Цалий В.З.

Чернівецький національний університет ім. Ю.Федьковича, Чернівці

ДИФЕРЕНЦІАЛЬНО ТЕРМІЧНИЙ АНАЛІЗ

АМОРФНИХ СПЛАВІВ Si_XTe_100-X

Монокристалічний кремній, як елементна база мікроелектроніки широко використовується у якості основи напівпровідникових приладів. Аморфний кремній – перспективний матеріал для виготовлення ряду електронних приладів, в тому числі сонячних елементів [1]. У багатокомпонентних халькогенідних стеклах він підвищує їхню термічну стабільність.

Криві диференціально-термічного аналізу (ДТА) аморфних сплавів Si_xTe_100-x (х = 10; 14,37; 20; 25 ат.%), отриманих методом спінінгування розплаву, знімалися зі швидкістю нагріву 10К/хв. (Рис.). Визначена за ними температура склування (Т_g) складає відповідно 381; 400,5; 428 та 437,5К. Отримані значення Т_g попадають в діапазон значень, наведених у [2,3]. В [2] аморфні сплави отримувалися охолодженням розплаву зі швидкістю 180К/сек. Згідно [1] така швидкість досягається при гартуванні 0,015г розплаву в тонкостінній ампулі у воді. У [3] вказано, що гартування матеріалів масою 0,5г здійснювали від температури 1273К у воду. При таких умовах швидкості гартування відрізняються не більш, як на порядок. Однак, порівняно з Т_g досліджених матеріалів (V_ox.=10⁵ К/с), наведені в [2] значення менші, а в [3] більші. Фактором, який привів до такої відмінності може бути різниця температур, від яких велося гартування. Досліджені матеріали гартувалися від температур ліквідусу, а у [3] від 1273К. Відповідно в стеклах міг зафіксуватися інший тип структури.

На відміну від [2,3] концентраційний хід Т_g у дослідженому інтервалі не є лінійним. Якщо інтервал 10-20 ат.% Sі підчиняється лінійному закону: Т_g(x)=338,1+4,3х, то значення Т_g для Sі₂₅Te₇₅ суттєво відхиляється від цієї залежності в меншу сторону.

Величина Т_g для чистого Те (338,1К) значно більша визначеної. Отже, при даних концентраціях Sі існування телуроподібної структури, в якості основної, малоймовірно. Зміна ходу концентраційної залежності Т_g для Sі₂₅Te₇₅ пов’язана зі зміною хімічної природи релаксуючих структурних одиниць і, відповідно, зміною типу атомного впорядкування.

Крім сплаву складом Sі₂₀Te₈₀, кристалізація відбувається у дві стадії. Двостадійність при х < 20 ат.% Si спостерігалася і у [2], однак у сплавах з х ≥ 20 ат.% Si кристалізація проходила в одну стадію. У [4] сплав Sі₂₀Te₈₀ кристалізується в одну стадію, а одностадійність починається при х ≥ 21 ат.% Si.

За даними [5] (гартування у рідкий азот) кристалізаційний процес при х < 20 ат.% Si - двостадійний, а при х ≥ 20 - одностадійний, як і у [6], що зайвий раз підтверджує залежність властивостей (структури) аморфних матеріалів від режимів їх отримання.

Температури першого кристалізаційного процесу (T_k1) для сплавів з 10; 14,37 та 20 ат.% Si рівні відповідно (по початку екзоефекту) 417; 472 та 547К, а визначені по максимуму описуються прямою: Т_k1(x)=298+14,3х. Отримані дані задовільно узгоджуються з наведеними у [2,3].

Температуру другого екзоефекту (T_k2) можна вважати незмінною, однак, вона дещо зменшується зі збільшенням вмісту Si. Величини визначені по початку екзоефекту рівні відповідно 554; 553; 547К, а по максимуму: 586,5; 585; 584К. Кристалізаційні процеси в Sі₂₅Te₇₅ відбуваються при Т_k1=546 (583)К і Т_k2=605 (628)К. Значення Т_k1 для Sі₂₅Te₇₅ лягає на пряму концентраційної залежності Т_k2 для інтервалу 10-20 ат.% Si. Значення Т_k2, визначене по початку ефекту, продовжує лінійний хід Т_k1 інтервалу 10-20 ат.% Si. Однак, значення Т_k2, визначене по максимуму (628К), відхиляється в меншу сторону від екстрапольованої залежності Т_k1(х).

Виходячи з вищесказаного, можна вважати, що при збільшенні вмісту Si термічна стабільність зростає. При х < 20 ат.% Si телуроподібний тип упорядкування не є єдиним. Крім того, при х = 20 тип ближього порядку змінюється

Література:

1. Меден, Шо. Физика и применение аморфных полупроводников: Пер. с англ.-М.: Мир, 1991.- 670с.

2. Cornet J. The Eutectic Law for Binary Te – based Systems: Correlation Between Glass Formation and the Eutectic Composition. In: Structura and Properties of Noncrystalline Semiconductors. – Leningrad: Nauka. – 1976. – P. 72 – 77

3. Norban B., Pershing D., Enzweiler R.N. Coordination-number-induced morphological structural transation in a network glass // Phus. Rev. B, 1987. - v. 36. - № 15. - P. 8109-8114.

4. Физика тонких пленок т.VII: Пер. с англ. / Под ред. Дж. Хаса.- М.: Мир, 1977.-444с.

5. Алтунян С.А., Минаев В.С., Минаджинов М.С., Скачков Б.К. Стеклообразование в системе Si-Те и диодные переключающие структуры с “памятью” на основе полупроводникового стекла в этой же системе // ФТП, 1970. - Т. 4. - № 11. - С. 2214-2214.

6. Gaver M.K., Dezsi I., Gonser U., Landouche G. fnd Ruppersberg I. The crystallisation of amorphous Si_xТе_1-x // J. Non-Cryst. Sol., 1989. - № 109. - P. 247-254.