Пружні деформації при релаксації фототермічного збудження в кристалах з різним ступенем п’єзоелектричних властивостей - Автореферат

Пружні деформації при релаксації фототермічного збудження в кристалах з різним ступенем пєзоелектричних властивостейЛазер є засобом, який вводить речовину в досить високий стан нерівноважності, при цьому, внаслідок термалізації початкового енергетичного розподілу та генерації надлишкового тиску та температури, відбувається швидка зміна станів та параметрів кристалічної системи, що є причиною таких ефектів, як фазові перетворення, виникнення упорядкованих, схильних до самоорганізації нанорозмірних структур, нетермічне плавлення та перекристалізація, допорогова лазерно-індукована трансформація у системі точкових дефектів матеріалу, що опромінюється, тощо. Проте, існування звязку та, певною мірою, навіть протиріччя між мірою дії та «біографією» напівпровідника призводить до того, що під час лазерної модифікації поряд із запланованими мають місце непередбачувані зміни фізичних властивостей матеріалу в області безпосередньої дії лазерної обробки та на значних відстанях від неї. Одним з чинників дії імпульсного лазерного випромінювання (ІЛВ) на монокристал при умові власного поглинання є деформації, що формують збурення, які при певних умовах мають характер ультразвукових (УЗ) акустичних хвиль релеївського типу і які поширюються на значні, до 1000 мкм, відстані від місця їх генерації та можуть бути причиною ефекту лазерної «дальнодії». Все це визначає актуальність досліджень у зазначеному напрямку та обумовлює вибір теми дисертаційної роботи, а саме - вивчення пружних деформацій, які виникають внаслідок релаксації фототермічних напружень при поглинанні імпульсів оптичної енергії квантового генератора напівпровідниковим кристалом. Мета роботи полягає в дослідженні пружних деформацій, що виникають в наслідок релаксації фототермічного збудження в монокристалах при опроміненні імпульсами ОКГ на рубіні наносекундної тривалості за умови реалізації фундаментального поглинання оптичної енергії та зясуванні їх ролі в ефекті лазерної «дальнодії».У третьому розділі наведено результати експериментального спостереження впливу імпульсного випромінювання ОКГ на рубіні в режимі до початку плавлення на електричні та фотоелектричні властивості монокристалів CDTE: Mn та напівмагнитних твердих розчинів Cd1-XMNXTE (x » 8 ? 10%), виявлено та проаналізовано ефект лазерної «дальнодії» та можливі механізми оптично стимульованого дефектоутворення, як для опроміненої, так і для контрольної області напівпровідника. Локальні зміни властивостей монокристалів повязувалися з перетворенням у системі точкових та протяжних дефектів, а саме, із збідненням атомами Cd приповерхневого шару опромінених зразків, тобто із зростанням концентрації акцепторів NA - вакансій кадмію (VCD) при поглинанні енергії ІЛВ. Стосовно ефекту підвищення фоточутливості, який складав в монокристалах CDTE: Mn та Cd1-XMNXTE один-два порядки, було зроблено припущення, що концентрація r-центрів (VCD) зростає як за рахунок виходу Cd з вузлів та випаровування, так і за рахунок витиснення з вузлів Cd атомів Mn, де вони, як відомо, статистично розподіляються від час росту, на користь чого говорить виявлений факт зміни складу твердих розчинів Cd1-XMNXTE (x » 8 ? 10%) в бік зменшення х на (1 ? 2)%. Згідно ЕДТ моделі точкового дефектоутворення при лазерній дії на монокристал відбувається прискорення генерації точкових дефектів за рахунок розігріву DT, деформації e та електронного збудження Еев: де n - концентрація введених ІЛО точкових дефектів, Еа - вихідна енергія утворенння дефекту, qa - потенціал деформації. Оцінка для CDTE: Mn для області променевої модифікації a0 характерних довжин дифузії ННЗ LННЗ ~ (DЕTЛ)1/2 = 4?10-6 м та тепла LT ~ (СТЛ)1/2 = 3.7?10-7 м за час ТЛ показала локалізацію оптичного нагрівання та ННЗ в області з радіусом ~ 4 мкм, що визначає активність цих дієвих факторів лазерного випромінювання тільки для локальної області монокристалу.

Основний зміст роботи