Утворення і рекомбінаційні властивості неоднорідностей в твердих розчинах n-CdHgTe - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИАвтореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Науковий керівник доктор фізико-математичних наук, професор Мозоль Петро Овсійович, Інститут фізики напівпровідників НАН України, провідний науковий співробітник. Баранський Петро Іванович, Інститут фізики напівпровідників НАН України, головний науковий співробітник доктор фізико-математичних наук, професор Захист відбудеться “21” лютого 2003 р. о 1415 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К26.199.01 при Інституті фізики напівпровідників НАН України за адресою: 03028, м.Успіхи в створенні сучасної елементної бази ІЧ-фотоелектронного приладобудування для спектрального діапазону 8-12 мкм в значній мірі обмежуються досягненнями сучасних ростових і післяростових технологій отримання обємних кристалів і шарів вузькощілинних твердих розчинів з шириною забороненої зони 0.1 ЕВ, зокрема твердих розчинів CDXHG1-XTE (КРТ) з х ”0.2, які стали базовим матеріалом ІЧ-фотоелектроніки для цього діапазону спектру [2]. Важливість таких досліджень з наукової точки зору зумовлена виясненням основних процесів і механізмів взаємодії систем точкових і протяжних дефектів, що призводять до утворення неоднорідностей, а також встановленням зумовлених ними домінуючих нерівноважних електронних процесів в вузькощілинних твердих розчинах, що є фундаментальними проблемами фізики твердого тіла. Розвязання цих задач повязано, в першу чергу, з необхідністю виявлення основних причин, що призводять до погіршення функціональних параметрів матеріалів і приладів, встановлення домінуючих механізмів нерівноважних електронних процесів, зумовлених наявністю обємних неоднорідностей різних видів, пошуком фізичних умов мінімізації їх впливу на функціональні властивості кристалів та приладових структур. Основною метою досліджень було встановлення домінуючих механізмів утворення обємних неоднорідностей в твердих розчинах КРТ n-типу, а також виявлення їх ролі у формуванні фотоелектричних властивостей цих кристалів з урахуванням їх складу і електричних параметрів, температури, параметрів оптичного збудження. · провести дослідження і аналіз впливу рівня і спектрального діапазону оптичного збудження на фоточутливість неоднорідних по складу і рівню легування кристалів КРТ.Це може свідчити про те, що у зміні вільної енергії кристалу при утворенні в матриці КРТ преципітатів Te внаслідок невідповідності їх обємних параметрів превалює збільшення пружної енергії, яке призводить до мінімізації обєму преципітату, що досягається у випадку видовжених форм, а також до пружної і пластичної деформації оточуючих ці преципітати областей матриці, що підтверджується експериментально, зокрема, більшою густиною дислокацій в цих областях. Проаналізовано процеси прискореного переносу надлишкової ртуті (яка має у порівнянні з Cd меншу енергію звязку у кристалічній гратці) з обєму кристалу в прилягаючу до преципітату Te область матриці, зокрема по діючих тут каналах висхідної дифузії в полях внутрішніх залишкових пружних напружень, а також по діючих паралельно до них дислокаційних каналах швидкої фузії, густина яких в цих областях (Nd ”107 см-2) суттєво перевищує цю величину у матриці (Nd ”104 - 105 см-2). Дані електронно-зондового рентгеноспектрального аналізу по складу і розмірам насичених ртуттю областей поблизу включень Te задовільно узгоджуються з розрахунками розподілу пружних напружень в матриці з включенням Te на основі моделі обємної невідповідності. В кристалах з флуктуаціями по складу рельєф в координатному розподілі фоточутливості згладжується, але повністю не зникає, що повязано із збереженням відмінності темпів рекомбінації в широко-і вузькощілинних областях кристалу за рахунок різниці в значеннях Eg і при переході в діапазон власної провідності, рис. Дослідження температурних залежностей ефективного часу життя ННЗ теф в кристалах КРТ з х ”0.2 n-типу, які мали рекомбінаційно-активні вузькощілинні та перелеговані включення, виявили в багатьох кристалах суттєву їх відмінність відносно залежностей t(Т) для однорідних кристалів, рис.Розробка і створення сучасної високоінтегрованої деградаційностійкої елементної бази ІЧ-фотоелектроніки на основі твердих розчинів КРТ вимагає досліджень домінуючих рекомбінаційних процесів з урахуванням ступеню структурної досконалості кристалів, пошуку технологічних шляхів створення досконалих напівпровідникових матеріалів, а також методів і засобів усунення негативної дії обємних дефектів на фотоелектричні параметри приладових структур, що є важливими задачами матеріалознавства та виробництва приладів ІЧ-фотоелектроніки. В кристалах КРТ з х ”0.2 n-типу в температурних діапазонах домішкової і власної провідності виявлені та досліджені просторові флуктуації фоточутливості, зумовлені наявністю областей з відмінними від матриці рівнем легування і (або) складом компонент, які відрізняються параметрами міжзонної ударної рекомбінації. В неоднорідних кристалах КРТ з х ”0.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ