Введение к работе
Актуальность темы. Вопрос о взаимодействии ультразвука с элементарными возбуждетгаями решеточной и электронной подсистем в полупроводниковых кристаллах относится к числу фундаментальных проблем физики твердого тела и является актуальным. Интерес к этой проблеме в настоящее время возрастает в связи с развитием акустоэлектроиики и акустооптики.
Кристаллы CdS - полупроводниковые соединения с ярко выраженной фотопроводимостью; они обладают пьезоэлектрическими свойствами более сильными, чем у кварца; для них характерен фотопластический эффект (эффект Осипьяна). Эти кристаллы могут использоваться в акустоэлектрошисе, а также могут служить квантовыми генераторами с электронной накачкой. Изучению изменения свойств CdS под действием различных полей посвящено много работ. Приводимые в них результаты далеко не всегда согласуются друг с другом. Нет единой точки зрения и на природу наблюдаемых эффектов.
Целью данной работы являлось выяснить влияние ультразвука и света на диссипативные свойства кристаллов CdS и оценить вклады электронной и решеточной подсистем во внутреннее трение кристаллов в условиях раздельного и совместного действия ультразвука и света.
Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые в работе экспериментальные исследования проведены на несветочувствителъных по диссипативным свойствам и светочувствительных образцах CdS в широком интервале амплитуд ультразвука и при длительном освещении светочувствительных образцов. Исследования проводились методом составного пьезоэлектрического осциллятора. В данном методе ультразвуковое поле создается пьезокварцем, а не за счет собственного пьезоэффекта CdS, что позволило проводить испытания и при условиях, когда пьезоэлектрические свойства CdS не проявляются. На серии из 39 образцов CdS получен большой объем новых экспериментальных данных. Показано, что процесс ультразвукового воздействия на низкоомные несветочувствительные образцы CdS протекает в несколько стадий. По мере увеличения амплитуды ультразвука в определенных интервалах амплитуд активизируются различные процессы, приводящие к изменениям состояния системы дислокации - закрепляющие их центры.
Большой интерес представляют эффекты, обнаружеіпше в высокоомньгх светочувствительных кристаллах. Это - скачком изменяющиеся при освещении образцов амплитуда относительной деформации s и внутреннее трение Q'1.
Впервые показано, что под действием ультразвука может происходить инверсия знака реакции на свет диссипативных свойств высокоомных кристаллов CdS, и что этот эффект обусловлен изменением соотношения между числом донорных и акцепторных центров.
Все полученные в работе результаты являются оригинальными и с научной точки зрения важны для более глубокого понимания причин изменения физических свойств кристаллов под действием ультразвука.
На защиту выносится следующее:
-
Результаты экспериментальных исследований, проведенных на несвето-чувствителышх и светочувствительных образцах CdS со структурой вюрцита в широком интервале амплитуд ультразвука и при длительном освещении светочувствительных образцов. Опыты проводились в килогерцевом диапазоне частот при комнатной температуре.
-
Процесс ультразвукового воздействия на низкоомные несветочувствительные образцы CdS протекает в несколько стадий. В определенных интервалах амплитуд ультразвука активизируются различные процессы, приводящие к изменениям состояния системы дислокации - закрепляющие их центры.
-
В высокоомных светочувствительных образцах при переходе от темноты к свету происходят скачкообразные изменения амплитуды относительной деформации є0 и внутреннего трения j2"\ при этом скачком уменьшается резонансная частота составного осциллятора/р.
-
Под действием ультразвука изменяется величина скачков амплитуды относительной деформации и внутреннего трения (Де и AQA), возможно даже изменение их знака.
-
Основной вклад во внутреннее трение низкоомных (несветочувствительных) образцов вносит дислокационный механизм потерь.
-
В темновое внутреннее трение высокоомных (светочувствительных) образцов вносят вклад как электронная, так и дислокационная подсистемы, причем вклад электронной подсистемы может превосходить вклад дислокационной подсистемы. На свету основной вклад в диссипативные свойства высокоомных образцов вносит дислокационная подсистема.
-
Уменьшение резонансной частоты составного осциллятора при переходе от темноты к свету обусловлено изменением электрических свойств образцов CdS за счет появления фотоэлектронов.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной конференции "Микромеханизмы пластичности, разрушения и сопутствующих явлений" (г.Тамбов, 1996г.), на III Международной школе-
семинаре "Эволюция дефектных структур в конденсированных средах" (г.Барнаул, 1996г), на Международной научной конференции "Проблемы фундаментальной физики" (г.Саратов, 1996г.), на Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-97" (г.Москва, 1997г.) и на IX Международной конференции "Взаимодействие дефектов и иеупругие явления в твердых телах" (г.Тула, 1997г.).
Основные результаты диссертации опубликованы в 3 статьях и 3 тезисах докладов.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов. Содержание работы изложено на ґ<№ страницах, включающих S0& страниц основного текста, 77 рисунков и 5~ таблиц.
