Электрондармен сәулеленудің әсері | туралы қазақша

Кадмия сульфиді электронды, оптоэлектрондық және лазерлік техникада қолданылатын перспективалық жартылай өткізгіш материалдарға жатады. CdS кристалдарының физикалық қасиеттері олардың ақаулы күйіне байланысты. Сонымен қатар, бірқатар ерекшеліктердің салдарынан бұл қосылыстар АІІ ВІV тобының кең көлемді жартылай өткізгіштеріндегі ақаулардың типтері мен құрылымдық ерекшеліктерін зерттеуге арналған модельдік материал ретінде қарастырылады . Сондықтан торлар мен олардың кешендерінің (қоспалы қоспаларды қоса) өз ақауларының CdS-монокристалдардың физикалық қасиеттеріне әсерін зерттеу үлкен қызығушылық тудырады. Үлгілердің ақаулы күйін өзгертудің ыңғайлы әдісі олардың жоғары энергия бөлшектерімен сәулеленуі болып табылады.

Бұл мақалада жылдам электрондармен сәулеленудің индукцияланған CdS монокристаллдарының электрлік, фотоэлектрлік және оптикалық қасиеттеріне әсері зерттелді. Монокристаллдар монокристаллдар институтында (Харьков қ.) 1,86×107 Па қысыммен инертті газ атмосферасында арнайы тазартылған CdS ұнтағының балқымасынан өсірілген. Үндістанмен заңдастыру өсіру процесінде жүзеге асырылды. Паспорттық деректерге сәйкес, Үндістан концентрациясы әртүрлі үлгілерде NIn «1018 см-3 NIn «1019 см-3 және nin «1020 см-3 болды . Үлгілердің 1,2 Мэв энергиясы бар электрондармен сәулеленуі желілік үдеткіште жүргізілді. Сәулеленген кезде кристалдар сұйық азот буымен салқындатылып, сәулеленген кезде олардың температурасы 290 к-ден жоғары көтерілмеген .

Жұтылу (СП) және фотолюминесценция (ФЛ) спектрлері синхронды детектеуді қолдану арқылы ауыспалы сигналда стандартты әдіспен өлшенді. Талдау ретінде-барлық қолданыстағы аспаптар ИСП-51 және ИКС-12 спектрографы пайдаланылды. Фотоөткізгіштіктің спектрлік таралуын (ФП) және фотоөткізгіштіктің оптикалық өшуін (ОГФ) өлшеу тұрақты сигналда стандартты әдіспен жүзеге асырылды.

Тәжірибелік нәтижелер

Индукциямен легирленген СdS монокристаллдарының ерекшелігі бөлме температурасында максимум = 525 нм бар қосымша қоспалы сіңіру пайда болуы болып табылады. Сонымен қатар, қосарлы монокристаллдарда қосымша қоспалы фотопровідність пайда болады, оның максимумы 524 нм қосымша жұтылу максимумына жақын. 1, қисық 1, шыңы I). Қоспалы жұтылу максимумының температурасының төмендеуімен және ФП мұздатылады (сурет. 1, қисық 2). 513 нм (Т=290 К) максимуммен өзіндік фотоөткізгіштік шыңының қысқа толқынды аймаққа ығысуы, температура 490 нм (Т=80 К) дейін төмендеген кезде CdS монокристаллының тыйым салынған аймағы енінің өсуімен жақсы үйлеседі.

Е=1,2 Мэв және Ф=2×1017 см-2 дозасымен легирленген кристалдардың электрондармен сәулеленуі қосылған сіңіру максимумдарының және 524 нм-мен фотөткізгіштіктің жоғалуына алып келеді. Сонымен қатар, өзіндік фотоөткізгіштік саласында (пик II) фотосезімталдық өседі және С >550 нм домішкові облысында азаяды, бұл әсіресе төмен температураларда жақсы байқалады (күріш. 1, 3 және 4 қисықтар).

Сондай-ақ үлгілердің 2×1017 см-2 дозасымен электрондық сәулеленуі қараңғы электр өткізгіштігінің шамамен екі шамаға азаюымен (кристалдармен салыстырғанда) ілесе жүретінін атап өткен жөн. Зерттелетін үлгілерде сәулеленгенге дейін әдебиетте жақсы белгілі аз ғана (5%-ға дейін) ОГФ (0,9-0,95) мкм және 1,4 мкм (соңғысы температура төмендеген кезде қатып қалады), оған кадмий (VCd ) [1, 2] (сурет. 1).

Сәулеленуден кейін ОГФ қисықтарының құрылымы түбегейлі өзгерді (сурет. 2 және 3 қисықтар). Ең алдымен фотоөткізгіштіктің оптикалық сөндірудің спектральды таралуының шамасы өсті. (0,75 мкм және 1,03 мкм, сурет. 2-қисық). Температураның максимум 1,03 мкм-ден төмендеуімен мұздатылады, ал максимум ұзын толқынды облысқа 0,82 мкм-ге дейін жылжиды (сурет. 2а, қисық 3).

Легирленген үлгілердің фотолюминесценциясының (ФЛ) спектрлерін жазу кезінде салыстыру мақсатында легирленген үлгілер сияқты жағдайларда өсірілген легирленген кристалдардың спектрлері жазылды. Люминесценция ультракүлгін сәулеленумен (=365 нм) ДРШ-250 сынапты шамының кристаллдың тесілген беттеріндегі свежінде қозғалады.

Бөлме температурасында легирленбеген кристалдардың ең көп жарылу шыңы =510 нм жасыл аймақта болды, спектрдің қызыл (700-710 нм с) және инфрақызыл (1,03 мкм с) облыстарында (сурет. 3, қисық 1). In қоспасын енгізу люминесценция қарқындылығын күрт азайтады. In (nin 1019 -1020 см-3 ) үлкен концентрациясы бар кристалдар үшін жасыл жарқылдау жолағы басым болып қалады, бірақ ол кеңейтіледі және оның максимум спектрдің қысқа толқынды жағына ~10 нм-ге ығыстырылады, індентифі 660 нм және 0,95 мкм-ден аз қарқынды жуылған максимумдар (сурет. 3, қисық 2).

Сұйық азоттың температурасы кезінде легирленген үлгілердің люминесценция спектрінде мах =480 нм бар экситонды сәулелену жолақтары, жақсы бөлінген фонондық қайталанулары бар және бірінші максимум 514 нм жағдайы бар жасыл сәулелену (люминесценция) болды, 604 нм әлсіз қызғылт сары люминесценция (О-люминесценция) байқалды. Люминесценцияның басқа жолақтары Тіркеуші аспаптардың сезімталдық қырында қарқындылығы болды (сурет. 4, қисық 1). Легірленген үлгілерде (nin 1018 см-3 ) тек құрылымсыз жасыл сәулеленудің жібітілген жолағы тіркелген (сурет. 4, қисық 2). In (nin 1019 см-3 ) концентрациясы ұлғайған кезде шайылған жасыл сәулелену жолағы аясында «525 нм-ден максимум пайда болады (сурет. 4, қисық 3).

Легірленген In монокристаллдар сәулеленгеннен кейін олардың көрінетін аймақтағы ФЛ спектрлері легірленген үлгілердегі сияқты жарылу максимумдарының жағдайлары болады, бірақ бұл ретте сәуле шығару қарқындылығы және оның максимум бойынша таралуы легірленген кристалдардағы осылардан ерекшеленеді. Бөлме температурасында Сәулеленген CdS:In үлгілерде 710 нм бар қызыл люминесценция жанады, 510 нм максимум орнымен люминесценция қарқындылығы азаяды (сурет. 3, қисық 3). С-люминесценция жолағы бірінші максимум 514 нм болатын жасырын кристалдарға тән құрылымға ие болады, 480 нм бар екситонної люминесценция жолағы пайда болады (сурет. 4, қисық 4).

«Инфрақызыл облысының сәулеленген CdS:In туындайды жаңа жолағы малоінтенсивної люминесценция 1,2 мкм, ол сәйкестендіріледі» необлученных кристалдардағы.

Эксперимент нәтижелерін талқылау

Менделеев кестесінің III тобының элементтеріне жататын In белгілі, CdS монокристаллдарын қоспалау кезінде торға қоспа ретінде кіреді, CD атомдарын катіонній підрешітці кристаллға ауыстырады, бұл ретте ұсақ донорлық деңгейлерді (InCd) жасайды [1]. Әлбетте, бұл донорлық деңгеймен қосымша сіңіру және фотоөткізгіштік максимумдары (524 нм) байланысты, олар бөлме температурасында legied In монокристаллдарда CdS (сурет. 1, шыңы). InCd орталығының иондану энергиясы , яғни Е=Ес- (0,06±0,02) эв тең, бұл InCd донорының басқа авторлармен анықталған энергетикалық жағдайымен жақсы үйлеседі [1].

Қосымша бояулы сіңіру және ең көп фотөткізгіштік, олар бөлме температурасында байқалатын, электрондарды валентті аймақтан incd донорлық орталықтарына кейіннен өткізгіштігі аймағына термоионизациялаумен (жоғары температура кезінде) фотобақылаумен негізделген. Екі сатылық өткелдерін осындай үлгідегі жиі байқалады легірленген қосалқы жүйе жартылай өткізгіштердегі АІІ ВVІ [3]. Донорлық орталықтарды электрондармен толтыру және өткізгіштік аймағына термоионизация ықтималдығының азаюы салдарынан температураның төмендеуі кезінде қоспалы сіңіру және фотоөткізгіштік шыңдары мұздатылады.

Люминесценциядан құрылымсыз шайылған жолаққа салынатын In үлкен концентрациясы бар үлгілерде 77 К кезінде 525 нм болатын фотолюминесценция максимумының пайда болуы (сурет. 4, қисық 3), әлбетте, InCd орталығымен де байланысты . 525 нм бар ФЛ жолағы донорлық орталықтардағы төмен температураларда толтырылған электрондардың рекомбинациясы нәтижесінде пайда болады (InCd байланысты), валентті аймақтың тесіктері. Жоғарыда айтылғанды растау In концентрациясы ұлғайған кезде 525 нм бар ФЛ жолағының қарқындылығының өсуі және температура жоғарылаған кезде оны сөндіру (incd орталықтарын электрондармен толтырудың азаюы салдарынан) болып табылады. Сонымен қатар, li қоспаланған CdS кристалдарында люминесценция жолақтары бар орталықтар байқалды.

Легірленген кристалдардағы сәуле шығару қарқындылығының азаюы, люминесценцияның неғұрлым басым құрылымының шайылуы және жоғалуы, оның максимумының спектрдің қысқа толқынды аймағына (бөлме температурасында) ығысуы және екситонної люминесценция спектрлерінің болмауы (сурет. (NIn =1019 -1020 см-3) қоспалардың жоғары концентрациясы кезінде қоспаланған үлгілердің едәуір ақауын куәландырады.

Легирленген кристалдардың Элементарлық ұяшығының параметрлері (hzg-4A рентген дифрактометрінің көмегімен анықталған) легирленген кристалдардың легирленген үлгілерінің параметрлерінен ерекшеленеді (кесте. 1.).