ХІМІЧНЕ ТРАВЛЕННЯ МОНОКРИСТАЛІВ СdTe, ZnxCd1-xTe та CdxHg1-xTe РОЗЧИНАМИ HNO3 – KI – ДИМЕТИЛФОРМАМІД

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.35433/naturaljournal.3.2023.155-166

Ключові слова:

хімічне розчинення, кадмій телурид, монокристали, швидкість розчинення, травник, хіміко-динамічне полірування, хіміко-механічне полірування

Анотація

У відтворюваних гідродинамічних умовах уперше досліджено хімічне розчинення монокристалів CdTe та твердих розчинів ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe у розчинах HNO3 – KI – диметилформамід. Показано, що травильні композиції даної системи дешевші, створюють менш агресивне середовище, стійкіші у часі та є екологічно безпечніші. Побудовано діаграми «склад розчину – швидкість розчинення» та визначено концентраційні межі поліруючих травників. Хіміко-динамічне полірування досліджуваними розчинами може проводитись при об’ємному вмісті HNO3 9-15 % при цьому швидкість полірування поверхні монокристалів CdTe та твердих розчинів ZnxCd1-xTe і CdxHg1-xTe знаходиться у межах 1,6-2,5 мкм/хв. Встановлено залежність концентрації йонів, які перейшли у розчин після взаємодії твердих розчинів ZnxCd1-xTe з досліджуваними травниками, від вмісту окисника у травнику та показано, що вміст йонів у розчині відповідає мольному співвідношенню у напівпровіднику і свідчить про рівномірне розчинення поверхні. За даними кінетичних досліджень розраховано уявну енергію активації процесу полірування для розчину складу (в об. %): 12 НNO3 + 88 KІ (ДМФА), яка не перевищує 15,1 кДж/моль для СdTe і 7,7 кДж/моль для твердих розчинів на його основі, що вказує на лімітування процесу дифузійними стадіями. Визначено вплив лактатної кислоти та природи напівпровідника на кінетику хіміко-механічного полірування досліджуваних монокристалів. При розведені поліруючого розчину органічною кислотою до 40 об. % швидкість хіміко-механічного полірування зменшується від 3,5 до 0,5 мкм/хв. Розроблено склади травильних сумішей та режими реалізації хіміко-динамічного полірування, яке рекомендується проводити у відповідній установці при температурі 293 К і швидкістю обертання диску 82 хв 1 та хіміко-механічного полірування вказаних монокристалів з додаванням лактатної кислоти і швидкостями розчинення 3,5-0,5 мкм/хв.

Посилання

Chayka, M. V., Tomashyk, Z. F., Tomashyk, V. M., Malanych, G. P. & Korchovyi, A. A. (2019). Optimization of bromine-emerging etching compositions K2Cr2O7 – HBr – ethylene glycol for forming a polished surface of CdTe, ZnxCd1-xTe and CdxHg1-xTe. Functional Materials, 26 (1), 189–196. https://doi.org/10.15407/fm26.01.189 [in English].

Chayka, M. V., Tomashyk, Z. F., Tomashyk, V. M., Malanych, G. P. & Korchovyi, A. A. (2019). Chemical-mechanical polishing of CdTe, ZnxCd1-xTe and CdxHg1-xTe single crystal surfaces by K2Cr2O7 – HBr – solvent etchants. Functional Materials, 26 (2), 412–418. https://doi.org/10.15407/fm26.02.412 [in English].

Chayka, M. V., Tomashyk, Z. F., Tomashyk, V. M., Malanych, G. P. & Korchovyi, A. A. (2022). Peculiarities of nanosized relief formation. on the CdxHg1-xTe single crystals surface using K2Cr2O7 – HBr – solvent etchants. Functional Materials, 29 (2), 305–313. https://doi.org/10.15407/fm29.02.305 [in English].

Chayka, M., Tomashyk, Z., Tomashyk, V., Malanych, G. & Korchovyi, A. (2022). Formation of nanosized relief on the CdTe single crystals surface by bromine-emerging etchants. Applied Nanoscience, 12 (3), 603–609. https://doi.org/10.1007/s13204-021-01716-8 [in English].

Crocco, J., Zheng, Q., Bensalah, H. & Dieguez, E. (2012). Detector surface preparation of Cd0.9Zn0.1Te for electrode patterning. Applied Surface Science, 258, 2948–2952. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.11.014 [in English].

Denysyuk, R. O. (2014). Chemical treatment of Cd1-xMnxTe single crystals with Н2О2 – HI – citric acid aqueous solutions. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics, 17 (1), 21–24. http://journal-spqeo.org.ua/n1_2014/v17n1-2014-p021-024.pdf [in English].

Denysyuk, R. O., Tomashik, V. M., Tomashik, Z. F., Chernyuk, O. S. & Grytsiv, V. I. (2009). Chemical treatment of monocrystalline cadmium telluride and Cd1-xMnxTe solid solutions by Н2О2 – HI – citratic acid etchant compositions. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics, 12 (2), 125–128. http://journal-spqeo.org.ua/n2_2009/v12n2-2009-p125-128.pdf [in English].

Hvozdiyevskyi, Ye. Ye., Denysyuk, R. O., Tomashyk, V. M., Malanych, G. P. & Tomashyk, Z. F. (2018). Interaction of HNO3 – HI – citric acid aqueous solutions with CdTe, Zn0.04Cd0.96Te, Zn0.1Cd0.9Te and Cd0.2Hg0.8Te semiconductors. Functional Materials, 25 (3), 471–476. https://doi.org/10.15407/fm25.03.471 [in English].

Nelson, A. J., Conway, A. M., Reinhardt, C. E., Ferreira, J. L., Nikolic, R. J. & Payne, S. A. (2009). X-ray photoemission analysis of passivated Cd(1–x)ZnxTe surfaces for improved radiation detectors. Materials Letters, 63, 180-181. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2008.09.051 [in English].

Hvozdiyevskyi, Ye. Ye., Denysyuk, R. O., Tomashyk, V. M., Tomashyk, Z. F. & Grytsiv, V. I. (2013). Khimichne poliruvannia SdTe ta tverdykh rozchyniv ZnxCd1-xTe i Cd1-xHgxTe vodnymy rozchynamy HNO3 – HI – tartratna kyslota [Chemical Polishig of CdTe and Solid Solution ZnxCd1-xTe and Cd1-xHgxTe be the HNO3 – НІ – Tartaric Acid Aqueous Solutions]. Naukovyi visnyk Chernivetskoho universytetu.: Khimiia. [Scientific Bulletin of Chernivtsi University: Chemistry], (658), 136–140. http://eprints.zu.edu.ua/14526/1/Gvozdiyevskyi.pdf [in Ukrainian].

Hvozdiyevskyi, Ye. Ye., Denysyuk, R. O., Tomashyk, V. M. & Tomashyk, Z. F. (2016). Khimichna obrobka CdTe ta tverdykh rozchyniv ZnxCd1-xTe i Cd0,2Hg0,8Te vodnymy rozchynamy HNO3 – HI – laktatna kyslota [Chemical Treatment of CdTe and Solid Solution ZnxCd1-xTe and Cd0,2Hg0,8Te by the HNO3–НІ–Lactate Acid Aqueous Solutions]. Fizyka i khimiia tverdoho tila [Physics and Chemistry of Solid State], 17 (2), 247–250. https://doi.org/10.15330/pcss.17.2.247-250 [in Ukrainian].

Hvozdiyevskyi, Ye. Ye., Denysyuk, R. O., Tomashyk, V. M. & Tomashyk, Z. F. (2017) Travlennia monokrystaliv CdTe, ZnxCd1-xTe i CdxHg1-xTe vodnymy rozchynamy HNO3 – HI – hlitseryn [Chemical Polishig of CdTe and Solid Solution ZnxCd1-xTe and Cd0.2Hg0.8Te by the HNO3 – НІ – Glycerin Acid Aqueous Solutions]. Fizyka i khimiia tverdoho tila [Physics and Chemistry of Solid State], 18 (1), 117–121. https://doi.org/10.15330/pcss.18.1.117-121 [in Ukrainian].

Denysyuk, R. O., Tomashik, V. M., Tomashik, Z. F. & Grytsiv V. I. (2012). Khimichna vzaiemodiia Cd1-xMnxTe z travylnymy kompozytsiiamy H2O2 – HI – laktatna kyslota [Chemical Interaction of Cd1-xMnxTe with Н2О2–НІ–Lactic Acid (С3Н6О3) Etchant Compositions]. Fizyka i khimiia tverdoho tila [Physics and Chemistry of Solid State], 13 (2), 410–414. http://page.if.ua/uploads/pcss/vol13/!1302-19.pdf [in Ukrainian].

Denysyuk, R. O. (2014). Khimiko-mekhanichne poliruvannia Cd1-xMnxTe rozchynamy na osnovi H2O2 – HI – tsytratna kyslota [Chemical and Mechanical Polishing of Cd1-xMnxTe by Solutions Based on H2O2–HI–Citric Acid]. Fizyka i khimiia tverdoho tila [Physics and Chemistry of Solid State], 15 (1), 214–218. http://page.if.ua/uploads/pcss/vol15/!1501-33.pdf [in Ukrainian].

Denysyuk, R. O., Tomashik, V. M. & Hvozdiyevskyi, Ye. Ye. (2016). Vzaiemodiia monokrystaliv tverdykh rozchyniv ZnxCd1-xTe ta Cd0,2Hg0,8Te z travylnymy kompozytsiiamy I2 – HI [The Interactions of ZnxCd1-xTe and Cd0.2Hg0.8Te Solid Solutions Single Crystals With I2 – HI Etching Compositions]. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii [Questions of chemistry and chemical technology], 2 (106), 51–55. http://vhht.dp.ua/wp-content/uploads/pdf/2016/2/Denysyuk.pdf [in Ukrainian].

Chayka, M. V., Denysyuk, R. O., Tomashyk, Z. F. & Tomashyk, V. M. (2018). Khimichna vzaiemodiia CdTe, ZnxCd1-xTe ta CdxHg1-xTe z vodnymy rozchynamy K2Cr2O7 – HBr (HCl) [Chemical interaction of CdTe, ZnxCd1-xTe and CdxHg1-XTe with K2Cr2O7-HBr (HCl) aqueous solutions]. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii [Questions of chemistry and chemical technology], (1), 51–56. http://vhht.dp.ua/wp-content/uploads/pdf/2018/1/Chayka.pdf [in Ukrainian].

Chayka, M. V., Tomashyk, Z. F., Malanych, G. P., Tomashyk, V. M., Panasyuk, D. Yu. & Kaminskiy, O. M. (2020). Fizyko-khimichna vzaiemodiia monokrystaliv CdTe ta ZnxCd1-xTe z vodnymy rozchynamy K2Cr2O7 – HBr – oksalatna kyslota [Physicochemical Interaction of CdTe and ZnxCd1-xTe Single Crystals With K2Cr2O7–HBr–Oxalic Acid Aqueous Solutions]. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii [Questions of chemistry and chemical technology], (4), 187–193. http://dx.doi.org/10.32434/0321-4095-2020-131-4-187-193 [in Ukrainian].

Chayka, M. V., Tomashyk, Z. F., Tomashyk, V. M., Malanych, G. P. & Denysyuk, R. O. (2018). Khimichne travlennia monokrystaliv CdTe, ZnxCd1-xTe ta CdxHg1-xTe vodnymy rozchynamy K2Cr2O7 – HBr – atsetatna kyslota [The Chemical Etching of the CdTe, ZnxCd1-xTe and CdxHg1-xTe Single Crystals With the K2Cr2O7 – HBr – Acetic Acid Aqueous Solutions]. Naukovyi visnyk Chernivetskoho universytetu.: Khimiia. [Scientific Bulletin of Chernivtsi University: Chemistry], (805), 46–52. http://eprints.zu.edu.ua/28229/1/NV805_046-052_Chayka.pdf [in Ukrainian].

Chayka, M. V., Tomashyk, Z. F., Tomashyk, V. M., Malanych, G. P. & Korchovyi, A. A. (2018). Osoblyvosti khimichnoho rozchynennia monokrystaliv CdTe, ZnxCd1−xTe ta CdxHg1−xTe u vodnykh rozchynakh K2Cr2O7 – HBr – C4H6O6 [Features of the chemical dissolution of CdTe, ZnxCd1-xTe and CdxHg1-xTe single crystals in K2Cr2O7–HBr–C4H6O6 aqueous solutions]. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii [Questions of chemistry and chemical technology], (6), 99–106. http://doi.org/10.32434/0321-4095-2018-121-6-99-106 [in Ukrainian].

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-10-11