Введение к работе
Актуальность: Быстрое развитие электроники и микроэлектроники требуют поиска новых полупроводниковых материалов с необычными или даже уникальными свойствами, не присущими используемым в настоящее время полупроводникам, и отработки технологии их получения. Наряду с элементарными и бинарными полупроводниками все большее значение в микроэлектронной технике приобретают тройные и более сложные соединения. Большие потенциальные возможности практического использования имеют анизотропные материалы, электронные процессы в которых обладают рядом специфических особенностей, а также узкозонные полупроводники, образующие системы твердых растворов с инверсией зон.
Интересными полупроводниковыми материалами с сильно зависящими от структуры физическими свойствами являются соединения системы ZnS-In2S3- Они существуют в форме множества политипных модификаций. Все они представляют собой гексагональные или ромбоэдрические слоистые структуры, с одним и тем же параметром а = 3,85 А и различными параметрами с.
Физические свойства соединений этой системы зависят как от химического состава, т.е. от соотношения ZnS/In^Sa, так и от структуры конкретной политипной модификации. В связи с этим актуальным представляется исследование кристаллической структуры тройных полупроводниковых соединений.
Цель ..работы,:
1. Определение структуры монокристаллов тройных
полупроводниковых фаз в системе ZnS-In2S3.
2. Расчет теоретически возможных политипных
модификаций соединений данной системы.
3. Исследование структурного разнообразия пшштинов
данной системы злектронографйческим методом.
Научная новизна роботы:
- определены кристаллические структуры двух новых
политипных модификаций ZnlnjS^, одной модификации
Zn2ln2S5 и одной мо-дификации ZnglnsSg.
- обнаружен первый шестипакетный политип ZnIn2S4,
с = 74,15 А.
- на основе теории плотнейших упаковок с учетом
структурных особенностей и ограничений, присущих
системе ZnS-In2S3, была разработан алгоритм и написана программа расчета теоретически возможных упаковок атомов серы для полигипных модификаций соединений ZnlnjS,}, Z^Ir^Sj и Zn3ln2Se в зависимости от заданного числа слоев атомов S в пакете, составляющем основу структур данных соединений, и количества пакетов в ячейке. Рассчитаны такие упаковки для ZnIn2S4 от одно- до шестипакетных политипов, для Z^InjSs от одно- до четырехпакетных политипов И ДЛЯ 2пзІП2$б от одно- до трехпакетных политипов включительно.
- по данным электронографи'ческих исследований ряда образцов найдены 11 различных политипных модификаций с элементарными ячейками, содержащими 2, 3, 4, 6 и 9 пакетов для Znlr^S*, 2, 3 и 9 пакетов для Z^I^Ss и 3 пакета для ZnsIr^Sg. Особый интерес представляет нахождение политипов с параметрами, которые не встречались до настоящего времени, а именно Znal^SeHII), поскольку данное соединение до настоящего времени известно только в виде различных однопакетных политипов, и девятипакетных политипов соединений ZnIn2S4 и Z^I^Ss.
Практическая значимость работы:
Реитгеноструктурное исследование новых
политипных модификаций расширяет круг известных политипов данной системы, полученные данные могут быть использованы в процессе исследования связи физических свойств соединений данной системы с их структурой и для целенаправленного поиска новых v модификаций с ожидаемыми физическими свойствами.
Использование в рентгеноструктурном анализе теоретически возможных упаковок атомов серы позволяет упростить локализацию тяжелых атомов по синтезу Патерсона на первом этапе рёнтгено-структурного исследования кристаллов данных соединений.
Сравнение массивов экспериментальных
интенсивностей с массивами теоретических интенсивностей,
рассчитанными. по ряду моделей, позволяет
идентифицировать структуры политипов в случае, когда дифракционная картина не позволяет определить структуру прямыми или патерсоновскими методами, но обладает какими-либо характерными особенностями.
Апробация работы: Результаты работы
докладывались на VII Всесоюзной конференции по росту кристаллов, Симпозиуме по молекулярно-лучевой эпитяксии. Москва,- 1988; It Всесоюзной школе по физике и
химии рыхлых и слоистых структур., Харьков, 19ВВ; XII Европейской кристаллографической конференции, Москва, 1989; VI научной конференции молодых ученых и специалистов, Ужгород, 1991; XIII Международном совещании по рентгенографии минерального сырья. Белгород, 1995. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ
Объем и структура диссертации: Работа состоит из
86 стр. основного текста (включая введение, 4 главы,
заключение, 9 таблиц и 16 рисунков), списка
использованной литературы (169 наименований) и приложений (2). Общий ее объем 104 стр.
