Поведінка монокриталів CdSb у надосновних сульфурвмісних середовищах

Побережна І. В., Дійчук В. В

Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича

58012, Чернівці, в

[e-mail]

Обробка поверхні напівпровідникових матеріалів, до якої відносяться хімічна й електрохімічна пасивація, селективне та стехіометричне травлення, має важливе значення для стабілізації та контролю їх електрофізичних параметрів. Одним з методів пасивації напівпровідникових монокристалів є сульфідна пасивація.

В літературі широко висвітлені методи хімічного та електрохімічного сульфідування поверхні напівпровідників у водних розчинах. Проте, можливість сульфідування у водному середовищі є обмеженою внаслідок процесів гідратації та окиснення.

Оскільки джерелом сульфуру у розчинах сульфідування є, як правило, сульфіди чи тіосульфати, які не стійкі в кислому середовищі, то процес сульфідування проводять, зазвичай, в лужних середовищах. Згідно термодинамічних розрахунків (діаграми Пурбе) у системі CdSb–H2O у сильно лужних розчинах ймовірними є реакції стехіометричного розчинення напівпровідників. Зважаючи на все вищевказане, в якості розчинів сульфідування в роботі були використані надосновні сульфурвмісні середовища, використання яких дозволяє позбутися небажаних процесів, що мають місце у водних розчинах.

В роботі досліджували поведінку монокристалів CdSb у системах (CH3)2SO-NaOH-Na2S та C2H3N-NaOH-Na2S. Напівпровідникові монокристали витримували в одержаних розчинах певний проміжок часу, фіксуючи при цьому зміну маси, візуально спостерігали за станом поверхні монокристалу та за допомогою мікроскопа. Кінетична крива зміни маси CdSb з часом в системі (CH3)2SO-NaOH-Na2S має вигляд кривої насичення, що свідчить про розчинення поверхні монокристалу з подальшим її пасивуванням. Перша ділянка кривої (активне зменшення маси CdSb) зумовлена розчиненням реальної поверхні напівпровідника під дією надосновного середовища і характеризується швидкістю розчинення 0,017 мг/хв, а друга (маса зразка практично не змінюється) – відповідає, імовірно, утворенню сульфідної пасивуючої плівки. На користь такого твердження свідчить золотисто-жовтий колір поверхні монокристалу.

Характер кінетичної кривої зміни маси монокристалу CdSb з часом в системі C2H3N-NaOH-Na2S аналогічний до попередньої системи (розчинення та пасивування поверхні). Проте ця система є набагато активніша. Початкова швидкість розчинення напівпровідника становить 0,473 мг/хв. (в системі (CH3)2SO-NaOH-Na2S – 0,017 мг/хв). Час, за який досягається насичення кривої (друга ділянка – пасивація) становить ~30 хв. (в системі (CH3)2SO-NaOH-Na2S ~75 хв). Також, як і в попередній системі, поверхня CdSb після обробки набуває золотисто-жовтого забарвлення.

Вища активність системи C2H3N-NaOH-Na2S у порівнянні з системою на основі (CH3)2SO, на нашу думку, зумовлена більшою розчинністю лугу в ацетонітрилі, що призводить до більш лужного середовища досліджуваної системи.

Отже, результати досліджень показали, що в обох надосновних сульфурвмісних системах відбувається часткове розчинення реальної поверхні монокристалів CdSb з подальшим її пасивуванням. При цьому швидкість процесів суттєво залежить від природи апротонного розчинника. Формування золотисто-жовтої плівки на поверхні напівпровідника зумовлене, імовірно, утворенням сульфідів.