FR2608637A1 - PROCESS FOR THE GROWTH OF SEMICONDUCTOR MATERIALS BASED ON GROUP II AND VI ELEMENTS BY CHEMICAL DEPOSITION OF ORGANOMETALLIC COMPOUNDS IN VAPOR PHASE, WITH IMPROVED COMPOSITION UNIFORMITY - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/46—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
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Abstract
ON DECRIT UN PROCEDE POUR LA CROISSANCE D'UNE COUCHE EPITAXIALE D'ELEMENTS DES GROUPES II ET VI SUR UN SUBSTRAT. LE PROCEDE COMPREND L'ETAPE DE L'ENVOI DE PLUSIEURS COURANTS DE VAPEUR SUR LE SUBSTRAT, COMPRENANT UNE VAPEUR D'UN COMPOSE ORGANIQUE D'UN ELEMENT DU GROUPE II, UNE VAPEUR D'UN COMPOSE ORGANIQUE D'UN ELEMENT DU GROUPE VI, ET UNE VAPEUR DE MERCURE ELEMENTAIRE DU GROUPE II. AU MOINS UNE PARMI LA VAPEUR DU COMPOSE ORGANIQUE DE L'ELEMENT DU GROUPE II ET LA VAPEUR DU COMPOSE ORGANIQUE DE L'ELEMENT DU GROUPE VI COMPORTE DES RADICAUX ORGANIQUES QUI REPOUSSENT STERIQUEMENT LA SECONDE DES VAPEURS DE COMPOSES ORGANIQUES DES ELEMENTS DU GROUPE II ET DU GROUPE VI, OU QUI SONT RESPONSABLES D'UN TRANSFERT D'ELECTRONS A L'ELEMENT DU GROUPE II OU D'UN RETRAIT D'ELECTRONS HORS DE L'ELEMENT DU GROUPE VI. GRACE AUX DISPOSITIONS PARTICULIERES DECRITES, ON PENSE OBTENIR UNE PYROLYSE PRATIQUEMENT INDEPENDANTE DE LA VAPEUR DU COMPOSE ORGANIQUE DE L'ELEMENT DU GROUPEII AU-DESSUS DE LA REGION DE CROISSANCE DU SUBSTRAT, ET PAR CONSEQUENT REDUIRE CONSIDERABLEMENT LES EPUISEMENTS D'ELEMENTS DU GROUPE II, TELS QUE L'EPUISEMENT DE CADMIUM, DANS DES PELLICULES EPITAXIALES DEPOSEES SUR LE SUBSTRAT.A PROCESS FOR THE GROWTH OF AN EPITAXIAL LAYER OF ELEMENTS OF GROUPS II AND VI ON A SUBSTRATE IS DESCRIBED. THE PROCESS INCLUDES THE STEP OF SENDING MULTIPLE STEAM STREAMS ONTO THE SUBSTRATE, COMPRISING A STEAM OF AN ORGANIC COMPOUND OF A GROUP II ELEMENT, A STEAM OF AN ORGANIC COMPOUND OF A GROUP VI ELEMENT, AND AN ELEMENTARY MERCURY VAPOR OF GROUP II. AT LEAST ONE VAPOR OF THE ORGANIC COMPOUND OF GROUP II ELEMENT AND THE VAPOR OF ORGANIC COMPOUND OF GROUP VI ELEMENT CONTAINS ORGANIC RADICALS THAT STERICALLY REPRESENT THE SECOND VAPOR OF ORGANIC COMPOUNDS FROM GROUP II ELEMENTS AND GROUP VI, OR WHO ARE RESPONSIBLE FOR A TRANSFER OF ELECTRONS TO THE GROUP II ELEMENT OR WITHDRAWAL OF ELECTRONS FROM THE GROUP VI ELEMENT. THANKS TO THE PARTICULAR PROVISIONS DESCRIBED, IT IS EXPECTED TO OBTAIN A PRACTICALLY INDEPENDENT PYROLYSIS OF THE VAPOR OF THE ORGANIC COMPOUND OF THE ELEMENT OF THE GROUP II ABOVE THE REGION OF GROWTH OF THE SUBSTRATE, AND THUS CONSIDERABLY REDUCE THE EXHAUSTS OF ELEMENTS SUCH AS THE EXHAUST OF CADMIUM, IN EPITAXIAL FILMS DEPOSITED ON THE SUBSTRATE.
Description
-- i --- i -
La présente invention concerne d'une façon générale des techniques de croissance épitaxiale, et plus particulièrement la croissance de matériaux cristallins semiconducteurs à base The present invention relates generally to epitaxial growth techniques, and more particularly to the growth of crystalline semiconductor materials based on
d'éléments des groupes II et VI.elements from groups II and VI.
Comme il est connu dans la technique, les matériaux épitaxiaux semiconducteurs à base d'éléments des groupes II et VI, tels que le tellurure de cadmium et le tellurure de mercure et de cadmium, ont des applications importantes en tant qu'éléments photodétecteurs pour la détection d'énergie électromagnétique dans le domaine spectral allant environ de 0,8 pm à 30 gm. Par ajustement d'une composition d'alliage de As is known in the art, semiconductor epitaxial materials based on elements of groups II and VI, such as cadmium telluride and mercury and cadmium telluride, have important applications as photodetector elements for detection of electromagnetic energy in the spectral range ranging from approximately 0.8 pm to 30 gm. By adjusting an alloy composition of
cadmium et de mercure, on obtient des éléments photodétec- cadmium and mercury, photodetect elements are obtained
teurs qui sont sensibles à différentes gammes de longueur d'onde dans la bande de longueur d'onde allant de 0,8 pm à pim. On a proposé plusieurs techniques différentes pour teurs which are sensitive to different wavelength ranges in the wavelength band from 0.8 pm to pim. Several different techniques have been proposed for
l'obtention de tellurure de cadmium et de tellurure de mer- obtaining cadmium telluride and sea telluride-
cure et de cadmium, appropriés pour être utilisés dans des applications de photodétecteurs. Un procédé proposé est l'épitaxie de composés organométalliques en phase vapeur cure and cadmium, suitable for use in photodetector applications. A proposed method is the epitaxy of organometallic compounds in the vapor phase
(EOMPV), dénommée également dépôt chimique de composés orga- (EOMPV), also known as chemical deposition of organic compounds
- 2 nométalliques en phase vapeur (DCOMV). Comme on le sait, la technique de DCOMV pour la croissance de tellurure de mercure et de cadmium comprend l'envoi de vapeurs de mercure, de diméthylcadmium et de tellurure de diéthyle dans un réacteur, et la mise en réaction chimique des vapeurs envoyées, pour - 2 nometallic vapor phase (DCOMV). As is known, the DCOMV technique for the growth of mercury and cadmium telluride comprises sending mercury, dimethylcadmium and diethyl telluride vapors to a reactor, and chemically reacting the vapors sent, for
l'obtention du matériau épitaxial. obtaining the epitaxial material.
On rencontre divers problèmes dans la technique de croissance de couches épitaxiales de tellurure de mercure et Various problems are encountered in the technique of growing epitaxial layers of mercury telluride and
de cadmium par le procédé de DCOMV. Un problème particulière- of cadmium by the DCOMV process. A special problem-
ment important est l'uniformité de composition des couches important is the uniform composition of the layers
épitaxiales déposées, obtenues par la technique de DCOMV. epitaxial deposits, obtained by the DCOMV technique.
En général, la composition de ces couches varie, de la In general, the composition of these layers varies, from the
partie du substrat qui se trouve en aval à la partie du sub- part of the substrate which is downstream to the part of the sub-
strat qui se trouve en amont. La variation de la composition strat which is upstream. Variation in composition
implique en général un épuisement du Cd croissant progressi- generally implies an exhaustion of the progressively increasing Cd
vement en direction de la partie en aval, ou partie arrière, towards the downstream part, or the rear part,
du substrat, tandis que la partie en amont, ou partie fron- of the substrate, while the upstream part, or front part
tale, du substrat, est en général excessivement riche en Cd. tale, from the substrate, is generally excessively rich in Cd.
En général, on constate également des écarts par rapport à l'uniformité latérale, et d'un côté à l'autre, de la teneur In general, there are also deviations from the lateral uniformity, and from side to side, in the content
en Cd.in Cd.
La conception dominante en ce qui concerne les mécanis- The prevailing view of mechanics
mes des réactions chimiques qui se produisent dans des maté- my chemical reactions that occur in materials
riaux à base d'éléments des groupes II et VI, à croissance effectuée par DCOMV, est donnée dans un article intitulé Organometallic Growth of II-VI Compounds" (Croissance organométallique de composés d'éléments des groupes II et VI), par J.B. Mullin et coll., Journal of Crystal Growth, vol. 55, 1981, p. 92-106. Dans cet article, les auteurs suggèrent qu'il est possible que les composés alkyle de tellure et de cadmium envoyés ne subissent pas une pyrolyse indépendamment l'un de l'autre. Ces auteurs suggèrent plutôt que des adducts ou complexes de ces composés sont produits, car le diméthylcadmium (DMCd) et le tellurure de diéthyle (DETe) sont attirés l'un vers l'autre dans la phase vapeur, -3 rials based on elements of groups II and VI, with growth effected by DCOMV, is given in an article entitled Organometallic Growth of II-VI Compounds "(by Organometallic growth of compounds of elements of groups II and VI), by JB Mullin et al., Journal of Crystal Growth, vol. 55, 1981, pp. 92-106. In this article, the authors suggest that the tellurium and cadmium alkyl compounds sent may not undergo pyrolysis independently l These authors rather suggest that adducts or complexes of these compounds are produced, because dimethylcadmium (DMCd) and diethyl telluride (DETe) are attracted to each other in the vapor phase, -3
en formant une liaison faible. Selon ces auteurs, la décompo- by forming a weak bond. According to these authors, the breakdown
sition de ces adducts conduit à la formation des matériaux à sition of these adducts leads to the formation of materials to
base d'éléments des groupes II et IV et d'autres produits. based on elements of groups II and IV and other products.
La croissance théorique, par exemple, de HgCdTe par DCOMV, peut être vue comme une pyrolyse irréversible, dans laquelle le composé alkyle primaire (1er ordre) du tellure et le composé alkyle, d'ordre 0, du cadmium, se décomposent The theoretical growth, for example, of HgCdTe by DCOMV, can be seen as an irreversible pyrolysis, in which the primary (1st order) alkyl compound of tellurium and the alkyl, order 0, cadmium compound, decompose
indépendamment en tellure élémentaire et cadmium élémentaire. independently in elementary tellurium and elementary cadmium.
Le tellure élémentaire réagit avec le cadmium élémentaire et avec le mercure élémentaire amenés dans le conduit de vapeur, Elemental tellurium reacts with elemental cadmium and with elemental mercury brought into the vapor duct,
pour former du tellurure de mercure et du tellurure de cad- to form mercury telluride and cadmium telluride
mium. Le tellurure de mercure et le tellurure de cadmium sont ensuite déposés sur le substrat, pour former du tellurure de mercure et de cadmium, comme indiqué dans les réactions 1-5 ci-dessous: DETe > Te + H.C. (réaction 1) Te + Hg - HgTe (réaction 2) DMCd - Cd + H.C. (réaction 3) Cd + Te - CdTe (réaction 4) HgTe + CdTe HglxCdxTe (réaction 5), mium. The mercury telluride and the cadmium telluride are then deposited on the substrate, to form mercury and cadmium telluride, as indicated in reactions 1-5 below: DETe> Te + HC (reaction 1) Te + Hg - HgTe (reaction 2) DMCd - Cd + HC (reaction 3) Cd + Te - CdTe (reaction 4) HgTe + CdTe HglxCdxTe (reaction 5),
dans lesquelles H.C. signifie "hydrocarbures". in which H.C. means "hydrocarbons".
Bien qu'il y ait des preuves en faveur de la croissance du tellurure de mercure par pyrolyse indépendante du composé alkyle primaire de tellure et par réaction entre le mercure Although there is evidence for the growth of mercury telluride by independent pyrolysis of the primary alkyl compound of tellurium and by reaction between mercury
et le tellure élémentaire (réactions 1 et 2), on pense main- and elemental tellurium (reactions 1 and 2), we now think
tenant que la croissance du tellurure de cadmium s'effectue par un processus différent qui se produit à des températures élevées. La réaction globale simplifiée est indiquée dans la holding that the growth of cadmium telluride takes place by a different process which occurs at high temperatures. The simplified overall reaction is shown in the
réaction 6.reaction 6.
DMCd + DeTe - CdTe + H.C. (réaction 6). DMCd + DeTe - CdTe + H.C. (reaction 6).
Dans cette réaction, l'atome de cadmium électropositif pré- In this reaction, the electropositive cadmium atom pre-
sent dans le diméthylcadmium (DMCd) est attiré vers l'atome feels in dimethylcadmium (DMCd) is attracted to the atom
de tellure électronégatif présent dans le tellurure de di- of electronegative tellurium present in the telluride of di-
éthyle. Aux basses températures, cette attraction n'est pas ethyl. At low temperatures, this attraction is not
suffisamment importante pour former une liaison donnant nais- large enough to form a bond giving rise to
- 4 -- 4 -
sance à un adduct stable. Toutefois, aux températures élevées sance to a stable adduct. However, at high temperatures
régnant au-dessus de la région de croissance dans le réac- prevailing over the growth region in the reaction
teur, cette attraction conduit à une réaction chimique dans this attraction leads to a chemical reaction in
laquelle les composés alkyle du cadmium et du tellure réa- which the alkyl compounds of cadmium and tellurium react
gissent pour former du tellurure de cadmium et d'autres hydrocarbures. Cette réaction chimique conduit à un rapide épuisement du cadmium dans les parties en aval des couches de HgCdTe formées sur le substrat. En conséquence, on retient le comportement non pyrolytique du composé alkyle de cadmium lie to form cadmium telluride and other hydrocarbons. This chemical reaction leads to a rapid depletion of cadmium in the downstream parts of the HgCdTe layers formed on the substrate. Consequently, the non-pyrolytic behavior of the alkyl cadmium compound is retained.
comme une cause première de la non uniformité de la composi- as a root cause of the non-uniformity of the composition
sition dans des pellicules de HgCdTe formées par dépôt chi- sition in HgCdTe films formed by chemical deposit
mique de composés organométalliques en phase vapeur. En géné- mique of organometallic compounds in vapor phase. In general
ral, on considère par conséquent le comportement non pyroly- ral, we therefore consider the non-pyroly-
tique du composé alkyle de l'élément du groupe II, provoqué par l'attraction entre l'atome électropositif de l'élément du groupe II et l'atome électronégatif de l'élément du groupe VI, comme la cause première de la non uniformité de la composition dans la croissance par DCOMV de matériaux à base tick of the alkyl compound of the group II element, caused by the attraction between the electropositive atom of the group II element and the electronegative atom of the group VI element, as the primary cause of non-uniformity of the composition in the growth by DCOMV of materials based
d'éléments des groupes II et VI.elements from groups II and VI.
Une seconde cause de non uniformité de la composition dans des matériaux à base d'éléments des groupes II et VI, en A second cause of non-uniformity of the composition in materials based on elements of groups II and VI, in
particulier dans des matériaux tels que HgCdTe qui com- especially in materials such as HgCdTe which com-
prennent deux éléments du groupe II, est considérée impliquer une réaction d'échange réversible, dans la phase vapeur, entre le composé alkyle primaire de l'élément du groupe II et l'atome de l'élément du groupe II. En particulier dans take two elements from group II, is considered to involve a reversible exchange reaction, in the vapor phase, between the primary alkyl compound of the element of group II and the atom of the element of group II. Especially in
HgCdTe, le composé alkyle primaire de Cd et le mercure élé- HgCdTe, the primary alkyl compound of Cd and the mercury elec-
mentaire sont impliqués dans la réaction suivante: are involved in the following reaction:
DMCd + Hg - DMHg + Cd (réaction 7). DMCd + Hg - DMHg + Cd (reaction 7).
Dans la technique de DCOMV, normalement on chauffe les parois du réacteur et la source de mercure à une température d'environ 220 C, pour éviter la condensation du mercure hors In the DCOMV technique, normally the reactor walls and the mercury source are heated to a temperature of around 220 C, to avoid condensation of the mercury outside
du courant de vapeur. A ces températures de paroi, la réac- vapor current. At these wall temperatures, the reaction
tion 7 a une constante d'équilibre dans laquelle la réaction est essentiellement dirigée vers la droite, c'est-à-dire dans - 5 tion 7 has an equilibrium constant in which the reaction is mainly directed to the right, that is to say in - 5
une direction dans laquelle le diméthylcadmium se décompose. a direction in which dimethylcadmium decomposes.
Toutefois, à ces températures, la vitesse de la réaction est relativement faible, et en conséquence la réaction n'est pas une cause importante d'épuisement du Cd. Cependant, lorsque le courant de vapeur atteint le substrat, il se produit une However, at these temperatures, the reaction rate is relatively slow, and therefore the reaction is not a major cause of Cd depletion. However, when the vapor stream reaches the substrate, there is a
brusque élévation de la température, qui entraîne une modifi- sudden rise in temperature, which causes a change
cation de la composition des phases du courant de vapeur, car la réaction 7 est alors très fortement dirigée vers la droite. En conséquence on constate une forte variation de la concentration du Cd, dans laquelle du cadmium élémentaire est produit par la réaction. Le Cd élémentaire est encore plus cation of the composition of the phases of the vapor stream, since reaction 7 is then very strongly directed to the right. Consequently, there is a large variation in the concentration of Cd, in which elementary cadmium is produced by the reaction. Elementary CD is even more
attiré vers le tellurure de diéthyle que ne l'est le DMCd. attracted to diethyl telluride than is DMCd.
Comme indiqué dans la réaction 8, il réagit avec le tellurure As indicated in reaction 8, it reacts with telluride
de diéthyle, pour former du tellurure de cadmium sur les par- of diethyl, to form cadmium telluride on the par-
ties du suscepteur (c'est-à-dire le support sur lequel repose le substrat) qui se trouvent en amont. Cela veut dire que du ties of the susceptor (i.e. the support on which the substrate rests) which are located upstream. That means that
CdTe peut se déposer hors du courant de-vapeur avant d'at- CdTe can settle out of the vapor stream before reaching
teindre le substrat. Cet état de chose entraîne à nouveau un épuisement du cadmium dans les parties des couches, formées stain the substrate. This state of affairs again leads to an exhaustion of the cadmium in the parts of the layers, formed
sur le substrat, qui se trouvent en aval. on the substrate, which are downstream.
Cd + DETe - CdTe + H.C. (réaction 8) Cd + DETe - CdTe + H.C. (reaction 8)
En conséquence, on voit dans le comportement non pyro- Consequently, we see in the non pyro-
lytique du composé alkyle de cadmium, une cause majeure de non uniformité de la composition dans des matériaux à base d'éléments des groupes II et VI, tels que HgCdTe. On pense lytic of the alkyl cadmium compound, a major cause of nonuniformity of the composition in materials based on elements of groups II and VI, such as HgCdTe. It is believed
que cette non uniformité de la composition est également pré- that this non-uniformity of composition is also pre-
sente avec d'autres matériaux à base d'éléments des groupes II et VI. Par exemple, on a proposé le tellurure de mercure et de zinc comme matériau de remplacement à utiliser au lieu du tellurure de mercure et de cadmium. L'atome de zinc est un sense with other materials based on elements of groups II and VI. For example, mercury and zinc telluride has been proposed as an alternative material to be used instead of mercury and cadmium telluride. The zinc atom is a
atome nettement plus électropositif que le cadmium. En consé- atom clearly more electropositive than cadmium. Therefore
quence, les composés alkyle de zinc devraient être nettement plus réactifs envers des corps électronégatifs que ne le sont As a result, alkyl zinc compounds should be significantly more reactive towards electronegative bodies than are
des composés alkyle de cadmium. A la suite de cette attrac- alkyl cadmium compounds. Following this attraction-
tion, la cause première de la non uniformité de la composi- tion, the root cause of the non-uniformity of the composition
-6- tion, à savoir la réaction chimique entre le composé alkyle d'un élément du groupe II et le composé alkyle d'un élément du groupe VI, peut être encore plus marquée pour un matériau tel que le tellurure de mercure et de zinc. On pense que ce mécanisme est également présent dans le tellurure de mercure -6- tion, namely the chemical reaction between the alkyl compound of an element of group II and the alkyl compound of an element of group VI, can be even more marked for a material such as telluride of mercury and zinc . It is believed that this mechanism is also present in mercury telluride
et de manganèse, un deuxième matériau de remplacement poten- and manganese, a second potential alternative material
tiel à utiliser au lieu du tellurure de mercure et de cad- tiel to use instead of mercury telluride and cad-
mium. Le manganèse est lui aussi nettement plus électroposi- mium. Manganese is also significantly more electroposi-
tif que le cadmium, et en conséquence, un composé alkyle de manganèse serait nettement plus réactif envers le composé alkyle d'un élément du groupe VI que ne l'est le composé alkyle de cadmium. Avec le tellurure de mercure et de zinc, étant donné que le zinc est nettement plus électropositif que le Cd, il en résulte une réaction négligeable d'échange'avec tif than cadmium, and therefore an alkyl manganese compound would be much more reactive towards the alkyl compound of an element of group VI than is the alkyl compound of cadmium. With mercury and zinc telluride, since zinc is much more electropositive than Cd, this results in a negligible exchange reaction with
le mercure, et par conséquent la réaction 9 se produit aisé- mercury, and therefore reaction 9 occurs easily-
ment, pratiquement en l'absence de réaction inverse. practically in the absence of a reverse reaction.
Zn + DMHg - DMZn + Hg (réaction 9). Zn + DMHg - DMZn + Hg (reaction 9).
Selon la présente invention, on obtient sur un substrat According to the present invention, a substrate is obtained
une couche d'éléments des groupes II et VI. Un premier cou- a layer of elements from groups II and VI. A first cou-
rant comprenant un composé organique choisi d'un élément du groupe II est dirigé vers le substrat, et un second courant comprenant un composé organique d'un élément du groupe VI est également dirigé vers le substrat. Au moins un des composés organiques des éléments du groupe II et du groupe VI comporte au moins un radical organique qui repousse stériquement les radicaux organiques du second des composés organiques des a rant comprising an organic compound chosen from an element from group II is directed towards the substrate, and a second stream comprising an organic compound from an element from group VI is also directed towards the substrate. At least one of the organic compounds of the elements of group II and of group VI comprises at least one organic radical which sterically repels the organic radicals of the second of the organic compounds of
éléments du groupe II et du groupe VI. De préférence, le com- elements of group II and group VI. Preferably, the com-
posé organique de l'élément du groupe II comporte des radi- organic pose of the element of group II contains radi-
caux organiques volumineux, qui entourent l'atome de l'élé- voluminous organic cals, which surround the atom of the element
ment du groupe II et repoussent stériquement les radicaux organiques du composé organique choisi de l'élement du groupe VI, limitant ainsi, ou éliminant pratiquement, les réactions entre le composé organique de l'élément du groupe II et le composé organique de l'élément du groupe VI, dans le courant de vapeur. Encore mieux, le composé organique choisi 7 - ment of group II and sterically repel the organic radicals of the organic compound chosen from the element of group VI, thus limiting, or practically eliminating, the reactions between the organic compound of the element of group II and the organic compound of the element of group VI, in the vapor stream. Even better, the organic compound chosen 7 -
de l'élément du groupe II comprend un radical organique rami- of the element of group II comprises a branched organic radical
fié qui accroit la répulsion stérique envers le composé orga- trust which increases the steric repulsion towards the organic compound
nique de l'élément du groupe VI. Grâce à cette disposition particulière, consistant à fournir une source organique d'un élément du groupe II ou du groupe VI, comportant des radicaux organiques volumineux entourant l'élément du groupe II ou l'élément du groupe VI, on obtient un empêchement stérique entre la source organique de l'élément du groupe II et la source organique de l'élément du groupe VI. C'est-à-dire qu'en entourant l'élément du groupe II et/ou l'élément du groupe VI, par des radicaux volumineux, qui se repoussent stériquement, on empêche que les atomes de l'élément du groupe II et/ou de l'élément du groupe VI ne se rapprochent les uns des autres, et on limite ainsi dans une large mesure la possibilité de réactions faisant intervenir le composé organique de l'élément du groupe II et le composé organique de l'élément du groupe VI, décrites plus haut. Les sources organiques choisies de l'élément du groupe II et de l'élément du groupe VI sont donc nettement moins réactives l'une envers the element of group VI. Thanks to this particular arrangement, consisting in providing an organic source of a group II or group VI element, comprising voluminous organic radicals surrounding the group II element or the group VI element, a steric hindrance is obtained between the organic source of the group II element and the organic source of the group VI element. That is, by surrounding the group II element and / or the group VI element with bulky radicals, which sterically repel each other, the atoms of the group II element and / or of the element of group VI do not come close to each other, and this thus largely limits the possibility of reactions involving the organic compound of the element of group II and the organic compound of the element of group VI, described above. The organic sources chosen from the group II element and the group VI element are therefore much less reactive towards each other.
l'autre, dans le courant de vapeur, que les sources orga- the other, in the vapor stream, that the organic sources
niques classiques d'éléments du groupe II et du groupe VI. En conséquence, le composé organique de l'élément du groupe II et le composé organique de l'élément du groupe VI subissent une pyrolyse ou une décomposition pratiquement indépendamment > l'un de l'autre dans la région de croissance au-dessus du classic classics of elements from group II and group VI. Consequently, the organic compound of the group II element and the organic compound of the group VI element undergo pyrolysis or decomposition practically independently of each other in the growth region above the
substrat. Etant donné que les composés organiques des élé- substrate. Since the organic compounds of the ele-
ments du groupe II et du groupe VI se décomposent pratique- group II and group VI decomposes practically-
ment indépendamment au-dessus du substrat, la concentration du Cd varie nettement moins dans le courant de vapeur, et par conséquent la couche déposée a une composition nettement plus uniforme. Independently above the substrate, the concentration of Cd varies much less in the vapor stream, and consequently the layer deposited has a much more uniform composition.
Selon un autre aspect de la présente invention, le com- According to another aspect of the present invention, the com-
posé organique de l'élément du groupe II repousse stérique- organic pose of the element of group II steric regrowth-
ment la source organique de l'élément du groupe VI, qui contient un radical organique ayant une énergie d'activation ment the organic source of the element of group VI, which contains an organic radical having an activation energy
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relativement faible, par rapport à l'énergie d'activation d'un composé alkyle primaire de l'élément du groupe VI, pour relatively low, compared to the activation energy of a primary alkyl compound of the group VI element, for
la formation d'un radical libre lors de la pyrolyse du com- the formation of a free radical during the pyrolysis of the
posé organique de l'élément du groupe VI. Un courant compre- organic pose of the group VI element. Compressed current
nant une source élémentaire d'un métal du groupe II est éga- lement dirigé vers le substrat. Le composé organique choisi de l'élément du groupe II, comportant les radicaux organiques volumineux, est stériquement empêché de réagir avec le métal élémentaire du groupe II. De plus, on choisit le composé organique de l'élément du groupe II, à empêchement stérique, de manière que sa stabilité thermique soit comparable à la stabilité thermique du composé organique choisi de l'élément du groupe VI. Grâce à cette disposition particulière, on obtient une croissance, à basse température, de matériaux à base d'éléments des groupes II et VI qui ont une composition An elementary source of a Group II metal is also directed towards the substrate. The organic compound chosen from the group II element, comprising the bulky organic radicals, is sterically prevented from reacting with the elementary metal from group II. In addition, the organic compound of the sterically hindered group II element is chosen so that its thermal stability is comparable to the thermal stability of the chosen organic compound of the group VI element. Thanks to this particular arrangement, growth is obtained, at low temperature, of materials based on elements of groups II and VI which have a composition
uniforme. Les basses températures de croissance doivent limi- uniform. Low growing temperatures should limit
ter cinétiquement la vitesse de la réaction d'échange faisant intervenir le composé organique choisi de l'élément du groupe II et le métal élémentaire du groupe II, et les effets de répulsion stérique doivent encore limiter cinétiquement cette réaction d'échange. Ainsi, on réduit également dans une kinetically ter the rate of the exchange reaction involving the organic compound chosen from the group II element and the elementary metal from group II, and the steric repulsion effects must still kinetically limit this exchange reaction. So, we also reduce in a
large mesure la seconde cause supplémentaire de non unifor- largely the second additional cause of non-uniform
mité de la composition, dans la croissance de matériaux à mity of composition, in the growth of materials to
base d'éléments des groupes II et VI par DCOMV, car la cons- based on elements of groups II and VI by DCOMV, because the cons-
tante de vitesse de la réaction d'échange, à basses tempéra- aunt of speed of the exchange reaction, at low temperatures
tures, est relativement faible dans la direction conduisant à l'échange de métaux du groupe II. On pense que l'uniformité tures, is relatively weak in the direction leading to the exchange of Group II metals. It is believed that uniformity
de la composition, d'un côté du substrat à l'autre, est éga- of the composition, from one side of the substrate to the other, is also
lement améliorée, car avec les méthodes précédentes, toute cause de non uniformité d'un côté à l'autre, telle que des variations dans les diagrammes d'écoulement et les gradients slightly improved, because with the previous methods, any cause of non-uniformity from one side to the other, such as variations in flow diagrams and gradients
de température, était amplifiée en raison du caractère incon- temperature, was amplified due to the inconsistency
tr8ôlé et non indépendant des réactions chimiques qui se pro- controlled and not independent of the chemical reactions which take place
duisaient.duis.
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Selon encore un autre aspect de la présente invention, According to yet another aspect of the present invention,
on fait croître une couche cristalline de tellurure de mer- a crystal layer of sea telluride is grown
cure et de cadmium sur un substrat cristallin, en dirigeant plusieurs courants de vapeur vers le substrat. Un premier courant de vapeur comprend une source de mercure, un second courant de vapeur comprend une source organique de cadmium, choisie parmi le diéthylcadmium (DECd), le di-N-propylcadmium cure and cadmium on a crystalline substrate, directing several streams of vapor towards the substrate. A first vapor stream comprises a source of mercury, a second vapor stream comprises an organic source of cadmium, chosen from diethylcadmium (DECd), di-N-propylcadmium
(DPCd), le di-isobutylcadmium (DIBCd) et le di-néopentylcad- (DPCd), di-isobutylcadmium (DIBCd) and di-neopentylcad-
mium (DnPCD). Le composé organique de tellure comprend au moins un radical organique choisi parmi un radical alkyle secondaire, un radical alkyle tertiaire, un radical allyle, un radical benzyle et un radical cycloallyle, lié à l'atome de tellure. On fait réagir l'organo-Cd choisi, l'organo-Te cheisi et du Hg, à une température à laquelle la réaction mium (DnPCD). The organic tellurium compound comprises at least one organic radical chosen from a secondary alkyl radical, a tertiary alkyl radical, an allyl radical, a benzyl radical and a cycloallyl radical, linked to the tellurium atom. The selected organo-Cd, the organo-Te cheisi and Hg, are reacted at a temperature at which the reaction
d'échange, faisant intervenir l'organo-Cd et le Hg, est limi- exchange, involving organo-Cd and Hg, is limited
tée cinétiquement. Grâce à cette disposition, consistant à kinetically. Thanks to this arrangement, consisting of
fournir un composé organique de cadmium comportant des radi- to provide an organic cadmium compound having radicals
caux organiques, entourant l'atome de cadmium, qui empêchent stériquement la réaction de l'atome de tellure avec l'atome de cadmium, on obtient un transport pratiquement exempt de réactions de ces vapeurs dans le tube réacteur, vers la organic cals, surrounding the cadmium atom, which sterically prevent the reaction of the tellurium atom with the cadmium atom, a virtually reaction-free transport of these vapors is obtained in the reactor tube, towards the
région à haute température qui se trouve au-dessus du sub- high temperature region which is above the sub-
strat. De plus, étant donné que la température au-dessus de la région de croissance est telle que la réaction d'échange est limitée cinétiquement (c'est-à-dire que la vitesse de la réaction est faible), on obtient une croissance du HgCdTe nettement plus uniforme, car il y a moins de Cd élémentaire strat. In addition, since the temperature above the growth region is such that the exchange reaction is kinetically limited (i.e., the reaction rate is slow), growth of the HgCdTe significantly more uniform, because there is less elementary Cd
disponible pour réagir avec l'organo-Te avant le substrat. available to react with organo-Te before the substrate.
Aux températures de croissance au-dessus du substrat, le composé organique de cadmium et le composé organique de tellure subissent une pyrolyse pratiquement indépendamment, donnant du tellure et du cadmium libres. Le tellure libre réagit avec le mercure élémentaire et avec le cadmium libre, pour donner du tellurure de mercure et de cadmium. Etant donné qu'il n'y a pas de perte de cadmium dans le courant de At growth temperatures above the substrate, the organic cadmium compound and the organic tellurium compound undergo pyrolysis almost independently, yielding free tellurium and cadmium. Free tellurium reacts with elemental mercury and with free cadmium, to give mercury and cadmium telluride. Since there is no loss of cadmium in the current
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vapeur avant la pyrolyse du composé organique de cadmium au-dessus du substrat, l'uniformité de composition des couches déposées, de la partie frontale à la partie arrière du substrat, est nettement accrue. En raison des réactions maîtrisées qui se produisent, c'est-à-dire en raison d'une pyrolyse pratiquement indépendante des composés alkyle de vapor before the pyrolysis of the organic cadmium compound above the substrate, the uniformity of composition of the deposited layers, from the front part to the rear part of the substrate, is markedly increased. Due to the controlled reactions which take place, i.e. due to a practically independent pyrolysis of the alkyl compounds of
cadmium et de tellure, on s'attend également à une améliora- cadmium and tellurium, an improvement is also expected
ration de l'uniformité de la composition d'un c8té du sub- ration of uniformity in the composition of a sub
strat par rapport à l'autre.strat compared to each other.
Selon un autre aspect de la présente invention, on According to another aspect of the present invention, it is
dépose une couche d'éléments des groupes II et VI sur un sub- deposits a layer of elements of groups II and VI on a sub-
strat. Un premier courant comprenant un composé organique choisi d'un élément du groupe II est dirigé vers le substrat, et un second courant comprenant un composé organique de strat. A first stream comprising an organic compound chosen from an element of group II is directed towards the substrate, and a second stream comprising an organic compound of
l'élément du groupe VI est également dirigé vers le substrat. the element of group VI is also directed towards the substrate.
Au moins un des composés organiques des éléments du groupe II At least one of the organic compounds of group II elements
et du groupe VI comporte des radicaux organiques qui four- and of group VI contains organic radicals which provide
nissent soit un transfert d'électrons à l'élément électro- either a transfer of electrons to the electro- element
positif du groupe II, soit un transfert d'électrons provenant de l'élément électronégatif du groupe VI. De préférence le positive of group II, i.e. a transfer of electrons coming from the electronegative element of group VI. Preferably the
composé organique de l'élément du groupe II possède un radi- organic compound of the element of group II has a radi-
cal organique donneur d'électrons, lié directement à l'élé- organic cal electron donor, directly linked to the element
ment du groupe II. Le radical donneur d'électrons doit de préférence être un groupe stable, lorsque l'éventualité de ment of group II. The electron donor radical should preferably be a stable group, when the possibility of
l'incorporation de dopants non prévus pourrait poser un pro- the incorporation of unanticipated dopants could pose a risk
blème. Un exemple d'un radical donneur d'électrons est le groupe phényle (C6H5). Grâce à cette disposition particulière consistant à fournir une source organique d'un élément du groupe II, comportant des radicaux donneurs d'électrons, liés à l'élément du groupe II, l'électropositivité de l'atome de l'élément du groupe II est diminuée par le transfert de la charge électronique provenant du radical donneur d'électrons pale. An example of an electron donating radical is the phenyl group (C6H5). Thanks to this particular arrangement consisting in providing an organic source of an element of group II, comprising electron donor radicals, linked to the element of group II, the electropositivity of the atom of the element of group II is reduced by the transfer of the electronic charge from the electron donor radical
qui a été choisi. En particulier, étant donné que l'électro- who was chosen. In particular, since the electro-
positivité de l'élément du groupe II est diminuée par la pré- positivity of the group II element is decreased by the pre-
sence des groupes phényle, ceci doit en même temps réduire la sence of phenyl groups, this must at the same time reduce the
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force d'attraction entré les atomes de l'élément du groupe II force of attraction entered the group II element atoms
et les atomes de l'élément du groupe VI, pendant que le com- and the atoms of the group VI element, while the com-
posé organique de l'élément du groupe II et le composé orga- organic pose of the element of group II and the organic compound
nique de l'élément du groupe VI se trouvent dans le courant S de vapeur. La nature électronégative du groupe phényle doit également réduire l'interaction entre un composé organique The group VI element is found in the vapor stream S. The electronegative nature of the phenyl group should also reduce the interaction between an organic compound
d'un élément du groupe VI et le composé organique de l'élé- of an element of group VI and the organic compound of the element
ment du groupe II, sur lequel est fixé le groupe phényle. ment of group II, to which the phenyl group is attached.
Selon encore un autre aspect de la présente invention, According to yet another aspect of the present invention,
on choisit comme composé de l'élément du groupe II, un com- one chooses as compound of the element of group II, a com-
posé comportant un radical organique lié directement à l'atome de l'élément du groupe II, qui confère un transfert d'électrons à l'atome électropositif de l'élément du groupe II, et fournit un empêchement stérique entre l'atome de l'élément du groupe II et l'atome de l'élément du groupe VI présent dans la source organique de l'élément du groupe VI. De préférence, deux radicaux phényle sont liés directement à l'élément du groupe II, au moins un atome d'hydrogène d'un des radicaux phényle étant remplacé par un groupe organique. De préférence, la substitution électrophile en une position d'un atome d'hydrogène sur le radical phényle est réalisée avec un radical appartenant à la catégorie des radicaux qui sont en général classes en tant que radicaux activateurs orientant en ortho ou en para. Comme exemples de radicaux organiques classés en tant que radicaux faiblement activateurs, on peut citer le radical phényle et des radicaux posed comprising an organic radical linked directly to the atom of the element of group II, which confers an electron transfer to the electropositive atom of the element of group II, and provides a steric hindrance between the atom of l group II element and the atom of the group VI element present in the organic source of the group VI element. Preferably, two phenyl radicals are linked directly to the element of group II, at least one hydrogen atom of one of the phenyl radicals being replaced by an organic group. Preferably, the electrophilic substitution at a position of a hydrogen atom on the phenyl radical is carried out with a radical belonging to the category of radicals which are generally classified as activating radicals orienting in ortho or para. Examples of organic radicals classified as weakly activating radicals include the phenyl radical and radicals
alkyle (méthyle, éthyle, etc.). Les hétéroradicaux, c'est-à- alkyl (methyl, ethyl, etc.). The heteroradicals, that is to say
dire les radicaux contenant des atomes autres que l'hydrogène et le carbone, et classés en tant que radicaux modérément ou fortement activateurs, comprennent des alcoolates, -OCH3, -OC2H5, etc.; on peut également utiliser -NHCOCH3; -OH et -NH2 (-NHR, NR, R étant un radical), en gardant à l'esprit l'éventualité de l'introduction d'oxygène et d'azote. Par exemple, on peut utiliser un groupe méthyle pour remplacer un say radicals containing atoms other than hydrogen and carbon, and classified as moderately or strongly activating radicals, include alcoholates, -OCH3, -OC2H5, etc .; one can also use -NHCOCH3; -OH and -NH2 (-NHR, NR, R being a radical), keeping in mind the possibility of the introduction of oxygen and nitrogen. For example, you can use a methyl group to replace a
atome d'hydrogène en l'une des positions ortho ou en la posi- hydrogen atom in one of the ortho positions or in the posi-
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tion para de chacun des radicaux phényle. La présence des radicaux organiques volumineux empêchera stériquement l'atome de l'élément du groupe II de réagir avec l'atome de l'élément du groupe VI, par la présence d'atomes d'hydrogène hors-plan plan associés au groupe méthyle. Cela signifie que ces atomes d'hydrogène vont partiellement protéger l'atome de l'élément du groupe II. De plus, en raison de cette protection de l'atome de l'élément du groupe II par les atomes d'hydrogène hors-plan, la tension de vapeur du composé organique de para of each of the phenyl radicals. The presence of bulky organic radicals will sterically prevent the atom of the group II element from reacting with the atom of the group VI element, by the presence of out-of-plane hydrogen atoms associated with the methyl group. This means that these hydrogen atoms will partially protect the atom from the group II element. In addition, due to this protection of the atom of the group II element by the hydrogen atoms out of plane, the vapor pressure of the organic compound of
l'élément du groupe II va également augmenter, car l'attrac- the element of group II will also increase, because the attractiveness
tion intermoléculaire entre un atome de cadmium d'une molé- intermolecular tion between a cadmium atom of a mol-
cule et un groupe phényle d'une molécule semblable est réduite. En outre, l'utilisation de radicaux activateurs orientant en ortho et en para doit accroître le transfert cule and a phenyl group of a similar molecule is reduced. In addition, the use of activating radicals orienting in ortho and para should increase the transfer
d'électrons, et par conséquent diminuer encore l'électroposi- of electrons, and therefore further decrease the electroposi-
tivité de l'atome de l'élément du groupe II. tivity of the atom of the element of group II.
Selon un autre aspect de la présente invention, on rem- According to another aspect of the present invention,
place les atomes d'hydrogène en les deux positions ortho de chaque groupe phényle, par un radical organique volumineux, tel qu'un radical phényle ou un radical alkyle, comme par exemple le radical méthyle, éthyle, etc. La substitution par un radical méthyle, par exemple en chaque position ortho de places the hydrogen atoms in the two ortho positions of each phenyl group, by a bulky organic radical, such as a phenyl radical or an alkyl radical, such as for example the methyl, ethyl radical, etc. Substitution with a methyl radical, for example at each ortho position of
chaque groupe phényle, doit stériquement repousser les radi- each phenyl group must sterically repel the radicals
caux méthyle des autres groupes phényle, et en conséquence les radicaux méthyle vont tourner de 90 l'un par rapport à l'autre, conduisant à une molécule non plane. Grâce à cette disposition particulière, en plus de l'empêchement stérique fourni par la présence des groupes substituants et par la methyl cals from other phenyl groups, and as a result the methyl radicals will rotate 90 relative to each other, leading to a non-planar molecule. Thanks to this particular arrangement, in addition to the steric hindrance provided by the presence of the substituent groups and by the
libération d'électrons par les groupes phényle, une caracté- release of electrons by phenyl groups, a characteristic
ristique supplémentaire d'une molécule substituée en les deux positions ortho de chaque groupe phényle, est que l'atome central, constitué par l'élément du groupe II, est enfermé dans une cage formée par les groupes méthyle qui ont effectué une rotation. Cette structure conduit à une molécule qui, bien que plus lourde, est considérée avoir une tension de The additional aspect of a molecule substituted in the two ortho positions of each phenyl group is that the central atom, constituted by the element of group II, is enclosed in a cage formed by the methyl groups which have carried out a rotation. This structure leads to a molecule which, although heavier, is considered to have a tension of
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vapeur plus élevée qu'un composé phényle d'un élément du groupe II qui n'est pas substitué, ou qu'un composé phényle higher vapor than a phenyl compound of an unsubstituted group II element, or a phenyl compound
d'un élément du groupe II qui n'est substitué qu'en une posi- an element of group II which is substituted only in one posi-
tion ortho, car la cage de radicaux méthyle autour de l'atome de l'élément du groupe II doit réduire nettement les attrac- tions intermoléculaires entre l'atome de l'élément du groupe II d'une molécule et un groupe phényle d'une seconde molécule. En outre, la cage de radicaux méthyle entourant ortho tion, because the methyl radical cage around the atom of the group II element must clearly reduce the intermolecular attractions between the atom of the group II element of a molecule and a phenyl group of a second molecule. In addition, the cage of methyl radicals surrounding
l'atome de l'élément du groupe II doit rendre cet atome par- the atom of the element of group II must make this atom par-
ticulièrement non réactif envers des composés alkyle d'élé- particularly non-reactive towards alkyl compounds of ele
ments du groupe VI.Group VI.
Selon encore un autre aspect de la présente invention, According to yet another aspect of the present invention,
on fait croître une couche cristalline de tellurure de mer- a crystal layer of sea telluride is grown
cure et de cadmium sur un substrat, en dirigeant plusieurs courants de vapeur vers le substrat. Le premier courant de vapeur comprend une source de mercure,. le second courant de vapeur comprend une source organique de cadmium, choisie parmi le diphénylcadmium (DPCd), le di-o-tolylcadmium cure and cadmium on a substrate, directing multiple streams of vapor toward the substrate. The first vapor stream includes a source of mercury. the second vapor stream comprises an organic source of cadmium, chosen from diphenylcadmium (DPCd), di-o-tolylcadmium
(DOTCd), le di-(2,6-xylyl)cadmium (DXCd) et le di-mésityl- (DOTCd), di- (2,6-xylyl) cadmium (DXCd) and di-mesityl-
cadmium (DMSCd). Le composé organique de l'élément du groupe VI comprend des radicaux organiques choisis parmi un radical alkyle primaire, un radical alkyle secondaire, un radical alkyle tertiaire, un radical allyle, un radical benzyle et un radical cycloallyle, liés à l'élément du groupe VI. Grâce à cette disposition particulière, consistant à fournir un composé organique de cadmium comportant des radicaux organiques qui empêchent stériquement des réactions avec le composé organique de tellure et sont responsables cadmium (DMSCd). The organic compound of the element of group VI comprises organic radicals chosen from a primary alkyl radical, a secondary alkyl radical, a tertiary alkyl radical, an allyl radical, a benzyl radical and a cycloallyl radical, linked to the group element VI. Thanks to this particular arrangement, consisting in providing an organic cadmium compound comprising organic radicals which sterically prevent reactions with the organic tellurium compound and are responsible
d'un transfert d'électrons à l'atome de cadmium électroposi- of an electron transfer to the electropositive cadmium atom
tif, on diminue en même temps l'attraction entre le composé tif, we decrease at the same time the attraction between the compound
organique de cadmium et le composé organique de tellure. organic cadmium and organic tellurium compound.
l'empêchement stérique doit également limiter la réaction steric hindrance should also limit the reaction
d'échange entre le composé organique de cadmium et le mer- of exchange between the organic cadmium compound and sea-
cure. En conséquence, on obtient une pyrolyse pratiquement priest. As a result, a pyrolysis is obtained practically
indépendante de chaque source organique au-dessus du sub- independent of each organic source above the sub-
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strat, ce qui conduit à une couche de tellurure de mercure et strat, which leads to a layer of mercury telluride and
de cadmium ayant une uniformité de composition améliorée. of cadmium having improved compositional uniformity.
L'invention est exposée plus en détail à l'aide des dessins ci-annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue en plan d'un élément photodétecteur, ici un élément photoconducteur contenant des couches de cristaux comprenant des matériaux semiconducteurs à base d'éléments des groupes II et VI; la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la droite 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue montrant la relation entre les figures 3A et 3B; les figures 3A et 3B sont des diagrammes schématiques d'un appareil de croissance à utiliser pour la croissance de la coucheépitaxiale représentée sur la figure 1; et la figure 4 est un diagramme schématique d'un autre réacteur comportant un réservoir pour les sources organiques d'éléments du groupe II ayant une haute température de fusion. Si l'on se réfère aux figures 1 et 2, on peut voir qu'un élément photoconducteur caractéristique 10, approprié pour être utilisé dans un ensemble photoconducteur (non The invention is explained in more detail with the aid of the attached drawings, in which FIG. 1 is a plan view of a photodetector element, here a photoconductive element containing layers of crystals comprising semiconductor materials based on 'elements of groups II and VI; Figure 2 is a cross-sectional view along line 2-2 of Figure 1; Figure 3 is a view showing the relationship between Figures 3A and 3B; Figures 3A and 3B are schematic diagrams of a growth apparatus to be used for growth of the epitaxial layer shown in Figure 1; and Figure 4 is a schematic diagram of another reactor having a reservoir for organic sources of group II elements having a high melting temperature. Referring to Figures 1 and 2, it can be seen that a characteristic photoconductive element 10, suitable for use in a photoconductive assembly (not
représenté), comprend un substrat 11, contenant ici du tellu- shown), includes a substrate 11, here containing tellu-
rure de cadmium (CdTe) ou de l'arséniure de gallium (GaAs), de l'antimoniure d'indium (InSb) ou d'autres matériaux de support appropriés appartenant aux groupes II et VI, ou aux groupes III et V, ou bien du saphir (A1203). Au-dessus du substrat 11, et dans le cas présent, sur celui-ci, se trouvent une couche tampon épitaxiale 12a à base d'éléments des groupes II et VI, comprenant ici du tellurure de cadmium (CdTe), et une seconde couche épitaxiale 12b de tellurure de cadmium (CdTe) ou de tellurure de mercure et de cadmium (HgCdTe), ou d'un autre matériau approprié à base d'un élément des groupes II et VI, tel que HgZnTe, ou bien d'un cadmium rure (CdTe) or gallium arsenide (GaAs), indium antimonide (InSb) or other suitable support materials belonging to groups II and VI, or groups III and V, or good sapphire (A1203). Above the substrate 11, and in the present case, there is an epitaxial buffer layer 12a based on elements of groups II and VI, here comprising cadmium telluride (CdTe), and a second layer epitaxial 12b of cadmium telluride (CdTe) or mercury and cadmium telluride (HgCdTe), or of another suitable material based on an element of groups II and VI, such as HgZnTe, or else of a
matériau tel que HgMnTe. Sur des parties de la couche épi- material such as HgMnTe. On parts of the epi- layer
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taxiale 12b se trouvent deux contacts électriques 13 de type ohmique, munis chacun d'une couche composite configurée, taxiale 12b are two electrical contacts 13 of the ohmic type, each provided with a configured composite layer,
comprenant les couches 13a, 13b et 13c, déposées séquentiel- comprising layers 13a, 13b and 13c, deposited sequentially-
lement, constituées respectivement d'indium (In) de 1 im (10 000 A) d'épaisseur, de chrome (Cr) de 50 nm (500 A) also consisting of indium (In) 1 im (10,000 A) thick, chromium (Cr) 50 nm (500 A)
d'épaisseur, et d'or (Au) de 500 nm (5 000 A) d'épaisseur. thick, and gold (Au) 500 nm (5,000 A) thick.
Des pastilles 14 contenant de l'or, de 1,5 pm d'épaisseur chacune, sont placées sur les contacts 13 pour fournir un Tablets 14 containing gold, 1.5 µm thick each, are placed on the contacts 13 to provide a
point de connexion pour des composants externes. connection point for external components.
Dans une zone 15 en forme de canal, entre les contacts In a channel-shaped zone 15, between the contacts
ohmiques 13, se trouvent une couche de passivation 16a, cons- ohmic 13, there is a passivation layer 16a, cons-
tituée ici d'un oxyde formé de façon connue par anodisation in situ à partir d'une portion de la couche de HdCdTe 12b, de nm (800 A) d'épaisseur, ainsi qu'une couche de revêtement antiréflexion 16b. On utilise les couches 16a et 16b pour protéger la région du canal 15 et pour ménager dans la couche here constituted of an oxide formed in a known manner by anodization in situ from a portion of the layer of HdCdTe 12b, of nm (800 A) thickness, as well as an anti-reflection coating layer 16b. We use layers 16a and 16b to protect the region of channel 15 and to spare in the layer
composite une fenêtre qui est transparente à l'énergie élec- composite a window which is transparent to the electrical energy
tromagnétique 17, généralement dans la gamme de longueur d'onde allant d'environ 0,8 im à 30 pm, qui est dirigée vers la fenêtre 16. En réponse à ce rayonnement incident 17, la conductivité de la couche épitaxiale 12b est modifiée, ce qui permet à l'élément photoconducteur de détecter la présence du rayonnement électromagnétique incident 17. On peut en outre, tromagnetic 17, generally in the wavelength range from about 0.8 im to 30 pm, which is directed towards the window 16. In response to this incident radiation 17, the conductivity of the epitaxial layer 12b is modified, which allows the photoconductive element to detect the presence of the incident electromagnetic radiation 17. It is also possible,
comme on le sait, ajuster le rapport x de Cd à Te, pour cou- as we know, adjust the ratio x of Cd to Te, to
vrir sélectivement différentes gammes de longueur d'onde dans selectively experience different wavelength ranges in
la bande allant d'environ 0,8 pm à 30 pm. the band ranging from about 0.8 µm to 30 µm.
Si l'on se réfère maintenant aux figures 3, 3A et 3B, une représentation schématique d'un appareil d'épitaxie en phase vapeur 20 (fig. 3), utilisé pour la croissance des couches épitaxiales 12a, 12b de tellurure de cadmium ou de Referring now to Figures 3, 3A and 3B, a schematic representation of a vapor phase epitaxy 20 (fig. 3), used for the growth of the epitaxial layers 12a, 12b of cadmium telluride or of
tellurure de mercure et de cadmium, comme décrit en conjonc- mercury and cadmium telluride, as described in conjunction
tion avec les figures 1 et 2 ci-dessus, comprend un appareil tion with Figures 1 and 2 above, includes an apparatus
de production de vapeur 20a (fig. 3A) comportant un collec- steam generator 20a (fig. 3A) comprising a collection
teur 26 avec des regulateurs de débit massique 26a-26g et des appareils de barbotage 39 et 55, comme représenté sur la 26 with mass flow regulators 26a-26g and bubblers 39 and 55, as shown in the
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figure. Lors de l'opération, on envoie de l'hydrogène au col- figure. During the operation, hydrogen is sent to the col-
lecteur 26 par l'intermédiaire du purificateur d'H2 22 et de reader 26 via the H2 purifier 22 and
la vanne 24, tandis qu'on envoie de l'hélium dans l'appa- valve 24, while helium is sent into the apparatus
reil 20 lorsque l'appareil 20 n'est pas en service et est 3 exposé à l'air. L'appareil de production de phase vapeur 20 comprend également un réacteur d'épitaxie en phase vapeur 20b (fig. 3B), qui comporte ici, comme représenté sur la figure, un tube réacteur ouvert 60 en quartz. Il suffit de dire ici qu'un suscepteur en graphite 63 est disposé dans le tube réacteur en quartz 60, et le suscepteur est chauffé par induction au moyen d'une bobine de choc radiofréquence (r.f.) 62. La bobine de choc r. f. 62 est enroulée à la périphérie du tube réacteur en quartz 60, et on l'active pour élever la température du suscepteur 63, du substrat 11 placé sur le suscepteur 63, et de la région 61 au voisinage immédiat du substrat 11, jusqu'à une valeur préétablie. On contrôle la température du substrat 11 au moyen d'un thermocouple (non représenté) noyé dans le suscepteur 63. Cependant, avant de chauffer le suscepteur 63 et le substrat 11, on élimine les gaz de l'air hors du système par introduction d'hélium, puis d'hydrogène, à l'intérieur du tube-four 60 et de l'appareil de production de vapeur 20a. Les vapeurs provenant des conduits 27e-27g, 31c et 47c, sont ensuite introduites dans le tube, o elles se décomposent et réagissent pour donner les couches épitaxiales 12a et 12b. Le tube réacteur 60 en quartz comprend également un capuchon 72 à une extrémité opposée aux conduits 27e, 27g, 31c et 47, lequel est raccordé à un conduit d'évacuation 74 en quartz, utilisé pour le rejet reil 20 when the device 20 is not in use and is 3 exposed to air. The vapor phase production apparatus 20 also comprises a vapor phase epitaxy reactor 20b (FIG. 3B), which here comprises, as shown in the figure, an open quartz reactor tube 60. It suffices to say here that a graphite susceptor 63 is disposed in the quartz reactor tube 60, and the susceptor is heated by induction by means of a radiofrequency shock coil (r.f.) 62. The shock coil r. f. 62 is wound at the periphery of the quartz reactor tube 60, and it is activated to raise the temperature of the susceptor 63, of the substrate 11 placed on the susceptor 63, and of the region 61 in the immediate vicinity of the substrate 11, up to a preset value. The temperature of the substrate 11 is controlled by means of a thermocouple (not shown) embedded in the susceptor 63. However, before heating the susceptor 63 and the substrate 11, the gases are removed from the air outside the system by introducing d helium, then hydrogen, inside the tube-furnace 60 and the steam generator 20a. The vapors from conduits 27e-27g, 31c and 47c, are then introduced into the tube, where they decompose and react to give the epitaxial layers 12a and 12b. The quartz reactor tube 60 also includes a cap 72 at an end opposite to the conduits 27e, 27g, 31c and 47, which is connected to an evacuation conduit 74 made of quartz, used for rejection
*des gaz hors du tube 60.* gases outside tube 60.
Si l'on se réfère maintenant en particulier à la figure 3A, l'appareil de production de vapeur 20a fournit les conduits 31c, 47c et 27e-27g qui envoient des vapeurs au tube réacteur en quartz 60 (fig. 3B), comme représenté sur le dessin. Referring now in particular to FIG. 3A, the steam generator 20a supplies the conduits 31c, 47c and 27e-27g which send vapors to the quartz reactor tube 60 (FIG. 3B), as shown on the drawing.
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Le conduit 31c, c'est-à-dire le conduit amenant H2 et la source organique de l'élément du groupe II, est alimenté The conduit 31c, that is to say the conduit bringing H2 and the organic source of the element of group II, is supplied
par un élément de jonction 32. On utilise l'élément de jonc- by a junction element 32. The junction element is used
tion 32 pour mélanger les courants provenant de deux sources de gaz, arrivant à deux orifices de celui-ci, et pour diriger ledit courant de gaz mélangés vers le troisième orifice de celui-ci, qui est raccordé au tube de quartz 31c. Le premier tion 32 to mix the streams from two sources of gas, arriving at two ports thereof, and to direct said stream of mixed gas to the third port thereof, which is connected to the quartz tube 31c. The first
orifice de l'élément de jonction 32 est alimenté par l'appa- orifice of the junction element 32 is supplied by the apparatus
reil de barbotage 39. L'appareil de barbotage 39 comprend deux électrovannes de commande 28,30. L'une des électrovannes bubbling reil 39. The bubbling apparatus 39 comprises two control solenoid valves 28,30. One of the solenoid valves
de commande 28,30, ici l'électrovanne de commande 28, com- 28.30, here the control solenoid valve 28,
porte un premier orifice raccordé à un premier régulateur de carries a first orifice connected to a first regulator of
débit 26a par le tube 27a, et comporte un second orifice rac- flow 26a through the tube 27a, and has a second orifice
cordé à un dispositif de barbotage 36 par le conduit 29a. Le dispositif de barbotage 36 contient ici le composé organique choisi de l'élément du groupe II, comme décrit plus loin. Le strung to a bubbling device 36 through the conduit 29a. The bubbling device 36 here contains the organic compound chosen from the element of group II, as described below. The
dispositif de barbotage 36 est placé dans une bain thermo- bubbling device 36 is placed in a thermo-bath
staté à recyclage 40, qui fournit une circulation constante recycle 40, which provides constant circulation
d'un liquide autour du dispositif de barbotage, pour mainte- liquid around the bubbling device, to maintain
nir le composé organique de l'élément du groupe II (37) à une température préétablie pour donner une pression de vapeur suffisante. Cette plage de température peut aller de -20 à 1000C, mais elle n'est pas obligatoirement comprise dans ces limites. Un deuxième conduit 29c est placé dans le dispositif provide the organic compound of the group II element (37) at a preset temperature to give sufficient vapor pressure. This temperature range can range from -20 to 1000C, but it is not necessarily included within these limits. A second conduit 29c is placed in the device
de barbotage 36, au-dessus de la surface de la source orga- bubbling 36, above the surface of the organic source
nique de l'élément du groupe II, et il est raccordé à un ori- group II element, and it is connected to an ori-
fice de l'électrovanne de commande 30. Un troisième conduit control solenoid valve 30. A third conduit
29b est raccordé entre les orifices restants des électro- 29b is connected between the remaining holes of the electro-
vannes de commande 28 et 30.control valves 28 and 30.
L'état normalement désactivé des électrovannes de com- Normally disabled state of the solenoid valves
mande 28 et 30 permet à l'hydrogène gazeux de passer de la source d'hydrogène, ici le régulateur de débit 26a, par le conduit 27a, dans le conduit 29b, et de là, dans le conduit 31c, pour purger le réacteur des gaz de l'air s'y trouvant, control 28 and 30 allows the gaseous hydrogen to pass from the hydrogen source, here the flow regulator 26a, through the pipe 27a, in the pipe 29b, and from there, in the pipe 31c, to purge the reactor from air gas therein,
comme décrit plus haut.as described above.
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Lors de la croissance épitaxiale, par exemple, de tel- During epitaxial growth, for example, such
lurure de cadmium ou de tellurure de mercure et de cadmium, on met en leur état activé les électrovannes de commande 28 et 30, ce qui permet à l'hydrogène gazeux de passer, par le conduit 29a, dans le dispositif de barbotage 36 qui contient une source organique choisie de cadmium 37. L'hydrogène gazeux barbote dans la source organique de cadmium 37 et luride of cadmium or telluride of mercury and cadmium, the control solenoid valves 28 and 30 are put in their activated state, which allows the gaseous hydrogen to pass, via the conduit 29a, into the bubbling device 36 which contains a selected organic source of cadmium 37. The gaseous hydrogen bubbles through the organic source of cadmium 37 and
entraîne des molécules de la source organique de cadmium 37. entails molecules from the organic source of cadmium 37.
En conséquence, un mélange d'hydrogène et de source organique de cadmium (organo-Cd + H2) sort du dispositif de barbotage 36 par le conduit 29c, et il est envoyé au conduit 31a par Consequently, a mixture of hydrogen and of organic source of cadmium (organo-Cd + H2) leaves the bubbling device 36 by the conduit 29c, and it is sent to the conduit 31a by
l'électrovanne de commande 30. On active un deuxième régula- the control solenoid valve 30. A second regulation is activated.
teur de débit massique 26b pour envoyer à l'élément de jonc- mass flow sensor 26b for sending to the rod element
tion 32 un courant d'un gaz porteur, ici de l'hydrogène, à un débit préétabli, par une vanne 34 et le conduit 31b. En tion 32 a current of a carrier gas, here hydrogen, at a predetermined flow rate, through a valve 34 and the conduit 31b. In
conséquence, le courant sortant du conduit 31c est un cou- Consequently, the current leaving the conduit 31c is a current
rant de vapeur diluée de l'organo-Cd, par rapport au gaz por- rant of dilute vapor of the organo-Cd, compared to the gas
teur, dans le cas présent, de l'hydrogène. in this case, hydrogen.
Le conduit 47c, c'est-à-dire le conduit du composé Line 47c, i.e. the compound line
organique de l'élément du groupe VI, est alimenté par un élé- organic element of group VI, is powered by an element
ment de jonction 48. On utilise l'élément de jonction 48 pour mélanger les courants provenant de deux sources de gaz, et Junction 48. Junction 48 is used to mix the streams from two gas sources, and
cet élément envoie ledit courant de gaz mélangés à un troi- this element sends said stream of mixed gases to a third
sième orifice raccordé au conduit 47c. Le premier orifice de fifth port connected to conduit 47c. The first opening of
l'élément de jonction 48 est alimenté par l'appareil de bar- the junction element 48 is supplied by the bar appliance
botage 55. L'appareil de barbotage 55 comprend deux électro- botage 55. The bubbling device 55 comprises two electro-
vannes de commande 44 et 46. L'une de ces électrovannes de control valves 44 and 46. One of these solenoid valves
commande, ici l'électrovanne de commande 44, possède un pre- control, here the control solenoid valve 44, has a pre-
mier orifice raccordé à un troisième régulateur de débit mas- mier orifice connected to a third mass flow regulator
sique 26c, par le conduit 27c, et un second orifice raccordé sic 26c, via conduit 27c, and a second orifice connected
au dispositif de barbotage 52 par le conduit 45a. Le disposi- to the bubbling device 52 through the conduit 45a. The disposi-
tif de barbotage 52 contient ici un composé organique d'un élément du groupe VI (53), comme on le décrira plus loin. Il suffit de dire ici que le composé organique de l'élément du groupe VI peut être un composé alkyle primaire de l'élément bubbling tif 52 here contains an organic compound of an element of group VI (53), as will be described later. Suffice it to say here that the organic compound of the group VI element may be a primary alkyl compound of the element
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du groupe VI, ou encore peut être choisi de manière à avoir une énergie d'activation, pour la formation d'un radical of group VI, or can also be chosen so as to have an activation energy, for the formation of a radical
libre lors de la dissociation du composé organique de l'élé- free during the dissociation of the organic compound from the element
ment du groupe VI, qui soit inférieure à l'énergie d'activa- ment of group VI, which is lower than the activation energy
tion lors de la séparation d'un radical alkyle primaire d'avec l'élément du groupe VI. Le dispositif de barbotage 52 tion upon separation of a primary alkyl radical from the element of group VI. The bubbling device 52
est placé dans une bain thermostaté à recyclage 56, qui four- is placed in a thermostatically controlled recycling bath 56, which provides
nit une circulation constante d'un liquide autour du disposi- nit constant circulation of a liquid around the device
tif de barbotage 52, pour maintenir le composé organique de tellure 53, contenu dans le dispositif de barbotage 52, à une température préétablie, suffisante pour l'obtention d'une pression de vapeur adéquate. Cette plage de température peut aller de -20 à +100 C, mais elle n'est pas obligatoirement comprise dans ces limites. Un deuxième conduit 45c est placé dans le dispositif de barbotage 52, au-dessus de la surface de la source organique de l'élément du groupe VI, et il est raccordé à un orifice de l'électrovanne de commande 46. Un bubbling tif 52, to maintain the organic tellurium compound 53, contained in the bubbling device 52, at a preset temperature, sufficient to obtain an adequate vapor pressure. This temperature range can range from -20 to +100 C, but it is not necessarily included within these limits. A second conduit 45c is placed in the bubbling device 52, above the surface of the organic source of the element of group VI, and it is connected to an orifice of the control solenoid valve 46. A
troisième conduit 45b est raccordé entre les orifices res- third conduit 45b is connected between the resistor orifices
tants des électrovannes de commande 44 et 46. of the control solenoid valves 44 and 46.
L'état normalement désactivé des électrovannes de com- Normally disabled state of the solenoid valves
mande 44 et 46 permet à l'hydrogène gazeux de passer de la source d'hydrogène, ici le régulateur de débit 26c, par le conduit 27c, dans le conduit 45b, et de là, dans le conduit 47c, pour purger le réacteur des gaz de l'air s'y trouvant, comme décrit plus haut. Lors de la croissance épitaxiale du control 44 and 46 allows the gaseous hydrogen to pass from the hydrogen source, here the flow regulator 26c, through the pipe 27c, in the pipe 45b, and from there, in the pipe 47c, to purge the reactor from air gas therein, as described above. During epitaxial growth of the
tellurure de cadmium ou de tellurure de mercure et de cad- cadmium telluride or mercury telluride and cad-
mium, sur le substrat 11, on met les vannes 44 et 46 en leur état activé, ce qui permet à l'hydrogène gazeux de passer, par le conduit 45a, dans le dispositif de barbotage 52 qui mium, on the substrate 11, the valves 44 and 46 are put in their activated state, which allows the gaseous hydrogen to pass, through the conduit 45a, into the bubbling device 52 which
contient le composé organique de l'élément du groupe VI (53). contains the organic compound of the group VI element (53).
L'hydrogène gazeux barbote dans le composé organique de l'élément du groupe VI (53), et entraîne des molécules du Hydrogen gas dabbles in the organic compound of the element of group VI (53), and entrains molecules of the
composé organique de l'élément du groupe VI (53). En consé- organic compound of the element of group VI (53). Therefore
quence, un mélange d'hydrogène et du composé organique de l'élément du groupe VI (organo-groupe VI + E2) sort de la quence, a mixture of hydrogen and the organic compound of the element of group VI (organo-group VI + E2) leaves the
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source organique de l'élément du groupe VI (53), par le organic source of the element of group VI (53), by the
conduit 45c, et il est envoyé au conduit 47a par l'électro- conduit 45c, and it is sent to conduit 47a by the electro-
vanne de commande 46. On active un quatrième régulateur de débit massique 26d pour envoyer à l'élément de jonction 48 un $ courant d'un gaz porteur, ici de l'hydrogène, à un débit control valve 46. A fourth mass flow regulator 26d is activated to send to the junction element 48 a current $ of a carrier gas, here hydrogen, at a flow
pré-établi, par une vanne 50 et le conduit 47b. En consé- pre-established, by a valve 50 and the conduit 47b. Therefore
quence, le courant sortant du conduit 47c est un courant de vapeur diluée du composé organique de l'élément du groupe VI, par rapport à la concentration du gaz porteur, dans le cas quence, the current leaving the conduit 47c is a diluted vapor current of the organic compound of the group VI element, relative to the concentration of the carrier gas, in the case
présent, de l'hydrogène.present, hydrogen.
Le conduit 27e, alimenté par un cinquième régulateur de débit massique 26e, aboutit à un réservoir en quartz 66 (fig. 3B) contenant une source liquide d'un élément du groupe II tel que le mercure. On envoie de l'hydrogène gazeux au-dessus de la surface du mercure liquide, et des molécules de vapeur de mercure, se trouvant au-dessus de la surface du mercure liquide, sont entraînées par le courant d'hydrogène The conduit 27e, supplied by a fifth mass flow regulator 26e, terminates in a quartz reservoir 66 (FIG. 3B) containing a liquid source of an element of group II such as mercury. Hydrogen gas is sent over the surface of liquid mercury, and molecules of mercury vapor, located above the surface of liquid mercury, are entrained by the stream of hydrogen
gazeux, donnant un courant de vapeur de mercure et d'hydro- gaseous, giving a stream of mercury vapor and hydro-
gène (Hg + H2). Le courant de vapeur est amené à un élément gene (Hg + H2). The vapor stream is brought to an element
de jonction en quartz 70 (fig. 3B). Un second orifice d'en- of quartz 70 junction (fig. 3B). A second inlet opening
trée de l'élément de jonction en quartz 70 est alimenté par of the quartz junction element 70 is powered by
un tube de quartz 71a, qui est raccordé à un sixième régula- a quartz tube 71a, which is connected to a sixth regulator
teur de débit massique 26f par l'intermédiaire d'une vanne 72 mass flow controller 26f via a valve 72
et du conduit 27f. Le courant sortant de l'élément de jonc- and conduit 27f. The current leaving the rod element
2 tion 70 par le conduit 71b, et arrivant dans le tube 60, est par conséquent un courant dilué de vapeur de mercure et d'hydrogène. Si l'on se réfère maintenant en particulier à la figure 3B, comme mentionné précédemment, le suscepteur 63 est chauffé par une bobine r.f. placée autour du tube réacteur en 2 tion 70 through the conduit 71b, and arriving in the tube 60, is therefore a dilute stream of mercury vapor and hydrogen. If we now refer in particular to FIG. 3B, as mentioned previously, the susceptor 63 is heated by a coil r.f. placed around the reactor tube in
quartz 60.quartz 60.
Un réservoir en quartz 66 contenant le mercure élémen- A quartz 66 tank containing the elemental mercury
taire liquide, ainsi que la région voisine de celui-ci, sont chauffés au moyen d'une source de chaleur 68 constituée par liquid shutter, as well as the region adjacent thereto, are heated by means of a heat source 68 constituted by
une résistance, comme indiqué sur le dessin, à une tempéra- resistance, as indicated in the drawing, to a temperature
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ture d'au moins 100 C, mais en général inférieure à 250 C, de ture of at least 100 C, but generally less than 250 C, of
préférence dans la plage de 150 à 180 C. La zone située immé- preferably in the range of 150 to 180 C. The area immediately below
diatement après le réservoir 66 et après le substrat 11, est alors chauffée par des rangées de lampes infrarouges 64, jusqu'à une température dans la plage de 100 à 250 C, la plage préférée étant 150 à 180 C. Le chauffage des parois empêche la condensation prématurée du mercure hors du courant diat after the reservoir 66 and after the substrate 11, is then heated by rows of infrared lamps 64, to a temperature in the range of 100 to 250 C, the preferred range being 150 to 180 C. The heating of the walls prevents premature condensation of mercury out of the current
de vapeur.steam.
Au moyen de solvants convenables, on dégraisse et on nettoie la surface du substrat 11 tournée vers l'extérieur, puis on la polit en utilisant un produit approprié qui attaque le matériau du substrat. On utilise par exemple une solution de brome dans du méthanol, pour polir chimiquement du CdTe ou du GaAs avant la croissance des diverses couches Using suitable solvents, the surface of the substrate 11 facing outward is degreased and cleaned, then it is polished using an appropriate product which attacks the material of the substrate. For example, a solution of bromine in methanol is used to chemically polish CdTe or GaAs before the growth of the various layers.
épitaxiales. On dispose ensuite le substrat 11 sur le suscep- epitaxial. The substrate 11 is then placed on the suscep-
teur 63, que l'on place ensuite dans le tube réacteur en tor 63, which is then placed in the reactor tube in
quartz 60.quartz 60.
En opération, on purge le tube-four 60 des gaz de l'air In operation, the tube oven 60 is purged from the gases in the air
s'y trouvant, par introduction d'hélium et ensuite d'hydro- being there, by introducing helium and then hydro-
gène gazeux, comme indiqué plus haut. On chauffe ensuite par induction le suscepteur 63, au moyen de la bobine r.f. 62, le réservoir 66 par l'élément de chauffage par résistance 68, et le tube réacteur 60 au moyen des lampes infrarouges 64. On gas gene, as indicated above. The susceptor 63 is then heated by induction, by means of the r.f. coil. 62, the reservoir 66 by the resistance heating element 68, and the reactor tube 60 by means of the infrared lamps 64.
laisse ensuite chacun de ces éléments atteindre les tempéra- then let each of these elements reach the temperatures
tures de croissance. Lorsque l'appareil 20b a atteint les températures de croissance, on active les vannes 28, 30, 34, 44, 46, 50 et 72, ce qui permet aux mélanges dilués hydrogène growth tures. When the apparatus 20b has reached the growth temperatures, the valves 28, 30, 34, 44, 46, 50 and 72 are activated, which allows dilute hydrogen mixtures
gazeux + composé organique de l'élément du groupe II, hydro- gaseous + organic compound of group II element, hydro-
gène gazeux + composé organique de l'élément du groupe VI, et gas gene + organic compound of the group VI element, and
hydrogène gazeux + mercure, de sortir par les conduits, res- hydrogen gas + mercury, to exit through the conduits, res-
pectivement, 31c, 47c et 71b, en amont du substrat 11. pectively, 31c, 47c and 71b, upstream of the substrate 11.
Les vapeurs d'hydrogène, de mercure et de composés organiques sont à la température d'opération désirée, fournie par le chauffage uniforme du substrat 11 et de la région 61 autour du substrat 11. On pense que les sources choisies des The vapors of hydrogen, mercury and organic compounds are at the desired operating temperature, provided by the uniform heating of the substrate 11 and of the region 61 around the substrate 11. It is believed that the selected sources of the
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composés organiques qui sont dirigées subissent une pyrolyse pratiquement indépendamment l'une de l'autre, et donnent du organic compounds which are directed undergo pyrolysis practically independently of each other, and give
tellurure de cadmium et de mercure selon les réactions chi- cadmium and mercury telluride according to chemical reactions
miques 1A-5A ci-dessous: organo-Te - Te + H.C. (réaction 1A) Te + Hg M HgTe (réaction 2A) organo-Cd - Cd + H.C. (réaction 3A) Cd + Te - CdTe (réaction 4A) HgTe + CdTe * HglxCdxTe (réaction 5A), mics 1A-5A below: organo-Te - Te + HC (reaction 1A) Te + Hg M HgTe (reaction 2A) organo-Cd - Cd + HC (reaction 3A) Cd + Te - CdTe (reaction 4A) HgTe + CdTe * HglxCdxTe (reaction 5A),
dans lesquelles H.C. signifie 'hydrocarbures". in which H.C. means 'hydrocarbons'.
On ajuste la composition x par réglage du débit de H2 dans le réservoir de Hg, de la température du réservoir de Hg et de la concentration du composé organique de cadmium ainsi The composition x is adjusted by adjusting the flow rate of H2 in the Hg reservoir, the temperature of the Hg reservoir and the concentration of the organic cadmium compound thus
que du composé organique de tellure. as organic tellurium compound.
La fraction molaire (FM), c'est-à-dire la concentration de l'organo-Cd, de l'organo-Te et du Hg, est donnée par: H2 traversant le dispo- Pression de vapeur FM (organo-Cd)= sitif de barbotage 36 de l'organo-Cd (kPa) Courant total de H2 101,3 kPa dans le tube 60 H2 traversant le dispo- Pression de vapeur FM (organo-Te)= sitif de barbotage 52 de l'organo-Te (kPa) Courant total de H2 101,3 kPa dans le tube 60 H2 au-dessus du Pression de vapeur FM (Hg) = réservoir 66 de Hg (kPa) Courant total de H2 101,3 kPa dans le tube 60 The molar fraction (FM), i.e. the concentration of organo-Cd, organo-Te and Hg, is given by: H2 passing through the available vapor pressure FM (organo-Cd ) = bubbling sifter 36 of the organo-Cd (kPa) Total current of H2 101.3 kPa in the tube 60 H2 passing through the device- Vapor pressure FM (organo-Te) = bubbling sifter 52 of the organo -Te (kPa) Total current of H2 101.3 kPa in tube 60 H2 above Vapor pressure FM (Hg) = reservoir 66 of Hg (kPa) Total current of H2 101.3 kPa in tube 60
Seule une partie des vapeurs organiques qui sont diri- Only part of the organic vapors which are direct
gées au-dessus du substrat 11 entrent réellement en réaction. gées above the substrate 11 actually react.
Les vapeurs organiques n'ayant pas réagi sont expulsées hors du tube réacteur 60 par le conduit d'évacuation 74, et sont The unreacted organic vapors are expelled from the reactor tube 60 through the exhaust duct 74, and are
envoyées vers un four de craquage de gaz rejetés (non repré- sent to an exhaust gas cracking furnace (not shown
senté) qui décompose les gaz organiques restants en les élé- smelled) which breaks down the remaining organic gases into
ments, et donne un courant gazeux qui comprend essentielle- elements, and gives a gas stream which essentially comprises-
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ment de l'hydrogène et divers hydrocarbures. hydrogen and various hydrocarbons.
Selon un aspect de l'invention, la source de cadmium est une source organique comportant des radicaux organiques According to one aspect of the invention, the source of cadmium is an organic source comprising organic radicals
qui sont choisis de manière à empêcher stériquement la réac- which are chosen so as to sterically prevent the reaction
tion de l'atome de cadmium avec un atome de tellure se trou- vant dans la source organique de tellure. De préférence, le radical organique choisi n'est pas lié directement à l'atome de cadmium, car une liaison directe du radical organique à l'atome de cadmium augmenterait la réactivité du composé tion of the cadmium atom with a tellurium atom found in the organic tellurium source. Preferably, the organic radical chosen is not linked directly to the cadmium atom, since a direct bond of the organic radical to the cadmium atom would increase the reactivity of the compound
organique de cadmium.organic cadmium.
L'organo-Cd choisi répond à la formule chimique géné- The organo-Cd chosen corresponds to the general chemical formula
rale suivante: R1 - Cd - R2 dans laquelle R1 et R2 peuvent être identiques ou différents, following route: R1 - Cd - R2 in which R1 and R2 may be the same or different,
et au moins un des radicaux R1 et R2 possède la formule géné- and at least one of the radicals R1 and R2 has the general formula
rale suivante: X1following route: X1
Y - C -Y - C -
'''
X2 x2 dans laquelle X1 et X2 peuvent être identiques ou différents, et sont choisis de préférence parmi l'hydrogène, un halogène et un radical organique. Y correspond à la formule chimique générale suivante: Y1 X2 x2 in which X1 and X2 may be the same or different, and are preferably chosen from hydrogen, a halogen and an organic radical. Y corresponds to the following general chemical formula: Y1
Y2 - CY2 - C
Y3Y3
dans laquelle Y1, Y2 et Y3 peuvent être identiques ou diffé- in which Y1, Y2 and Y3 may be the same or different
rents, et sont chacun de préférence un atome d'hydrogène ou rents, and are each preferably a hydrogen atom or
d'halogène, ou un radical organique. halogen, or an organic radical.
Comme indiqué ci-dessous, l'organo-Cd comporte un radi- As shown below, the organo-Cd has a radi-
cal organique qui comprend l'atome de carbone en la position organic cal which includes the carbon atom in position
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e de la chaîne de l'organo-Cd.e of the organo-Cd chain.
Y1 Xl Xl Y i I I I Y2 - C - C - Cd - C - C - Y2 Il I! Y1 Xl Xl Y i I I I Y2 - C - C - Cd - C - C - Y2 Il I!
Y3 X2 X2 Y3Y3 X2 X2 Y3
3 a a B Avec cette disposition particulière, les radicaux volumineux 3 a to B With this particular arrangement, bulky radicals
aux extrémités de la chaine empêchent stériquement la reac- at the ends of the chain sterically prevent reac-
tion de l'atome de cadmium avec l'atome de tellure présent tion of the cadmium atom with the tellurium atom present
dans le composé organique de tellure. in the organic tellurium compound.
Un exemple préféré d'un composé organique d'un élément du groupe II, comportant un radical volumineux sur le carbone A preferred example of an organic compound of an element of group II, comprising a bulky radical on carbon
en position a dans son radical organique, est le di-néo- in position a in its organic radical, is the di-neo-
pentylcadmium [(CH3)3CCH2]2Cd. Le di-néopentylcadmium possède la formule développée suivante: pentylcadmium [(CH3) 3CCH2] 2Cd. Dienopentylcadmium has the following structural formula:
CH3 H H CH3CH3 H H CH3
I I I II I I I
CH3 - C - C - Cd - C - C - CH3CH3 - C - C - Cd - C - C - CH3
1 1 1 11 1 1 1
CH3 H H CH3CH3 H H CH3
OO
La molécule contient deux groupes tert-butyle qui sont sépa- The molecule contains two tert-butyl groups which are separated
rés de l'atome de cadmium par un atome de carbone en posi- res of the cadmium atom by a carbon atom in posi-
tion a, ici un groupe CH2. Etant donné que les groupes tert- tion a, here a CH2 group. Since the tertiary groups
butyle ne sont pas liés directement à l'atome de cadmium, ils butyl are not directly linked to the cadmium atom they
ne déstabilisent pas de façon importante la molécule de di- do not significantly destabilize the di-
néopentylcadmium. En conséquence, le di-néopentylcadmium (DNPCd) devrait avoir une stabilité thermique comparable à celle du diéthylcadmium (DECd). Le DNPCd offre plusieurs avantages. On pense que le DNPCd limite les réactions entre lui-même et le composé organique choisi de tellure, en raison d'une répulsion stérique due aux groupes tert-butyle présents neopentylcadmium. Consequently, di-neopentylcadmium (DNPCd) should have a thermal stability comparable to that of diethylcadmium (DECd). DNPCd offers several advantages. DNPCd is believed to limit reactions between itself and the selected tellurium organic compound, due to steric repulsion due to the tert-butyl groups present
dans la molécule du DNPCd. La présence de ces groupes tert- in the DNPCd molecule. The presence of these tert-
butyle rend difficile un rapprochement suffisant des deux molécules, et en particulier des deux atomes métalliques des butyl makes it difficult to bring the two molecules together, and in particular the two metal atoms of the
- 25 -- 25 -
deux molécules, pour permettre une réaction. De plus, par le choix d'une source appropriée de tellure, on parvient à une two molecules, to allow a reaction. In addition, by choosing an appropriate source of tellurium, a
croissance du tellurure de mercure et de cadmium à basse tem- growth of mercury telluride and cadmium at low tem-
pérature. En conséquence, la réaction 7, à savoir la réaction d'échange entre le composé organique de l'élément du groupe II et le mercure, devrait être limitée cinétiquement, temperature. Consequently, reaction 7, namely the exchange reaction between the organic compound of the group II element and mercury, should be kinetically limited,
et par conséquent ne pas devenir une cause majeure d'épuise- and therefore not become a major cause of exhaustion
ment du cadmium. En raison de leur poids et de leur taille, les radicaux néopentyle [(CH3)3CCH2] devraient également diminuer la vitesse de réactions en chaîne de radicaux libres, et par conséquent donner une molécule nettement moins cadmium. Due to their weight and size, the neopentyl radicals [(CH3) 3CCH2] should also decrease the rate of free radical chain reactions, and therefore give a molecule significantly less
réactive que le diméthylcadmium dans le courant de vapeur. reactive as dimethylcadmium in the vapor stream.
Un second exemple préféré est le di-isobutylcadmium [(CH3)2CHCH2]2Cd, qui comporte un groupe isopropyle séparé de l'atome de Cd par un atome de carbone en position a, ici un A second preferred example is di-isobutylcadmium [(CH3) 2CHCH2] 2Cd, which has an isopropyl group separated from the Cd atom by a carbon atom in position a, here a
groupe CH2. Le di-isobutylcadmium possède la formule dévelop- CH2 group. Di-isobutylcadmium has the development formula
pée suivante:following sword:
CH3 H H CHCH3 H H CH
H CH3H CH3
I II I
CH - C- Cd - C- CHCH - C- Cd - C- CH
CH3 H H CH3CH3 H H CH3
Comme autres exemples, on peut citer le di-n-propyl- As other examples, mention may be made of di-n-propyl-
cadmium et le diéthylcadmium, répondant chacun aux formules générales suivantes: CH3-CH2-CH2-Cd-CH2-CHCH2-CH3 di-n-propylcadmium cadmium and diethylcadmium, each corresponding to the following general formulas: CH3-CH2-CH2-Cd-CH2-CHCH2-CH3 di-n-propylcadmium
CH3 -CH2 -Cd-CH2 -CH3 diéthylcadmium. CH3 -CH2 -Cd-CH2 -CH3 diethylcadmium.
Il est également possible que le composé organique de cadmium possède des radicaux organiques liés directement à l'atome de cadmium, qui transfèrent une charge électronique à It is also possible that the organic cadmium compound has organic radicals linked directly to the cadmium atom, which transfer an electronic charge to
l'atome de cadmium électropositif. A la suite de la diminu- the electropositive cadmium atom. As a result of the decrease
tion de l'électropositivité de l'atome de cadmium par le radical organique donneur d'électrons, le composé organique de cadmium doit être moins réactif envers la molécule du composé organique de tellure que ne l'est le diméthylcadmium tion of the electropositivity of the cadmium atom by the organic electron donating radical, the organic cadmium compound must be less reactive towards the molecule of the organic tellurium compound than is dimethylcadmium
- 26 -- 26 -
connu. Un exemple d'un tel composé est le diphénylcadmium, répondant à la formule développée suivante: known. An example of such a compound is diphenylcadmium, corresponding to the following structural formula:
H H H HH H H H
\ I !! H--- Cd -- -H\ I !! H --- Cd - -H
/ \ I \/ \ I \
H H H HH H H H
Comme on peut le voir, le diphénylcadmium contient deux groupes phényle qui sont des sources d'électrons, en raison de leur nuage d'électrons 71. L'atome de cadmium central est électropositif. En conséquence, l'électropositivité de l'atome de cadmium devrait être diminuée par la présence des groupes phényle. Cela doit en même temps réduire la force As can be seen, diphenylcadmium contains two phenyl groups which are sources of electrons, due to their electron cloud 71. The central cadmium atom is electropositive. Consequently, the electropositivity of the cadmium atom should be reduced by the presence of the phenyl groups. This must at the same time reduce the force
d'attraction entre le composé organique de cadmium et le com- of attraction between the organic cadmium compound and the com-
posé organique de tellure. La nature électronégative des groupes phényle devrait reduire encore l'interaction entre un composé organique choisi de tellure et le diphénylcadmium, layered organic tellurium. The electronegative nature of the phenyl groups should further reduce the interaction between a selected organic tellurium compound and diphenylcadmium,
car les groupes phényle devraient repousser l'atome de tel- because the phenyl groups should repel the atom of such
lure électronégatif. Une autre particularité liée à l'utili- electronegative lure. Another peculiarity linked to the use
sation d'un composé aromatique de cadmium, tel que le diphénylcadmium, réside dans le fait que, normalement, les composés aromatiques de cadmium sont relativement stables. En conséquence, ce composé peut être stocké pendant de longues sation of an aromatic cadmium compound, such as diphenylcadmium, is that normally aromatic cadmium compounds are relatively stable. As a result, this compound can be stored for long periods of time.
durées sans décomposition. En outre, les groupes phényle eux- durations without decomposition. In addition, the phenyl groups themselves
mêmes sont également des unités stables, et on considère que themselves are also stable units, and we consider that
les cycles ne sont pas rompus lors de la pyrolyse. En consé- the cycles are not broken during pyrolysis. Therefore
quence, on estime également que la croissance par DCOMV uti- quence, it is also estimated that growth by DCOMV uses
lisant le diphénylcadmium devrait conduire à une faible incorporation de carbone dans les pellicules de tellurure de mercure et de cadmium. Bien que le diphénylcadmium ait une tension de vapeur relativement basse et soit un solide ayant un point de fusion de 174 C, on pense néanmoins qu'il est reading diphenylcadmium should lead to a low incorporation of carbon in the films of mercury and cadmium telluride. Although diphenylcadmium has a relatively low vapor pressure and is a solid with a melting point of 174 C, it is nevertheless believed to be
possible d'utiliser une telle source. possible to use such a source.
- 2,7 -- 2.7 -
On peut utiliser un système de réservoir chauffé, tel que celui représenté sur la figure 4, pour fournir un courant approprié de vapeur de diphénylcadmium, de la même façon que le réservoir 66 fournit le courant de vapeur de Hg. A savoir, on peut diriger le conduit 27a vers un réservoir 87 contenant A heated reservoir system, such as that shown in Figure 4, can be used to provide an appropriate stream of diphenylcadmium vapor, in the same way that reservoir 66 provides the vapor stream of Hg. That is, one can direct the conduit 27a to a reservoir 87 containing
l'organo-Cd 86. On fait passer de l'hydrogène gazeux au- organo-Cd 86. Hydrogen gas is passed through
dessus du réservoir, et il entraîne des molécules de l'orga- above the tank, and it drives molecules from the organ-
no-Cd 86 et conduit ce courant de vapeur dans le réacteur, par le conduit 31c, après une dilution préétablie avec H2, comme indiqué plus haut. Le réservoir est placé à l'intérieur no-Cd 86 and conducts this vapor current in the reactor, via line 31c, after a predetermined dilution with H2, as indicated above. The tank is placed inside
d'un four chauffé à une température préétablie, comme repré- an oven heated to a preset temperature, as shown
senté sur le dessin. Le four peut être un four à zones mul- felt on the drawing. The oven can be a multi-zone oven.
tiples, pour le chauffage de l'organo-Cd et du réservoir de multiple, for heating the organo-Cd and the
Hg aux températures choisies.Hg at selected temperatures.
D'autres sources possibles de cadmium, comportant des Other possible sources of cadmium, including
radicaux phényle donneurs d'électrons, comprennent le di-o- electron donor phenyl radicals, include di-o-
tolylcadmium, possédant la formule développée suivante: tolylcadmium, with the following structural formula:
H CH3 H HH CH3 H H
% I I% I I
H- Cd -HH- Cd -H
H H CH3 HH H CH3 H
Le di-o-tolylcadmium est semblable au diphénylcadmium, mis à Di-o-tolylcadmium is similar to diphenylcadmium, except
part qu'un hydrogène en position ortho sur chaque noyau ben- except that a hydrogen in ortho position on each nucleus ben-
zénique est remplacé par un groupe méthyle. Les groupes zenic is replaced by a methyl group. The groups
méthyle augmentent également le transfert de charge électro- methyl also increase the charge transfer electro-
nique, des groupes phényle aux atomes de cadmium, diminuant en conséquence la charge positive de l'atome de Cd. Bien que cette molécule soit plus lourde que le diphénylcadmium, on admet néanmoins que le di-otolylcadmium (DOTCd) doit avoir une tension de vapeur plus élevée, car du fait que le groupe méthyle est fixé en l'une des positions ortho, la symétrie plane de la molécule est altérée par les atomes d'hydrogène horsplan du groupe méthyle. Ces atomes d'hydrogène protègent nique, phenyl groups with cadmium atoms, consequently decreasing the positive charge of the Cd atom. Although this molecule is heavier than diphenylcadmium, it is nevertheless admitted that di-otolylcadmium (DOTCd) must have a tension of higher vapor, because due to the fact that the methyl group is fixed in one of the ortho positions, the plane symmetry of the molecule is altered by the out of plane hydrogen atoms of the methyl group. These hydrogen atoms protect
- 28 -- 28 -
partiellement l'atome de cadmium central, et en conséquence réduisent l'attraction intermoléculaire entre un atome de cadmium d'une molécule et un noyau benzénique d'une autre molécule. Le di-o-tolylcadmium a un point de fusion de 115 C, ce qui peut être une indication que le DOTCd aura une tension de vapeur plus élevée que le DPCd. En outre, on pense que la protection partielle de l'atome de cadmium par des atomes d'hydrogène hors-plan conduira à une attraction réduite entre l'atome de cadmium et un atome de tellure présent dans le partially the central cadmium atom, and consequently reduce the intermolecular attraction between a cadmium atom of one molecule and a benzene nucleus of another molecule. Di-o-tolylcadmium has a melting point of 115 C, which may be an indication that DOTCd will have a higher vapor pressure than DPCd. Furthermore, it is believed that partial protection of the cadmium atom by out-of-plane hydrogen atoms will lead to a reduced attraction between the cadmium atom and a tellurium atom present in the
composé organique de tellure.organic tellurium compound.
Comme autres exemples de composés de cadmium ayant un transfert d'électrons accru et un empêchement stérique accru, As other examples of cadmium compounds with increased electron transfer and increased steric hindrance,
on peut citer le di-(2,6-xylyl)cadmium (DXCd) et le di- we can cite di- (2,6-xylyl) cadmium (DXCd) and di-
mésitylcadmium (DMSCd). Ces composés possèdent les formules développées suivantes: mesitylcadmium (DMSCd). These compounds have the following developed formulas:
H CH3 CH3 HH CH3 CH3 H
H-/rH - Cd -H DXCd \ \H- / rH - Cd -H DXCd \ \
H CH3 CH3 HH CH3 CH3 H
H CH3 CH3 HH CH3 CH3 H
DMSCd $ CH3- - Cd CH3 \IDMSCd $ CH3- - Cd CH3 \ I
H CH3 CH3 HH CH3 CH3 H
Ces composés sont semblables au di-o-tolylcadmium, mis à part These compounds are similar to di-o-tolylcadmium, except
que le DXCd comporte des groupes méthyle en les deux posi- that DXCd has methyl groups in both posi-
tions ortho de chaque noyau benzénique, et le DMSCd comporte des groupes méthyle en les deux positions ortho et en la position para de chaque noyau benzénique. Avec deux groupes ortho of each benzene nucleus, and the DMSCd has methyl groups in the two ortho positions and in the para position of each benzene nucleus. With two groups
- 29 - ortho liés à chaque noyau benzénique, la charge électronique transférée à- 29 - ortho linked to each benzene nucleus, the electronic charge transferred to
l'atome de cadmium est encore accrue. En outre, les groupes méthyle liés au noyau benzénique en position ortho doivent stériquement se repousser mutuellement, ce qui conduit à une molécule non plane. Une autre caractéristique the cadmium atom is further increased. In addition, the methyl groups linked to the benzene nucleus in the ortho position must sterically repel each other, which leads to a non-planar molecule. Another feature
importante de cette structure est que, du fait de l'empêche- important of this structure is that, because of the
ment stérique, l'atome de cadmium est enfermé dans une cage de quatre groupes méthyle. Cet empêchement stérique accru doit en même temps élever la tension de vapeur du DXCd. De plus, la cage de groupes méthyle autour de l'atome de cadmium devrait réduire l'attraction entre le composé organique de sterically, the cadmium atom is enclosed in a cage of four methyl groups. This increased steric hindrance must at the same time raise the vapor pressure of the DXCd. In addition, the methyl group cage around the cadmium atom should reduce the attraction between the organic compound of
tellure et le DXCd ou le DMSCd, et devrait empêcher ou nota- tellurium and DXCd or DMSCd, and should prevent or nota-
blement limiter la réaction d'échange entre le cadmium et le mercure. En conséquence, l'organo-Cd choisi, comportant des groupes donneurs d'électrons, répond à la formule chimique générale suivante: R3 - Cd - R seriously limit the exchange reaction between cadmium and mercury. Consequently, the organo-Cd chosen, comprising electron donor groups, corresponds to the following general chemical formula: R3 - Cd - R
3 43 4
* dans laquelle R3 et R4 peuvent être identiques ou différents, et au moins un des radicaux R1 et R2 possède la formule générale suivante: Yi ! I* in which R3 and R4 can be identical or different, and at least one of the radicals R1 and R2 has the following general formula: Yi! I
Y3 - -Y3 - -
H dans laquelle l'atome d'hydrogène (H) se trouve en général, mais pas obligatoirement, en les positions méta, et dans laquelle Y1 et Y2 sont dans les positions ortho, et Y3 et en la position para, et sont choisis chacun parmi un atome H in which the hydrogen atom (H) is generally, but not necessarily, in the meta positions, and in which Y1 and Y2 are in the ortho positions, and Y3 and in the para position, and are chosen each among an atom
d'hydrogène et un groupe organique. of hydrogen and an organic group.
De préférence, les composés organiques sont des radi- Preferably, the organic compounds are radicals
caux activateurs tels que des radicaux phényle et alkyle activating cals such as phenyl and alkyl radicals
3S (C6H5, CH3, C2H5, etc., ou des groupes comportant des hétéro- 3S (C6H5, CH3, C2H5, etc., or groups comprising hetero-
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atomes, tels que des alcoolates, -OCH3, -OC2H5, etc; -NHCOCH3; -OH; et NH2 (NHR, NR, R étant un radical). On peut utiliser des groupes ccmportant des hétéroatomes lorsque atoms, such as alcoholates, -OCH3, -OC2H5, etc; -NHCOCH3; -OH; and NH2 (NHR, NR, R being a radical). Groups containing heteroatoms can be used when
l'éventualité d'incorporation de O ou de N dans les pelli- the possibility of incorporating O or N into the films
S cules déposées ne pose pas de problème. S deposited deposits are no problem.
De préférence, afin d'accroître l'empêchement stérique entre le composé organique de cadmium, empêché stériquement, et le composé organique de tellure, on choisit le composé organique de tellure de manière que celuici comporte des Preferably, in order to increase the steric hindrance between the organic cadmium compound, sterically hindered, and the organic tellurium compound, the organic tellurium compound is chosen so that the latter comprises
radicaux organiques volumineux qui, de même, empêcheront sté- bulky organic radicals which, likewise, will prevent ster-
riquement la réaction du composé organique de tellure avec le composé organique de cadmium. Comme décrit dans la demande US 844 489 du 26 Mars 1986 rically the reaction of the organic tellurium compound with the organic cadmium compound. As described in application US 844 489 of March 26, 1986
une source de tellure ayant une énergie d'activation relati- a tellurium source having a relative activation energy
vement basse pour la formation d'un radical libre lors de la pyrolyse, lorsqu'on la compare à l'énergie d'activation du low for the formation of a free radical during pyrolysis, when compared to the activation energy of the
tellurure de diéthyle, est le composé alkyle tertiaire tellu- diethyl telluride, is the tertiary alkyl compound tellu-
rure de di-tert-butyle. Le tellurure de di-tert-butyle pos- di-tert-butyl rure. Di-tert-butyl telluride pos-
sède la formule suivante:sedes the following formula:
CH3 CH3CH3 CH3
I i CH3 - C - Te - C - CH3I i CH3 - C - Te - C - CH3
I II I
CH3 CH3CH3 CH3
Le tellurure de di-tert-butyle contient deux groupes tert- Di-tert-butyl telluride contains two tert-
butyle liés directement à l'atome de tellure. En conséquence, la présence des groupes tert-butyle dans le composé organique de tellure tellurure de di-tert-butyle déstabilise le composé butyl linked directly to the tellurium atom. Consequently, the presence of tert-butyl groups in the organic tellurium compound di-tert-butyl telluride destabilizes the compound.
organique de tellure et bloque stériquement l'atome de tel- organic tellurium and sterically blocks the atom of such
lure. Le choix du tellurure de di-tert-butyle en tant que la source de composé organique de tellure et le choix d'une des sources de cadmium empêchées stériquement, mentionnées plus lure. The choice of di-tert-butyl telluride as the source of organic tellurium compound and the choice of one of the sterically hindered cadmium sources, mentioned more
haut, donneront un empêchement stérique accru et, par conse- high, will give increased steric hindrance and, therefore,
quent, une absence accrue de réaction lors du transport des quent, an increased lack of reaction during transport of
composés organiques de cadmium et de tellure dans le réac- organic cadmium and tellurium compounds in the reaction
- 31 -- 31 -
teur.tor.
D'autres sources de tellure (élément du groupe VI) com- Other sources of tellurium (element of group VI) include
prennent le tellurure de diisopropyle (DIPTe) de formule: take diisopropyl telluride (DIPTe) of formula:
CH3 CH3CH3 CH3
"xCH - Te - CH"xCH - Te - CH
CH3 \CHCH3 \ CH
3 33 3
Le tellurure de diisopropyle, tel que décrit dans dans la demande US 918 697 du 16 Octobre 1986 a une stabilité plus faible que le DETe, et par conséquent un rendement de craquage amélioré par rapport au rendement de Diisopropyl telluride, as described in in application US 918 697 of October 16, 1986 has a lower stability than DETe, and therefore an improved cracking yield compared to the yield of
craquage du DETe. Le DIPTe est un exemple préféré d'un com- DEET cracking. DIPTe is a preferred example of a
posé alkyle secondaire de tellure. En outre, le volumineux radical isopropyle empêche stériquement la réaction de layered secondary tellurium alkyl. In addition, the bulky isopropyl radical sterically prevents the reaction of
l'atome de tellure avec l'organo-Cd. the tellurium atom with the organo-Cd.
Comme décrit également dans ds-red-hej fi is087 637 on obtient une plus grande délocalisation, et par conséquent des énergies d'activation plus faibles, en utilisant le recouvrement par des doubles liaisons, au lieu de simples liaison, de l'orbitale p de l'électron non apparié. Le radical allyle, le radical benzyle et le radical cycloallyle délocalisent chacun la charge électronique libre sur toute la chaine carbonée. Des exemples préférés de composés allyle, benzyle ou cycloallyle de l'élément du groupe VI sont donnés As also described in ds-red-hej fi is087 637, greater delocalization is obtained, and consequently lower activation energies, by using overlapping by double bonds, instead of single bonds, of the orbital p of the unpaired electron. The allyl radical, the benzyl radical and the cycloallyl radical each delocalize the free electronic charge over the entire carbon chain. Preferred examples of allyl, benzyl or cycloallyl compounds of the group VI element are given
dans le tableau ci-après.in the table below.
TABLEAUBOARD
Formul Representation Dénomination (C6H5CH2)2Te C6Hs-CH2-Te-ClI2-C6H5 tellure de dibenzyle C[13(C6H5CH2)Te CH3-Te-C[12-C6115 tellure de méthylbenzyle (CH2CHCH2)2Te CH2-CH-CH2-Te-C1!2-CIl-CH2 tellure de di(2propène-1-yle) CH3(CH2CHCH2)Te CH3-Te-C112-Cli-CH2 tellure de méthyl-(2propène-1-yle) (C3H3)2Te H H tellure de di L(2-cyclopropène-1-y1e) I! IlC-C-Te-C-C-l1 Formul Representation Denomination (C6H5CH2) 2Te C6Hs-CH2-Te-ClI2-C6H5 dibenzyl tellurium C [13 (C6H5CH2) Te CH3-Te-C [12-C6115 methylbenzyl tellurium (CH2CHCH2) 2Te CH2-CH-CH2-Te- C1! 2-CIl-CH2 di (2propene-1-yl) tellurium CH3 (CH2CHCH2) Te CH3-Te-C112-Cli-CH2 methyl- (2propene-1-yl) tellurium (C3H3) 2Te HH di tellurium L (2-cyclopropene-1-y1e) I! IlC-C-Te-C-C-l1
\\1 \11\\ 1 \ 11
C CCC
I II I
11 H11 a.m.
H I CH3(C3H3)Te C113-Te-C-C-H tellure de méthyl-(2-cyuclopropène-1-yle) C Il II H I CH3 (C3H3) Te C113-Te-C-C-H methyl tellurium- (2-cyuclopropene-1-yl) C Il II
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En conséquence, des sources organiques de tellure telles que le tellurure de di-tert-butyle ou les composés alkyle secondaires, allyle, cycloallyle ou benzyle précités, entraînent chacun une énergie d'activation plus basse pour la formation d'un radical libre, et par conséquent des tempéra- tures de croissance plus basses. Par le choix du composé organique de tellure, en conjonction avec le choix du composé organique de cadmium, la croissance de matériaux à base d'éléments des groupes II et VI, tels que le tellurure de mercure et de cadmium, se produira à des températures de Consequently, organic sources of tellurium such as di-tert-butyl telluride or the above-mentioned secondary alkyl, allyl, cycloallyl or benzyl compounds, each cause a lower activation energy for the formation of a free radical, and therefore lower growing temperatures. By the choice of the organic tellurium compound, in conjunction with the choice of the organic cadmium compound, the growth of materials based on elements of groups II and VI, such as mercury and cadmium telluride, will occur at temperatures of
croissance plus basses, les composés organiques choisis s'em- lower growth, selected organic compounds become
pêcheront stériquement mutuellement, et la réaction d'échange entre la source organique d'un élément du groupe II et le will sterically fish each other, and the exchange reaction between the organic source of a group II element and the
mercure sera limitée cinétiquement. mercury will be kinetically limited.
1z Comme décrit en conjonction avec la demande US 844 489 la croissance de matériaux semiconducteurs à base d'éléments 1z As described in conjunction with US application 844 489 the growth of semiconductor materials based on elements
des groupes II et VI, utilisant du tellurure de di-tert- groups II and VI, using di-tert-telluride
butyle en tant que le composé organique de tellure, peut se butyl as the organic tellurium compound, can be
produire à des températures aussi basses que 230 C environ. produce at temperatures as low as about 230 C.
Comme mentionné plus haut, on pense qu'à cette température la As mentioned above, it is believed that at this temperature the
réaction d'échange (réaction 7) entre le mercure et le com- exchange reaction (reaction 7) between mercury and com-
posé organique de cadmium sera fort limitée cinétiquement. organic cadmium placement will be very kinetically limited.
Ainsi, la réaction d'échange ne sera pas une source notable d'épuisement du cadmium, comme elle l'est dans les techniques précédentes. En conséquence, grace à la disposition décrite plus haut, on parviendra à un transport du composé organique de cadmium et du composé organique de tellure pratiquement en l'absence de réaction, et le composé organique de cadmium et le composé organique de tellure subiront une pyrolyse de Thus, the exchange reaction will not be a significant source of cadmium depletion, as it is in the previous techniques. Consequently, thanks to the arrangement described above, it will be possible to transport the organic cadmium compound and the organic tellurium compound practically in the absence of reaction, and the organic cadmium compound and the organic tellurium compound will undergo pyrolysis. of
façon pratiquement indépendante sur la région à haute tempé- practically independently over the high temperature region
rature du substrat, donnant ainsi des pellicules de tellurure de mercure et de cadmium ayant une uniformité de composition améliorée de la partie frontale à la partie arrière. On pense également que l'uniformité de la composition, d'un côté à l'autre du substrat, des pellicules de tellurure de mercure erasing of the substrate, thus giving films of mercury and cadmium telluride having an improved composition uniformity from the front part to the rear part. It is also believed that the uniformity of composition, from side to side of the substrate, of mercury telluride films
- 34 -- 34 -
et de cadmium ainsi déposées, sera aussi améliorée. and cadmium thus deposited, will also be improved.
Pour réduire encore l'attraction entre l'atome électro- To further reduce the attraction between the electro-
positif de Cd (atome d'un élément du groupe II) et l'atome électronégatif de Te (atome d'un élément du groupe VI), on peut réaliser un retrait d'électrons hors de l'atome de Te (groupe VI) par le choix de la source organique de Te (groupe VI), de manière que celle-ci comporte des radicaux attirant les électrons, comme indiqué ci-dessous pour Te: Y x2 2 t Xl- Q Te - - --1 XI- / X y positive of Cd (atom of an element of group II) and the electronegative atom of Te (atom of an element of group VI), one can carry out a withdrawal of electrons out of the atom of Te (group VI) by the choice of the organic source of Te (group VI), so that it includes radicals attracting the electrons, as indicated below for Te: Y x2 2 t Xl- Q Te - - --1 XI- / X y
Y XZ2 YY XZ2 Y
X1 et X2 étant en général des atomes d'hydrogène, et Y étant un groupe désactivateur en position méta, choisi parmi les groupes -NO2, -N(CH3)3, CN, -COOH (-COOR), -SO3H, -CHO (-CRO), R étant un radical organique, sans perdre de vue l'éventualité de l'incorporation de N, O, S, etc. dans les X1 and X2 being generally hydrogen atoms, and Y being a deactivating group in the meta position, chosen from the groups -NO2, -N (CH3) 3, CN, -COOH (-COOR), -SO3H, -CHO (-CRO), R being an organic radical, without losing sight of the possibility of incorporating N, O, S, etc. in the
couches d'éléments des groupes II et VI. layers of elements of groups II and VI.
Une autre possibilité consiste à remplacer les atomes d'hydrogène en position para et ortho (positions de X1 et X2) par un halogène (F, Cl, Br, I), les positions méta étant Another possibility consists in replacing the hydrogen atoms in para and ortho position (positions of X1 and X2) by a halogen (F, Cl, Br, I), the meta positions being
occupées par des atomes d'hydrogène. occupied by hydrogen atoms.
Il doit être entendu que la description qui précède n'a It should be understood that the foregoing description has not
été donnée qu'à titre illustratif et non limitatif, et que toute variante ou modification peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présente invention, been given by way of illustration and not limitation, and that any variant or modification can be made without departing from the general scope of the present invention,
tel que défini dans les revendications ci-annexées. as defined in the appended claims.
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Claims (37)
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Patent Citations (3)
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Also Published As
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GB2199594B (en) | 1991-08-07 |
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