ОПТИМІЗАЦІЯ ТРАВНИКІВ К2CR2O7 – HBR – ЛАКТАТНА КИСЛОТА ДЛЯ ВИДАЛЕННЯ ТОНКИХ ШАРІВ З ПОВЕРХНІ CDTE ТА ZNXCD1-XTE
DOI:
https://doi.org/10.32782/naturaljournal.11.2025.39Ключові слова:
хімічне розчинення, тверді розчини, кадмію телурид, монокристали, травник, швидкість розчинення, хіміко-динамічне поліруванняАнотація
У роботі досліджено закономірності хіміко-динамічного полірування поверхні монокристалів CdTe та твердих розчинів ZnxCd1-xTe (x = 0,04 і 0,1) у водних розчинах системи К2Cr2O7 – HBr – лактатна кислота. Вперше у відтворюваних гідродинамічних умовах за допомогою методу диску, що обертається, досліджено кінетичні закономірності процесу розчинення поверхні напівпровідників у цих розчинах. За результатами досліджень методом математичного планування експерименту на симплексі побудовано діаграми «склад розчину – швидкість полірування» монокристалів у травильних композиціях системи К2Cr2O7 – HBr – лактатна кислота та встановлено концентраційні межі полірувальних та неполірувальних розчинів. Визначено вплив лактатної кислоти та природи напівпровідників на закономірності хімічного розчинення та стан полірованої поверхні СdTe, Zn0,04Cd0,96Te і Zn0,1Cd0,9Te. Встановлено, що під час полірування твердих розчинів ZnxCd1-xTe із застосуванням розроблених травильних композицій збільшення вмісту Zn у складі напівпровідників призводить до підвищення швидкості розчинення, розширення меж полірувальних ділянок та покращення якості полірованої поверхні. За результатами кінетичних досліджень доведено, що фізико-хімічна взаємодія напівпровідників із полірувальними травниками лімітується стадією дифузії. З’ясовано, що розроблені травильні композиції не втрачають полірувального ефекту тривалий час (до 10 днів), а швидкість полірування зменшується незначно. Створено серію нових повільних полірувальних травників, розроблено оптимальні режими проведення процесу хіміко-динамічного полірування та методику ефективної промивки полірованих пластин після різних етапів обробки. Методами металографічного, профілометричного аналізів та атомно-силової мікроскопії досліджено стан поверхні зразків після обробки та доведено, що полірування розробленими травильними розчинами сприяє формуванню надгладкої (Rа ≤ 10 нм) поверхні монокристалів CdTe та твердих розчинів ZnxCd1-xTe.
Посилання
Левченко І.В., Стратійчук І.Б., Томашик В.М., Маланич Г.П., Кравецький М.Ю., Корчовий А.А. Хімічне травлення поверхні InAs, InSb, GaAs та GaSb. Науковий вісник Чернівецького університету. Серія «Хімія». 2016. № 781. С. 60–67.
Левченко І.В., Стратійчук І.Б., Томашик В.М., Маланич Г.П., Корчовий А.А. Хімічне розчинення InAs, InSb, GaAs та GaSb в травильних композиціях (NH4)2Cr2O7 − HBr − H2O. Вісник Одеського національного університету. Серія «Хімія». 2017. Т. 22. (3). С. 63–72.
Чайка М.В., Денисюк Р.О., Томашик З.Ф., Томашик В.М. Хімічна взаємодія CdTe, ZnxCd1-xTe та CdxHg1-xTe з водними розчинами К2Cr2O7 – HBr (HCl). Питання хімії та хімічної технології. 2018. № 1. С. 51–56.
Чайка М.В., Томашик З.Ф., Томашик В.М., Маланич Г.П., Корчовий А.А. Особливості хімічного розчинення монокристалів CdTe, ZnxCd1-xTe та CdxHg1-xTe у водних розчинах K2Cr2O7 – HBr – C4H6O6. Вопросы химии и химической технологии. 2018. № 6. С. 99–106. http://dx.doi.org/10.32434/0321-4095-2018-121-6-99-106.
Чайка М.В., Томашик З.Ф., Маланич Г.П., Томашик В.М., Панасюк Д.Ю., Камінський О.М. Фізико-хімічна взаємодія монокристалів CdTe та ZnxCd1–xTe з водними розчинами К2Cr2O7 – HBr – оксалатна кислота. Питання хімії та хімічної технології. 2020. № 4. С. 187–193. http://dx.doi.org/10.32434/0321-4095-2020-131-4-187-193.
Чухненко П.С., Іваніцька В.Г., Томашик З.Ф., Томашик В.М., Стратійчук І.Б. Хімічне травлення легованих елементами IV групи монокристалів CdTe водними розчинами (NH4)2Cr2O7–HBr. Науковий вісник Чернівецького університету. Серія «Хімія». 2009. № 473. С. 43–46.
Chayka M.V., Tomashyk Z.F., Tomashyk V.M., Malanych G.P., Korchovyi A.A. Optimization of bromine-emerging etching compositions K2Cr2O7-HBr-ethylene glycol for forming a polished surface of CdTe, ZnxCd1-xTe and CdxHg1-xTe. Functional Materials. 2019. Vol. 26 (1). P. 189–196. https://doi.org/10.15407/fm26.01.189.
Chayka M., Tomashyk Z., Tomashyk V., Malanych G., Korchovyi A. Formation of nanosized relief on the CdTe single crystals surface by bromine-emerging etchants. Applied Nanoscience. 2022. Vol. 12. P. 603–609. https://doi.org/10.1007/s13204-021-01716-8.
Jafarov M.A., Nasirov E.F., Jahangirova S. ZnS/Cu2ZnSnS4/CdTe/In Thin Film Structure for Solar Cells. Journal of Advances in Physics. 2018. Vol. 14 (2). Р.5435–5441. https://doi.org/10.24297/jap.v14i2.7395.
Kosyachenko L.A., Yurtsenyuk N.S., Rarenko I.M., Sklyarchuk V.M., Sklyarchuk O.F., Zakharuk Z.I., Grushko E.V. Charge transport mechanisms in Schottky diodes based on low-resistance CdTe:Mn. Semiconductors. 2013. Vol. 47 (7). Р. 916–924. https://doi.org/10.1134/S1063782613070129.
Levchenko I.V., Tomashyk V.M., Stratiychuk I.B., Malanych G.P., Stanetska A.S., Korchovyi A.A. Chemical polishing of InAs, InSb, GaAs and GaSb. Functional materials. 2017. Vol. 24 (4). P. 654–659. https://doi.org/10.15407/fm24.04.654.
Levchenko I., Tomashyk V., Stratiychuk I., Malanych G., Korchovyi A., Kryvyi S., Kolomys O. Formation of the InAs, InSb, GaAs and GaS-polished surface. Applied Nanoscience. 2018. Vol. 8. Р. 949–953. https://doi.org/10.1007/s13204-018-0788-7.
Levchenko I., Tomashyk V., Malanych G., Stratiychuk I., Korchovyi A. Improvement the InAs, InSb, GaAs and GaSb surface state by nanoscale wet etching. Applied Nanoscience. 2022. Vol. 12. P. 1139–1145. https://doi.org/10.1007/s13204-021-01784-w.
Machniy V.P., Skrypnyk N.J. Mechanisms of current flow in Au-CdTe contacts with a modified sur-face. Semiconductors. 2011. Vol. 45 (3). Р. 312–315. https://doi.org/10.1134/S106378261103016X.
Ojo A.A., Salim H.I., Dharmadasa I.M. The influence of ZnS crystallinity on all-electroplated ZnS/CdS/CdTe graded bandgap device properties. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2018. Vol. 29 (16). Р. 13631–13642. https://doi.org/10.1007/s10854-018-9491-4.
Rodríguez-Fernández J., Carcelén V., Hidalgo P., Vijayan N., Piqueras J., Sochinskii N.V., Perez J.M., Diéguez E. Relationship between the cathodoluminescence emission and resis-tivity in In doped CdZnTe crystals. Journal of Applied Physics. 2009. Vol. 106 (4). P. 044901. https://doi.org/10.1063/1.3197031.
Wright J.S., Washington A.L., Duff M.C., Burger A., Groza M., Matei L., Buliga V. The Effect of Subbandgap Illumination on the Bulk Resistivity of CdZnTe. Journal of Electronic Materials. 2013. Vol. 42. P. 3119–3124. https://doi.org/10.1007/s11664-013-2676-y.
Ye J., Wang S., Zhu C., Xu G., Luo L. Wafer level packaging for GaAs optical detector using through wafer grooves (TWG) fabricated by mechanical dicing and wet etching. 14th International Conference on Electronic Packaging Technology, Dalian, China. 2013. Р. 1305–1307. https://doi.org/10.1109/ICEPT.2013.6756697.
Ye J., Wang S., Zhu C., Xu G., Luo L. Novel combined through – wafer - groove fabrication approach and its application in wafer level packaging of GaAs CCD. Microsystem Technologies. 2016. Vol. 22 (8). Р. 1983–1989. https://doi.org/10.1007/s00542-015-2507-6.
