Фазовые равновесия в системе Zn-Ge-As по разрезу ZnAs2-Ge

Интерес к тройной диаграмме состояния Zn – Ge – As вызван образованием в ней тройного полупроводникового соединения ZnGeAs2. Это соединение относится к группе полупроводников AIIBIVCV2, которые рассматриваются как электронные аналоги полупроводников группы AIIIBV. Близость кристаллических структур GaAs и ZnGeAs2 позволяет рассматривать последний, как материал подложки для эпитаксиального наращивания GaAs. Интерес к ZnGeAs2 обусловлен и тем, что при допировании его марганцем получают разбавленный магнитный полупроводник с температурой Кюри выше комнатной [1].

Ранее [2] был исследован разрез Ge – ZnGeAs2. Согласно [2] в ZnGeAs2 растворяется свыше 20 моль.% Ge. Анализ исследований кристаллической структуры ZnGeAs2 различными авторами [3-5] показал незначительный разброс по параметрам решётки этого соединения. При исследования электрических и гальваномагнитных свойств монокристаллов ZnGeAs2 [6, 7] установлено, что вне зависимости от способа получения, монокристаллы имели дырочный тип проводимости с концентрацией p ~ 1018 – 1019 см-3. Согласно Крёгеровских представлений о влиянии дефектов на электрические свойства, трудно представить, что значительное количество растворённого Ge не приведёт к изменению типа проводимости, т.к. наиболее вероятное положение избыточного Ge в кристаллической структуре это нахождение в междоузлиях или замещение Zn. Поэтому, данные [2] по растворимости Ge в ZnGeAs2 нам представляются завышенными. По-видимому, ошибка в определении растворимости германия обусловлена практически идентичными дифракционными картинами Ge и ZnGeAs2.

Анализ работы [2] показывает, что представленная точность измерения параметров решетки явно завышена, поэтому обоснование столь значительных твёрдых растворов исходя из изменений параметров решётки с составом, некорректно. Кроме того, на рисунке диаграммы состояния [2] отсутствует переход ZnGeAs2 из структуры сфалерита в халькопирит. Поэтому необходимы повторные исследования разрезов Ge – ZnGeAs2 и ZnGeAs2 – ZnAs2.

Исследования проводили методами физико-химического анализа (ДТА, РФА, микроструктурный и рентгенофлуоресцентный анализы). Образцы синтезировали непосредственным сплавлением Ge c ZnAs2 или Ge с ZnGeAs2. Данные ДТА, РФА, РФлрА и микроструктурного анализов, представлены в табл. 1. и на рис.1.

Таблица 1.