Комплексне дослідження діелектричного відгуку кристалів ZnSe і CZT та елементів на їх основі на комбіновані тестові впливи. Розробка моделі "реальний кристал – системний об’єкт". Ознаки внутрішніх електричних полів, що сформовані в кристалах ZnSe і CZT.
Аннотация к работе
Розвязання задачі діагностики внутрішніх полів, породжених МРД в кристалах ZNSE і CZT, створює перспективи для удосконалення технології вирощування та методів оцінювання якості, технологічності та надійності кристалічних елементів, а також розширення областей їх використання, тобто їх функціональної придатності. Вперше характеристичні ознаки джерел внутрішніх полів визначено шляхом аналізу спектрів власних пружних коливань кристалів та їх оптико-поляризаційних топограм, а також діаграм , що відображують діелектричний відгук на тестові впливи Fi в фазовій площині. Вперше функціональну ідентифікацію макроскопічних ростових дефектів кристалів ZNSE і CZT здійснено шляхом аналізу геометричної подібності графічних образів, які представляють собою характеристичні ознаки джерел внутрішніх полів. Розроблено методику виявлення витоків та стоків внутрішніх електричних полів кристалів ZNSE і CZT, джерелами яких є макроскопічні ростові дефекти. У другому розділі - "Макроскопічні ростові дефекти - джерела внутрішніх полів кристалів" - приведено результати досліджень внутрішніх пружних і електричних полів, породжених МРД в обємних кристалах ZNSE і CZT, оптичними, оптико-поляризаційними, тіньовими і діелектричними методами.
План
Загальна характеристика роботи макроскопічний кристал діелектричний
Список литературы
1. И.А. Клименко, В.П. Мигаль. Влияние акустической обработки на фотопроводимость кристаллов селенида цинка // Письма в ЖТФ.- 1999.- Т.25, вып.24.- С.24-29.
2. I.A. Klimenko, V.K. Komar, V.P. Migal, D.P. Nalivaiko. Effect of two-dimensional structure defects on dielectric properties of CZT crystals // Functional Materials.- 2000.- Vol.7.- No 1.- P.52-55.
3. I.A. Klimenko, V.P. Migal. The photodielectric response of ZNSE crystals in a quadrupolar variable electric field // Functional Materials.- 2000.- Vol.7.- No 3.- P.398-401.
4. V. Komar, A. Gektin, D. Nalivaiko, I. Klimenko, V. Migal, O. Panchuk and A. Rybka. Characterization of CZT crystals grown by HPB method // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A.-2001.- Vol.458 (1-2).- P.113-122.
7. Клименко И.А. Диагностика качества элементов кристаллической оптики по спектрам собственных упругих колебаний // Авиационно-космическая техника и технология.- 2000.- Вып.18.- С.231-234.
8. I.A. Klimenko, V.P. Migal. Treatment influence on the dielectric response of CDTE crystals // Functional Materials.- 2001.- Vol.8.- No 2.- P.152-153.
9. Пат. 40763А Україна, МКІ G01N21/23. Спосіб визначення залишкових напружень в пєзоелектричних кристалах / Мигаль В.П. Чугай О.М., Клименко І.А. (Укр); Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”; Заявлено 27.07.1999; Опубл. 15.08.2001; Бюл. №7.- 2с.
10. Пат. 40800А Україна, МКІ H01L21/23. Спосіб акустичної обробки пєзоелектричних кристалічних матеріалів / Мигаль В.П., Клименко І.А. (Укр); Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”; Заявлено 25.04.2000; Опубл. 15.08.2001; Бюл. №7.- 2с.
11. Мигаль В.П., Клименко И.А. Акустическая диагностика качества элементов кристаллической оптики // Труды международной конференции “Современные приборы, материалы и технологии для технической диагностики и неразрушающего контроля промышленного оборудования”.- Харьков.- 1998.- С.61-63.
12. V.P. Migal, I.A. Klimenko. Integral diagnostics of crystals А2В6, self-structured and growth process // Abstracts of Third International school-conference “Physical problems in material science of semiconductors”.- Chernivtsi (Ukraine).- 1999.- P.56.
13. V.P. Migal, I.A. Klimenko, V.K. Komar, D.P. Nalivaiko, O.N. Chugai. The influence of non-equilibrium carriers of charge on acoustic and dielectric spectra of crystals CZT // Abstracts of Third International school-conference “Physical problems in material science of semiconductors”.- Chernivtsi (Ukraine).- 1999.- P.289.
14. V.P. Migal, I.A. Klimenko, O.N. Chugai. Integral diagnostics of quality of optical and dielectrical crystals // Abstracts of Intern. conf. “Advanced Materials” (AM’99).- Kiev (Ukraine).- 1999.-. P.276.
15. V.P. Migal, A.S. Gerasimenko, I.A. Klimenko, V.K. Komar, D.P. Nalivaiko, O.N. Chugai. Photoconduction of CZT crystals in the constant and alternative electric fields characteristics // Abstracts of Intern. conf. “Advanced Materials” (AM’99).- Kiev (Ukraine).- 1999.- P.157.
Клименко І.А. Дослідження макроскопічних ростових дефектів кристалів ZNSE і CDZNTE. Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 - матеріалознавство. НТК “Інститут монокристалів” НАН України, Харків, 2001.
Дисертаційна робота присвячена розробці методики виявлення та функціональної ідентифікації макроскопічних ростових дефектів кристалів ZNSE і CZT, що широко використовуються як матеріали лазерної техніки і детекторів радіаційного випромінювання. Показано, що функціональна ідентифікація макроскопічних ростових дефектів можлива в рамках розгляду їх як джерел внутрішніх механічних і електричних полів. Встановлено, що інформативними про характер внутрішніх полів є низькочастотні діелектричні параметри - дійсна і уявна частини комплексної діелектричної проникності . Тому в роботі проведено експериментальні дослідження низькочастотних діелектричних відгуків кристалів ZNSE і CZT на тестові впливи електричних полів, фотозбудження і термічного впливу. Представлення діелектричних відгуків у вигляді графічних образів (діаграм на фазовій площині) дозволило визначити характеристичні ознаки макроскопічних ростових дефектів та функціонально ідентифікувати їх як витоки чи стоки внутрішнього електричного поля. Показано можливість використання методики функціональної ідентифікації макроскопічних ростових дефектів для контролю технологічної обробки кристалів, а також розроблено новий спосіб акустичної обробки кристалів ZNSE і CZT.
Клименко И.А. Исследование макроскопических ростовых дефектов кристаллов ZNSE и CDZNTE. Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.01 - материаловедение. НТК “Институт монокристаллов” НАН Украины, Харьков, 2001.
Диссертационная работа посвящена решению актуальной научной задачи - разработке методики выявления и функциональной идентификации макроскопических ростовых дефектов кристаллов ZNSE и CZT, широко используемых в качестве материалов лазерной техники и детекторов радиационного излучения. Анализ особенностей неоднозначного влияния макроскопических ростовых дефектов на физические, технические и технологические свойства кристаллов ZNSE и CZT показал, что их функциональная идентификация возможна в рамках рассмотрения их как источников внутренних механических и электрического полей. Для решения задачи исследования была разработана модель “реальный кристалл - системный объект”, согласно которой кристалл представляет собой систему, состоящую из совокупности взаимосвязанных функциональных элементов (вкрапленные в кристаллическую матрицу макроскопические ростовые дефекты). Это позволило в основу методики положить решение задачи технической диагностики кристалла как системного объекта для получения целостной диагностической информации о его напряженно-деформированном состоянии, создаваемом совокупностью макроскопических ростовых дефектов, а также анализ и представление полученной диагностической информации. Такой подход предполагает отбор информативных параметров и создание информационной базы путем определения откликов кристалла на внешние тестовые воздействия. В работе установлено, что информативными о характере внутренних полей являются низкочастотные диэлектрические параметры - вещественная и мнимая части комплексной диэлектрической проницаемости , измеренные на частоте, обратно пропорциональной наиболее вероятному времени релаксации. На основе термодинамического анализа механически напряженного кристалла определены тестовые воздействия, обуславливающие перестройку внутренних полей (электрическое поле, фотовозбуждение, термическое воздействие), а также проведены экспериментальные исследования низкочастотных диэлектрических откликов кристаллов ZNSE и CZT на эти воздействия.
В диапазоне частот 10-200КГЦ частотные зависимости диэлектрических параметров образцов правильной формы содержат острые экстремумы, обусловленные пьезорезонансами. Установлено, что порожденные макроскопическими ростовыми дефектами внутренние поля обуславливают появление в спектрах пьезорезонансов образцов новых сильных и побочных резонансов. Их количество и характер распределения по спектру индивидуальны для каждого образца, однако имеют общие мотивы для образцов из одного слитка. На этой основе предложено рассматривать спектр собственных упругих колебаний образца как своеобразный штрих-код его напряженно-деформированного состояния, который позволяет идентифицировать его путем сопоставительного анализа спектров исследуемых образцов со спектрами кристаллов, принятых за эталон. Исследование оптико-поляризационных топограмм резонансных колебаний показало, что некоторые новые сильные колебания зарождаются в локальных областях кристалла. Кроме того, в отдельных образцах обнаружены области диссипации упругой энергии, обуславливающие нарушения симметрии оптико-поляризационных топограмм. На этой основе предложен способ визуализации акустически активных областей кристалла, а также областей диссипации упругой энергии.
Результаты исследования внутренних полей кристаллов оптико-поляризационными, теневыми и диэлектрическими методами показали, что лишь в диэлектрическом отклике на оптическое сканирование кристалла проявляется все многообразие макроскопических ростовых дефектов. Представление диэлектрических откликов на тестовые воздействия Fi в виде диаграмм на комплексной плоскости позволило установить характеристические признаки совокупностей макроскопических ростовых дефектов - источников внутренних полей. Разработана методика функциональной идентификации макроскопических ростовых дефектов в основу которой положено: а) определение множества диэлектрических откликов кристалла на тестовые воздействия, б) построение соответствующих им диаграмм и их анализ, в) декомпозиция диаграмм (выделение в них графических образов отдельных функциональных элементов - совокупностей макроскопических ростовых дефектов), г) распознавание графических образов согласно критериев геометрического подобия, д) отнесение выявленных совокупностей макроскопических ростовых дефектов к тому или иному функциональному типу. С помощью такой методики оказалось возможным по полученным при оптическом сканировании поверхности кристалла зависимостям , где Х- координата образца, функционально идентифицировать взаимосвязанные макроскопические ростовые дефекты, которые являются стоками и истоками внутреннего электрического поля.
В работе показана возможность использования методики функциональной идентификации макроскопических ростовых дефектов для контроля технологической обработки кристаллов и разработан новый способ термоакустической обработки.
Klimenko I.A. Investigation of macroscopic growth defects of ZNSE and CDZNTE crystals. - Manuscript.
Thesis for the degree of Candidate of Technical Sciences. Speciality 05.02.01 - materials science. Institute for Single Crystals of STC “Institute for Single Crystals” National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkiv, 2001.
The thesis is dedicated to the development of a procedure of detection and functional identification of macroscopic growth defects of ZNSE and CZT crystals, widely used as materials for laser technology and X-ray and ray detectors. It is shown, that the functional identification of macroscopic growth defects is possible within the framework of viewing them as sources of internal mechanical and electrical fields. It is determined, that the low-frequency dielectric parameters (real and imaginary parts of complex dielectric constant ) are informative about character of internal fields. The experimental researches of low-frequency dielectric responses of ZNSE and CZT crystals on external test actions of electric fields, photoexcitation and thermal actions are made. The representation of dielectric responses on test actions by the way of pictorial fashions - diagrams on a complex plane has allowed to determine characteristic features of macroscopic growth defects aggregates and functionly to identify them as sources and drains of internal fields. The possibility of using of macroscopic growth defects functional identification procedure for the monitoring of a technological processing is shown and the new method of thermoacoustic processing of ZNSE and CZT crystals is designed.