Вплив структурних дефектів і легуючих домішок (Cu, Li) на оптичні і електричні властивості полікристалічних і монокристалічних зразків ZnSe і CdS - Автореферат

При цьому часто як модельний матеріал для вивчення механізму дефектоутворення в напівпровідниках AIIBVI вибирають кристали сульфіду кадмію, а зручним методом створення дефектів - опромінення кристалів високоенергетичними частинками при невисоких температурах, що сповільнює квазіхімічні реакції між введеними дефектами і спрощує вивчення механізмів утворення дефектів і комплексів дефектів. В представленій роботі досліджувалися електричні і оптичні властивості монокристалів CDS і полікристалічних зразків ZNSE легованих літієм і міддю, які були одержані методом пресування під високим тиском (р>107Па) і при температурах (900-1200°С) значно нижчих температури плавлення кристалів, а також залежності фізичних властивостей даних матеріалів від концентрації легуючих домішок, радіаційних пошкоджень і структурних дефектів технологічного походження. Метою роботи було вивчення впливу технологічних умов одержання, легування різними концентраціями активних домішок (літієм і міддю) на деякі оптичні, електричні і термоелектричні властивості керамік, виготовлених на основі ZNSE, а також дослідження впливу структурних пошкоджень радіаційного характеру на параметри оптично активних центрів в спеціально нелегованих і легованих Cu монокристалах CDS. Запропоновані моделі, які дозволяють пояснити природу деяких центрів люмінесценції в ZNSE і механізми впливу на параметри центрів випромінювання структурних дефектів і легуючих домішок літію і міді: а) за центри зеленої люмінесценції з =538-540нм в кераміках ZNSE відповідальні комплекси (CUZN)2, які формуються в областях пружних деформацій, що виникають біля крупних структурних дефектів на границях між окремими зернами кераміки; ці комплекси є зародками утворення нової фази Cu2Se; При певних концентраціях легуючих домішок, більших порогу протікання в кераміках ZNSE із матеріалу міжзернових включень формується нескінченний кластер, нитки якого у вигляді сітки пронизують зразок і визначають провідність кераміки, яка добре описується теорією протікання неоднорідних систем.Крім того, ширина забороненої зони сульфіду кадмію (Eg 2,5ЕВ) мало відрізняється від ширини забороненої зони ZNSE, що зумовлює практично однакову спектральну область видимої люмінесценції в цих матеріалах. Зменшення інтенсивності, розширення спектральних ліній люмінесценції і зсув їхніх максимумів у довгохвильову область, що спостерігалися тільки при нейтронному опроміненні CDS, або при великих концентраціях легуючої домішки в кераміках ZNSE, очевидно, повязані з впливом електричних і пружних полів кластерів дефектів (КД), утворених швидкими нейтронами, або випадкових скупчень дефектів (внаслідок флуктуації їх концентрації) на параметри центрів випромінювальної рекомбінації в бінарних халькогенідних напівпровідниках CDS і ZNSE. Монокристали CDS, опромінені великими дозами швидких нейтронів, являють собою неоднорідну систему, що складається із сильно ушкодженої області, утвореної КД, і порівняно малопошкодженої матриці, що займає більшу частину обєму всього кристалу. Нерозрізненість спектрів випромінювальної рекомбінації “чистих” і легованих Cu зразків, опромінених великими дозами швидких нейтронів (Ф 1018см-2), свідчить про однаковість дефектного складу їхніх матриць, що, очевидно, пояснюється виходом атомів міді в легованих кристалах на КД, що є для них ефективними стоками. Нелінійність дозової залежності оранжевої люмінесценції, її насичення і зменшення інтенсивності люмінесценції при Ф>3·1017 електрон/см2, менша швидкість введення центрів оранжевої люмінесценції в монокристалах CDS:Cu (в порівнянні із спеціально нелегованими), а в деяких легованих зразках зменшення О-люмінесценції з дозою опромінення (при якому утворюється Cdi), очевидно, свідчать про те, що до складу О-центрів (=605нм) атоми Cu не входять.Показано, що кераміки одержані таким способом є ефективними люмінофорами, інтенсивністю і спектральним розподілом випромінювання яких можна керувати, міняючи пропорції складових частин керамік і умови їх одержання. Зокрема: - в зразках ZNSE:Cu домінуючою є зелена люмінесценція з =538-540нм, інтенсивність якої зростає із збільшенням концентрації міді і зниженням температури формування кераміки; Запропонована модель, яка пояснює природу центрів випромінювання і механізми зміни їх параметрів в залежності від ступеня легування керамік міддю, або літієм: - за центри зеленої люмінесценції з =538-540нм в кераміках ZNSE відповідальні комплекси (CUZN)2, які формуються в областях пружних деформацій, що виникають навколо крупних структурних дефектів на границях між окремими зернами кераміки, ці комплекси є зародками утворення нової фази Cu2Se; розширення смуги червоного випромінювання, збільшення її інтенсивності і зсув максимуму в область більших енергій в ZNSE:Li при збільшенні концентрації літію обумовлено екрануючою дією хмаринок міжвузлових атомів літію, які оточують центри червоної люмінесценції; зменшення інтенсивності зеленої люмінесценції в кераміках ZNSE:Li при збільшенні концентрації легуючої домішки Li відбу