Наведено сучасні уявлення про механізми випромінювальної рекомбінації в CdTe:Cl-матеріалі, що використовується для виготовлення детекторів X- і <$E gamma>-випромінювання. Розглянуто три спектральні області фотолюмінесценції: екситонну, крайову та люмінесценцію за участю А-центрів. Проаналізовано особливості спектрів фотолюмінесценції CdTe:Cl у порівнянні з нелегованими монокристалами CdTe. Зазначено, що за загальною формою спектра фотолюмінесценції та за співвідношенням інтенсивностей окремих її смуг можна зробити висновок щодо придатності матеріалу для виготовлення детекторів X- і <$E gamma>-випромінювання.

Досліджено низькотемпературну фотолюмінесценцію (ФЛ) і температурну залежність електропровідності монокристалів ZnTe, вирощених в атмосфері водню за умови різного тиску. Із збільшенням тиску водню в межах 0,4 - 3,0 мм рт.ст. інтенсивність екситонних ліній ФЛ у кристалах, вирощених під тиском до 0,6 мм рт. ст., зростає, після цього проявляється тенденція до її зменшення, що пов'язано з пасивацією воднем дрібних акцепторних центрів у даних кристалах. У зразках ZnTe, у яких присутній кисень, проявляється широка смуга випромінювання в інтервалі енергій 1,7 - 2,0 еВ і вузька лінія з максимумом випромінювання 2,030 еВ. Припущено, що ці смуги пов'язані з випромінюванням комплексу OTe - A, який утворюється шляхом заміщення киснем телуру. Ізоелектронна домішка OTe спричинює деформацію стиску та сильну електрон-фононну взаємодію, що і відображає складний спектр випромінювання, в якому наявні коливання LO (25,3 меВ), LA (14,5 меВ) і TA (7,4 меВ).

Досліджено спектри низькотемпературної фотолюмінесценції (ФЛ) монокристалічних зразків CdTe:Al і ZnTe, оброблених у газовому розряді водню за температури T = 300 K протягом 0,5 - 1,5 год. Побудовано модель взаємозв'язку атомарного водню із складними дефектами в кристалах n-CdTe і p-ZnTe. Показано, що взаємодія водню із складними дефектами призводить до їх розпаду та пасивації одного із компонентів. Одержано, що в зразках CdTe:Al пасивуються донори, а у зразках ZnTe зазнають пасивації акцептори, що і призводить до електричної активності непасивованих компонентів. Це підтверджено дослідженнями ФЛ за температури 5 K і висновками з температурних залежностей електропровідності.

Виявлено ефект малих доз у монокристалах CdTe та CdTe:Cl, який проявляється у значному зростанні (до чотирьох раз) інтегральної інтенсивності ліній фотолюмінесценції (ФЛ) екситонно-домішкових комплексів у результаті низькодозового (<$Egamma>-опромінення - <$ED~ symbol Г ~3> кГр для CdTe та <$ED~ symbol Г ~10> кГр для CdTe:Cl). Встановлено, що у монокристалах CdTe:Cl за доз <$Egamma>-опромінення D << 10 кГр істотно зменшується концентрація центрів ClTe та 2ClTe, в області доз D = 10 - 100 кГр інтенсивно генерується VCd, VTe та зростає концентрація А-центрів (VCd - ClTe), а у разі D >> 1000 кГр домінантною є генерація центрів безвипромінювальної рекомбінації. На підставі результатів досліджень впливу потужного лазерного опромінення на спектр ФЛ CdTe:Cl визначено, що <$EUPSILON>-смуга ФЛ з <$EE sub { roman max }> = 1,478 eB зумовлена наявністю у кристалі власних структурних дефектів. Доведено, що відпал зразків CdTe:Cl у разі <$ET sub B >> 170~ symbol Р>C призводить до зменшення концентрації центрів ClTe та збільшення концентрації VCd у приповерхневому (1 - 2 мкм) шарі кристала.

За допомогою методу низькотемпературної фотолюмінесценції (ФЛ) досліджено вплив гамма-опромінення та термічного відпалу на трансформацію екситонно-домішкових комплексів у монокристалах телуриду кадмію, легованого хлором. Немонотонні залежності інтегральної інтенсивності ФЛ від дози опромінення вказують на радіаційно-стимульоване впорядкування кристалічної структури (ефект малих доз). На підставі вимірів температурних залежностей спектрів ФЛ встановлено граничну температуру відпалу (T = 170 градусів за Цельсієм), після якої відбуваються суттєві зміни в домішково-дефектній структурі монокристалів CdTe:Cl.

Індекс рубрикатора НБУВ: В372.314.2 + В379.227

Рубрики:

Екситони. Екситонні рівні

Радіаційні ефекти в напівпровідниках

Шифр НБУВ: Ж26618 Пошук видання у каталогах НБУВ 
Повний текст  Наукова періодика України 

Разработан способ изготовления рабочего элемента Cd_1–xZn_xTe-детектора ионизирующего излучения с высокой чувствительностью к низкоэнергетическому γ-излучению радиоактивного изотопа америция ²⁴¹Am. Предложенная методика двухэтапной химической обработки поверхности с использованием новых бромвыделяющих полирующих травителей значительно улучшает качество детекторного материала и способствует увеличению его удельной чувствительности к ионизирующему излучению, а также позволяет использовать меньшие по размеру пластины Cd_1–xZn_xTe, что приводит к снижению стоимости детекторов.

Розроблено спосіб виготовлення робочого елемента Cd_1–xZn_xTe-детектора іонізуючого випромінювання з високою чутливістю до низькоенергетичного γ-випромінювання радіоактивного ізотопу америцію ²⁴¹Am. Запропонована методика двоетапної хімічної обробки поверхні з використанням нових бромвидільних полірувальних травників значно покращує якість детекторного матеріалу та сприяє збільшенню його питомої чутливості до іонізуючого випромінювання. Це дозволяє використовувати менші за розміром пластини Cd_1–xZn_xTe, що призводить до зниження вартості детекторів.

The article describes a newly-developed method of manufacturing of an operating element of the Cd_1–xZn_xTe-detector of ionizing radiation with high sensitivity to low-energy gamma radiation of the americium ²⁴¹Am radioactive isotope. The proposed two-step method of chemical surface treatment with the use of new bromine releasing polishing etchants significantly improves the quality of the detector material and increases its specific sensitivity to ionizing radiation. This allows to use smaller Cd_1–xZn_xTe plates, which results in lowering of the cost of detectors.

Методом низкотемпературной фотолюминесценции исследовано влияние микроволнового излучения на трансформацию примесно-дефектных комплексов в монокристаллах CdTe:Cl. Показано, что активированные микроволновым облучением продолжительностью 10 с донорные центры СlTe и акцепторные центры VCd, имеющиеся в образцах, создают эффективные условия для формирования дефектных центров (VСd-СlTe), на которых связываются экситоны. Детальные исследования формы полосы фотолюминесценции донорно-акцепторных пар монокристаллов СdTe:Cl позволили определить зависимость параметра электрон-фононного взаимодействия (фактор Хуанга-Рис) от времени облучения.

Методом низькотемпературної фотолюмінесценції досліджено вплив мікрохвильового випромінювання на трансформацію домішково-дефектних комплексів в монокристалах CdTe:Cl. Показано, що активовані мікрохвильовим опроміненням тривалістю 10 с донорні центри СlTe і акцепторні центри VCd, наявні в зразках, створюють ефективні умови для формування дефектних центрів (VCd-СlTe), на яких зв'язуються екситони. Детальні дослідження форми смуги донорно-акцепторних пар монокристалів СdTe:Cl дозволили визначити параметр електрон-фононної взаємодії (фактор Хуанга-Рис) в залежності від часу опромінення.

High-resistance cadmium telluride single crystals are promising material for production of ionizing radiation detectors. To increase crystal resistance, they are doped with chlorine. The detector quality depends on uniformity of chlorine impurity distribution over crystal. It is known that low-dose microwave irradiation can homogenize impurity distribution in a specimen. In the present work, we made an attempt to improve the detector material quality by using such post-technological treatment, as well as to study state variation for impurity-defect complexes. To this end, the effect of microwave irradiation on transformation of impurity-defect complexes in CdTe:Cl single crystals was investigated using low-temperature photoluminescence. It is shown that activation of ClTe donor centers by microwave irradiation for 10 s and presence of VCd acceptor centers in the specimens under investigation effectively facilitate formation of (VCd–ClTe) defect centers at which excitons are bound. Detailed investigations of the band form for donor-acceptor pairs (DAPs) in CdTe:Cl single crystals made it possible to determine the Huang-Rhys factor (that characterizes electron-phonon interaction in CdTe:Cl DAPs) as a function of microwave treatment duration. It is shown for single crystals with NCl = 5?1017 cm–3 and 5?1019 cm–3 that the Huang-Rhys factor grows with microwave irradiation dose. This is related to both homogenization of donor and acceptor centers distribution and increase of donor-acceptor spacing. Itis shown that microwave irradiation of CdTe:Cl single crystals results in concentration reduction for separate cadmium vacancies VCd because of formation of (VCd-ClTe) defect centers at which excitons are bound.