Оптика центров, обязанных присутствию кислорода и меди в соединениях A2 B6 : На примере ZnSe

• Автор: Блинов, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 195 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Селенид цинка как прозрачная среда инфракрасного диапазона спектра

1.2. Собственные точечные дефекты и их влияние на

оптические свойства

1.3. Кислород как основная фоновая примесь

1.4. Развитие представлений об изоэлектронной примеси кислорода в оптике соединений А2В

1.5. Люминесценция соединений А2В6, легированных медью

1.6. Влияние сильного легирования на оптические свойства полупроводников
ГЛАВА
МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Методика получения образцов и исследования в растровом электронном микроскопе
2.2. Съемка спектров катодолюминесценции и возбуждения фотолюминесценции
2.3. Съемка спектров фото- и катодолюминесценции при высоком уровне возбуждения
2.4. Методика съемки спектров ИК-пропускания
2.5. Химический газохроматографический анализ определения концентрации кислорода

ГЛАВА
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СУБ-КОНДЕНСАТОВ ZnSe, ВЫРАЩЕННЫХ С РАЗЛИЧНЫМ ОТКЛОНЕНИЕМ ОТ СТЕХИОМЕТРИИ И ПРИ ЛЕГИРОВАНИИ КИСЛОРОДОМ
ЗЛ. Особенности люминесценции высокочистого 2пЬе
3.2. Активация кислородом СУБ-2п8е в процессе роста
3.3. Самоактивированная люминесценция гпве при высоких
уровнях возбуждения
3.4. О природе самоактивированных центров свечения в 7п8е
3.5. Зависимость пропускания 2п8е в средней ИК-области спектра
от присутствия примеси кислорода
ГЛАВА
ЭФФЕКТЫ, СВЯЗАННЫЕ С ЛЕГИРОВАНИЕМ СУБ-КОНДЕНСАТОВ 2пЬе МЕДЬЮ
4.1. Исследование свойств СУБ-гпБе, легированного медью через газовую фазу при росте конденсата
4.2. Классификация центров видимой люминесценции 2п8е Си(0)..
4.3. Исследование спектров инфракрасной люминесценции 7п8е..
4.4. Сильное легирование медью СУВ-2п8е термодиффузией при
росте конденсата
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Широкозонные полупроводники А2В6, в частности селенид цинка, широко используется при создании люминесцентных и лазерных экранов, фотоприемников, в ИК-технике. В различных областях науки и техники требуются сцинтилляционные датчики для обнаружения и регистрации излучений. К таким областям относятся, в частности, медицина, метеорология, астрономия, ядерная физика.
Соединения А2В6 в настоящее время являются перспективными материалами оптоэлектроники, наноэлектроники и ИК-техники. Научно-технический прогресс требует расширения использования чистых материалов, для которых современный уровень исследования оптоэлектрических свойств соединений А2В6 оказывается недостаточным.
Новые технологии получения чистых с управляемым составом материалов требуют контроля их качества. Обширную информацию, позволяющую контролировать чистоту кристаллов, присутствие дефектов, комплексов и отдельных примесей, дает исследование люминесценции. Это особенно относится к низкотемпературной катодолюминесценции. Основными трудно контролируемыми остаточными примесями в соединениях А2В6 являются кислород и медь. Кислород при этом может присутствовать в значительных концентрациях. Очистка от него малоэффективна, а методы контроля сложны. До настоящего времени влияние кислорода (как и меди) на оптические свойства соединений А2В6 до конца не ясно.
Данные о глубоких центрах так называемой “самоактивированной” люминесценции в чистых соединениях А2В6, в частности гпБе, не систематизированы и противоречивы. Отсутствует модель, которая могла бы объяснить природу таких центров.
В связи с этим была поставлена задача по выяснению роли основных факторов, определяющих “самоактивированное” свечение, которое может

Однако при выполнении работы [75] отсутствовали эксперименталь-

ные сведения о растворимости кислорода [О] в конденсированной фазе при ' заданном составе газовой фазы. Такие данные были получены в работах [13,
29, 30, 74, 76, 79, 83] для соединений CdS, ZnS, ZnSe. В них приведены ре-

зультаты растворимости кислорода в ZnS, CdS и ZnSe при НАС*> - избытке металла, т.е. определены максимальные концентрации кислорода [0]тах на границе раздела фаз: CdS / CdO и т.п.
На рис. 1.7. - 1.9 такие данные представлены для CdS [76]. Экспери-
• ментальная зависимость растворимости кислорода в твердом растворе замещения на основе CdS (рис. 1.7) показала, что максимальная концентрация кислорода при избытке Cd достигает 1021 см'3. Используя эти данные, можно дополнить расчеты Van Gool [75] и построить прямые равных концентраций растворенного кислорода (мол.%), что приведено в [30, 76, 160]. Эти данные представлены на рис. 1.9.
Такие диаграммы равновесия [76] позволяют определить теоретический предел очистки CdS от кислорода при известном давлении серы и кислорода в системе. Так, из диаграммы фазового равновесия для системы ( CdS - CdO - CdS04, приведенной на рис. 1.9, теоретический предел очистки
• от кислорода при давлении серы в ампуле порядка 30 атм и давлении кислорода 1 • 10'9 атм составит [0]mj„ —2• 1017 см'3. Из диаграммы видно, что, во-первых, изменение растворимости кислорода в пределах области гомогенности соединения может достигать —4 порядков и, во-вторых, при реальных условиях выращивания монокристаллы не могут быть полностью очищены от кислорода '.
В результате того, что методикой расчета [75] не учитывается собст-„ венно-дефектная структура кристалла, рис. 1.9 предполагает плавное измене-
ф 1 Например, [О] в CdS при 1100 °С не может быть существенно ниже

10 см' . Аналогичные данные можно привести для ZnS, ZnSe [78]. Для ZnS эта величина при 400 °С снижается до 1015 см'3 [160].