Спектрально-кинетические закономерности оптически и термостимулированной люминесценции в облученных структурах нитрида алюминия

• Автор: Спиридонов, Дмитрий Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1 ОПТИЧЕСКИЕ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА

РАЗЛИЧНЫХ СТРУКТУР НИТРИДА АЛЮМИНИЯ (литературный обзор)

1.1 Точечные дефекты в кристаллах нитрида алюминия

1.1.1 Параметры кристаллической решетки A1N

1.1.2 Возможные типы дефектов структуры

1.1.2.1 Собственные дефекты в кристаллах A1N

1.1.2.2 Примесные дефекты

1.2 Виды структур на основе AIN

1.3 Характеристика нитрида алюминия

1.4 Оптические свойства A1N

1.4.1 Параметры оптического поглощения
1.4.2 Люминесценция в различных структурах на основе A1N
1.5 Постановка задач исследования
Глава 2 ОБРАЗЦЫ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА Н МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ
2.1 Объекты исследования
2.1.1 Анализ типа химической связи в соединении
2.1.2 Объемные монокристаллы A1N
2.1.1 Порошок A1N
2.1.2 Анализ структуры исследуемых образцов
2.2 Оборудование
2.2.1 Измерительный комплекс для исследования термо-, фото-и оптически стимулированных процессов в твердых телах
2.2.2 Спектрофотометр Lambda
2.2.3 Катодолгоминесцентный анализатор КЛАВИ
2.2.4 Люминесцентный спектрометр LS
2.2.5 Измеритель лазерной энергии и мощности OPHIR VEGA
2.3 Используемые экспериментальные методики
2.3.1 Исследование оптического поглощения
2.3.2 Измерение спектров катодолюминесценции
2.3.3 Получение спектров фотолюминесценции
2.3.4 Измерение чувствительности образцов к излучению
2.3.4.1 Влияние УФ- и Р-облучения на ТЛ в монокристаллах A1N
2.3.4.2 Измерение ОС Л в Р-облученных монокристаллах A1N
2.3.5 Оценка воспроизводимости результатов измерений
2.3.6 Измерение спектрально-температурных зависимостей люминесценции
2.3.7 Исследование дозиметрических свойств структур A1N
2.3.7.1 Зависимость ТЛ в монокристаллах A1N от дозы Р-облучения
23.12 Параметры ОСЛ и ТЛ в облученных микропорошках A1N
2.3.8 Оценка параметров послесвечения
2.4 Расчетные методы анализа
2.4.1 Фото- и катодолюминесценция
2.4.2 Термолюминесценция
2.4.3 Оптически стимулированная люминесценция
2.4.4 Послесвечение
2.4.5 Компенсационный эффект
2.5 Комплекс проведенных измерений
2.6 Выводы
Глава 3 ОПТИЧЕСКИЕ И ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА
СТРУКТУР AIN В ИСХОДНОМ СОСТОЯНИИ
3.1 Особенности оптического поглощения
3.1 Анализ спектров катодолюминесценции
3.2 Особенности фотолюминесценции
3.2.1 Анализ спектров свечения
3.2.2 Анализ спектров возбуждения
3.1 Идентификация центров свечения
3.2 Выводы
Глава 4 ПРОЦЕССЫ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В ОБЛУЧЕННОМ НИТРИДЕ АЛЮМИНИЯ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ И ОПТИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ
4.1 Оценка параметров послесвечения
4.2 Особенности люминесценции в облученных монокристаллах
4.2.1 Анализ кривых ТЛ
4.2.2 Анализ кривых ОСЛ после воздействия [3-излучением
4.3 Спектрально-температурные зависимости УФ-облученных
объемных монокристаллов AIN
4.3.1 Анализ спектрального состава ТЛ
4.3.2 Особенности кинетики процессов ТЛ
4.3.3 Зонная диаграмма процессов ТЛ
4.4 Сравнение спектров люминесценции различной природы
4.5 Выводы
Глава 5 ДОЗИМЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА A1N

атмосфере азота при температурах 1900-2000 °С. Синтез осуществлялся на подложках монокристаллического карбида кремния бН-БЮ (Б!-грань (0001)). В поляризованном свете и в соответствии с рентгеновскими исследованиями большинство кристаллов имеет блочную структуру с разными размерами блоков. Внутри блоков кристалл имеет высокую степень совершенства: метод селективного травления показывает плотность дислокаций в блоках от 0 до 105 см'2 [62].
По данным масс-спектроскопии содержание примесей кислорода не превышает 1018-Ю19 см“3 [5, 52]. Для исследований было выбрано 13 образцов (81-13). В окончательном виде образцы представляют собой диски диаметром 12—15 мм, массой 0.13 - 0.18 грамм и толщиной 0.25 — 0.50 мм с качеством обработки поверхности еръгеабу. Некоторые параметры синтеза выбранных образцов представлены ниже в Таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Параметры выращивания монокристаллического A1N
Образец Затравка W угл.мин. Кол-во ростовых процессов Скорость роста, мм/ч Время роста, ч Ориентация
S1 A1N W=7-8 4 40-55 390 0
S8 AIN W=6 2 98-70 170 0
S12 AIN W=8-9 2 40-60 250 0
S13 AIN W=5-6 3 25-45 360 0
S14 AIN на SiC W=6 3 45-56 206 0
2.1.1 Порошок A1N
Другим объектом исследования был выбран мелкодисперсный порошок A1N, полученный субфторидным методом [63]. Образцы были предоставлены д.т.н. Бекетовым А.Р., профессором кафедры «Редкие металлы и наноматериалы» ФТИ УрФУ. Для синтеза использовался алюминий фтористый чистый (ТУ-6-09-11 22-84 производства ОАО «ГалоПолимер Пермь») и алюминий гранулированный (А98, Уральский завод химреактивов). Иные элементы в синтезируемый порошок специальным образом не вводились. Анализ химического состава,