Введение к работе
Актуальности.теш. СовромегошС уровень полупроводникового при боростроения выдвигает повне требования к полупронодникошм соеди
о с
нониям типа А В и твердим растворам па их основе. Одним из побуди тельных мотивов распития технологии получения крупных кристаллов А В является идея создания полупроводниковых лазеров с возбуаденн ем лучком ускоренных олектро;;ов. Лазеры этого типа позволяют- осу ьесгвить пространственное сканирование и модуляцию лазерного налу ченид путем сканирования и модуляции электронного пучка. Это открыло возможность создания нового класса электронно-лучевых приборов, а именно лазерных электронно-лучевых трубок (ЛЗЛТ). В зависимости от ширины запрещенной зоны используемого полупроводникового кристалла в качестве дативной среди, ЛЭЛТ могут обеспечить лазерное излучение в широком спектральном диапазоне: от ближнего ультрафиолетового до ближнего инфракрасного. При атом наиболее слоюше види мый и ультрафіолетовий диапазоны в настоящее время осваиваются
о с
практически лишь на кристаллах КЪ . Освоение видимого диапазона открывает возможности использования ЛЗЛТ в проекционном телевиде-ниа, ультрафиолетового - в растровой оптической микроскопии и фото литографии, видимого и инфракрасного - в оптических запоминаниях устройствах.
Из других важных применений монокристаллов А^ следует отме тить их использование в ЭЛТ высокого разревения с монокристалличес ккми экранами, в фэточувствителышх элементах ц модуляторах света, в злектролшинесцентнні приборах и светодиодах, детекторах рентгеновского излучения, датчиках электрического поля.
Особое место среди соединения A занимают халькогенидн цинка и твердые растворы хальхогенвдов цинка и кадмия как наиболее широ козонные и перспективные для освоения синей и ультрафиолетовой областей спектре.
для реивния перечисленных задач необходимы в основном крупные моїюісристаляи, обладающие шсокои химичесной чистотой и структурним совершенством. Наиболее перспективної! технологией выращивания таких кристаллов является в настоящее время технология "свободного роста" аз паровой фази на ориентированную затравку, развитая Давидовым А.А- и Марковым Е.В. для хальногенидов кадмия. Однако простой перенос технология роста халькогенидов кадмия на халькогеннды цинка не дал аоложитвлышх результатов, что связано, в частности, с мадоя константой диссоциации ZnS и ZnSe. Рост кристаллов халькогенидов цинка из паровоз фазы ранее был осуществлен лишь для ZnSe Шапкинын П.В. Однако, и для втого материала не были изучены закономерности его кристаллизации из паровой фазы, влияние параметров ростового процесса ив структурное совершенство выращиваемых кристаллов; не были найдены условия рвзрацивания монокристаллов в радиальном направлении при использовании затравок меньшей, чем у выращиваемого кристалла, площади поперечного сечения, что является необходимым условием для увеличения размеров монокристаллов этого соединения. Объем кристаллов ZnS, ZnTe, полученных из паровой фазы друггаш ав-торами, практически не превышал I см .
Технология выращивания монокристаллов большинства твердых растворов соединения АнВ6 была также недостаточно развита. За исключением CdS^jSej монокристаллы твердых растворов A6 не отвечали требованиям оптоаяектроняхи по однородности состава и не превышали 2-3 см3. Основные трудности выращивания гомогенных монокристаллов твердых растворов халькогенидов цинка и кадмия связаны со значительным различием давлений паров бинарных соединений, образующих эти твердые растворы, приводящим к сегрегации компонент во время роста, а также недостаточный развитием технологии роста монокристаллов халькогенидов цинка.
Существовавшее состояние технологии выращивания халькогенидов
цинка и твердих растворов халькогенидов цинка и кадмия не ооаонечи вэло получение крупних (диаметром до 50 мм и высотой до 20 мм) хи мически чистих и совераенннх монокристаллов этих соединения. Раяви тне прикладно» опто»лектроішки, однако, нуядалось именно в таких крупных и солераюннш неметаллах и сдервивалосъ отсутствием техно догии их получения, что и явилось критеряом актуаль)!ости настоящего исследования.
Цвль^работн разработка и научное обосноваїгие принципов всю производимого выраадшакия крупных, однородных н соверяеншх моно кристаллов халькогенидов цинка и твердых растворов хэлькогекидов цинка и кадмия для оптоэлоктроники. что предполагало решение следу пвдх задач:
исследование ггроцесоов кристаллизация халькогенидов цинка и уст» новлвнке закономерностей, характеризую»» ориентированный рост мо нокристаллов этих соединений, установление лимитируюиих стадий про цоссов выращивания;
исследование структурного совершенства вирациваеммх монокристаллов халькогенидов цинка, винснение при*шн формирования в них макро-дефектов структури: пор, включений, рааориенпфовагошх блоков, существенно снижающих оптическую однородность кристаллов;
отработку конструктивных решений ростовой омпулц и условий вира цивания для снижения концентраций структурных дефектов и нахождения режимов воспроизводимого роста кристаллоп халькогенидов цинка, уве личения диаметра монокристаллов селенида цинка в процессе роста;
обоснование на основе установленных закономерностей роста кряс таллов халькогенидов цинка принципов воспроизводимого роста гомо генных монокристаллов твердих растворов халькогенидов цинка а кадмия;
разработку устройств, обеспечивающих выредивание гомогенних моно кристаллов твердых растворов заданного состава, и разделение их по
_ 5 -
цвлвьому назначению;
получение монокристаллов твердых растворов соединений АЗ в системах ZbCdSe, ZnCdS, ZnSTe, CdSTe, ZnSeTe и других;
апробация полученных кристаллов и конкретних оптоэлектронных устройствах .
ШШЙ8_ВО0ИЗиа. I-Обнаружено, что в объеме монокристаллов
ZnSe при высокой плотности дислокаций в затравке (более Юсм )
формируется субзеренная структура и наблюдается образование струк
турных дефектов: пор, разориентироваяшх блоков, выделений второй
фазы, - и определена критическая величина скорости роста V = 150
мкм/час, выие которой имеет мосто резкое ухудиение оптической о>цю-
родности кристаллов. ,-/'
Z. Оформулировани требования к затравочным монокристаллам, ооиспечиваицие воспроизводимый рост монокристаллов ZnSe: плотность дислокаций не вше 10 см , разориентация от преимущественного направления роста
-
Показано, что процесс роста монокристаллов ZnSe лимитирован маосопереносом паров исходного вещества от источника к затравке, осуществляемым по диффузионному механизму.
-
Обнаружена оркентационная зависимость скорости роста монокристаллов ZnS, определяемая кинетическими процессами на ростовой поверхности. Оценэна энергия активации процесса ориентированного роста ZnS, равная 35 Ккал/моль.
6. Разработана чехвология выращивания монокристаллов твердих растворов с сильно различаждимися парциальными давлениями бинарных соединений, в которой применен метод дросселирования паров исходных веществ для получения требу живого состава пара над растущим кристаллом.
6. Предложена модель, хорошо описшшицая процессы выращивания
монокристаллов твердах растворов, на основании которой выполнены расчета для твердого раствора Zn^CdjSe как для условий химически го транспорта н водороде, так и для физического транспорта н итмо сфере инертного газа в предположении, что лимитирующей стадией про песса роста является диффузия паров от источника к Фронту кристал лизации.
№эктаческая_ценность. Разработаны и апробировали конструкции источников паровой фази с пониженной выходной конвекцией, что поз волило практически на порядок уменьшить размеры и концентрацию вкл»учяний в полученных кристаллах.
Предложены способ регулировки температурного поля в зоне [*>с та, позволяющий упрагушгь геометрией поверхности растущего кристалла и увеличить эффективность процесса вырадиввния.
Получены крупные монокристаллы ZnS и ШТе диаметром 40 мм и более, и кристаллы ZnSe диаметром ЄО ш и высотой 20 мм.
Разработан способ выращивания монокристаллов твердых раств» ров, который может бить использован практически для всех соединений к'Ъ , а также А"~В и других соединений.
Выращены крупные, диаметром более 40 мм, мопокристаллн практически всех твердых растворов халькогенидов цинка и кадмия. Неодно родаость состава пластин, вырезанных перпендикулярно направлению роста монокристаллов не превышала 1-2%.
На основе монокристаллов ZnS, ZnSe, ZnTe, ZnSj.^Sej, Zrij Otiose, Zn^jCo^S, полученных в работе, впервые изготовлены лазерные элементы ЛЭЛТ больной площади (до 20 см ) и высокой однородности, излучающие в иирокой области спектра от 330 па до 690 нм.
Вирацены кристаллы ZnS:Те и CdS:Te, нз которых изготовлены люминесцентные экраны, площадью до 15 см2 для ЭЛТ высокого рареие -имя с улучшенными в 2-4 раза излучательными характеристиками.
Использование кристаллов CdSrTe позволяло повысить чувствн
ТнЛЫШСТЬ ДвТЬКТирОВ рвНТГЬИОВСКОГО излучения.
11а аадиту выносится технолоі'ия выращивания крупных однородных монокристаллов халькотшдов ципки и твердих растворов халькогеїш-чун цишн я кадмия, включающая ь сода: исследование термодинамических и физико-химических иринципов ви-
п с-
ращииашя из паровой фазы монокристаллов соединений АЛВ и их твер дих растворов;
ра.мрасотку и апробацию конструкций, необходимых для практической реализации атих принципов применительно к обт-ектам исследования;
технологические режимы, в том числе составы газовой среды, температурные параметры кристаллизации, поолеростовую оОраоотку КрИСТаЛ-ППВ.
AifljyoaijHg работу. Иэзультати докладывались и обсуждались ыа V исесошном і'/Оьещании "Физика и техническое применение полуггроводш-коь A"fav (вильнх*;. ]ШЗ), Межреспубликанском научном семинаре "Ква нтован елоктроника и лазерная спектроскопии" (Вильнхю, 1984), VT Иееоохиной конференции но росту кристаллов (Цахкадзор, I96&), VU1 международной конференции но росту кристаллов (Великобритания, Иорк, 1986). ІІ1 Всесоюзном совещании "їмзика и технология юироковои ішх гі'.-)луігровддников" (Махачкала, 1986), II Научно технической кон ферниции "Материаловедение халькогенидоь и кислородосодержвщих по *уіі|юьодшиіови (Черновцы. 1986), VII Всесошной конференции "Химия. физика и техническое применение халькогенидоь" (Ужгород, 1908), Республиканской научной конференции "Физика полупроводниковых лазе (мв" (Вильнюс, 1989), 4-й и 6-й Между народных конференциях но соединениям А2В6 (Западный Борлия, 1909; США, НыНПорт. 1990), Еьро пейокоя школе но полупроводникам А% (Германия, Аахен, 1992).
!!їйййуии- Основное содержание диссертации отражено более, чем в 40 публикациях и изобретениях, часть которых гфиведена в кон км реферата.
-. Є -
Структура _и_ооі>дм_работи. Диссертация состоит и:і введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литоратурн и нридож» іти. Работа содержит Vdl стряігицу машинописного текста. I't таллии, ЗГ> рисунков, список литературы из 179 наименований, приложении на > страницах.
Во введении обоснована актуальность темы исследований, <ф.>рму .тарована цель работы, диня краткая аннотация содержания дисснрт!<
Первая глава имеет обзорный характер. В ней рассмотрены основ ныв термодинамические и кристаллографические свойства соединений ААВ . Основное внимание в главе уделено рассмотронип работ, связан кьг. с вопросами синтеза соединений tfb1 в их твердих растворов. Анализируются три основные группы методов, используемых для внраим ііяния крупних кристаллов соединений /гВ* и их твэрдах растворов: методы синтеза из расалавп, из растворов и из газоной фазы. Расе мотреїш проблеми, воэникапкие при выращивании объемных монокристал лов и причини, приводящие к ухудветопв их характеристик, особенно структурного совершенства и оптической однородности. Показано, что наиболее перспективным методом получения объемных монокристал-лов соединеімй А"^"* с высоким структурным совершенством является метод "свободного роста", предложенный Е.В.Марковым и А.А.Давндо вым. В последнее время атим методом удалось получить монокристаллы халькогенидов кадмия диаметром до 100 мм. Отмечено, что существующий уровень технолоти монокристаллов твердых растворов, образованных соединениями со значительно различащимися давлениями паров, таких как Zn^jCo^Se, 2n, ^CdjS, ZnSe,_xTex, ZnS^Tej и других, не отвечает современным требованиям прикладной оптоэлектроники по од нородиости состава и размерам, что связано с ограниченными возмож постами существующих методов росте твердых растворов в управлении
_ о _
<.<>і'Тмьом а&роЕоЯ фази.
ійаіЩЯ-І'лава посвящена анализу процессов кристаллизации халь-когвиадов цинка, исследованию процессов массопереноса, структурного совершенства и оптической однородности полученных кристаллов в зависимости от условий шращиванмя.
В преамбуле главы обосновывается использование химического транспорта в водород»» для выращивания монокристаллов халькогенидов цинка, что особенно важно для сульфада и селевида цинка, имэюцих относительно низкие парциальные давления. Нреимущества водорода /№[)вд другими транспортными агантамн заключается в возможности пассивации атомврннм водородом олектрическя активних дефектов, а также и то«. что в водороде наОлвдается необходимым сдвиг состава паровой фази ь сторону избытка металла, улучшающий излучатвльные свойства кристаллов.. При использовании І? и ЙС1 в качестве транспортного агента не удается избежать внедрения иода и хлора в выращиваемые кристаллы, что приводит к нвколательшш изменениям их свойств.
В раздел 2.1. описывается экспериментальная установка, конструкция ростовых амдул и методика проведения экспериментов по выращиванию кристаллов, включаодая подготовку исходных вещастй и росто-шх ампул, заполнение кліул газами и непосредственно проведение процесса выращивания.
Поиск оптимальных условий роста монокристаллов халькогенидов цинка проводился ь довольно широких диапазонах изменения параметров ростовых процессов: по температуре роста - 9600-1230С; составу газовой среда в ростовой ампуле - I) Аг, 2) Не, 3) Аг*Н2, 4> Н2; температурному градиенту в зоне роста - dT/dx=5-10 С/см; расстоянию от источника до заграю» - 16-45 мм; ориентации и хюшческиму составу затравки. .
В разделе 2.2. рассмотрены освоение дефекта структури монокристаллов в зависимости от условий выращивания.
С іюмоіаь» металлографических исследований обнаружен", чтч ігри плотности дислокаций р^ > і(р см в затравка, шрезанной нчриннди кулярно ниправлеигго <((!> из кристалле, полученного из рясішівл. происходит их перераспределение с образованием малоугловцх грани», формиругцих субэрревшую структуру. При рц > 10 см ' в затравив йт. перераспределение приводит уже к образованию блочной структур* Причем. обреноввние малоугловнх границ и разоривнтированних блоков проасходат преимущестненпо в перифорийинх областях кристаллов. Эте структурная перестройка обусловлена процессами пояигоннзацим.
При разориентацям затравки относительно направления роста
Исследована зависимость структуры выращиваемого кристалла от скорости роста. Оказалось, что образование структурных дефектов типа полярных блоков и пор резко возрастает при преияаекки некото рой критической скорости роста 150-180 нкм/час, когда нарушается послойїшЯ реет кристалла. Это приводит к суде стаєнному ухудиепию оптической однородности кристалла.
Были проведет» такаю рентгенографические исследования получен них кристаллов ZnS, ZnSe, ZnTe. Полуширины линий качания, снятых на
2-х кристальном спектрометре с участков кристаллов халькогетшдов
2 цинка пловадыо 0,5x2 мм', составляют 80-100 секунд.
Сопоставительные оптические исследования монокристаллов ZnS,
рирчаднздия в настоящей работе из паровой фази п из расплава показа-
- II -
їм. что доля гексагомальноЗ фьзы а_, ойусловленная ооразовенаеы дефектов ун&ко&км, ь монокристаллах, выращенных из паровой фаза в несколько раз наже, чем у кристаллов, полусонных из расплава, и во превышает 6Х. З-їектрощіоскояическио исследования показали, что тол-циай прослоек между дефектами упаковки составляет 50-2000 А.
В раздела 2.3. иеследоьань яал'оні>мепяости ісристаллазации монокристаллов халъноганидоь цинка, рассмотрены вопросы оптимизации конструкции ростовой рипуяи. Исслодованая процессов массопереиоса седекада цинка показали, что в целом процесс роста этого соединения яимнтиронан массонераносом ислодаого вецестьа из источника к фронту кристаллизации, осуществляемому по диффузионному механизму. Однако, для болев высокотемпературного соодаиеная - сульфида цинка обнару-«сена ориептацио.шая зависимость скорости роста и установлено, что скорость роста на хвлькогоанои поверхности (II1)S в 1,4 выше, чем на поверхности (IH)Zn. Это указывает на проявление кинетических процессов на поверхности роста при выращивании монокристаллов этого соединения. Из исследований температурной зависимости скорости роста оценена &нергия активации процесса ориентированного роста ZrS, в температурном интервале 960-1230С, равная 35 Ккал/мсш>.
Показано, что традиционная конструкция ампули не обеспечивает высокой оптической однородности кристаллов. Основным недостатком конструкции является возможность падения на ростовуи поверхность микрочастиц исходного веществ» или частиц посторонней фазы, которые "маскируют" ростовуи поверхность и способствуют образованию в кристаллах пор, протяженные вдоль направления роста. Особенно сильное проявление дефектов этого типа обнаружено в ZnS, имеющего значительную аниііотроїші) скорости роста в радиальном и нормальном к рос
тоюЯ поверхности ньпрйшіеа,ь,іі. Иредлозкеш и апросироьаш коисгрук-
ции источников паровой фазы, подавляющие конвекцию на выходе из источника, что позволило практически на порядок уменшить тл размеры,
гак и концентрмдмю тиа.-чений и nop h вирщиваеїли монокристалла* Показано, что изменением іілопвди проходного сечения источника при запуске иа него tiapor. исходного вещество возможно «ЭДйкиано упрев ля'сь маосспереносом исходит воцаоть к поверхности роста.
Из исследований аааисьмости скорости миссошреноса от составь годовой средл в ростовой вь^улв, расстоянии от источника до затрая ки определены у и тонші, uj.ii которну достигаются оптимальные скорости роста монокристаллов (v -100-ї») мкм/час) для предложеиннх конструкций источников. Иокаанно, чго увеличмнмо мути диффузионного Пиренеев паров исходиух веществ приводит к понижению скорости ростн кристаллов, обусловленному отклонением состава пара от стехиометри ччпкого значения при удалении от источника с исходным вевдостпом.
В раздело 2.4. рассмотрим способ управления геометрией росто вой пивер>,чостА ылртешпвыых криетаялоо, основаними на иопользова пии профилированных конструктивних элементов, расположенных в зоне роста кристалла и регулмрухцих температурное подо в соответствии со своим профилем поверхности. Способ позволил новиои-'ь эффективность использования ннрави'.ьанмнх кристаллов, яа счет формирования в про цессо росто необходимой геометрии кристаллов, а так*» увеличить диаметр шрт&ъньмт. кристиллов ZnSe и довести ею до 60 ум.
В разделе 2.5. сформулированы оптимальные условия шрадааашн монокристаллов халькогенидов дотгш, позволившие шюрнме получить круташи моискрчеталли ZnS, 7,нТе диаметром 40 мм и виае, а размеры Ю!раі»№!іемнх монокристаллов ZnSe довести до 60 мм по диаметру а 20 мм по высоте.
Третья гл):ьа посвящена разработке технологии выращивания круи-них, диаметром но менее 40 мм, гомогенних МОНОІфИСТЙЛЛОВ ГИБЛЫХ растьорсв, образованных соединениями, иавктшя значительное различие в давлений горів диссоциации.
П рч,чдйл« ЯЛ. г>1прмулн{<ов?<нн основные прпннгш t>»ap;:6c\ ашюа
- 1J -
технологии: I) шрэдившше проводится из нескольких, помещенных в изолированные отсеки источника исходим* веиеотв, у которых термодинамически равновесный состав паре сутествош?о не изменяется в области температур от температури иоточішкя до температуры роста: 2) регулирование потока пьровой фази источника к ф^хміту кристаллизации но меньшей мере одного исходного вещества, имеющего более високу и упругость паров, осуществляется но способу дросселирования при выпуске паров исходного вещества из источника; 3) смешивание ш»{юв исходных веществ проводится непосредственно в зоне роста над фронтом кристаллизации.
В большинстве случаев наиболее порспектищю использование в качестве исходят вецеств бинарных соединения, образующих выращиваемый твердая раствор, поскольку давления паров бинарных соединении при температурах КЮО - 1200С, используемых на практикь для выра вдавання крупных монокристаллов, наиболее близки к о6пюм> давлению наров над растущим кристаллом твердого раствора.
В атом случае массоперенос каждого из исходных веществ мокот быть рассмотрен с известными допущениями независимо от других, что позволяет использовать установленные ранее закономерности для кристаллизации монокристаллов бинарны! соединений.
Дросселирований паров исходных вечестп осуществлялось путем изменения площади проходного сечения при выпуске паров исходных веществ из источника и длины их дафЦузии.
Раздел 3.2. целиком посвящеа разработке устройств для выращивания монокристаллов твердых растворов, иковдих следувдие характерные признаки: I) источник перовой фазы имеет ряд отсеков по числу используемых исходных веществ; 2) объема отсеков изолированы друг от друга; 3) випуск паров исходных вевэств из отсеков и перенос в зону роста осуществляется в виде отдельных потоков. Предлоаенные конкретные устройства разделены по целевому назначению на две груп-
яы: ларвая ілюдназначона для вмраадавания монокристаллов твердых растворов с преобладанием в составе соединений с более іяїзкям дав ленном паров, ьторая - для шращиввния монокристаллов твердых раст ворон с преооладя>яибм в составе соединений с более высоким давлением паров.
В раздело 3.3. рассматривается модель роста монокристаллов твердої растьоров, предлокевиая для расчета состаьа тройных твердых растворов в зависимости от условий выращивания и параметров устрой ства для выращивания. Рассматриваются последовательнш стадии: І і испарение исходных веществ в раздельных отсеках источника; 2) мае соперенос паров исходных веществ чер*>з паровую Фазу из источника к фронту кристаллизации; 3) осаждение паров исходных веществ с обра -зовннием твердого растворе.
Сначала находятся равновесьнв парциальные давления металла и соединения халькогена (в случае химического транспорта) или молекули халькогена (в случае физического транспорта) в соотвеїствуюеуіх отеє ках источника и над растувды кристаллом твердого раствора с парапет ром состава х (Zn, _0d_Se). В случае выращивания твердого раствора < малим содержанием легколзтучбй компоненти (CdSe) предполагается, что термодинамическое равновесие в отсеках источника и в зоне роста со ответствует условию минимума общего давления. Далее вводятся истин ныв мраиалыше давления в отсеках источников и в зоне роста, кото рне связываются меаду собой и равновесными давлениями системой урав нений, учитывающих непрерывность массового потока, т.е. равенство потоков при испарении исходного вещества и образовал і паровой фазы в отсеке источника, диффузионного потока из отсека в зону роста и потока из паровой фазы в зоне роста в выращиваемый кристалл в процессе кристаллизации твердою раствора. При этом состав выращиваемого кристалла определяется соотношением этих потоков из различных отсеков источника. Предполагается далее, что лимитирукцей стадией
процесса является массоперенос из отсека в aoiiy роста, который про-ходит по дифїузиогаїому механизму. В этом случае регулирование потоком исходных веществ осуществляется, путем изменения какого-либо параметра конструкция ампулы, влияпцеі-o на диффузионные сопротивления. Расчеты, проведенные по этой схеме для выращивания кристаллов соединения ЙП|_xCdxSe при химическом транспорте в водороде дали хорошее согласие с результатами аксперимвнта для х. < 0,1. При х > 0,1 предпочтительным становигся рост в нейтральной среде, в гелии, и в этом случав наблюдается некоторое расхождение с расчетом, описанным выше. Это связано с тем, что при х > 0,1 предполоаение об установлении условия рго<п в отсеке источника, загруаенного ZnSe, не справедливо. Равновесное давление селонн в зоне роста при х > 0,1 уже превыаает равновесное давление селена в отсеке ZnSe, получеїтом в предполоааэ-нии pffijn. Оказалось, что расчет хорошо описывает экспериментальные результаты и при х > 0,1, осли равновесные значения пирцішлі ного давления селена в отсеке источника с ZnSe принять близким к равновесному значеїшю селена над растущим кристаллом. Это означает, что изменением геометрических параметров ампулы мы воздействуем на скорость диссоциации в источнике.
В-раздело 3.4. описаны условия выращивания крупных диаметром до 65 мм монокристаллов твердых растворов конкретных составов наиболее перспективных для оптоэлектроники:г ZnCdSe. CdSTe, ZnSTe, ZnCdS и других. На прівдере выращивания монокристаллов ZnS:Hn показано, что разработанный способ внравдввния монокристаллов твердых растворов вполне пригоден для легирования монокристаллов во время роста. Неоднородность состава монокристаллов твердых растворов диаметром 50 мм и высотой 10-12 мм не превышала по объему кристалла (3-51), а по пластине, вырезанной перпендакулярно направлению роста 1-2*.
В чвтііертой_главе рассмотрены оптические характеристики выра-- 16 -
ЦвіиШХ МОНОКрИСТаЛЛОН ft ИХ І)рИМиІІЄНИЄ 8 ПрИбОреХ ОИТОЪАеКТрОНИИИ
D разделе 4.1. оцисыш спектральним характеристики моїюкриї таллов хаяькогеиидо» нмніса, ьыращешшх в данной роботе ь водородо содержащих газовых средах, в сопоставлении с характеристиками криг таллов, выращенных из расштьа. Показано, чти крмстадш, ниращеимн* из паровой фази, имвіїт существенно более интенсивную линию екситон ной люминесценции, что свидетельствует о меньшей аагряженноети эти» кристаллов неконтролируемыми примесями, и более высоком их струн турном совершенстве.
Г) результат» исследований оптических характеристик кристаллов ZiiS ь зависимости от состава газовой срчдаї било обнаружено, -п-о водород не только увеличивает массоиеренос, но и играет еще одну иолохаительнум |юль. 0 ефективно пассивирует неконтролируемую при месь кислорода, которая создает в кристаллах нежелательное ловушки неравновесных носителей, а также смещает состав кристалла в сторону избытка цинка относительно состава, получаемою при рост*» в инорт ном газе. Это способствует уменьшению Оег.иьл,учатолмшх центров ре комбинация, сннзнваемих и їіа м XjiKe с вакансиями цинка, и приводит к увеличении собственного излучения.
В разделе 4.2. оішсяни спектральные характеристики выращенных в данной работе монокристнллоь твердих растворов. Высокая однород НОСТ1,, структурно*) совершенство атих моноириотіїллов, и также конт ролируемое изменение состава позволили впервые промети физически* исследование уникальных оптических свойств ряда твердых растворое соединений А'Ь:>. Так системы ХпОбЗе. ХпСбо С замещением металл»! оказались ближе но снопи излучетельным свойствам к бинарным соеди нениям, чем системы о замещением халькоген.ч. '.-ft-o позволило получить лучшие характеристики полупроводником»* лазеров не этих кристаллах при комнатной температуро, чем на кристаллах или 2nSSe. Смоги iai У.пОбЯе, йі0бї> оказались такжн интересными о<п«ктйми для исследо
нміпн структурного фазового перехода и его влияния на оптические характеристики. В системе ZnSerTe с малым содержанием Те впервые удалось интерпретщювать механизмы издучательной рекомбинации, свя яанные с кластерами теллура, н в системах C<3S:Te, ZnS:Te исследовать меканнями насыщения катодолтинестнияи. и также температурную стабильность центров излучения.
В раздело 4.3. представленії основные характеристики онтоэлек-гронных приборов, в которых использовались кристаллы, полученные в данной работе. Их использование в лазерних ЭЛТ позволили суцестван-но улучшить характеристики лазерного излучения в УФ области спектра (ЬЗЗО 345 пм) - ZnS. в синей (Х=450-475 пм) - ZnSe, ь голубой (А.=475-495) - ZnCdS, п красной (А.^620) - ZnCdSe. Использование монокристаллов ZnS:Te, CdS:Te, ZnSe:Te позволяет улучшить »1фектир иостъ ЭЛТ високого разрешения с монокристаллическим экраном более, чем 2 раза по сравнению с базовым объектом на основе монокристаллов иттрий-аллшшшевого граната с церием. В этом разделе также рассмотрены характеристики детекторов ренгеновского излучения на основе CdS:Te, жидкокристаллических модуляторов светп с фотопроводяадм слоем из ZnCdSe, ZnSe, а также датчиков электрического поля на основе кристаллов ZnSe, которые имеют преимущества по сравнени» с извест-ішми конструкциями.
В_заключении приведены основные результаты реботы.
В .щжложонии приведены акты внедрения к использования разработанной в денной работе технологии выращивания монокристаллов халъко-генидов цинка и твердых растворах цинка и кадмия в ряде организаций России.
