Електронна та домішково-дефектна структура монокристалічних сполук ZnSe і CdTe при гетеровалентному заміщенні компонентів. Розробка моделі неоднорідного напівпровідника для твердих розчинів ZnSe-GaAs, механізми рентгенолюмінесценції і рентгеночутливості.
Аннотация к работе
Магістральний шлях для вирішення цієї проблеми лежить в науковому обгрунтуванні технологічних аспектів отримання детекторного матеріалу, пов‘язаних зі зміною хімічного або стехіометричного складу кристалів (легування вихідних сполук, вирощування монокристалів ТР заміщення, застосування відпалів тощо). Складний характер протікання електронних процесів в детекторному матеріалі на основі ZNSE i CDTE обумовлюється типовими для сполук AIIBVI явищами: компенсацією дії введеної домішки внаслідок генерування власних дефектів кристалічної гратки сполуки; утворенням складних, маловідомих комплексів за участю легуючих елементів і технологічно неконтрольованих домішок, які є завжди присутніми у вихідних кристалах; появою супутніх точкових дефектів та ін. В плані вирішення вказаної проблеми важливими і актуальними є основні напрямки досліджень дисертаційної роботи: визначення електронної структури кристалів та особливостей електронних процесів за участю підсистем DX(AX)-подібних центрів, які відіграють роль глибоких супутніх дефектів при легуванні сполук AIIBVI мілкими воднеподібними домішками; Відомі результати теоретичних досліджень центрів гетеровалентного заміщення у сполуках AIIBVI потребують експериментального підтвердження змін електронної структури, адекватних до мікроскопічної моделі перебудови кристалічної гратки навколо домішкового атома; при цьому обгрунтування модельних представлень та визначення механізмів протікання електронних процесів за участю релаксованих станів ускладнюється відсутністю сигналу ЕПР, "замороженої" фотопровідності (ФП) та інших явищ, характерних для напівпровідникових кристалів з DX (AX)-подібними центрами. Робота була пов‘язана з такими програмами: державною науково-технічною програмою "Матеріали електронної техніки" (проект "Розробка технології виготовлення активних елементів на основі телуриду кадмію для приладів по визначенню рівня загазованості та запиленості шахт", 1994-1996 р.р., №ДР 0196U012060; проект "Розробка та підготовка до впровадження напівпровідникових детекторів іонізуючого випромінювання на основі телуриду кадмію", 1997-1998 р.р., №ДР 0198U012060), програмою по конверсії підприємств ВПК (Український науково-технологічний центр, проект №228 "Виготовлення CDTE-детекторів радіоактивного випромінювання та екологічно шкідливих газів", 1996-1998 рр.).У вступі обґрунтовується актуальність теми досліджень, визначається мета і задачі роботи, формулюється наукова новизна та практичне значення одержаних результатів. В першому розділі приведено огляд робіт відносно електронної та домішково-дефектної структури ZNSE і CDTE. У рамках моделі багатоатомної квазімолекули і в умовах сильної електрон-фононної взаємодії визначено перехід мілкий-глибокий рівень, а також деякі теоретичні розробки формування DX(AX)-подібних центрів у сполуках AIIBVI (зокрема, центрів гетеровалентного заміщення ASSE, GAZN y ZNSE i CLTE y CDTE), де зміна найближчого оточення вводиться в аналіз енергетичного спектру за допомогою потенціалу у центральній комірці. Приведено огляд робіт по дослідженню домішково-дефектної структури CDTE - перспективного матеріалу для створення на його основі детекторів іонізуючого випромінювання-, при цьому основну увагу приділено можливим механізмам комплексоутворення та компенсації за участю домішки хлору. Наведено узагальнення теоретичних розробок проблеми точкових дефектів при гетеровалентному заміщенні компонентів широкозонних сполук AIIBVI (вищевказані структури) та визначено напрямки експериментальних досліджень.Досліджували крайову ФЛ (77К) зразків ZNSE (s=2.0х 10-11?4.2х 10-12 Ом-1см-1, n=3.3х 104?4.0х 106 см-3) і ZNSE (s>1, а-радіус Бора у воднеподібній моделі, N-концентрація домішки) не зовсім виконується для домішки Ga і цілком не виконується для домішки As. Результати аналізу спектрів крайової ФЛ та кривих ВТТЛ показують, що електронні властивості монокристалів ZNSE визначаються наявністю двох рівнів-мілкого (Ev 0.04 ЕВ) і глибокого (Ev 0.60 ЕВ)-, що відповідає двом конфігураціям ASSE-центру. Слід відзначити проблемність визначення мілкого рівня, оскільки він проявляється згідно з літературними даними в досконалих структурах, отриманих, наприклад, методом молекулярно-пучкової епітаксії, а в даному випадку-методом вільного росту монокристалів з газової фази в йодидній системі. Результати аналізу спектрів крайової ФЛ (міжзонна рекомбінація) вказують на такі особливості електронної структури монокристалів ZNSE (NGA=1.2?1019 cm-3), які є характерними для вироджених широкозонних напівпровідників (наприклад, для CDS, сильно легованого хлором), оскільки спостерігається зміщення короткохвильового крила випромінювання в сторону більших енергій на ~15 МЕВ відносно мінімуму с-зони. Таким чином, при достатньо високому рівні легування телуриду кадмію донорною домішкою Cl його електронна структура суттєво змінюється - відбувається короткохвильове зміщення с-зони та утворення донорної домішкової зони з мінімумом в точці Х ЗБ, що ві