WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 10 Неаддитивная фотопроводимость и индуцированные состояния кристаллов селенида цинка © В.П. Мигаль Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского «ХАИ», 61070 Харьков, Украина (Получена 10 января 2001 г. Принята к печати 15 февраля 2001 г.) Распределение ростовых дефектов разных типов, возникающих в кристаллах селенида цинка при выращивании из расплава в существенно неравновесных условиях, определяет различные, но взаимосвязанные метастабильные состояния образцов из разных областей слитка. Установлены характеристические признаки диэлектрического отклика этих состояний, а также состояний, индуцированных внешним воздействием.

Массивные кристаллические слитки селенида цинка изменения внутренних упругого и электрического полей (диаметром более 50 мм), выращенные из расплава в кристаллов AIIBVI [6–8]. Все это позволяет рассматрисущественно неравновесных условиях, содержат много- вать такой кристалл как систему, в которой характер образие типов ростовых дефектов, создающих остаточ- взаимосвязей между электрической, упругой и электронные напряжения. Они формируют сложное напряжен- ной подсистемами определяется условиями роста и постно-деформированное состояние кристалла, своеобраз- кристаллизационного охлаждения. Тогда изменения ным ”штрих-кодом” которого является спектр упругих в фазовой плоскости при некотором внешнем воздейсобственных колебаний [1]. Они также приводят к ствии F можно рассматривать как последовательность возникновению новых степеней свободы кристалла как индуцированных состояний кристалла, через которые он колебательной системы, вследствие чего количество низ- проходит, адаптируясь к этим воздействиям. Очевидно, кочастотных собственных упругих колебаний в спектре что в диаграммах (F) содержится обширная информаувеличивается с ростом плотности ростовых дефектов ция о системе ”реальный кристалл”, для расшифровки в образце [2]. Эти особенности механических свойств которой необходим системный подход к анализу диэлекданных кристаллов позволяют отнести их к диссипатив- трического отклика данных кристаллов. В рамках такого ным структурам, которые могут находиться в различных подхода представляется интересным определить, какие метастабильных состояниях [3]. С другой стороны, в характеристические признаки диэлектрического отклиспектрах собственных колебаний образцов одной и той ка интегрально отображают метастабильное состояние же формы, изготовленных из одного слитка, выявлены различных кристаллов селенида цинка, что и явилось одинаковые частоты некоторых мод колебаний и другие основной целью данной работы.

общие признаки. Следовательно, можно предположить, Исследовались образцы специально не легированных что образцы, изготовленные из различных частей слитка, кристаллов селенида цинка, изготовленные из слитков находятся в различных, но взаимосвязанных метаста- диаметром более 50 мм, выращенных из расплава под бильных состояних. При этом в отдельных образцах высоким давлением аргона. Ростовые дефекты исслеслитка, как правило, обнаруживаются аномалии физи- довали методом фигур травления, а также теневым и ческих свойств. К ним можно отнести и оптическую оптико-поляризационным методами. На противоположсенсибилизацию новых полос в спектре стационарной ные грани образцов, имеющих размеры 10 10 фотопроводимости при монохроматической подсветке из и662мм3, были нанесены индий-галлиевые контакты.

области возбуждения или излучения фотолюминесцен- Вещественную ( ) и мнимую ( ) части комплексной ции, что представляет научный и практический инте- диэлектрической проницаемости () образцов измеряли рес [4]. в диапазоне частот 102-107 Гц по емкостной методике.

Большинство кристаллов AIIBVI являются высокоом- Совокупность образцов, изготовленных из одного слитными пьезоэлектриками, чувствительными к различным ка, была разделена на две группы. Отличительной чертой внешним воздействиям, в которых упругие поля росто- небольшого числа образцов, которые образовали первую вых дефектов обусловливают область дисперсии ком- группу, являлось возникновение при монохроматической плексной диэлектрической проницаемости релаксаци- подсветке новых полос в спектре стационарной фотопроонного типа [5]. Дальнейшие исследования в этом напра- водимости.

влении показали, что величина, измеренная на часто- Типичными ростовыми дефектами, которые создают те f0, обратно пропорциональной наиболее вероятному остаточные напряжения во всех образцах, являются плавремени релаксации, весьма чувствительна к внешним нарные дефекты, а также ламели различной природы.

воздействиям. Так, ее изменения при фотовозбуждении Они видны в скрещенных николях на всех исследованных (длина волны ) или нагреве (температура T), представ- образцах в виде полос переменного двойного лучепреленные в фазовой плоскости в виде диаграмм () ломления. Упругие поля таких дефектов порождают в и (T ), интегрально отображают самосогласованные пьезоэлектрическом кристалле пространственно неодноНеаддитивная фотопроводимость и индуцированные состояния кристаллов селенида цинка родное электрическое поле, которое определяет новый характер взаимосвязей между подсистемами идеального кристалла. Поэтому неудивительно, что корреляционный анализ диэлектрических параметров всех образцов, изготовленных из разных частей слитка, показал, что темновые значения диэлектрической проницаемости T и коэффициента диэлектрических потерь T образцов второй группы, измеренные на частоте f0 = 1кГц, хорошо коррелируют с плотностью ростовых дефектов.

Так, несмотря на разброс этих параметров у образцов, соответствующие их значениям изображающие точки T на фазовой плоскости распределены в пределах выделенного штриховыми линиями сектора 3 на рис. 1.

Как правило, плотность ростовых дефектов в образцах второй группы коррелирует со значениями модуля T.

Оказалось, что совокупность точек, отображающих состояния образцов, индуцированные путем монохроматической подсветки, также расположена в пределах данного сектора. Установлено, что метастабильное со стояние каждого образца, отображаемое точкой T в секторе фазовой плоскости, характеризуется также диаграммами () и (0), где 0 — интенсивность монохроматического света из области максимума примесной фоточувствительности. Для образцов данной группы эти диаграммы подобны. Типичный вид диаграммы () приведен на рис. 2 (кривая 1). Элементами подобия в них являются: соотношение длин дугообразных Рис. 2. Характерные диаграммы () для образцов второй участков, соотношение площадей, охватываемых двумя группы (1) и образцов первой группы (2, 3).

частями диаграммы () и соответствующих двум спектральным полосам фоточувствительности. Примечательно, что одна часть диаграммы как бы охватывает другую.

При увеличении интенсивности фотовозбуждения или при дополнительной монохроматической подсветке вид диаграмм () существенно не изменяется. Следова тельно, в секторе фазовой плоскости каждая из точек T отображает достаточно устойчивое метастабильное состояние, а их совокупность можно отнести к одному классу метастабильных состояний, в которых находятся все образцы второй группы.

Точки T в фазовой плоскости, которые соответствуют образцам первой группы, расположены на первый взгляд менее упорядоченно. Однако семейство диаграмм (0), полученное при фотовозбуждении образцов из области максимумов примесной фоточувствительности (0.53 и 1.0 мкм), образует два сектора (см.

рис. 1, кривые 1 и 2). Отметим, что характер этих диаграмм (0) подобен только при условии, что меньше некоторой критической интенсивности cr, которая является индивидуальной характеристикой образца.

Характерной особенностью диаграмм () этих образцов, вид которых представлен на рис. 2 (кривая 2), является разделение в фазовой плоскости двух частей Рис. 1. Семейства диаграмм (0) для образцов первой групдиаграммы, соответствующих разным полосам фоточувпы (1, 2), а также распределение точек (0) для образцов второй группы (3) на фазовой плоскости. T = 293 K. a — T, ствительности. Наиболее важной особенностью метаста b — при 530 и 1000 нм.

бильных состояний, в которых находятся образцы перФизика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 1190 В.П. Мигаль другой можно рассматривать как восстановление этих взаимосвязей — ведь образцы первой группы в индуцированном состоянии имеют часть характеристических признаков метастабильных состояний образцов второй группы.

В рамках данных представлений влияние интенсивной дополнительной монохроматической подсветки из области излучения или возбуждения люминесценции кристалла (0.65 и 0.53 мкм), интенсивность которой > cr, можно рассматривать как перевод образцов первой группы в новые индуцированные состояния. Их характеристическим признаком является ярко выраженная зависимость диаграмм () от длины волны интенсивной подсветки (см. рис. 3, кривые 1 и 2). Отметим, что эти состояния характеризуются появлением новых полос в спектре фоточувствительности.

Очевидно, вследствие влияния существенно неравновесных условий роста в определенных областях слитка селенида цинка возникают особые структурные образования, порожденные многофакторными неравновесными условиями роста. Поэтому можно предположить, что классы метастабильных состояний образцов первой и второй групп различаются характером распределения Рис. 3. Диаграммы () для образцов первой группы, полученные при подсветке излучением с длиной волны 650 (1) сложных центров, ответственных за фоточувствительи 530 нм (2).

ность. В кристаллах первой группы они распределены неоднородно по областям, которые существенно отличаются напряженно-деформированным состоянием, вследствие чего изменяется характер взаимосвязей между вой группы, является изменение характера взаимосвяподсистемами кристалла при взаимосогласованной пезей между подсистемами кристалла при интенсивности рестройке внутренних полей под влиянием внешнего возбуждения больше некоторой критической cr, что воздействия. В частности, очевидно, некоторые взаимопроявляется в зависимости вида диаграмм () от уровсвязи между подсистемами ”заморожены” и существует ня возбуждения 0. Так, например, диаграммы (), своя иерархия взаимосвязей между подсистемами криполученные при интенсивности меньше и больше кристалла. Тогда неравновесные носители заряда, экранируя тической, существенно разные (см. рис. 2, кривые внутреннее электрическое поле, восстанавливают естеи 3). Отметим также, что при больших интенсивноственный для большинства кристаллов селенида цинка стях возбуждения диаграмма () приобретает элеменхарактер взаимосвязей между подсистемами. Все это, на ты подобия, характерные для образцов первой группы.

наш взгляд, свидетельствует о незавершенности релаксаКроме того, при высокой интенсивности возбуждения ционных процессов при росте кристаллов в существенно диаграммы () образцов обеих групп имеют область неравновесных условиях и подтверждает индивидуальперекрытия, что можно рассматривать как возможность ный характер формирования взаимосвязей между подсииндуцировать одинаковые состояния в образцах разных стемами кристалла в образцах первой группы.

групп (см. рис. 1 и 2). Установлено, что изменения вида Высказанные выше предположения частично подтвердиаграмм () происходят также при воздействиях на ждаются результатами исследования влияния давления образцы первой группы внешнего смещающего электрии смещающего электрического поля на полосы переменческого поля или одноосного сжатия P = 25 кГ/см2 в ного двойного лучепреломления. Оказалось, что только направлении [111]. Следовательно, диаграммы ()F, в образцах первой группы происходит перестройка в полученные при дополнительных воздействиях F, также сложной картине полос при одноосном сжатии кристалла могут служить характеристическими признаками метадо 25 кГ/см2 вдоль направления [111]. При этом настабильного состояния кристалла. По-видимому, метаблюдается: а) появление новых полос, б) объединение стабильные состояния, сформированные в образцах пер- полос или их расщепление, в) при увеличении величины вой группы в процессе роста, представляют собой со- сжатия уменьшается яркость отдельных полос вплоть до стояния с ”замороженными” в процессе посткристалли- их исчезновения. С помощью компенсатора Рэлея устазационного охлаждения взаимосвязями между некоторы- новлено, что некоторые прослойки поворачивают плосми подсистемами. Тогда обнаруженную при увеличении кость поляризации, т. е. являются оптически активными.

интенсивности фотовозбуждения тенденцию к переходу С помощью нематических жидких кристаллов устанообразцов первой группы из одного класса состояний в влено, что отдельные прослойки отличаются сопротиФизика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Неаддитивная фотопроводимость и индуцированные состояния кристаллов селенида цинка влением. Все это, а также диаграммы () и (0) Nonadditive photoconductivity позволяют рассматривать кристаллы первой группы как and induced states of zinc selenide гетерогенные системы, которым присуща неаддитивная crystals фотопроводимость.

V.P. Migal При комбинированном избирательном воздействии на различные подсистемы кристалла оказалось возможным N.E. Zhukovsky National Aerospace University, индуцировать и другие состояния, характеристические 61070 Kharkov, Ukraine признаки которых подобны наблюдаемым в образцах, обладающих другими аномалиями фотоэлектрических

Abstract

A distribution of as-grown defects of different types свойств. При этом наиболее эффективным методом peculiar to zinc selenide crystals grown from the melt under формирования качественно новых метастабильных соessentially nonequilibrium conditions determines different but inстояний является акустическая обработка образца пеterrelated metastable states of samples of different parts of an ingot.

ременным электрическим квадрупольным полем [9] в Characteristics of dielectric response of these states as well as of сочетании с интенсивной дополнительной подсветкой и those induced by external action are determined.

нагревом.

Таким образом, унаследованные при росте кристалла в существенно неравновесных условиях типы, плотность и распределение ростовых дефектов формируют в слитке две совокупности взаимосвязанных метастабильных состояний, которые различаются характером диэлектрического отклика на внешние воздействия. Именно поэтому предложенные в работе характеристические признаки состояния системы ”реальный кристалл” позволяют установить характер взаимосвязей между подсистемами кристалла и выбрать оптимальные методы их обработки.

Работа выполнена при поддержке Фонда фундаментальных исследований при Министерстве образования и науки Украины.

Список литературы [1] В.К. Комарь, В.П. Мигаль, О.Н. Чугай. Неорг. матер., 34, 800 (1998).

[2] A.S. Gerasimenko, V.K. Komar, V.P. Migal, O.N. Chugai. Functional Mater., 4, 392 (1997).

[3] А.В. Гуревич, Р.Г. Минц. УФН, 142, 161 (1984).

Pages:     || 2 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.