Исследование фотолюминесценции легированных композитных пленок PbSe и твердых растворов Pb1-xCdxSe

• Автор: Тропина, Наталья Эдуардовна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 173 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы
1.1. Оптоэлектронные компоненты для спектрально-аналитической аппаратуры
1.1.1. Источники излучения
1.1.2. Коэффициент вывода излучения
1.2. Физико-химические свойства халькогенидов свинца
1.2.1. Кристаллическая структура
1.2.2. Термодинамические свойства
1.2.3. Зонная структу ра
1.3. Примеси и дефекты в халькогенидах свинца
1.4. Фотоэлектрические свойства халькогенидов свинца
1.4.1. Фотопроводимость тонких пленок халькогенидов свинца
1.4.2. Фотолюминесценция тонких пленок халькогенидов свинца..
Выводы к Главе
ГЛАВА 2. Методики исследования
2.1. Расчет оптических констант поликристаллических пленок РЬБе и Pbi.xCd.ySe
2.2. Рентгеновские методы исследования композитов на основе РЬБе
2.3. Спектрально-измерительная аппаратура для исследования фотолюминесценции композитных пленок РЬБе и Pbi.xCd.ySe
2.4. Эффекта Холла
2.5. Методика измерения фото- и темновой проводимости
Выводы к Главе
ГЛАВА 3. Исследование структурных особенностей и их влияния на фотолюминесценцию композитных пленок РЬ8е и
РЬ/.уС(1у5е
3.1. Постановка задачи
3.2. Характеристики исходных материалов и выбор объекта исследования..
3.3. Структурные свойства и морфология пленок РЬ5е на стеклянных подложках
3.4. Исследование спектров фотолюминесценции пленок РЬБе на стеклянных подложках
3.4.1. Композитные пленки РйХе на стеклянных подложках
3.4.2. Композитные пленки РбХе, обработанные в парах йода
3.4.3. Фотолюминесцентные композитные пленки РЬБе, сформированные на стеклянных подложках с различными значениями ТКЛР
Выводы к Главе

ГЛАВА 4. Влияние легирования донорными примесями на фотолюминесценцию и свойства композитных пленок PbSe
4.1. Постановка задачи
4.2. Пленки PbSe, легированные висмутом и хлором
4.3. Свойства композитных пленок PbSe, легированных висмутом
Nb, = 0.0165 вес. % и обработанных в парах йода
Выводы к Главе
ГЛАВА 5. Увеличение эффективности вывода излучения
ч 5.1. Объект исследования и постановка задачи
5.2. Модель композитной фотолюминесцентной структуры
5.3. Выбор материала и расчет толщины просветляющей пленки
5.4. Экспериментальная часть
Выводы к Главе
ГЛАВА 6. Инфракрасные фотолюминесцентные источники излучения и октроны на основе PbSe и Pb,.xCdxSe
6.1.Фотолюминесцентные источники ИК излучения (ФЛИ)
6.2. Октрон - оптопара с открытым оптическим каналом
Выводы к Главе
Заключение
Благодарности
Список работ автора
Список литературы

Введение
Актуальность работы. В современной оптоэлектронике одним из приоритетных является направление, связанное с разработкой и созданием полупроводниковых источников инфракрасного излучения для спектрально-аналитической аппаратуры различного назначения, работающих при Т=300К. Такие источники должны обладать высоким быстродействием, малым энергопотреблением, небольшими габаритновесовыми параметрами и быть неприхотливыми к условиям эксплуатации.
Анализ существующих разработок по созданию инфракрасных (ИК) полупроводниковых источников показывает, что наиболее перспективными приборами для работы в спектральном диапазоне 2.0—5.0 мкм являются фотолюминесцентные излучатели на основе пленок РЬ5е и РЬ/.хСс1^е. Для дальнейшего совершенствования их технических характеристик необходимо, как проведение дополнительных исследований в области физики полупроводников, так и поиск новых конструктивных решений.
Основным недостатком полупроводниковых источников ИК излучения является их низкая оптическая мощность. Несмотря на то, что известно достаточно большое количество способов увеличения доли излучения светодиодных (гомо- или гетеро-) структур, исследования, направленные на повышение эффективности излучения фотолюминесцентных излучателей на основе пленок РЬБе и РЬ/^СсрБе, до недавнего времени не проводились.
Известно, что обработка в парах йода приводит к увеличению фотолюминесценции (ФЛ) в пленках селенида свинца и его твердых растворов с кадмием. При этом до сих пор нет окончательного представления о механизмах увеличения ФЛ. Кроме этого, в литературе имеются результаты исследований влияния висмута, хлора и индия на свойства неокисленных монокристаллических и эпитаксиальных пленок РЬБе. Однако сведения о поведении этих примесей в поликристаллических

зависимостями излучательной межзонной рекомбинацией по формуле Русбрека- Шокли [84].
В свою очередь, по мнению других авторов [31,83,91], форма спектров излучения пленок селенида свинца при комнатной температуре определяется тремя различными типами оптических переходов: переходами между экстремумами валентной зоны и зоны проводимости, предположительно в точках Ь и X зоны Бриллюэна, а также переходами на глубокий кислородный уровень в запрещенной зоне.
Результатом исследований спектрального распределения ФЛ пленок на основе твердых растворов РЬ8е-Сс18е явилась установленная авторами работы [10] экспериментальная зависимость положения максимума ФЛ от концентрации кадмия в твердых растворах. Было установлено, что положение максимума ФЛ при изменении концентрации кадмия от 0 до 20 % в твердом растворе РЬ8е-Сс18е меняется от 4.2 до 2.8 мкм.
Увеличение внешнего квантового выхода излучательной рекомбинации в твердых растворах РЬ8-Сс18 и РЬБе-СйБе, наблюдаемое авторами в работах [84, 88], было объяснено с точки зрения образования варизонной структуры в объеме зерна, таким образом, что при частичном распаде твердых растворов в центре зерна находится более узкозонный материал, а на поверхности -более широкозонный. Кроме этого, авторами было дано объяснение факту сдвига максимума спектра излучения в длинноволновую область при низкотемпературной обработке в кислороде, с точки зрения распада твердого раствора.
Таким образом, несмотря на то, что пленки халькогенидов свинца изучаются на протяжении нескольких десятилетий, на сегодняшний момент не существует, ни единой модели фотопроводимости пленок халькогенидов свинца, ни общего представления об явлении ФЛ в них. Возможно, это связанно с различиями в изготовления тонких пленок, а точнее, с некоторыми технологическими особенностями их формирования.