Експериментальне дослідження впливу домішок хрому і кобальту на оптичні та електрофізичні властивості кристалів селеніду цинку. Визначення природи оптичних переходів. Визначення та розрахунок коефіцієнтів дифузії домішок в монокристалах ZnSe:Cr і ZnSe:Co.
Аннотация к работе
Це повязано з тим, що для таких кристалів характерні внутрішньоцентрові переходи в незаповнених 3d-оболонках цих атомів - поглинання і люмінесценція, яка характеризується спектрами в середній інфрачервоній (ІЧ) області (1-5 мкм) і високим квантовим виходом. Зокрема, повідомляється про лазерну генерацію на кристалах ZNSE, легованих хромом [1]. хром кобальт селенід цинк Серед них такі: вдосконалення технології отримання легованих кристалів; отримання даних щодо процесів дифузії хрому і кобальту в кристалах; дослідження оптичних характеристик кристалів ZNSE:Cr і ZNSE:Co у видимій і ближній ІЧ-області; визначення положення основних рівнів домішок елементів перехідних металів в забороненій зоні селеніду цинку. Рішення задач, поставлених в роботі, дозволяє одержати відомості про механізми дифузії домішок елементів перехідних металів в напівпровідниках групи А2В6, узагальнити нові і раніше одержані дані щодо оптичних і електрофізичних властивостей хрому і кобальту в кристалах ZNSE. Електрофізичні властивості кристалів характеризувалися: дослідженнями температурної залежності темнового струму; вимірюваннями питомого опору кристалів методом Ван-дер-Пау; визначенням типу провідності за знаком термо-ЕРС.Встановлено що, введення домішок кобальту і заліза в напівпровідникові сполуки групи А2В6 призводить до зсуву краю фундаментального поглинання цих кристалів в довгохвильову сторону завдяки утворенню твердих розчинів заміщення. Сині смуги (2.77 і 2.72 ЕВ) в кристалі ZNSE переходять в ультрафіолетові в ZNS, зміщуючись на величину 0.73 ЕВ, вслід за зсувом краю поглинання, тобто їх розташування залежить від ширини забороненої зони кристалу. Зі встановленого в [3] емпіричного співвідношення між концентрацією домішки хрому в кристалах ZNSE і величиною поглинання в ІЧ-області, одержано, що максимальна концентрація хрому в досліджених нами неоднорідних зразках склала 5·1019 см-3, а в однорідних кристалах [Cr] = 5·1018 см-3. Ця ж серія ліній спостерігалась в спектрі поглинання кристалів ZNS:Co, зі зміщенням щодо L, M, N-ліній, спостережуваних в кристалах ZNSE:Co, у бік великих енергій на величину 0.18-0.19 ЕВ, в той же час, як різниця в енергіях значень ширини забороненої зони ZNS і ZNSE, складає біля 0.8 ЕВ. Це дозволяє вважати, що L, M, N-лінії в кристалах ZNS і ZNSE обумовлені внутрішньоцентровими переходами 4А2(F) ® 2T1(H), що відбуваються в межах іона кобальту.Запропоновано методику легування монокристалів ZNSE елементами перехідних металів Cr і Co, яка дозволяє одержувати оптично однорідні кристали з концентрацією домішок 1018-1019 см-3. Дослідженнями спектрів оптичного поглинання кристалів ZNSE:Cr встановлено наявність характерних смуг в синьо-зеленій області спектру. Лінія поглинання в зеленій області спектру пояснюється внутрішньоцентровими переходами 5Т2 > 3Т2, що відбуваються в межах іону Cr2 . Серія слабких ліній на 2.36, 2.43 і 2.55 ЕВ в області краю поглинання кристалів ZNSE:Co обумовлена електронними переходами з основного стану 4А2(F) на розщеплені збуджені стани 2Т1(Н), що відбуваються в межах іону кобальту.