Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Материаловедение узкощелевых и слоистых полупроводников

..pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
12.39 Mб
Скачать

K)pp

Qcuftf.Ofn-cfif3

Р и с .I .

К онцентрацион ная

зависим ость

эффективного коэффициента р а ­

спределения кадм и я

( ! )

и

герм ания

(2 )

в

монокристаллах S J 0 fS/r J e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л г»

 

 

 

. Р асп р ед ел ен и е

примесей

вдоль

монокриоталлического

 

слитка

 

 

 

гое-г

^<ля

следующих значений

исходной

концентрации приме-

1

-

 

 

1 / М 0 * 7 .

2 "

CCct

 

7 ,9 - 1 0 î 9 ; 3

 

&

7 ,6 -ÎO 17;

 

4

-

 

 

8 , М О * 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

 

 

 

 

 

 

 

<*>•

где

С

- конц ен трац и я

примеси в

твердой

фазе

на расстоянии

ÿ

от

н ачал а

с л и тк а ;

 

 

-

исходная

концентрация примеси.

 

 

 

 

 

 

Н а р и с . !

п риведена

концентрационная

зависимость

эффективного

коэф фициента расп ределен и я кадмия и германия в

твердом растворе

P è f.x S/fх Se

(х =

0 ,0 8 )

 

в

интервале

концентраций

 

3 , 3 •ЗХг'

-

1 ,9 9 - Ю 19

а т .с м " 3

и

3,37 - I0 Î 7 -

8 ,1 3 - I 0 1Ü а т .с м -3 соответственно .

Как ви д н о,

дня

обоих

типов

примесей

/< ,# # < 1 . Однако

при увеличе­

нии концентрации примеси эффективный коэффициент распределения

примеси

уменьш ается для

кадмия

(кр и вая I )

и увеличивается

для

г е ­

рм ания

(к р и в ая

2 ) .

Такое распределение

цримесей

 

и

S e

в

мо­

н о к р и сталлах

 

 

&

подтверж дается

авторадиограммами

и

зави ­

симостью расп р ед ел ен и я

концентрации

примеси от

длины

слитка

 

 

(р и с .

2 ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>

 

 

 

 

 

 

Диффузия и раствори м ость

Р /

и

Ре

в

монокристаллах

 

 

PÔf_x S/fx

Se

( х

= 0 ,0 8 )

и сследовали сь

н а

образц ах

/0 -т и п а

проводи­

м ости

с

концентрацией

носителей

то к а

/v 2 , М О 19

см- 3 . Для

исследо­

ваний образцы п одготавли вали сь

по

методике /8 7 . Диффузионный

от­

жиг п ровод и лся в однозонной печи

в

кварцевы х

ампулах,

вакуум иро-

ванны х д о д авл ен и я

-

2*10“ ®

мм р т . с т .

в

присутствии

примеси,

ме­

ченной

радиоактивны ми

изотопам и,

в

атмосфере

инертного г а з а .Т е м -

п ер ату р а отж ига со с та в л я л а

 

610

-

1018

°С

д л я

кадмия

и 680-935 °С

д л я

гер м ан и я . Время отж ига

 

варьи ровалось

от

2 ,5

ч до

3 мин

д л я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

101

 

 

'

 

 

wv

 

*t w

Р и о .З . Температурная

зависимость

коэффициента

диффузии

кад м и я (1 )

и германия

(2 ) в монокристаллах РЪодг su ûû8 Se

 

 

 

Р и с .4 . Температурная

зависимость

растворим ости

кадм ия

( I ) и

г е р ­

мания (2 ) в

твердом растворе

Рс>а,згйло,о8 SC i

диффузионных

про­

I - мётодом

полного

насыщения;

И. - методом

филей

 

 

 

 

 

 

 

кадмия и от Ï6 ч до 9

мин для

герм ания. Диффузионный проф иль

при­

меси в кристалле описывался <?/у*-функцией, ч то

с в е д е т е л ь с т в у е т о

выполнении условия диффузии из

постоянного

и сточн и ка в

п о л у ограни ­

ченное пространство. М атематическая обработка

р е з у л ь т а т о в

проводи ­

л ась

по методике, описанной

в

[Ъ ] .

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Температурные

зависимости

коэффициентов диффузии

Се/

и Сс в

монокристаллах

 

 

 

^

 

в Указанных выше

и н те р в а л а х

тем п ера­

туры подчиняются экспоненциальному зако н у

( р и с .З ) ,

а коэффициенты

диффузии выражаются уравнёниями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f y ‘ Z S S ■ Ю '* а р / М 5 * 1 Ц 1 ) А г ] с и >с - * -,

 

(2 )

 

 

 

= s,« -t0~ l tx p l- ( t,

№ a â f ) / * r J < M

ec

_/

 

 

(3 )

 

Значения

энергии

активации,

равные ( Ï . 2 5

+ 0 ,0 5 )

эВ

д л я

к а д ­

мия

и (1 ,4 9 .+

0 ,0 5 )

эВ для

германия свидетельствую т о

п р е о б л а д а ­

нии вакансионного механизма диффузии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Растворимость

кадмия и германия в

м онокристаллах

т в е р д о г о

р аство р а P h j i

 

 

^

определялась из диффузионных проф илей

ана­

логично / 9 / и методом полного

насыщения. Т ем пературн ая

зави си м о сть

растворим ости кад мия и германия в м онокристаллах

P L 9g S/fû 0 8 Se

п ри -

вед ен а н а р и с .4 . Как видно,

раотворимость

Се(

 

н о си т

ретроградн ы й

характер (кри вая I ) ,

а растворим ость

/}в”

слабо

за в и с и т

о т тем пе­

ратуры (кр и вая

2 ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I , Исследование

поведения

S i

и .С о /

в м онокристаллах P â / .x

С вой -

И .С .А верьянов,

Б.П .П ырегов,

Г.М .В арламов,

Д .С .З а х а р о в / /

 

с т в а

леги р о ван н ы х полупроводников. -

М.

:

Мир, 4977. -

 

 

2 . С вой ства леги р о ван н ы х

кр и стал л о в

селенида

свинца

-

олова

/

 

И .С .А вер ьян о в,

Б .П .Л ы р его в,

О .А .П етрова

и д р . / у

Материалы 7

 

В сесою зного

сим позиум а п о

полупроводникам

с

узкой

запрещенной

 

зоной и п олум еталлом .

- Л ьвов,

4 9 8 0 .

- Ч.

2 .

-* С .405-107.

 

3 . П рокоф ьева

Л .В .,

В и н оградова

М .Н ., Зарубо

С .В . Легирующий

эф -

4 . Х арахорин

Ф .Ф .,

Г ам барова

 

 

fliM Sff* Sâ

 

 

 

 

"

Д .А ., Аксенов

В .В . Поведение

приме­

 

сей в

м онокристаллическом

селен вде свинца / /

Изв. АН СССР. Не-

 

о р га н .

м атер и ал ы .

-

1 9 6 6 .

- 2 ,

1 8 .

- С.

I3 7 Î-4 3 7 4 .

 

 

5 . Кайданов В . И. .М е л ь н и к

Р . Б . , Германас

Н .В . Примесные состоя­

 

ния

/ я

и

 

P i s e

/ /

Физика и техника

полупроводников. -

 

 

4 9 7 2 . - £ , вы л . 4 . - С. 72 6 -7 2 8 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 . Зломанов В .П .,

М атвеев

О .В .,

Н овоселова А .В .

0 легировании

с е -

 

лен и да

сви н ц а

иодом

/ /

И зв. АН СССР. Не орган, материалы. -

 

7 .

4 9 6 9 .

— П #

Л

4 .

— С .

732—736 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 у ц уляк

В .Г .

 

И сследование

электрических

и

оптических свойств

 

тверды х

р а о тв о р о в

Pô/.x St?х Se

;

Автореф. ди с. . . .

 

кавд.

ф и з .-

8.

м а т .

н а у к .

-

Черновцы,

4 9 8 3 .

- 4 0

с .

 

 

 

 

 

 

 

 

Пфанн

В . Зон н ая

п л ав к а .

-

М.

: Мир. -

230 о .

 

 

 

герма­

9 . лосеш со

В .В .

 

Диффузия

сурьмы

и

цинка

из

паровой фазы в

 

нии / /

И зв.

АН СССР.

С ер.

ф из.

- 4 9 5 6 .

-

4 3 ,

# 7 .

-

С.4 3 42 -

 

 

4 3 4 3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УДК 6 2 4 .3 4 5 .5 9 2

И.В.Мисюра

ОСОБЕННОСТИ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ

В КРИСТАЛЛАХ РЬ,_Х Snx S e < M n >

Широкое применение в современном материаловедении находят узко ­

щелевые полупроводники. Реализация магнитоупорядоченных или ло ­

кальны х магнитоупорядоченных состояний при легировании узкощ еле­

вых полупроводников магнитными примесями и в полумагнитных полу­

проводниках на их основе при высоких тем пературах открывает в о з ­

можности и зготовлен и я оптоэлектронных устрой ств, управляемых м аг­

нитным полем . В разбавленны х магнитных полупроводниках.

Мех Я ,

 

 

Т е

магнитные

микрообласти

существуют

при

сравнительно

низких

тем п ер ату р ах ,

ч то

затр у д н яет использование

таких материа­

лов

д л я

созд ан и я приборов. При низких уровнях

легирования

обмен­

ное

взаим одействие между

свободными носителями

зар я д а

(СНЗ) и ло­

кализованны м и н а магнитных ионах

У -электрон ам и при

наложении

м агн и тн о го

п оля приводит

только

к

подмагничиваюго СНЗ молекуляр­

ным полем

//-э л е к т р о н о в ,

т . е .

происходит лишь

изменение

величи­

ны g -

ф актора

и м еханизм а рассеи ван и я СЮ при Низких

температу­

р а х .

Однако

изучение

поведения примеси

Мл; в кристаллах

 

п о к а за л о ,

ч то

сво й ства магнитной

подсистемы,

ч ер ез кото ­

рую можно эффективно

вл и ять н а зонный сп ектр , зави ся т

от условий

 

 

 

 

 

 

ЮЗ

поручения легированных монокристаллов, т . е .

м ар ган ец

может н ахо ­

д и ться в рещетке в неэквивалентных услови ях,

которые

в с п е к тр а х

электронного парамагнитного резон ан са ЭДр

проявляю тся

ниже ГКр

я

*4 3 0

К.

Наряду с основным с п е к ­

тром

Ш

 

н аблю дается дополни ­

тельный

сп ектр одиночного

м ар­

га н ц а ,

у

-ф акто р к о т о р о г о

р а ­

вен

двум Д , 2 7 . П р и су тстви е

в реш етке,

обусловливаю щ его

д о -

Рио- . ï . Температурные

зависимости термоэдо 4 ( f )

д л я л е ги р о в а н н о го

и нелегираванного марганцем селенида свинца

(ко н ц ен тр ац и я СНЗ при­

водится при 77 К );

 

 

 

I

-

/»=

см"3 ;

2 - />= 5 -4 0 17 см"3 ;

3 -

0 = 4 .5 - 1 0 18 см "3 ;

4

-

/> = 3 -1 0

см

( делегированный)

 

 

Р и с .2 .

Температурные

зависимости

терм оэдс о( ( / )

т в е р д о г о

р а с т в о р а

# 4 Я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

' ! - / > = 5* 10Д7 см I

2 -

р

> Ю 33 см "3

 

 

 

 

полнительный

спектр

ЭПР приводит

к

неустойчивости зо н н о го

с п е к т р а

легированных

монокристаллов

/3 7 .

В р е зу л ь та те

ф азо в о го п е р е х о д а

первого род а в матрице при

Тф

=

200 К, о чем

с в и д е т е л ь с т в у е т

с к а ­

чкообразное уменьшение объема

с

понижением тем пературы , п рои сходи т

перестройка

электронного

строения в

области располож ения

м ар га н ц а .

В запрещенной зоне

о б р азу ется

локальный у р о вен ь,

изм енение полож е­

ния которого ниже 200 К определяет аномальные

с в о й с т в а к и н е т и ч е с ­

ких коэффициентов /3 ./ . Электрон

н а

локальном

уровне ниже

2 00

К ,

связанный

обменной

связью

с

ионом марганца^ (м агн и тн ое прим есное

оостояние)

о о зд ает

новое

равновесное расп ределен и е спинов

СНЗ.При

Т*р

он,

повышая в

окреотности

Ш

степ ен ь

ф ерром агн и тн ого

по ­

р яд ка,

ло кал и зу ется

в

ней ,

ч то

приводит к сд ви гу

л о к а л ь н о го у р о в -

104

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ня к дну

 

в ал ен тн о й

зо н ы .

 

Ион M r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

можно расс1латри вать к а к ц ен тр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

магнитной м и к р о о б л а с ти ,к о т о р а я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для

э л ек тр о н а

н а

локальном у р о в ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

не

я в л я е т с я

п о тен ц и альн ой

ям ой,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т . е . ГКр

 

-

т е м п е р а т у р а ,п р и

ко ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

торой ч е р е з

СНЗ с о х р а н я е т с я

бли­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жний порядок

между

л о кал и зо ван ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ными н а ионах

М/} состоян и ям и .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магнитные

м и крооб ласти

по

св о е ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

му х а р а к т е р у

и сво й ств ам

 

отли­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чаю тся от обнаруженных в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

так

к а к

донором я в л я е т с я

 

сам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

магнитный

ц е н т р ,

а

р ад и у с

 

микро­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

области

о п р е д ел я е тс я обменом

ме­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

жду локализованны м

электроном и

 

Р и с .З . Температурные

зависимости'

СНЗ. Л окализованны е

на

м агнит­

 

термоэдс

о( ( / )

твердых раство ­

ных

ц ен тр ах со сто ян и я ниже

Тх/>

 

ров Pb/-.x S/?x $6

1

легированных

 

марганцем:

 

 

 

 

 

 

 

 

очень чувстви тельн ы к слабым

ма­

 

t

 

-

р

 

= 2 ,î* i0 * 9

 

ом- 3 ;

х =

гнитным

полям / 4 7 . В есьма

 

св о е ­

 

-

0 ,2 2 ;

2 -

р

=

3 -1017см"3 ; х =

образными

о к азал и сь

тер м о эл ек т -

 

=

0 ,2 2 ;

3

-

р

=

I , 7 8 -I0 17

см- 3 ,

р и ч ески е

с в о й с тв а

кристаллов

 

 

х

=

0 ,2 2 ;

4

-

р

= 2,74-.ТО17см~3 ,

Р^/-х

 

 

С^й^обладающих у к а з а н -

 

^

=

0 ,2 4

(нелегированны й);

5 —

ными выше

 

особенностями

зонного

 

р

_

1 ,7 . ю 17

см- 3 ,

х

= 0 ,1 8

с п е к т р а .

К оличество

Ш

,

к о т о -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р о е

вв о д и л о сь в

шихту, составляло

2 - ТОг° -

4*ТО19

см~3 ,

 

 

 

 

 

На р и с . !

представлены

 

температурные

зависим ости

термоэдс «v(/О

д л я РЬ$е<Ш >

и

P àS e . Видно, что

сх

(Р)

(кривые

4 ,

2 )

 

отклоняет­

с я от линейной

зависим ости

 

при 200

К и с

понижением температуры

с та н о в и т с я

отрицательной

нике

Р#р

 

. Поведение

ы ■( / )

для

легиро­

в ан н о го

и

 

н елеги рован н ого

Р Ш

(кривые

3 ,4 )

я в л я е тс я аналогичным,

е с л и дополнительный

сп ектр

 

ЭПР не

наблю дается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Легирующее

д ей стви е

 

Ш

в

тверды х

р аство р ах Р ^ х

 

S â отли­

ч а е т с я от

 

та к о в о го

в

PÔSe<Mri>> ч т о ,

по-видимому,

связан о

с

осо ­

бен н остям и

зон н ого

с п ек тр а

 

тройных

соединений. И звестно

f i ] ,

что

электронны е со сто ян и я вб л и зи

/,

то ч ек

зоны

Бриллуэна' вн осят

допол­

нительны й

в к л а д

в

решеточную н еу сто й ч и во сть . Увеличение

это го вкла­

д а с л е д у е т

ожидать

с

уменьшением

ширины

запрещенной

зоны .

Действи­

те л ь н о ,

н а

зави си м ости

о(

i f )

р и о .2

(кр и вая 4 )

наблю дается

макси­

мум,

ч т о я в л я е т с я

р е зу л ь та то м

изм енения

х а р а к те р а

протекания

ф азо ­

в о го

п ер ех о д а

п ер в о го р о д а

 

(тем пературы

P#

указаны

стрелками)

при понижении

концентрации

 

СНЗ / 0 / .

 

Измерения 4

(Р )

для

образца о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

106

ч ался сдвиг подреш еток),

что дало

возможность р е а л и зо в а т ь

п ер ех о д

в неоднородную ф азу

и избежать разруш ения

о б разц а ниже

 

 

. Анало­

гичное поведение

 

(Г)

(наличие х ар актер н о го максимума)

наблю дает­

ся

в кристаллах Pàf_x Snx $е<Ш>

(с м .р и с .З ) .

В нелегированны х

о б р а з ­

цах

указанных выше аномалий [K J н а

зави си м остях

<к ( / )

не

 

о б н а р у -

жено. Е сть

основания

п о л агать,

ч то

образование

ш гн и тн ы х

м и к р о о б -

ластей сопровождается такими изменениями кр и стал л и ческо й

реш етки

(например,-наличием

сдвиговых

деформаций

/ | 7 ) »

которы е

вызывают

механические напряжения,

типичные

при переходе

к р и стал л о в

 

 

 

&

в неоднородную

ф азу

(см . р и с .

4 ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 . Громовой Ю .С.,

Мисюра И .В .

Магнитные с в о й с тв а в к р и с т а л л а х

 

по­

 

 

 

<М а>

/ / Т е з .

д о к л .

совещ . по

ф изике

у з к о з о н .

лупроводников

: М ., Ï9 8 5 . -

С .5 4 .

н а эл ек тр и ч ески е

с в о й с т в а

 

2 . Мисюра И.В. Влияние условий

р о с т а

 

PbSK M riïH

Состояние

и перспективы р а зв и т и я

м етодов

п о л у чен и я

монокристаллов

: Т е з .

докл . Щ Все сою з.

конф .

- Х ар ьк о в,

/1 9 8 5 . -

 

С • 84.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 . Мисюра И.В. Аномальное поведение

эл ек тр о п р о во д н о сти

в

селен и д е

 

свинца,

легированном

марганцем

/ /

У кр.

ф и з.

ж урн. -

4 9 8 7 .

-

3 2 ,

вы л .8 .

 

- С . 1254 -4256,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 . Бахтинов А Д . ,

Мисюра И .В . Оптические

и ф о то эл ек тр и ч еск и е

свой ­

 

ства оеленида

свинца,

легированного м арганцем / / М атери аловеде­

 

ние халькогенидных и кислородсодержащ их полупроводников

:

 

Т е з .

докл .

-

Черновцы,

4 9 8 6 . - T . I .

-

С . 4 0 4 .

 

 

 

 

 

 

5 . Нагаев

 

Э Х

Физика магнитных полупроводников. - М. : Н ау к а,

 

 

 

1979.

-

430

е .

 

и фотопроводимость у зкощ елевого п о л у м а гн и т -

6 . Фотолюминесценция

106

кого п о л у п ровод н и ка

в

м агнитном

поле

/

Б .Л .Б эльм онт, Р .Р .Г о -

лонска,

Э .М .В ах аб о ва

и

д р .

/ /

Физика

и

техника полупроводни­

ков . -

Ï 9 8 6 .

-

2 0 ,

вы п .

I .

-

С.

7 3 -7 9 .

 

 

 

 

 

7. Волков Б .А .,

П ан кр ато в

О .А . К ристаллические структуры

и

симмет­

рия э л ек тр о н н о го

с п е к т р а

полупроводников

группы Ау Б у /

2урн.

эксперим .

и

 

т е о р е т .

ф иеики .

-

1 9 7 8 . -

7 5 ,

вып. ТО. - C.Î3B2-T379

8. Мисюра

И .В .

 

М агнитная

восприим чивость

Аб*.х 3лж 8б

 

в

облас­

ти ф азо в о го

 

п е р е х о д а

п е р в о го

р о д а

/ /

Т е з .

докл . О Т

Всесоюз.

конф. по

ф изике

м а гн и т ,

явл ен и й .

-

Донецк, Î9 8 5 . -

C .Î2 3 -Î2 4 .

9 . С еребряная

Н .Р .,

К абалкина

С .С .,

Кучеренко И.В. Полиморфизм

сп лава

PofftSa S

/ / S e

/ /

Физика

твердого

тела'. - Т 9 8 0 .

-

22,

вып. i l .

-

С.

3 4 6 5 -3 4 6 6 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УДК 5 3 7 . 3 I i . 3 2

Данилевич О .И .

ЗШ Ю МЕРШ СТИ СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ,

ОБУСЛОВЛЕННЫХ ЛАЗЕРНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

Природа взаи м о д ей стви я

л азер н о го излучения (ЛИ) с полупроводника­

ми

сущ ественно

о п р ед ел яется

пре аде в с е г о соотношением меаду шири­

ной

запрещ енной

зоны

А

и

энергией к в а н т а . ЛИ. Кванты с

п р акти ч ески не

 

генерирую т

электронно-дырочных пар и поглощаются в

основном примесями,

их

ассоциатам и и несовершенствами кристалличе­

ской, реш етки .

Излучение

с

Ail

поглощ ается в'тон ком поверхност­

ном

сл о е п орядка нескольких микрон, созд авая большое число

элект­

ронно-ды рочны х

п ар, концентрация которых определяется плотностью

мощности в

лазерном им пульсе.

 

 

 

В р а б о та х

Д - 3 7

нами

исследовались структурные изменения в

бинарных и

тройных полупроводниках, происходящие под действием ЛИ

и з о б л асти

фундаментального поглощ ения. Обнаружено, ч то при опре­

деленны х п лотн остях мощности ЛИ происходят скачкообразные

изм ене­

ния

структурн ого

соверш енства

исходного монокристалла: а)

уменьше­

ние п лотн ости дислокации и

их движение; б) возрастан и е плотности

ди слокац и й ;

в )

образование

регулярн о расположенных микротрещин;

г ) отслоение тонких слоев с м онокристаллической структурой .

Послойными исследованиям и облученных кристаллов обнаружены

следующие законом ерности структурных изменений на разных глубинах

от облученной п о вер х н о сти . На глубинах до 20 -50 мкм плотность

ям ок

тр ав л ен и я ум еньш ается,

обнаруживаются плоскодонные ямки тр ав ­

лен и я

увеличенны х р азм ер о в ;

д ал ее

на глубинах Î0 0 - Î8 0

мкм наблюда­

е т с я

о б л асть "м елко зер н и сто сти ” -

Область с повышенной

на

2 -3 по­

р я д к а

плотностью дислокаций,

ко то р ая на глубинах 200 -250

мкм пере­

ходи т в о б л асть со структурным соверш енством, свойственным исход­

ному м он окри сталлу .

1Q7

В

исследованны х би­

нарных

полупроводниках

Р д Г е *

М Ге*

. а

т а к ­

же тройных

PôS/?7â, Pôûâ7P,

Cd/tyTâ

эти

об л асти

про ­

являю тся

в

больней

или

меньшей м ер е, отличаю тся

к а к своими

структурными

характери сти кам и

т а к

и

глубинами

з а л е г а н и я ,

ч т о

естеств ен н о

об условлен о

различием

ф изических

 

св о й ств .

Однако

за к о н о ­

м ерность

их

ч ер ед о в ан и я

со х р ан яется

в о в с е х

р а с ­

смотренных

с л у ч а я х .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим

ф акторы ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х, т м

определяющие

о б р азо ван и е

Распределение

температуры

по

глубине

и п р о стр ан ствен н о е

р а с -

кристалла

к ак

функция расстояния

 

от о б -

п п В к т т т о ,

структурны х

лученной поверхности

при разных п лотн о -

пределение

стях энергии лазерн ого импульса

ч ер е з

изм енений,

сти м у л и р о ваи -

некоторое

время

£

после

начала

 

е го

ных лазерны ми

_

 

_

действия

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

им пульсам и,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

полупроводниках.П ри в о ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

здей стви и попользованны х

нами миллисекундных импульсов

л азер н о го

излучения

процессы

п о г­

лощения

и

передачи

тепла

криоталлу происходят и

описываю тся в

основном в рамках тепловой модели

/ 4 - 6 / .

Согласно

те о р ети ч еск и м

расчетам

работы

/7 7 ,

проведенным

с

учетом нелинейности

 

п р о ц ессо в

нагрева, распределение температуры в поверхностном слое

ч е р е з н е ­

которое время

 

t

с начала

действия л азер н о го им пульса

им еет

в и д ,

приведенный на

рисунке. Условно такую зави си м ость можно

р а з д е л и т ь

на несколько

областей: I

-

высоких

тем ператур с незначительны м

градиентом

( ^

,

 

«

О

) ;

ÏÏ -

 

средних тем п ератур

и. больших

градиентов

(

Гс о ,

 

 

) î

Ж -

 

низких

тем п ератур

и

 

малых

г р а д и -

• " ■ „ W * ' S t - r n * ) -

энергии в

 

импульсе

наряду со

сдвигом

в с е й

С ростом

плотности

 

• кривой вверх

по

шкале

тем ператур

происходит

уменьшение

у ч а с т к а Г

•с малым градиентом температуры и

во зр астан и ем о б л асти

 

с

большими

градиентами температуры, т . е .

у ч астк а Д .

 

 

 

 

 

 

 

Таким

образом, в

кристалле при определенных у р о вн ях

обл у че ­

ния реализую тся

области,

в

которых

возможны

к а к ан н и ги л яц и я,

т а к

и образование

структурных несоверш енств.

Д ей стви тел ьн о ,

в о б л а с -

108

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ти Î

создаю тся

у с л о в и я

д л я движ ения

и

аннигиляции

имеющихся в

кристалле структурн ы х н есо вер ш ен ств .

Подвижность

точечных дефектов

и дислокаций

сущ ествен н о в о з р а с т а е т

с

ростом температуры / 8 / . При

превышении

н еко то р о й

тем пературы

 

Гкр

 

амплитуда тепловых коле­

баний

с т а н о в и т с я д о с та то ч н о й д л я

интенсивного

движения; дислокаций,

что наиболее

 

полно

р е а л и з у е т с я в

области

| ,

где градиент

темпера­

туры п р ак ти ч еск и р а в е н

нулю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наличие

г р а д и е н т о в

тем пературы в

области П приводит

к созда­

нию напряжений,

которы е

являю тся

генераторам и дислокаций

в

крис­

таллах.

Как

п о к а за н о

в р аб о те

/ | / ,

зам етное

образование

дислока­

ций в

полупроводниковы х

кр и стал л ах

н ачинается

при напряжениях,пре­

восходящих некоторую критическую величину, названную авторами на­

пряжением г е т е р о г е н н о г о

зарож дения дислокаций. Такие напряжения

достигаю тся

лишь цри превышении определенных плотностей мощности

ЛИ, которы е

 

обеспечиваю т необходимые

деформации. Таким образом,

процесс

л ави н о о б р азн о го

р о с т а плотности дислокаций

имеет

 

скачкооб­

разный

х а р а к т е р ,

ч то

подтверж дается

экспериментально. Действитель­

но,

о б л ас т ь

к р и с т а л л а с

повышенной плотностью

дислокаций

наблюда­

етс я лишь при превышении некоторой пороговой плотности, мощности

ЛИ. Для

Сс/Те

,

например,

 

 

=

22

Дж/см2 , для P ô le ,

 

 

 

-

= 4 ,5

Дж/см2 .

Из

зависим ости

T U )

при разных плотностях ЛИ видно,

что

с

ро сто м

интенсивности ЛИ область

I

уменьшается

и практически

и с ч е з а е т . На

эксперименте это п роявляется таким образом: при боль­

ших

и н тен си вн о стях ЛИ "м елкозернистость", т . е .

область

с

повышен­

ной

плотностью

дислокаций, начинает проявляться

уже

начиная с

по­

в ер х н о сти облученного

образц а.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При больших плотностях лазерн ого

облучения

создаю тся

условия,

к о г д а ск о р о сть

движения и

размножения

дислокаций

столь вел и ки ,ч то

в к р и стал л е

начинают

образовы ваться микротрещины. Микротрещины

обычно

н о сят

регулярны й х ар актер

вследстви е

наличия

определенной

симметрии упругих, и тепловых свойств

рассмотренных м атериалов. По­

явлен и е

микротрещин,

не колле т а р н ы х

основным кристаллическим

нап­

р авл ен и ям , может

быть

связан о

с

понижением

симметрии кристалличес­

кой

реш етки

в

момент

д ей стви я

л азер н о го

импульса. Существенный

р о с т тем пературы

поверхностного

слоя

полупроводников при увеличе­

нии

п л о тн о сти

эн ер ги и

в импульсе

приводит к

дальнейшему р о сту

т е р -

м оупругих напряжений.

 

С огласно / § / ,

тензоры

напряжений

в

плоскос­

ти , перпендикулярной к распространению электромагнитной

волны , ли­

нейно во зр астаю т

с ростом

ее

интенсивности,

то гд а к ак напряжения

в н аправлении

ее расп р о стр ан ен и я

р а с т у т

значительно

м едленнее. В

с в я зи с

этим

при превышении некоторых

предельных

значений

 

плотно­

сти

эн ер ги и в

ЛИ им еет

м есто

образование

свободных м онокристалли-

чесйих слоев облучаемых полупроводников. Максимальный гр а д и е н т

температуры

и

соответственно наибольшее

терм оупругое напряж ение

имеют место

на

характерной для каждого

м атери ала

г л у б и н е ,к о т о р а я

зад ается

теплофизическими

свойствами м атери ала

и

длиной

волны

л а ­

зерного

излучения. Это и

определяет характерны е

толщ ину

и

линей ­

ные размеры свободных слоев.

 

 

 

 

 

 

Таким

образом, к ак вццно из проведенного

р ассм о тр ен и я , и с с л е ­

дованные

явления характеризую тся критическими

п арам етрам и

и ,

сл е ­

довательно,

должны

иметь

скачкообразный

х а р а к те р ,

ч то

подтверж да­

е т с я дкспериментально.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ï , . Влияние

лазерного

излучения'на. структуру

м онокристаллов

а н т и -

монида

кадмия /

О.И .Данилович,

З .И .З а х ар у к ,

 

И .В .М ельни ­

 

чук . А.А.Новикова

 

/ /

 

Физ.

электрон и ка.

 

- 1 9 7 9 .

-

В ы п Л 8 .-

 

С,

3 7 -4 0 ,

 

 

 

 

в

технологии

полупроводниковой

э л е к т р о ­

2 . Данилевич О.И. Лазеры

 

ники / /

Физические

основы

полупроводникового

м а т е р и а л о в е д е н и я .-

 

Киев

: Наук,

думка,

1986 .

-

С.

8 6 -9 5 .

л азер н о го

и зл у ч ен и я

н а

3 . Будзуляк И.М., Данилевич О.И. Влияние

 

структурное

совершенотво ‘

бинарных

полупроводников.

-

 

К иев,

 

1986.

-

21 о .

-

ТПрепр. /

АН УССР,

 

Ин-т

 

ц роол .

м ат е р и ал о в е ­

 

дения, J6 1 4 ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 .

John

É.

Ready

m a te ria l

 

p ro o ea a ln g / /

P ro o .

IEEE. -

1 9 8 2 .

-

7 0 ,

 

H 6.

- P . 533-544.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 .

Young R. T ., Wood R .P .,

 

L a se r

p ro o e a a ln g

o f

a e m lc o n d u o to r

m a te r i ­

 

e l

/ 7

A nnu.Rev.M ay.Soi.

-

1982.

- 12..

-

P .

3 2 3 -3 5 0 .

 

 

 

 

6 .

A

model

f o r la e e r

iriduoed

d i f f l a l o n

/ /

B .i’o g a ra a a y ,

R .S tu c k ,

7 .

H.

Toulémonde

e t

a l . / /

 

J ,A p p l.P h y a .-l9 8 3 .- 5 4 >

N 9 .- P .5 0 5 9 - 5 0 6 3 .

MoKim D ., Shah R .,

C roathw sih

L. A

g e n e ra l

a n a l i t i c

te c h n iq u e

 

f o r n o n lin e a r

dynamic

tr a n a p o r t

p ro o eaaea

d u r in g l a s e r a n n e a -

 

lin g

/ /

J .A p p l.P h y s .

-

 

1980.

-

5 1 ,

H6.

-

P .

2 9 5 -3 3 8 .

 

 

 

8. Косевич A.M. Физическая мзханика реальны х

к р и с т а л л о в .

-

Киев

 

Наук,

думка,

Ï 9 8 Ï .

-

328

с .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 .

Освенский В .Б .,

Шифрин С .С .,

Мильвцдский

М .Г.

Зако н о м ер н о сти

 

размножения дислокаций

 

в

совершенных к р и стал л ах

полупроводни ­

 

ков при высоких

температурах

/ /

Динамика д и слокац и й .

- Киев :

 

Наук.думка, 1975 . - С.

 

3 62 -368 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УДК 6 2 1 .3 1 5 .5 9 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е.И .Слынько, А.Г.Хандожко, В.В.Слынько

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЯДЕРНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ В КРИСТАЛЛАХ

Cette: f e , Сг

 

 

 

 

 

 

 

 

В настоящее

время не

сущ ествует

законченной

теори и

сп и н -реш ет оч­

ной релаксации я д ер ,

обусловленной

взаим одействием

с ф и кси рован ­

ными парамагнитными ионами. П ооледнее,

очевидно,

с в я з а н о

и

с

не­

достаточным количеством экспериментальных доследован и й в

э т о й

об-,

ласти . П рактически

отсутствую т

результаты

по

р е л ак са ц и и

я д е р ,е с т е ­

ственное

содержание

которых

c « f .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В данной работе исследована спин -реш еточная р е л а к с а ц и я я д е р

НО

Соседние файлы в папке книги