Дисертацію присвячено вивченню дефектів ванадію у телуриді кадмію. Визначена конфігурація, енергія іонізації дефектів ванадію та їх вплив на електричні, фотоелектричні, оптичні та магнітні властивості CdTe. Досліджено концентраційний вплив ванадію у розплаві на властивості CdTe. Встановлено існування критичної концентрації ванадію у розплаві CdTe, при якій починається утворення комплексних дефектів з участю ванадію. Досліджено вплив різних обробок, таких як термічна та ультразвукова, на електричні та фотоелектричні властивості кристалів CdTe : V. Показано, що значний вклад у формування електричних та фотоелектричних властивостей кристалів після ультразвукової обробки вносить тонкий приповерхневий шар, збагачений електронами.

До захисту додається 13 наукових робіт, в яких приводяться результати дослідження впливу імпульсів випромінювання рубінового лазера тривалістю 20 нс на дефективну структуру монокристалів CdTe n- і p-типу, плівок CdTe і твердих розчинів на його основі. Вивчено зміни фотоелектричних, фотолюмінесцентних, структурних і електричних властивостей, обумовлені модифікацією системи точкових дефектів при лазерному опроміненні. вказані можливі шляхи оптимізації фотоелектричних характеристик монокристалів CdTe і твердих розчинів на його основі методом наносекундної лазерної обробки. Вперше спостерігалася зміна провідності кристалів p-CdTe під дією ударних хвиль, що утворилися від імпульсу випромінювання лазера.

Показано, що декорування дислокацій точковими дефектами в кристалах CdS приводить до розмиття краю фундаментального поглинання внаслідок формування хвостів густини станів у придислокаційних областях. Встановлено, що цей ефект проявляється в зміні форми спектра крайової люмінесценції і процесах деградації лазерів з електронним збудженням. Виявлено ефект безактиваційного збирання донорів на дислокації під дією імпульсного ультразвуку. Доводиться, що фотостимульоване утворення дрібних донорів в об'ємі кристалів CdS обумовлено розпадом кластерів атомів кадмію. Ідентифіковано смуги люмінесценції, пов'язані з макродефектами, в епітаксійних шарах ZnTe/GaAs і ZnSe/GaAs. Встановлено, що приповерхнева область цих шарів містить підвищену концентрацію лінійних і точкових дефектів.

Дисертацію присвячено детальному дослідженню домішкових центрів у шаруватому кристалі GaSe:Gd методами електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) і подвійного електронно-ядерного резонансу (ПЕЯР). Зареєстровано і пояснено спектри 8 нових парамагнітних центрів. Визначено параметри спін-гамільтоніана, що описує ЕПР і ПЕЯР спектри та запропоновано моделі центрів. Встановлено, що іони Gd³⁺ заміщують у гратці кристалу ковалентно зв'язані пари Ga₂⁴⁺. Для ряду центрів у міжшаровому просторі виявлені іони Li⁺ і Na⁺, які служать компенсаторами заряду. Різноманіття центрів обумовлено нееквівалентністю вузлів гратки шаруватого кристала, відмінністю природи компенсатора заряду та утворенням обмінних комплексів. Одержані відомості про структуру дефекту, в якому носій заряду (дірка) локалізується поблизу домішкового іону. Зареєстровано і досліджено ПЕЯР у нульовому магнітному полі. Вивчено його особливості, переваги і загальні закономірності. Температурні залежності ЕПР спектрів у кристалі GaSe:Gd пояснено наявністю в фононному спектрі шаруватого кристала низькочастотних оптичних коливань. Для центру Gd³⁺(Na⁺) виявлено ефект локальної тримерізації шаруватої структури.

Описано результати дослідження антимоніду індію, легованого одночасно акцепторними (Cd) та донорними (Te) домішками в еквіатомному співвідношенні. Вдосконалено технологію вирощування та легування монокристалів InSb: розроблено методи усунення дії неконтрольованих домішок, встановлено оптимальні режими синтезу та кристалізації монокристалів. Доведено, що при подвійному легуванні антимоніду індію кадмієм і телуром, взятими у еквіатомному співвідношенні, постійна кристалічної гратки значно змінюється. Показано, що зміна постійної гратки викликає деформацію енергетичного спектра електронів, змінює ширину забороненої зони, ефективну масу носіїв заряду, магнітну сприйнятливість, впливає на оптичні та електричні властивості зразків. Це робить дані матеріали придатними для виготовлення фотоприймачів для інфрачервоної області. На основі InSb, легованого Cr, отримано і досліджено матеріали, які є перспективними для вирішення проблем динамічної голографії на довжині хвилі випромінювання CO₂-лазера (10,6 мкм).

Дисертацію присвячено теоретичному та експериментальному вивченню розподілу мілких донорів міжвузлового кадмію у CdS під дією електричного поля різної природи. На основі розглянутих теоретичних моделей розроблено та експериментально реалізовано: а) методи очищення об'єму сульфіду кадмію від рухомих донорів; б) метод визначення коефіцієнта дифузії міжвузлових іонів кадмію у CdS. Досліджено особливості електродифузії іонів кадмію у низькоомних нелегованих монокристалах CdS, вивчено вплив електродифузії донорів на властивості гетеропереходів.

Дисертацію присвячено вивченню фізичних механізмів структурних перетворень в областях склоподібної кремній-кисневої фази, що обумовлені зміною структурного стану кисню як на рівні створення точкових дефектів, так і в масштабах перебудови кілець SiO₄ тетраедрів або молекулярних кремній-кисневих комплексів. Ефекти, пов'язані із створенням електроактивних центрів, стимулювались інжекцією електронів або сильними локальними електричними полями. Масштабна структурна перебудова вивчалась на початковому етапі термічного окислення кремнію, при імплантації кисню в кремній з наступним високотемпературним відпалом та при іонному бомбардуванні плівок оксиду. Розроблено новий метод характеризації структурного стану кисню в аморфній Si - O фазі. Запропоновано та обгрунтовано моделі фізичних механізмів процесів зміни структурного стану кисню.

Дисертацію присвячено подальшому вивченню природи та властивостей кисневих термодефектів в кремнії. Досліджувались властивості термодонорів, які утворюються в Si під час його термообробки за 450 °C та 530 °C, а також зміна внутрішніх пружних напружень гратки кремнію при утворенні в його об'ємі частинок SiO₂-фази. Виявлено, що попередня обробка кремнію при 800 °C призводить до зміни параметрів відпалу термодонорів-450, що пояснюється більш однорідним розподілом домішки кисню. Лінійні розміри мікрофлуктуацій домішки кисню в кремнії сягають сотні ангстрем. Термодонори утворюються в скупченнях з високою локальною концентрацією, проявляючи властивості, не характерні окремому дефектові (наприклад аномально малий переріз захоплення електронів, відсутність взаємодії з первинними радіаційними дефектами).

Дисертацію присвячено експериментальному дослідженню оптичних властивостей кремнієвих, германієвих квантових точок та вуглецевих кластерів в SiO₂-матриці та дослідженню прихованих шарів SiO₂, SiC, Si_xGe_1-x в кремнії, що формувалися за допомогою іонної імплантації та насупного високотемпературного відпалу. Встановлено, що випромінювання Si/SiO₂ : Si⁺-зразків в області 620 нм і 740 нм мають різну природу. Перша смуга фотолюмінесценції (ФЛ) має дефектну природу, друга смуга пов'язана із формуванням кремнієвих квантових точок SiO₂. Встановлено кореляцію між структурними особливостями вуглецевих кластерів в SiO₂-матриці та інтенсивністю ФЛ Si/SiO₂-структур, імплантованих іонами С⁺. Оптичними методами встановлено, що відмінність іонних радіусів атомів кисню та вуглецю від іонного радіуса кремнію може бути використана при подвійній імплантації іонів O^- та C⁺ для ефективного формування в кремнії прихованих шарів SiO₂ або SiC. Визначено величини та розподіл механічних напружень в шарах Si, що виникають за іонно-променевого синтезу прихованих Si_xGe_1-x-шарів.

Теоретично та експериментально досліджено епітаксійні плівки Hg_{1 - x}Cd_xTe з градієнтом складу та діодні структури на їх основі. Показано можливість визначення величини градієнта (внутрішнього електричного поля) і вигляду залежності ширини забороненої зони від товщини плівки з вимірів оптичного пропускання. Досліджено трансформацію спектрів фотоструму в епітаксійних шарах Hg_{1 - x}Cd_xTe та фотодіодах на їх основі, спричинену градієнтом складу. Досліджено темновий струм і спектри шуму в фотодіодах у випадку нульового та малих зворотних зміщень U <= 0,1 В. Доведено, що 1/f шум корелює з тунельним струмом через глибокі дефектні стани в забороненій зоні.

Наведено результати експериментального дослідження впливу різних структурних дефектів на магнітні властивості промислового Si та Ge. Експериментально доведено існування в Si, вирощеному методом Чохральського, раніше невідомих мікронеоднорідностей просторового розподілу кисню і кисневмісних термічних та радіаційних дефектів, які за певних температур здатні до магнітного упорядкування. Методом вимірювання магнітної сприйнятливості (МС) розкрито природу і тип магнітного впорядкування у пластично деформованих кристалах Si та Ge і визначено, що спричинену цим упорядкуванням появу нелінійності залежностей МС можна ефективно використовувати для детектування наявності неростових дислокацій і контролю якості даних матеріалів. Доведено: відпал двофазних полікристалів системи Si_xNi_{1 - x} (x >= 0,67) за 800 °C спричинює відповідність значень МС закону адаптивності, що є наслідком чіткого розмежування існуючих у них фаз (дисиліциду нікелю та кремнію). Одним із найбільш важливих результатів даного дослідження є широке використання та ефективність методу вимірювання МС у вивченні дефектної структури напівпровідникових матеріалів.

Досліджено екситонні властивості наноструктур на базі напівмагнітних напівпровідників. Розраховано магнітну залежність основного та першого збудженого екситонних рівнів у напівмагнітних квантових ямах і квантових дротах. Показано, що розщеплення екситонних рівнів у зовнішньому магнітному полі у квантовому дроті значно перевищує відповідне розщеплення у квантовій ямі. Досліджено розсіяння екситонів на флуктуаціях концентрації та проекції спінів магнітних домішок, яке призводить до значного розширення екситонних смуг у квантових ямах з напівмагнітних напівпровідників. Встановлено, що ширина смуг істотно залежить від зовнішнього магнітного поля, причому характер залежності різний для sigma^-- та sigma⁺-компонент екситонного переходу. Зростання напруженості поля призводить до розширення смуг sigma^--переходу та звуження смуг sigma⁺-переходу. Запропоновано модель для розрахунку парамагнітного посилення гігантського спінового розщеплення екситонних станів у квантових ямах Cd_{1 - x}Mn_xTe/CdTe/Cd_{1 - x}Mn_xTe.

Досліджено дефектні стани, створювані залишковими домішками та дефектами гратки, їх взаємодію між собою і з екситонами, а також вплив цієї взаємодії на енергетичну структуру напівізолювального спеціально нелегованого арсеніду галію. Експериментально показано, що в напівізолювальному GaAs спостерігається значна взаємодія дефектних станів (домішок між собою та з дефектами гратки, домішок з вільними екситонами). Визначено роль домішки вуглецю в утворенні дивакансій галію. Отримано залежність між концентрацією вуглецю і концентрацією дивакансій галію та запропоновано модель, що пояснює цю залежність. Доведено, що смуга випромінювання з положенням максимуму h nu = 1,5133 eВ зумовлена випромінювальною анігіляцією екситонів, зв'язаних із дрібними іонізованими донорами D⁺. Встановлено вплив термообробки кристалів напівізолювального GaAs за 900 ° C протягом 20 - 90 хв на домішковий склад досліджуваних зразків, зокрема, підвищення концентрації акцепторів і немонотонну зміну концентрації донорів. Запропоновано безконтактний експресний метод визначення кількісного вмісту вуглецю, цинку та кремнію в напівізолювальному GaAs.

Висвітлено розвиток мікроскопічної самоузгодженої теорії електрон-деформаційних ефектів у кристалах зі структурними неоднорідностями (точкові, лінійні, плоскі дефекти, стінка дислокацій) та в напружених гетеросистемах. На основі даної теорії розкрито механізм виникнення електрон-деформаційного диполя на напруженій гетеромережі, вздовж осі дислокації та дислокацій, що утворюють дислокаційну сітку. Наведено теоретичний опис з урахуванням електрон-деформаційної взаємодії розсіяння Х-променів у напружених надгратках, зміни деформаційного стану гетеросистем з неузгодженими параметрами граток, дефектного кристала й енергетичного положення локалізованих станів електрона, зумовлених дислокацією під впливом зовнішніх полів (електричного або магнітного) та зміни ступеня заповнення електронної зони. Доведено, що електрон-деформаційна взаємодія призводить до звуження області локалізації імплантованої домішки та пониження розмірності електронної підсистеми у структурах з неоднорідно напруженим шаром. Досліджено вплив поверхнево-деформаційних ефектів напівпровідника на властивості контакту поверхнево-бар'єрних структур виду Шотткі.

Розглянуто питання стосовно комплексоутворення точкових дефектів, класифікації та механізмів утворення ростових мікродефектів у бездислокаційних монокристалах кремнію, вирощених з використанням методів Чохральського та безтигельної зонної плавки. Проведено комплексні дослідження структурної досконалості кристалів і кремнієвих композицій залежно від умов їх формування, а також електрофізичні дослідження отриманих композицій. На підставі результатів експериментів розроблено узагальнений механізм утворення, росту і трансформації мікродефектів у бездислокаційних монокристалах кремнію.

Досліджено електрично активні дефекти та поляризаційні процеси, які спричинюють термоактиваційну спектроскопію у Bi12SiO20:Cr, Bi12SiO20:Mn. Виявлено, що легування іонами Cr та Mn призводить до появи нових піків струму термостимульованої деполяризації (ТСД), у порівнянні з нелегованим Bi12SiO20 і забезпечує підсилення термо- та фотоелектретного зарядів. Визначено параметри електрично активних дефектів. Одержано температурні залежності інтенсивності максимумів піків струму ТСД від умов попередньої поляризації (температури поляризації та напруженості поля поляризації) у випадках, коли порядок кінетики релаксації електрично активних дефектів перевищує одиницю. Для кожного піку ТСД у кристалах Bi12SiO20:Cr, Bi12SiO20:Mn ідентифіковано об'ємно-зарядовий або квазідипольний механізми поляризації. Встановлено, що більшість піків має квазідипольну природу. Вперше досліджено вплив попередньої термообробки (відпалу) кристалів Bi12SiO20:Cr, Bi12SiO20:Mn на спектри струмів ТСД у температурному діапазоні 300 - 823 K. Виявлено значний вплив процесів асоціації та дисоціації електрично активних дефектів на формування тармоелектронного стану (ТЕС) у кристалах BSO:Cr, BSO:Mn. У діапазоні частот 10<^>2 - 10<^>4 Гц в області температур 300 - 800 K досліджено температурно-частотні залежності комплексної діелектричної проникності кристалів Bi12SiO20:Cr, Bi12SiO20:Mn, переведених до ТЕС.

Досліджено процеси дефектоутворення у напівпровідникових кристалах Cd1 - xZnxTe (x = 0,1-0,2) під час вирощування їх з розплаву методом Бриджмена під високим тиском інертного газу. Комплексно вивчено фізичні властивості вирощених кристалів. Виявлено ряд характерних дефектів кристалічної структури, встановлено їх зв'язок з умовами вирощування та характеристиками детекторів рентгенівського та гамма-випромінювання на базі кристалів Cd1 - xZnxTe. Розроблено моделі дефектоутворення, застосування яких сприяло створенню спеціального ростового устаткування та оптимізації технологічних режимів вирощування, що сприяло виходу якісних кристалів. Досліджено проблему хімічної обробки поверхні кристалів у процесі виготовлення детекторів, запропоновано нові розчини для травлення, альтернативні традиційному розчину Br2 в метанолі.

Наведено результати дослідження властивостей кристалів і епітаксійних структур вузькощілинного p-Hg1 - xCdxTe, зокрема, структури акцепторної зони. Узгоджено параметри зонної структури Hg1 - xCdxTe і показано, що зона важких дірок за малих енергій істотно непараболічна. Розроблено прецизійний оптичний метод роздільного вимірювання концентрації електронів і дірок за кімнатної температури. Визначено константи рівноваги власних дефектів і механізми їх взаємодії за низьких температур. Досліджено електрофізичні та фотоелектричні властивості легованих кристалів n- і p-типу за температури 77 К, особливості стрибкової та металічної провідності, будову акцепторної зони кристалів p-Hg1 - xCdxTe. Вивчено взаємовплив підкладки й епітаксійного шару Hg1 - xCdxTe. Запропоновано новий напрямок застосування варізонних структур p-Hg1 - xCdxTe.

Досліджено електричні, гальваномагнітні, оптичні, фотоелектричні властивості монокристалів CdTe, легованих V, V і Ge, V і Mn, <$Eroman Cd sub x roman Hg sub {1~-~x} roman Te> : V : Mn (x = 0,95) та <$Eroman Cd sub {1~-~x~-~y} roman Mn sub y roman Hg sub x Te> : V (x = 0,05; <$E0,03~ symbol Г ~y~ symbol Г ~0,07>). Вивчено електричні та фотовольтаїчні процеси у поверхнево-бар'єрних структурах, створених на основі телируду кадмію, легованого ванадієм. Визначено технологічні умови росту, сприятливі для одержання напівізолюючих подвійно легованих кристалів телуриду кадмію та ртутних твердих розчинів, близьких до нього за складом. Оптичні дослідження зазначених матеріалів дозволили ідентифікувати основні фотоіонізаційні переходи, що мають місце у кристалах, легованих домішками двох видів, а також пов'язати ці дані з результатами досліджень у них явищ переносу. Експериментальним шляхом вперше установлено існування іонів марганцю, який присутній у кристалах як легуюча домішка або ж компонента твердого розчину, в стані <$Eroman Mn sup 1+> з утворенням мілкого донорного рівня у забороненій зоні. На основі високоомних кристалів CdTe : V створено випрямляючі структури типу метал - напівпровідник, що завдяки своїй фоточутливості в області 1 - 1,5 мкм принципово можуть використовуватися як фотоприймачі у волоконно-оптичних лініях зв'язку.

  Скачати повний текст

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.371.1,022 + В379.222,022

Рубрики:

Електростатика. Електризація < Електричні властивості. Електронні і іонні явища >

Дефекти

Шифр НБУВ: РА326699 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено поводження електроопору у полікристалічних зразках <$Eroman {YBa sub 2 CU sub 3 O} sub {6~+~x }> і <$Eroman {YBa sub 0,5 Sr sub 1,5 Cu sub 3 O} sub {6~+~x }> та об'ємні ефекти у <$Eroman {YBa sub 2 Cu sub 3 O} sub {6~+~x }> шляхом дилатометричних вимірів відносного подовження <$EDELTA1/1> зразків в області температур 350 - 750 К. На підставі одержаних експериментальних результатів, а також наявних даних запропоновано послідовність структурних фазових переходів у підсистемі кисневих вакансій, що дозволяє пояснити аномалії фізичних властивостей, унаслідок наявності ефекту, пов'язаного з переносом заряду у <$Eroman CuO sub 2>-площини. Виявлено, що метастабільний за азотних температур стан системи із підвищеними значеннями <$Eroman T sub c>, одержаний у результаті термообробки, руйнується під впливом імпульсного магнітного поля. Теоретично розглянуто питання про вплив індукованих пінінгом магнітного потоку напруг на низькотемпературні структурні фазові переходи у високотемпературних надпровідних системах. Надано оцінку даного ефекту у <$Eroman {YBa sub 2 Cu sub 3 O} sub {6~+~x }>, що полягає у зміні положення меж гістерезисної області структурного переходу.