Определение содержания оптически активного кислорода в монокристаллическом германии

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли

В качестве такого материала может быть использовано пленочное покрытие на основе полимерной пленки с нанесенным на ее поверхность слоя полупроводникового материала с высоким показателем преломления и высоким удельным электрическим сопротивлением. Это позволит иметь достаточно высокое отражение электромагнитного излучения солнечного спектра от поверхности покрытия и, в то же время, низкое отражение и поглощение этим покрытием электромагнитного излучения в радиодиапазоне [1].

В отработке технологии получения таких покрытий большую роль играют методы исследования свойств поверхности. С помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ) был изучен образец, представляющий собой структуру, состоящую из полиимид-ной пленки (подложки) с двухсторонним германиевым покрытием, нанесенным методом термического испарения по различным режимам. Причем, с одной стороны германий нанесен на подслой из ITO (In2O3:SnO2). Формирование подслоя осуществлялось методами магнетронного распыления и термического испарения.

В процессе исследования деградации покрытия под воздействием повышенной температуры и относительной влажности воздуха отмечено, что на структуре, полученной в условиях более низкого вакуума с

низкой скоростью осаждения, визуально наблюдается образование на поверхности дефектных пятен различного размера. Исследование АСМ проводилось как в дефектных, так и в сохранившихся областях поверхности. Для покрытия, полученного в лучшем технологическом вакууме, сканирование проводилось в одной области, так как его поверхность представляла собой глянцевую и однородную структуру.

Установлено, что на поверхности обоих типов образцов присутствуют наноструктуры округлой формы различных размеров и высот. Для дефектных областей поверхности характерны более крупные и высокие структуры. Они отличаются от зерен, наблюдаемых в чистых областях, тем, что растут группами близко расположенными друг к другу.

РТП, полученное в лучшем технологическом вакууме, имеет на поверхности более мелкие нанокла-стеры и в большем количестве. Данный образец имеет меньшую шероховатость поверхности, чем образец с покрытием, нанесенным при более высоком остаточном давлении.

Библиографическая ссылка

1. Хасс Г. Физика тонких пленок / под ред. Г. Хасса и Р. Э. Туна. Т. 2. М. : Мир. 1967.

A. S. Parshin, G. A. Alexandrova, O. P. Vaituzin, E. P. Berezitskaya Siberian State Aerospace University named after academician М. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

А. А. Chernyatina, R. А. Еrmolaev JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

THE RESEARCH OF RELIEF OF RADIOTRANSPARENT THERMOREGULATING COATINGS FOR DIFFERENT TECHNOLOGY CONDITIONS

This work is about a research of topology of a surface of radiotransparent thermoregulating coatings by means of atomic force microscopy for different technology conditions.

© Паршин А. С., Александрова Г. А., Вайтузин О. П., Березицкая Е. П., Чернятина А. А., Ермолаев Р. А., 2011

УДК 621.315.592

О. И. Подкопаев ОАО «Германий», Россия, Красноярск А. Ф. Шиманский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

П. С. Бычков, К. А. Арыков, В. В. Вахрин Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ОПТИЧЕСКИ АКТИВНОГО КИСЛОРОДА В МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ ГЕРМАНИИ

Предложена методика определения содержания оптически активного кислорода в монокристаллическом германии методом ИК-Фурье спектроскопии. Установлена концентрация кислорода в образцах германия различных марок.

В настоящее время монокристаллы германия с ми- менение в фотовольтаике в качестве подложек для нимальным содержанием дислокаций и примесей эпитаксиальных оптико-электронных структур, кото-имеют колоссальную перспективу в связи с развитием рые требуются для изготовления фотопреобразовате-полупроводниковых нанотехнологий и находят при- лей, КПД которых выше 39 % .

Решетневскце чтения

Одной из вредных примесей, оказывающих влияние на свойства и дислокационную структуру монокристаллов Ge, является кислород [1].

В связи с этим цель работы - разработка методики и определение содержания оптически активного кислорода в монокристаллическом германии различных марок методом ИК-Фурье спектроскопии.

Объектом исследования являются образцы монокристаллов германия оптического качества марки ГМО и особо чистого германия (ОЧГ), плотность дислокаций в которых составляла ~103-104 см-2, а также малодислокационные кристаллы с плотностью дислокаций менее 100 см-2.

Для проведения экспериментов применяли ИК-Фурье спектрометр Nicolet 380. За основу брали стандартную методику определения содержания кислорода в кремнии. В отличие от Si, исследование Ge производили с использованием модернизированной оптической схемы приставки НПВО (нарушение полного внутреннего отражения) Smart Performer. Из оптической схемы приставки удаляли кристалл ZnSe и на его место устанавливали исследуемый образец, поверхность которого совмещалась с наконечником спектрометра. Такая методика измерений позволила исключить держатель образцов и исследовать кристаллы с широким диапазоном геометрических размеров, имеющие произвольную форму с соблюдением плоскопараллельности двух противоположных поверхностей. С применением такой схемы возможна работа с пластинами большого диаметра (до 160 мм) без их разрушения.

Регистрацию ИК-спектров проводили в диапазоне 400-4000 см-1, с разрешением 4 см-1 и накоплением 16 спектров.

Расчёт проводили по пику с волновым числом 842,780 см-1 и базовой линией в диапазоне 875,567808,067 см-1 (см. рисунок) по известной формуле [1], скорректированной на длину луча:

N = 1,05-1017 (2,3 •cos 10,08°^D/2^d).

ЩШ Ш ЯК ЯЛ Ш WU Ш M

ИК-спектр монокристаллического германия

В результате проведенных исследований установлено, что содержание оптически активных атомов кислорода в образцах ГМО изменяется от 1,03' 1016 до 1,07' 1016 см-3.

В кристаллах ОЧГ концентрация кислорода составляет 0,80. 1016-0,98- 1016 см-3. Малодислокационные кристаллы значительно отличаются по содержанию кислорода от ГМО и ОЧГ. Концентрация О2 в них не превышает 0,20.1016 см-3.

На основании проведенных исследований можно заключить, что плотность дислокаций и концентрация О2 в монокристаллах германия взаимосвязаны, и кислород является одним из факторов, определяющих структурное совершенство кристаллов.

Библиографическая ссылка

1. Taishi T., Ohno Y., Yonenaga I. Reduction of grown-in dislocation density in Ge Czochralski-grown from the B2O3-partially-covered melt // J. of Crystal Growth. 2009. Vol. 311. Issue 22. P. 4615-4618.

O. I. Podkopaev JSC «Germanium», Russia, Krasnoyarsk

A. F. Shimansky

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

P. S. Bychkov, K. A. Arykov, V. V. Vahrin Siberian Federal University, Russia, Krasnoyarsk

DETERMINATION OF THE OPTICALLY ACTIVE OXYGEN IN GERMANIUM SINGLE CRYSTAL

The technique of determination the content of optically active oxygen in single crystals germanium by Fourier infrared spectroscopy was proposed. The concentration of oxygen in germanium samples of different views was established.

© Подкопаев О. И., Шиманский А. Ф., Бычков П. С., Арыков К. А., Вахрин В. В., 2011