Моделирование процессов разделения компонентов пар взаимодействующих дефектов в ионных кристаллах

• Автор: Яковлев, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 191 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОЧЕЧНЫХ РАДИАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ В ИОННЫХ КРИСТАЛЛАХ
1. Распад электронных возбуждений на пары дефектов
2. Пространственное разделение компонентов первичных пар дефектов
3. Влияние дефектов структуры на топографию распределения компонентов первичных пар дефектов
ГЛАВА
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ МИГРАЦИИ ПОДВИЖНЫХ ДЕФЕКТОВ ПОСРЕДСТВОМ ТЕРМОАКТИВИРОВАННОГО ДВИЖЕНИЯ В ПОЛЕ НЕПОДВИЖНОГО ДЕФЕКТА
1. Анализ существующих моделей расчёта миграции взаимодействующих дефектов
2. Потенциал взаимодействия компонентов нейтральных пар
3. Математическая модель анализа миграции дефекта методом Монте-Карло
4. Модель процесса миграции подвижного компонента аннигилирующей пары в поле неподвижного
5. Модель процесса миграции подвижного дефекта в поле неподвижного при отсутствии аннигиляции
ГЛАВА
МИГРАЦИЯ Я-ЦЕНТРОВ В ПОЛЕ Г-ЦЕНТРОВ В ЩГК
1. Функция начального распределения первичных Е-Н пар
2. Кинетика релаксации первичных Г-Япар
3. Температурная зависимость эффективности накопления центров окраски
4. Температурно-временная зависимость релаксации первичных пар
5. Энергия активации процесса пространственного разделения.
ГЛАВА
МИГРАЦИЯ ПОДВИЖНОГО ДЕФЕКТА В ПОЛЕ НЕПОДВИЖНОГО ПРИ ОТСУТСТВИИ АННИГИЛЯЦИИ
1. Миграция подвижного дефекта в поле неподвижного при наличии взаимного притяжения
2. Миграция подвижного дефекта в области неподвижного при наличии потенциала отталкивания между ними
3. Зависимость процесса миграции от параметров потенциала взаимодействия
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ.
Воздействие ионизирующей радиации на твердые тела приводит к возникновению в них новых дефектов структуры и преобразованию дефектов, существовавших до облучения. Создание радиацией новых дефектов структуры кристаллов проявляется после окончания облучения в изменении многих физических и химических свойств. Вопросы, связанные с выяснением природы радиационных дефектов и механизмов их образования в различных материалах, занимают одно из центральных мест в радиационной физике твердого тела. Их практическая значимость определяется широким внедрением в производство методов корпускулярно-фотонных технологий обработки и получения материалов для нужд полупроводниковой, лазерной и вычислительной техники, микро- и оптоэлектроники, потребностями ядерной и космической техники в стойких к действию радиации материалах.
Основная доля энергии радиации при взаимодействии с твердым телом расходуется на возбуждение электронной подсистемы, результатом чего является создание низкоэнергетических электронных возбуждений (ЭВ): электронно-дырочных пар, экситонов. Распад электронных возбуждений происходит либо с излучением энергии, либо безызлучательно на пары структурных дефектов. Явление распада электронных возбуждений (ЭВ) было впервые сформулировано в [1] и является до сих пор предметом множества исследований.
Наиболее распространёнными объектами для исследований процессов распада электронных возбуждений на пары структурных дефектов являются щелочно-галоидные кристаллы (ЩГК). ЩГК могут быть получены высокого совершенства. Имеется много экспериментальных методов, способных избирательно оценивать изменения концентраций радиационных

дефектов в ЩГК без их разрушения. Поэтому модели распада электронных возбуждений на пары структурных дефектов разрабатываются в основном для ЩГК. К настоящему времени уже удалось доказать, что разрабатываемые для ЩГК модели процесса распада электронных возбуждений на пары структурных дефектов хорошо соответствуют известным совокупностям экспериментальных исследований дефектообразования в кристаллах фторидов щелочноземельных металлов. Эти модели приемлемы для описания известных процессов в кристаллах окислов металлов.
СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ.
Существенный прогресс в развитии представлений о дефектообразо-вании был достигнут при использовании методов импульсной абсорбционной спектроскопии для исследования короткоживущих дефектов. Уже первые опыты по их использованию в сочетании с техникой время-разрешающей люминесцентной и абсорбционной спектроскопии дали ряд важнейших результатов, составляющих основу современных представлений о физике радиационного дефектообразования в ионных кристаллах.
К их числу относятся данные о спектрах переходного поглощения актолокализованных экситонов (Вильямс, Каблер, 1970), позволившие расшифровать их электронную структуру; установление того факта, что создание пар френкелевских дефектов происходит из экситонных состояний более высоких, чем л и а излучательные состояния АЛЭ (Кондо и др., 1972). Оказалось, что подавляющее большинство создаваемых облучением Г,// пар дефектов при температуре кипения жидкого гелия являются неустойчивыми и спонтанно аннигилируют в ходе мономолекулярного процесса (Нтга1, 1971); создание неустойчивых и стабильных дефектов происходит по разным законам (Карасава,1976). Была обнаружена возможность эффективного образования короткоживущих Г) Н пар путем оптического возбуждения релаксированных триплетных АЛЭ (Вильямс, 1976). Непосредственные измерения кинетики создания Л центров, выполненные с

устойчивые в условиях эксперимента. Проанализируем эти наиболее значимые процессы для ЩГК.
1. Процессы, связанные с локализацией и распадом электронных возбуждений (ЭВ).
При энергиях ИИ превышающих ширину запрещенной зоны в первичном акте взаимодействия излучения с веществом создаются преимущественно свободные электроны и дырки. Оптическим возбуждением можно создавать другой тип электронных возбуждений -связанные электронно-дырочные пары - экситоны. При наиболее часто встречающихся концентрациях примесей 101б-1019 см'3 ЭВ создаются преимущественно в регулярных узлах решетки при возбуждении ионов матрицы. Созданные в матрице собственные ЭВ способны мигрировать на значительные расстояния. Процесс миграции заканчивается локализацией ЭВ в ненарушенных участках решетки, в околодефектных областях или при захвате ЭВ дефектом, в результате чего может происходить перезарядка или возбуждение последних.
Локализация ЭВ в регулярных узлах решетки в ЩГК обусловлена процессами автолокализации дырки и ее превращения в молекулярный ион Щ’СГк-центр). Чем лимитируется процесс автолокализации дырки экспериментально не установлено. Однако показано, что до автолокализации свободные дырки могут мигрировать в разных системах на разные расстояния [56]. При облучении ЩГК рекомбинация е с Щ центрами приводит к созданию автолокализованных двухгалоидных экситонов или /у/У-пар. Аналогичные закономерности характерны и для созданных оптически свободных экситонов, в которых локализация также обусловлена локализацией ядра.
Миграция первичных ЭВ может привести к тому, что он оказывается в зоне взаимодействия с дефектом. Захват ЭВ (е, е+, экситонов экситоновектом