Взаимозависимость оптических свойств, кристаллической структуры и состава кристаллов CdS(O) : с привлечением теории непересекающихся зон

• Автор: Данилевич, Надежда Дмитриевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. Литературный обзор

1.1. Кристаллическая структура и строение энергетических зон.

сульфида кадмия

1.2. Свободные и связанные экситоны

1.3. Влияние кислорода на оптические свойства Сб

1.4. Собственные точечные дефекты в сульфиде кадмия

1.5. Структура зон в кристаллах с изоэлектронной примесью

типа НМАэ

Глава II. Собственно-дефектная структура сульфида кадмия

2.1. Выращивание монокристаллов сульфида кадмия
2.2. Методика расчета равновесия собственных точечных.
дефектов в кристаллах Сб
2.3. Расчет диаграмм равновесия собственных точечных дефектов
СйБ и их температурная зависимость
2.4. Анализ диаграмм и их соответствие экспериментальным
данным
2.5. Положение уровня Ферми и связь собственных точечных дефектов с проводимостью Сбв

Глава III. Исследование экситонной области спектра в зависимости от структурных особенностей и состава кристаллов
3.1. Кристаллическая структуры газофазных монокристаллов Сс18(0),
выращенных с отклонениями от стехиометрии
3.2. Исследование растворимости кислорода в сульфиде кадмия
3.3. Исследование спектров KJI и отражения в области края фундаментального поглощения
3.4. Некоторые особенности прикраевой люминесценции CdS(O), выявленные в РЭМ, импульсной PJ1 и KJI
3.5. Изменение ширины запрещенной зоны CdS с концентрацией растворенного кислорода
Глава IV. Исследование самоактивированного свечения CdS(O)
4.1. Зависимость SA свечения от [0$]. Две составляющие Н и L, положение уровня Е0 в зонной модели CdS(O)
4.2. Связь самоактивированного SA свечения с отклонением от
стехиометрии кристаллов CdS
4.3. Сравнительные характеристики компонент SA свечения по времени загасания, интенсивности возбуждения и температурной зависимости
4.4. О природе краевого свечения в CdS(O)
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Полупроводники группы А2Вб в настоящее время являются перспективными материалами оптоэлектроники, наноэлектроники и ИК-техники. Они широко используется при создании люминесцентных и лазерных экранов, фотоприемников, элементов конструкций лазеров. Из всех соединений А2Вб по масштабам применения выделяются сульфид цинка /.пЪ и сульфид кадмия Сб8. Особый интерес представляют гетеропереходы между СсНЗ и более широкозонными полупроводниками. Например, надежды водородной энергетики возлагаются на нано-гетероструктуры “сульфид кадмия- диоксид титана”. Гетеропереходы между п-типа СбБ и р-типа 81С дают видимое излучение, спектр которого сдвигается с током и цвет люминесценции плавно изменяется от красного до зеленого.
Научно-технический прогресс требует расширения использования материалов А2В6, легированных изоэлектронными примесями с резким несоответствием свойств компонентов, так как значительное изменение ширины их запрещенной зоны при неизменности параметров решетки предполагают создание новых оптоэлектронных устройств. Для них современный уровень исследования опто-электрических свойств оказывается недостаточным.
Эти электронные свойства имеют существенное значение для нескольких гетероструктурных устройств таких, как лазеры, солнечные ячейки и гетероструктурные биполярные транзисторы.
Содержание кислорода как фоновой изоэлектронной примеси в СЖ, ZnS, достаточно высоко по сравнению с концентрациями других фоновых примесей и может достигать Ю20 см'3 при температурах роста 1000 - 1300°С, поэтому возможно влияние кислорода на свойства соединений А2В6 Этот факт известен уже около столетия, однако до настоящего времени не ясно, сколь существенную роль играет кислород в оптике ряда соединений А2Вб, в частности сульфида кадмия, как и структур на его основе.

Спектры термоотражения монокристаллов CdO, полученные в [133] при 100К, свидетельствуют о наличии экситонных переходов в CdO в области 2,2 - 2,4 эВ (515-560 нм).
Для спектра люминесценции CdO характерны полосы -480 нм и 530 нм (при ЗООК) [110]. Последняя из них 530нм близка к ширине прямой запрещенной зоны CdO -2,3 эВ [109] и определяется, по-видимому, экситонной полосой. Это согласуется с результатами [109, 110], где при исследовании нанокристаллитов оксида кадмия наблюдалась при ЗООК экситонная полоса bulk CdO -530 нм. По данным [134] выделениям фазы оксида в CdS приписывается полоса катодолюминесценции 575 нм (77К). Аналогичная полоса 580 нм упоминается и в более поздней работе [110], посвященной коллоидным наночастицам CdO. В этой работе отмечается связь полосы 580 нм с поверхностными дефектами в наночастицах CdO.
Таким образом, основные полосы излучения CdO при его достаточной концентрации в сульфиде могут проявляться в области несколько отличающейся от краевого и оранжевого свечения CdS, что исключает возможность существенного перекрытия спектров люминесценции.
1.4. Собст венные точечные дефекты в сульфиде кадмия.
Проведенные исследования оптических, фотоэлектрических свойств CdS, некоторые данные по ЭПР позволяют' отнести сульфид кадмия к числу наиболее исследованных соединений. Однако эта информация носит порой неоднозначный характер. В настоящее время можно сделать определенные выводы и о комплексах СТД. Согласно общепринятым представлениям [20-29,33-49] для кристаллов сульфида кадмия могут присутствовать дефекты по Френкелю и по Шоттки. В соединениях А2В6 разупорядочение по Шоттки обычно присуще обеим подрешеткам: катионной и анионной. Дефекты по