Hg_0,78Te, GaAs та InAs в травильних сумішах H₂O₂–HNO₃(HCl)–розчинник із застосуванням математичного планування експерименту, встановлено концентраційні границі поліруючих і неполіруючих розчинів. Показано вплив природи напівпровідникових матеріалів і компонентів травильних сумішей та гідродинамічних умов на характер взаємодії і якість полірованої поверхні.

4. Вперше встановлено роль природи органічного розчинника в складі травильних композицій H₂O₂–HNO₃ (HCl)–розчинник та виявлено зв’язок між кількістю карбоксильних груп в органічній кислоті, величиною областей поліруючих сумішей, їх полірувальними властивостями, швидкістю розчинення та якістю обробленої поверхні.

5. Показано, що для CdTe в сумішах H₂O₂–HNO₃–органічний розчинник величина областей поліруючих розчинів, швидкість і якість полірування зростає при заміні розчинників в ряду: етиленгліколь лактатна тартратна цитратна кислота, а для GaAs та InAs – при заміні розчинників в ряду: лактатна цитратна тартратна кислота етиленгліколь.

6. Встановлено, що при хімічному травленні CdTe, Сd_0,22Hg_0,78Te, GaAs та InAs в сумішах H₂O₂–HCl–органічний розчинник в розчинах дослідженого інтервалу якість поліровання поверхні покращується при заміні розчинника в ряду: цитратна тартратна лактатна кислота етиленгліколь.

7. Вперше встановлено існування компенсаційної залежності в кінетиці хімічного травлення CdTe, Сd_0,22Hg_0,78Te, GaAs та InAs в водних розчинах H₂O₂–HNO₃ (HCl, H₂SO₄, H₃PO₄) та H₂O₂–HNO₃ (HCl)–розчинник і показано, що вона не залежить від природи напівпровідникового матеріалу.

8. Виявлено, що травильні суміші систем H₂O₂–HNO₃ (H₃PO₄) і H₂O₂–HNO₃–органічний розчинник не розчиняють поверхню монокристалів Сd_xHg_1-xTe, їх запропоновано використовувати при розробці технологічних процесів спільного травлення структур CdTe/Сd_0,22Hg_0,78Te, коли необхідно видалити CdTe, не ушкоджуючи при цьому Сd_0,22Hg_0,78Te, а також для пасивації його поверхні.

9. Оптимізовано склади травильних композицій для хіміко-динамічного полірування і хімічного травлення поверхонь CdTe, Сd_0,22Hg_0,78Te, GaAs та InAs, а також методики і режими хімічної обробки їх поверхні. Розроблені нові травильні композиції та відповідна методика застосовані на заводських зразках в процесі створення робочих елементів ІЧ-фотоприймачів для витравлювання вікон на тонких шарах CdTe, сформованих на епітаксійних шарах твердого розчину Сd_0,22Hg_0,78Te.

Публікації автора:

1. Томашик З.Ф., Лукіянчук Е.М., Томашик В.М. Хімічне травлення монокристалів InAs та GaAs в розчинах систем H₂O₂–неорганічна кислота // Фізика і хімія твердого тіла. – 2003. – Т. 4, № 4. – С. 707-710.

Дисертантом досліджено кінетичні закономірності розчинення InAs та GaAs.

2. Лукіянчук Е., Томашик З., Томашик В. Хімічна взаємодія монокристалів GaAs з розчинами системи H₂O₂–HNO₃–етиленгліколь // Вісник Львів. ун-ту. Сер. хім. – 2004. – Вип. 44. – С. 82-85.

Дисертантом побудовано діграми Гіббса і визначено області поліруючих розчинів для GaAs.

3. Томашик З.Ф., Лукиянчук Э.М., Томашик В.Н. Химическое взаимодействие монокристаллов CdTe с растворами систем H₂O₂–HNO₃–растворитель // Конденсир. среды и межфаз. границы. – 2004. – Т. 6, № 2. – С. 188-194.

Дисертантом досліджено концентраційну та температурну залежності швидкості розчинення CdTe у вказаних травниках.

4. Томашик В.Н., Лукиянчук Э.М., Томашик З.Ф. Химическое травление кристаллов CdTe и Cd_xHg_1-xTe в растворах систем H₂O₂–минеральная кислота // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. – 2003. – Вып. 38. – С. 204-209.

Дисертантом вивчено вплив мінеральних кислот на хімічне травлення кристалів.

5. Tomashik Z.F., Lukiyanchuk E.M., Tomashik V.M. Chemical dynamic polishing CdTe and Cd_xHg_1-xTe single crystals by using solutions of H₂O₂–HCl–tartaric acid system // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. – 2004. – V. 7, N 4. – Р. 452-455.

Дисертантом досліджено та оптимізовано травники для CdTe та Cd_xHg_1-xTe.

6. Tomashik V.M., Tomashik Z.F., Lukiyanchuk E.M., Stratiychuk I.B. Chemical treatment of semiconductor surfaces – one of the main problem of modern semiconductor material sciences // ASDAM 2004, The Fifth Intern. Conf. on Advanced Semiconductor Devices and Microsystems. – Smolenice Castle (Slovakia) – 2004. – P. 45-48.

Дисертантом досліджено хімічні аспекти ХДП напівпровідників в травниках на основі гідроген пероксиду з мінеральними кислотами.

7. Лукіянчук Е.М., Стратійчук І. Б. Взаємодія телуриду кадмію з розчинами системи H₂O₂–HCl (H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄, HBr). // “Всеукр. конф. молодих вчених з актуальних питань хімії”. Тези доповідей. – Київ (Україна). – 2003. – С. 25.

Дисертантом досліджено концентраційну залежність швидкості травлення CdTe.

8. Томашик З.Ф., Лукіянчук Е.М., Стратійчук І.Б. Хімічна взаємодія CdTe та Cd_XHg_1-XTe з розчинами системи H₂O₂–HCl (H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄, HBr). // Збірник наук. праць: ІХ наук. конф. “Львівські хімічні читання. – 2003”. – Львів (Україна): Видавн. центр Львів. нац. ун-ту ім. Івана Франка. – 2003. – С. Н31.

Дисертантом вивчено кінетичні закономірності розчинення вказаних матеріалів.

9. Томашик З.Ф., Лукіянчук Е.М. Хімічне травлення GaAs, InAs та CdTe розчинами систем H₂O₂–HCl (H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄) // Фізика і технологія тонких плівок. Матеріали IХ Міжн. конф., Ів.-Франківськ, 2003. Т. 1,C. 174-175.

Дисертантом оптимізовано склади поліруючих травників.

10. Лукіянчук Е.М. Хімічне травлення CdTe, InAs, GaAs в розчинах систем H₂O₂–HCl (HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄) // Конф. молод. учених та аспірантів „ІЕФ’2003”. Тези доповідей. – Ужгород (Україна). – 2003. – С. 83.

Дисертантом вивчено вплив природи кислот на характер хімічного травлення.

11. Томашик В.М., Томашик З.Ф., Лукіянчук Е.М., Стратійчук І.Б., Гуменюк О.Р. Формування полірованої поверхні монокристалічних зразків та плівок CdTe та InAs травильними композиціями на основі розчинів систем H₂O₂–HBr (HI, HCl, HNO₃) – органічна кислота // “Матеріали електронної техніки та сучасні інформаційні технології”. – Кременчук (Україна). – 2004. – С. 97-98.

Дисертантом визначено концентраційні межі поліруючих травників.

12. Лукіянчук Е.М., Томашик В.М. Травлення InAs та GaAs розчинами системи H₂O₂–HNO₃–тартратна кислота // Міжн. наук.-техн. конф. „Сенсорна електроніка і мікросистемні технології СЕМСТ-1”. – Одеса (Україна). – 2004. – С. 297.

Дисертант дослідив хімічне травлення InAs і GaAs розчинами H₂O₂–HNO₃– C₄H₄O₆

13. Лукиянчук Э.М., Томашик В.Н. Влияние природы растворителя на состояние и химические превращения на поверхности InAs при обработке в растворах системы H₂O₂–HNO₃–растворитель // Межд. школа-семинар для молодых ученых “Наноматериалы в химии и биологии”. – Киев (Украина). – 2004.– С. 35.

Дисертантом досліджено вплив різних розчинників на характер взаємодії травників з InAs.

14. Лукиянчук Э.М., Томашик З.Ф., Томашик В.Н. Разработка полирующих травителей на основе растворов H₂O₂–HCl–винная кислота для удаления тонких слоёв с поверхности монокристаллов СdTe и Сd_xHg_1–xTe // XVIII Межд. научно-технич. конф. по фотоэлектронике и приборам ночного видения. – Москва (Россия) – 2004. – С. 160.

Дисертантом розроблено поліруючі травники для обробки поверхні СdTe та Сd_xHg_1–xTe.

15. Стратийчук И.Б., Томашик З.Ф., Томашик В.Н., Лукиянчук Э.М. Проявление компенсационного эффекта в кинетике химического взаимодействия поверхности полупроводниковых соединений типа A^IIB^VI с травильными композициями на основе H₂O₂ // Матеріали Міжн. конф. „Сучасні проблеми фізичної хімії”. – Донецьк (Україна). – 2004. – С. 148.

Дисертантом встановлено існування компенсаційної залежності в кінетиці хімічного травлення CdTe, Сd_xHg_1-xTe, InAs та GaAs в водних розчинах H₂O₂–HNO₃(HCl, H₂SO₄, H₃PO₄) та H₂O₂–HNO₃(HCl)–розчинник

16. Лукиянчук Э.М., Томашик В.Н., Томашик З.Ф. Влияние природы растворителя на состояние и химические превращения на поверхности GaAs при ее обработке растворами систем H₂O₂–HNO₃–растворитель // XVI Укр. конф. з неорган. хімії. – Київ (Україна). – 2004. – С. 185.

Дисертантом досліджено вплив природи розчинника на стан поверхні GaAs.

17. Лукиянчук Э.М., Томашик З.Ф., Томашик В.Н. Модификация поверхности InAs и GaAs травильными композициями системы H₂O₂–HCl–винная кислота // II Укр. наук. конф. з фізики напівпровідників. – Чернівці (Україна). – 2004. – С. 93-94.

Дисертантом досліджено хімічне травлення InAs і GaAs травниками H₂O₂–HCl– C₄H₄O₆

18. Lukiyanchuk E., Tomashik V., Tomashik Z. Chemical interaction of InAs with the solutions of the H₂O₂–HNO₃–glycol system // X^th Intern. Seminar on Physics and Chemistry of Solids. – Lviv (Ukraine). – 2004. – P. 97.

Дисертантом досліджено хімічну взаємодію InAs розчинами H₂O₂–HNO₃–етиленгліколь.

19. Томашик В.М., Лукіянчук Е.М., Томашик З.Ф. Хімічне травлення монокристалів CdTe та Cd_xHg_1-xTe травильними композиціями системи H₂O₂–HCl–молочна кислота // “Фізика і технологія тонких плівок”. Матеріали ювілейної Х Міжн. конф. – Ів.-Франківськ (Україна). – 2005. – Т. 1. – С. 219-220.

Дисертант вивчав хімічне травлення CdTe і Cd_xHg_1-xTe травниками H₂O₂–HCl–C₃H₆O₃