Фотохимические процессы в легированных кристаллах сульфоселенида кадмия и селенида цинка

• Автор: Солтамурадов, Гелани Дикалуевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 113 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1. Центры с глубокимиуровнями в соединениях АПВУ1
1.1 Классификация центров с глубокими уровнями в полупроводниках
1.2 Методы исследования глубоких центров в полупроводниковых материалах
1.3 Фотоактивационные процессы с участием электронных и дырочных центров
1.4 Термоактивационные процессы с участием электронных ЦП
1.5. Фотохимические реакции
1.6. Структурные и примесные дефекты и их ассоциаты в кристаллах АПВУ1
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТ А ЛЬ НАЛ ЧАСТЬ
2.1 .Экспериментальная становка
2.2.Методика обработки данных эксперимента
2.3.Характеристика исследованных бразцов
ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1 Экспериментальные результаты исследования ФХР в кристаллах СёЬ<К>
3.2.Спектры ИПФ и ТСТ в кристаллах ZnSe
3.3. Обсуждение экспериментальных результатов
3.3.1. Особенности фотохимических реакций в кристаллах Сс18<К>и АпБе<А>
3.3.2. Флуктуации примесного фототока в кристаллахСс18х8е|_х активированных калием
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Опыт физико-химического исследования полупроводников свидетельствует о том, что одними из наиболее значимых с точки зрения практического применения являются монокристаллы, легированные различными примесями. Собственные и примесные дефекты кристаллической решетки широкозонных полупроводниковых материалов образуют в запрещенной зоне спектр электронных и дырочных состояний, который вносит существенный вклад в формирование их фото-, магнито- и термоэлектрических, резонансных и оптических свойств. Поэтому главной проблемой, возникающей при исследовании такого типа материалов, является установление физико-химической природы дефектно - примесного состава полупроводников.
Представления о термо- и фотоассоциации примесей и дефектов кристаллической решетки успешно используются для интерпретации определенных фотохимических реакций, протекающих в полупроводниках типа ЛПВУ|. Однако, представления о стимулированных преобразованиях в дефектно-примесной подсистеме нуждаются в экспериментальном подтверждении и теоретической интерпретации. Для этого необходимо установить физико-химическую природу и механизм образования и разрушения примесно-дефектных комплексов, участвующих в термо- и фотоактивационных процессах.
Наряду с этим особый интерес вызывают нелинейные явления, которые проявляются при исследовании фотохимических процессов в монокристаллах, легированных различными элементами. Исследование такого типа явлений, являющихся проявлением процессов самоорганизации в конденсированных средах, предусматривает применение комплексного подхода, особая роль в котором отводится установлению типа динамики протекающих процессов и математическому моделированию кинетических закономерностей протекающих фотохимических процессов.
Поэтому проведение исследований, связанных с неравновесными фото- и термостимулированными преобразованиями в полупроводниках, а

также установление физико-химической природы их дефектно-примесной подсистемы являются актуальнымидля современной физической химии.
Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в исследовании фотостимулированных преобразований дефектно-примесной подсистемы кристаллов сульфоселенида кадмия и селенида цинка, легированных калием и серебром, а также в анализе нелинейных явлений, возникающих вследствие протекания в них фотохимических реакций.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
методами фото- и термоактивационной спектроскопии определены энергетический спектр и кинетические параметры электронных и дырочных состояний, сформированных глубокими центрами;
установлены структура, характеристические параметры и физико-химическая природа примесно-дефектных центров в образцах различного химического состава;
выявлены условия реализации осцилляций примесного фототока в монокристаллах Сс15х8е1_х, легированных калием и установлены особенности динамики протекающих процессов.
методами нелинейной неравновесной термодинамики и математического моделирования проведен анализ особенностей проявления флуктуационных явлений.
Объектами исследованияявились монокристаллы Zn.Se и С(]8х8е 1.х, легированные серебром и калием.
Методы исследования. Экспериментальные исследования проводились с применением комплекса методов, основанных на изучении спектральных и кинетических характеристик примесной и индуцированной примесной фотопроводимости термостимулированного тока и оптического гашения фотопроводимости. При реализации данных методов вариацией уровня фотовозбуждения полупроводника в широких пределах осуществлялось управление квазиуровнями Ферми, что позволило раскрыть широкие методические возможности данных методов для изучения особенностей электронной структуры глубоких центров.

также после приложения «текущего» поля Е» 103 В-см'1 в темноте при Т= 350-400 К (электроды 1 и 2 при этом закорачивались и служили катодом). Рост концентрации мелких доноров у катода приводил к увеличению проводимости в этой области. Подбирая условия проведения ФХР и дрейфа таким образом, чтобы значение фототока, измеренные между электродами 1,2, при освещении зонно-зонным светом в состоянии после ФХР и после дрейфа были одинаковыми, в [4] получили в обоих случаях одинаковое изменение спектров фототока и фотолюминесценции.
Таким образом, в процессе ФХР происходит фотостимулированное выделение мелких доноров, компенсирующих г-центры, что приводит к росту времени жизни фотоэлектронов и, следовательно, к росту фоточувствительности кристаллов. По-видимому, такими донорами являются атомы С<ф[4]. Эксперименты показывают, что после протекания рассматриваемой реакции степень рассеяния света в кристалле уменьшается, это может свидетельствовать о рассасывании источников, содержащих атомы Сб. Такими источниками могут быть как дислокации, так и другие объемные или поверхностные образования.
1.6. Структурные и примесные дефекты и их ассоциаты в кристаллах соединений АПВУ1
В кристаллах соединений АпВУ1могут существовать следующие структурные дефекты [1,10,15,16]: 1) Вакансии в подрешетках металла и халькогена (Ум_ Ух) - дефекты по Шоттки. В этом случае предполагается, что атомы, покинувшие узлы в объеме, достигают поверхности кристалла. 2) Междоузельные атомы М; и X; , а также пары состоящие из междоузельного атома М] и вакансии Ум для подрешетки металла и Х; и Ух для подрешетокметалла и халькогена - дефекты Френкеля. 3) Антиструктурные дефекты типа Мх и Хм, когда атом металла занимает в решетке узел, нормально занятый халькогеном, и наоборот. Разупорядочение этого типа, вероятно, не играет большой роли в