книги / Материаловедение узкощелевых и слоистых полупроводников
..pdfK)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