Електронні релаксації радіаційних дефектів приповерхневого шару кристалів цезій галоїдів та екзоемісія електронів - Автореферат

Особливе зацікавлення викликають процеси, що протікають на поверхні та у приповерхневому шарі напівпровідників і діелектриків, а однією з основних характеристик цих областей є наявність дефектів обробки. Для дослідження електронних властивостей поверхні твердого тіла застосовуються численні методи електронно-емісійної спектроскопії, одним з яких є метод релаксаційної екзоелектронної емісійної спектроскопії дефектів поверхні та приповерхневих шарів. Екзоелектронна емісія (ЕЕЕ) є одним з найбільш чутливих і неруйнівних методів виявлення та дослідження поверхневих дефектів, водночас процеси на поверхні, що приводять до її появи, досліджені недостатньо, а їх теоретичний опис, як і самого явища ЕЕЕ, майже відсутній. Тому дослідження ЕЕЕ радіаційно опромінених кристалів цезій галоїдів, процесів релаксаційної генерації екзоелектронів, їх розсіяння при русі до поверхні, подолання ними поверхневого енергетичного барєру разом з теоретичним описом явища слід вважати актуальними і такими, що сприяють розвитку і вдосконаленню методів релаксаційної екзоелектронної емісійної спектроскопії. Для досягнення цієї мети необхідно було розвязати такі задачі: провівши аналіз наявних експериментальних даних з точки зору взаємозвязку явища екзоемісії та електронних релаксацій радіаційних дефектів твердого тіла, побудувати та обґрунтувати Оже-подібну рекомбінаційно-релаксаційну модель явища екзоелектронної емісії;У розділі показано, що в опромінених при 295 К кристалах CSBR екзоенергетичну реакцію рекомбінації центрів забарвлення може ініціювати не лише дірка, звільнена при термостимулюванні, а й міжвузловий атом галогену, делокалізований із Н-центру, а також з діркових V2-, V3-центрів при їх руйнуванні. Тут l - ефективна глибина, а Р0 - повна ймовірність виходу екзоелектронів; s - ефективний перетин Оже-подібних рекомбінацій, у результаті яких народжуються екзоелектрони, і котрий містить концентрації ЕАЦ; NF - концентрація електронних, а NV - діркових рекомбінуючих центрів. Проведені розрахунки густини ймовірності переходу електрона F-центру під дією миттєвого збурення (енергії, що виділилася при анігіляції автолокалізованого екситона, утвореного внаслідок [H,F]-, чи [V,F]-рекомбінації, котрої є достатньо для переходу електрона F-центру у вільний стан - див. рис. (3) a - це лінійний розмір області, в якій електрон F-центру перебуває з ймовірністю p = 0,5; 0,75; 0,99, тобто в області, співмірній з постійною гратки кристала (перша - 0,365 нм, друга - 0,429 нм координаційні сфери для цезій броміду та 0,396 нм і 0,457 нм для цезій йодиду, відповідно). Отримані значення середньої енергії народжених екзоелектронів (~2 ЕВ) для найбільш фізично ймовірної області їх локалізації при іонізації електронного F-центру (0,395 нм), що близька до величини першої координаційної сфери кристалу CSBR, дозволили зробити висновок про те, що одержані величини є реальними, а модель, що розглядається, адекватно описує електронні релаксації комплементарних пар радіаційних дефектів з народженням екзоелектронів у кристалах CSBR.

Основний зміст роботи

1. Галій П.В., Лосик М.І., Мельник О.Я. Роль термоактивованих та тунельних електронних релаксацій радіаційних дефектів у виникненні струму ізотермічної екзоемісії // Український фізичний журнал.- 2005.- т.50, №5.- С.469-476. Дисертант провела аналітичні та чисельні розрахунки складових струму ізотермічної екзоемісії. Брала участь у обговоренні та інтерпретації результатів, а також формуванні первинних висновків.

2. Galiy P.V., Melnyk O.Ya. and Tsvetkova O.V. Excitonic ionizations of the electron centres in caesium iodide crystal and exoemission of electrons // Journal of Luminescence.- 2005.- vol.112, №1-4.- P.105-108. Дисертант провела розрахунки енергетичних спектрів народжених екзоелектронів та їх характеристик для кристалів цезій йодиду. Брала участь у обговоренні та інтерпретації результатів.

3. Галій П.В., Мельник О.Я. Енерґетичний спектр та ймовірність виходу екзоелектронів у рекомбінаційній моделі екзоемісії // Журнал фізичних досліджень.- 2003.- т.7, №1.- С.84-92. Дисертант побудувала та обґрунтувала схему розрахунку енергетичних спектрів народжених екзоелектронів та у одноелектронному наближенні отримала аналітичний вираз для них. Провела оцінки ймовірності виходу екзоелектронів з поверхні броміду цезію. Брала участь у формуванні висновків.

4. Галій П.В., Мельник О.Я. Електронні релаксації радіаційних дефектів аніонної підгратки кристалів броміду цезію та екзоемісія електронів // Український фізичний журнал.- 2002.- т.47, №4.- C.376-384. Дисертант отримала аналітичний вираз для струму екзоелектронної емісії, а також розраховувала концентрації екзоемісійно-активних центрів CSBR. Брала участь у обговоренні результатів.

5. Galiy P., Melnyk O. Electronic relaxations of radiative defects of the anion sublattice in caesium bromide crystals and exoemission of electrons // Radiation Effects & Defects in Solids.- 2002.- vol.157, №6-12.- P.683-689. Дисертант провела формальний аналіз кривих загасання струму ізотермічної екзоелектронної емісії та розрахувала характеристики енергетичних спектрів народжених екзоелектронів.

6. Galiy P., Melnyk O. Estimation of the slow electrons maximum escape depth for the exoemissive surface skin-dosimetry // Вісник Львівського університету. Серія фізична.- 2002.- Вип. 35.- С.12-17. Дисертант запропонувала схему оцінки зверху для максимальних глибин виходу екзоелектронів (товщин екзоемісійно-активного приповерхневого шару) та провела цю оцінку.

7. Кількісна оже-електронна спектроскопія формування інтерфейсних шарів вуглецю на поверхнях вакуумних сколів кристалів шаруватих напівпровідників In4Se3 / Галій П., Ненчук Т., Мельник О., Стахіра Й. // Український фізичний журнал.- 2003.- т.48, №3.- C.256-268. Дисертант провела кількісний аналіз досліджуваної шаруватої системи. Брала участь у обговоренні результатів.

8. Галій П.В., Лосик М.І., Мельник О.Я. Роль термоактивованих та тунельних електронних релаксацій радіаційних дефектів у виникненні струму ізотермічної екзоемісії // Наук. конф. професорсько-викладацького складу Ін-ту прикл. мат. та фунд. наук / Зб. тез, 26-28 травня 2005р.- Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2005.- С.66.

9. Galiy P., Melnyk O., Tsvetkova O. Excitonic ionizations of the electron centres in the caesium iodide crystal and exoemission of electrons // 6th Intern. Conf. on Excitonic Processes in Condensed Matter EXCON’04 / Book of Abstr., 6-9 July 2004.- Cracow, 2004.- P26.

10. Galiy P., Melnyk O. CSBR efficiency for exoemissive UV-skin-dosimetry in isothermal relaxational exoemission mode // 14th Int. Conf. on Solid State Dosimetry SSD14 /

Conf. prog. and book of abstr., 27 June-2 July 2004.- New Haven, 2004.- P.131.

11. Galiy P.V. and Melnyk O.Ya. Isothermal relaxational exoemission, responsible for the loss of information, stored up by UV-excitation cesium bromide crystals // 5th Europ. Conf. on Luminescent Detectors and Transformers of Ionizing Radiation LUMDETR’2003 / Book of Abstr., 1-5 September 2003.- Prague, 2003.- P.102.

12. Мельник О. Збуджені екзоелектрони: енергетичний спектр та рух до поверхні // Всеукр. конф. студ. і молодих науковців з теор. та експ. фізики ЕВРИКА-2003 / Зб. тез, 21-23 травня 2003 р.- Львів, 2003.- C.134.

13. Galiy P., Melnyk O. Electronic relaxations of radiative defects of the anion sublattice in caesium bromide crystals and exoemission of electrons // 9th Europhys. Conf. on Defects in Insulating Materials EURODIM2002 / Program & Abstr., 1-5 July 2002.- Wroclaw, 2002.- Tu-P18.

14. Мельник О.Я., Митроган М.М. Енергетичний спектр екзоелектронів у рекомбінаційній моделі // Матеріали XVII Відкр. наук.-тех. конф. молодих науковців і спеціалістів ФМІ ім. Г. Карпенка НАН України КМН-2002. / За ред. З.Т. Назарчука.- Львів:ФМІ, 2002.- C.91-94. Дисертант отримала матричний елемент іонізації електронних F-центрів, а також запропонувала спосіб розрахунку області локалізації збудженого електрона F-центра.

15. Мельник О. Розрахунок енергетичного спектру екзоелектронів для броміду цезію // Всеукр. конф. молодих науковців з теор. та експ. фізики ЕВРІКА-2002 / Зб. тез, 22-24 травня 2002.- Львів, 2002.- C.42-43.

16. Estimation of the slow electrons maximum escape depth for the exoemissive surface skin-dosymetry / Galiy P., Melnyk O., Nenchuk T., Tsvetkova O. // VIII Int. Sem. on Phys. and Chem. of Solids / Book of Abstr., 19-21 June 2002.- Lviv, 2002.- P.16.

17. Мельник О.Я. Рекомбінаційна модель екзоелектронної емісії з широкозонних матеріалів // XVI Відкр. наук.-тех. конф. молодих науковців і спеціалістів ФМІ ім. Г.В. Карпенка НАН України КМН-2001: Матеріали конф. / За ред. З.Т. Назарчука.- Львів:ФМІ, 2001.- C.139-142.

18. Melnyk O. The exoemission recombinational model for the wide-band-gap materials // XVI Open sci. and tech. conf. of young scient. and spec. of Karpenko PMI of NAS of Ukraine YSC-2001 / Abstr., 16-18 May, 2001.- Lviv, 2001.- P.41.