Твердый раствор кадмий-ртуть-теллур является в мире одним из основных материалов ИК-фотоэлектроники. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии обладает рядом преимуществ перед другими методами получения соединения кадмий-ртуть-теллур. Вместе с тем он достаточно требователен к подготовке подложек, предназначенных для ростовых процессов. Настоящая работа посвящена первичной отработке процессов полирования в освоении производства подложек кадмий-ртуть-теллур ориентации (211). Достигнутая шероховатость составила 1 нм.
The studies carried out in this work are aimed at fine-tuning processes the lapping and polishing technology in the serial production of CdZnTe wafers for molecular beam epitaxy.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- Префикс DOI
- 10.51368/2307-4469-2022-10-3-289-300
- eLIBRARY ID
- 49173904
Проведена серия процессов полирования на фрагментах и подложках КЦТ ориентации (111) и (211). При механическом полировании достигнутая шероховатость Ra находится в пределах 2–3 нм. При химико-механическом полировании с применением полирующего травителя на основе Br:HBr шероховатость поверхности Ra 1 нм.
Вместе с тем в ходе проведения экспериментов установлено, что царапины на поверхности фрагментов и пластин, возникающие при механическом полировании, обусловлены в том числе малой твердостью материала КЦТ. Кроме того, фрагменты и пластины КЦТ ориентации (111) не обладают структурным совершенством и предназначены для проведения тренировочных процессов. Операция полирования выявляет блочность, границы двойников и прочие дефекты кристаллической структуры, которые в том числе вносят искажения при измерении шероховатости поверхности и не позволяют сделать однозначное заключение об эффективности выбранных режимов полирования и/или типов полировальных суспензий/покрытий. Отсутствие обработки механическим способом краев фрагментов КЦТ может являться причиной скалывания материала, что влечет за собой повышенные риски образования глубоких царапин на поверхности в ходе шлифования/полирования.
Для окончательного выбора полировальной суспензии, обеспечивающей наилучшее качество поверхности после механического полирования при одновременных приемлемых экономических показателях применения на текущий момент недостаточно данных. Требуется проведение дополнительных исследований в том числе с применением новых типов полировальных суспензий, к примеру, на основе ультрадисперсных наноалмазов, полученных методом детонационного синтеза.
Отмывка образцов после проведения процессов не до конца отработана и требует дополнительных исследований. Остаточные загрязнения поверхности подложек КЦТ вносят искажения при измерениях шероховатости методом атомно-силовой микроскопии, а также совершенно неприемлемы при последующем выращивании эпитаксиальных структур методом МЛЭ.
Список литературы
- Rogalski A. Infrared Detectors. – USA, CRC Press, 2019.
- Бурлаков И. Д., Болтарь К. О., Кузнецов С. А., Пономаренко В. П. / Мат. XXVI Междунар. науч.-техн. конф. по фотоэлектронике и приборам ночного видения. – М.: НПО Орион, 2022. С. 18.
- Бурлаков И. Д., Болтарь К. О., Терентьев Д. С., Власов П. В., Седнев М. В. / Мат. XXVI Междунар. науч.-техн. конф. по фотоэлектронике и приборам ночного видения. – М.: НПО Орион, 2022. С. 31.
- Гиндин П., Карпов В., Кузнецов Н., Петренко В., Семенов В., Чишко В. // Фотоника. 2013. № 6. С. 62.
- Сидоров Ю. Г., Дворецкий С. А., Варавин В. С. и др. // Физика и техника полупроводников. 2001. Т. 35. Вып. 9. С. 1092.
- Андрусов Ю. Б., Белов А. Г., Коновалов А. А., Смирнова Н. А. // Цветные металлы. 2016. № 12. С. 56.
- Кульчицкий Н. А., Наумов А., Старцев В. // Электроника: Наука. Технология. Бизнес. 2020. № 6. С. 114.
- Сенченков А. С. // Успехи прикладной физики. 2021. Т. 9. № 5. С. 402.
- Кульчицкий Н. А., Мельников А. А. // Нано- и микросистемная техника. 2011. № 6. С. 9.
- Павлюк М. Д. / Дисс. канд. физ.-мат. наук. – Москва: ФГУ «Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника» Российской академии наук», 2020. – 153 с.
- Гришечкин М. Б., Денисов И. А., Смирнова Н. А., Шматов Н. И., Силина А. А. // Прикладная физика. 2014. № 5. С. 510.
- Grishechkin M. B., Denisov I. A., Silina A. A., Shmatov N. I. // Non-Ferrous Metals. 2016. № 2. Р. 23.
- Гришечкин М. Б., Денисов И. А., Силина А. А., Шматов Н. И. // Цветные металлы. 2016. № 12. С. 50.
- Пряникова Е. В., Мирофянченко А. Е., Смирнова Н. А., Силина А. А., Бурлаков И. Д., Гришечкин М. Б., Денисов И. А., Шматов Н. И. // Прикладная физика. 2016. № 2. С. 82.
- Babu S. V. Advanced in chemical mechanical planarization (CMP). – Woodhead Publishing, 2016.
- A. Rogalski, Infrared Detectors. (CRC Press, USA, 2019).
- I. D. Burlakov, K. O. Boltar, S. A. Kuznetsov, and V. P. Ponomarenko, in Proc. Materialy XXVI Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii po fotoelektronike i priboram nochnogo videniya (Moscow, NPO Orion, 2022), p. 18.
- K. O. Boltar, I. D. Burlakov, D. S. Terent’ev, P. V. Vlasov, and M. V. Sednev, in Proc. Materialy XXVI Mezhduna-rodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii po fotoelektronike i priboram nochnogo videniya (Moscow, NPO Orion, 2022), p. 31.
- P. Gindin, V. Karpov, N. Kuznetsov, V. Petrenko, V. Semenov, and V. Chishko, Photonics, No. 6, 62 (2013).
- Yu. G. Sidorov, S. A. Dvoretsky, V. S. Varavin et al., Physics and technology of semiconductors 35 (9), 1092 (2001).
- Yu. B. Andrusov, A. G. Belov, A. A. Konovalov, and N. A. Smirnova, Cvetnye metally, No. 12, 56 (2016).
- N. A. Kulchitsky, A. V. Naumov, and V. V. Startsev, Elektronika: Nauka. Tekhnologiya. Biznes, No. 6, 114 (2020).
- A. S. Senchenkov, Usp. Prikl. Fiz. 9 (5), 402 (2021).
- N. A. Kulchitsky and A. A. Mel’nikov, Nano- i mikrosistemnaya tekhnika, No. 6, 9 (2011).
- M. D. Pavlyuk, Diss. kand. fiz.-mat. nauk, FGU «Federal’nyj nauchno-issledovatel’skij centr «Kristallografiya i fotonika» Rossijskoj akademii nauk», 2020, 153 s.
- M. B. Grishechkin, I. A. Denisov, N. A. Smirnova, N. I. Shmatov, and A. A. Silina, Applied Physics, No. 5, 510 (2014) [in Russian].
- M. B. Grishechkin, I. A. Denisov, A. A. Silina, N. I. Shmatov, Non-Ferrous Metals, No. 2, 23 (2016).
- M. B. Grishechkin, I. A. Denisov, A. A. Silina, and N. I. Shmatov, Cvetnye metally, No. 12 (2016).
- E. V. Pryanikova, A. E. Miroshnichenko, N. A. Smirnova, A. A. Silina, I. D. Burlakov, M. B. Grishechkin, I. A. Denisov, and N. I. Shmatov, Applied Physics, No. 2, 82 (2016) [in Russian].
- S. V. Babu, Advanced in chemical mechanical planarization (CMP). (Woodhead Publishing, 2016).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Козак А. К., Заклецкий З. А., Соколов А. С., Скворцова Н. Н.
Электронный журнал данных плазмохимического синтеза материалов в микроволновых разрядах, инициируемых излучением импульсного гиротрона в смесях порошков металлов и диэлектриков 225
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Гришина И. А., Иванов В. А.
Актуальные направления развития исследований по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу в России в 2021 году
(Обзор материалов XLIX Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, 14–18 марта 2022 г.) 234
Долголенко Д. А., Зотин Г. Е., Потанин Е. П.
Динамика неизотермической плазмы, вращающейся вблизи твердых диэлектрических поверхностей 256
Долгов А. Н., Клячин Н. А., Прохорович Д. Е.
Экспериментальное исследование динамики плазмы микропинча с использованием формирующей линии 264
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Ковшов В. С., Яковлева Н. И., Никонов А. В.
Аналитическая модель квантовой эффективности фотодиодов на основе антимонида индия 277
Трофимов А. А., Денисов И. А., Смирнова Н. А., Шабрин А. Д., Гончаров А. Е., Новикова А. А., Можаева М. О., Гладышева К. А., Косякова А. М., Малыгин В. А., Кузнецова С. А., Ильинов Д. В., Суханова А. С.
Особенности подготовки подложек кадмий-цинк-теллур для выращивания эпитаксиальных слоев соединения кадмий-ртуть-теллур методом молекулярно-лучевой эпитаксии 289
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Федотов Ф. С., Телегин А. М.
Исследование магнитной ловушки для магнетронной распылительной системы 301
Машошин Д. А., Денисов Д. Г., Морозов А. Б., Патрикеев В. Е.
Разработка и исследование схемотехнических решений при проектировании осветительной ветви динамического интерферометра для контроля качества оптических поверхностей 308
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
A. K. Kozak, Z. A. Zakletsky, A. S. Sokolov, and N. N. Skvortsova
Electronic journal for the data of plasma-chemical synthesis of materials in microwave discharges initiated by the radiation of a pulsed gyrotron in mixtures of metals and dielectrics powders 225
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
I. A. Grishina and V. A. Ivanov
Actual Trends in Research on Plasma Physics and Controlled Fusion in Russia in 2021 (Review of reports of the XLIX International Zvenigorod conference, 2022) 234
D. A. Dolgolenko, G. E. Zotin, and E. P. Potanin
Dynamics of nonisothermal plasma rotating near solid dielectric surfaces 256
A. N. Dolgov, N. A. Klyachin, and D. E. Prokhorovich
Experimental study of micropinch plasma dynamics using a forming line 264
PHOTOELECTRONICS
V. S. Kovshov, N. I. Yakovleva, and A. V. Nikonov
Analytical model of quantum efficiency of photodiodes based on indium antimonide 277
A. A. Trofimov, I. A. Denisov, N. A. Smirnova, A. D. Shabrin, A. E. Goncharov, A. A. Novikova, M. O. Mozhaeva, K. A. Gladysheva, A. M. Kosyakova, V. A. Malygin, S. A. Kuznetsova, D. V. Ilyinov, and A. S. Sukhanova
Processing aspects of CdZnTe fragments and 2ꞌꞌ wafers for epitaxial growing CdHgTe by molecular beam epitaxy 289
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
F. S. Fedotov and A. M. Telegin
Study of a magnetic trap for a magnetron sputtering system 301
D. A. Mashoshin, D. G. Denisov, A. B. Morozov, and V. E. Patrikeev
Development and study of circuit solutions in the design of the lighting branch of a dynamic interferometer for quality control of optical surfaces 308
Другие статьи выпуска
Разработано и экспериментально проверено схемотехническое решение, а именно модернизированная осветительная ветвь динамического интерферометра, позволяющее увеличить точность измерения параметров качества оптических поверхностей путём минимизации контраста спекл-структуры за счёт введения в схему осветительной ветви вращающегося диффузора.
Приведены результаты компьютерного и лабораторного моделирования магнитной распылительной системы (МРС), используемой для физического осаждения пленок в вакууме. Приведены рекомендации по выбору геометрических параметров МРС и значениям магнитного поля.
Исследованы спектральные характеристики фотоприемных устройств (ФПУ), детектирующих излучение в средневолновом инфракрасном (ИК) диапазоне спектра, изготовленные на основе антимонида индия, предназначенные для обнаружения, распознавания и идентификации тепловых объектов. Проведен расчет квантовой эффективности в зависимости от конструктивных параметров фотодиодов с учетом прохождения излучения через антиотражающее покрытие, а также с учетом отражения от границы раздела «p+-слой/омический контакт» с последующим повторным поглощением в структуре фотодиода. Разработана аналитическая модель коэффициента поглощения антимонида индия с учетом эффекта Бур-штейна-Мосса и правила Урбаха. Определена оптимальная толщина базового слоя фотодиода при различных значениях времени жизни неосновных носителей заряда.
Ранее было установлено, что существует взаимосвязь между динамикой плазмы и процессом ускорения электронов в микропинчевом разряде. Авторы предприняли попытку ввести управляемую временную задержку процесса ускорения электронов относительно процесса сжатия плазмы в перетяжке канала тока. С указанной целью для сильноточной вакуумной искры в режиме микропинчевания был использован комбинированный источник тока, состоящий из параллельно включенных конденсаторной батареи и формирующей линии переменной длины. Было обнаружено, что при использовании формирующей линии достаточной протяженности наблюдается поток высокоэнергетичных электронов с энергией порядка 104–105 эВ на частицу, распространяющийся в направлении внешнего электрода независимо от полярности электродов, а продолжительность существования условий для ускорения электронов примерно на два порядка величины превышает продолжительность быстрого радиационного сжатия и процесс ускорения не может быть связан исключительно с ним.
Рассматривается стационарное движение плазмы вблизи вращающегося с угловой скоростью протяженного диэлектрического диска при наличии внешнего потока с угловой скоростью в условиях действия внешнего однородного осевого магнитного поля и осевого градиента температуры. Анализ задачи выполнен в газодинамическом приближении с учетом центробежных сил и осевого перераспределения плотности. Рассчитаны профили радиальной компоненты скорости проводящего газа вблизи диэлектрической поверхности диска для различных параметров среды.
Дан обзор новых наиболее интересных результатов, представленных на ежегодной XLIX Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, состоявшейся с 14 по 18 марта 2022 года в режиме on-line. Проведен анализ развития и достижений основных направлений исследований в области физики плазмы в России и их сопоставление с аналогичными работами за рубежом.
Представлена программа электронного журнала для плазмохимических исследований по синтезу материалов на специализированном стенде с мощным импульсным гиротроном ИОФ РАН. На основании экспериментального цикла работ 2019–2020 гг. плазмохимического синтеза микро и наночастиц был создан прототип электронного журнала и сформированы для него требования по хранению и обработке информации. Прототип электронного журнала был разработан на платформе «1С: Предприятие». Созданная программа для формирования базы параметров плазмохимического синтеза была успешно протестирована в экспериментальных сессиях 2020–2021 гг.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400