Введение к работе
Актуальность темы. Исследование радиационно-сткмулированннх процессов в неупорядоченных диэлектриках представляет значительный интерес в связи с широким использованием таких материалов в различных приборах и устройствах, работающих в полях ионизирующих излучений. Неупорядоченные диэлектрики в настоящее время широко применяются в качестве'изоляционных материалов, на их основе создаются раз-дачные приборы /микрофоны, дозиметры, акустические датчики, переключатели и т.д./. В этой связи возрастает значение дальнейшего изучения радиационной электропроводности, кинетики накопления и релаксации объемного зарлда в таких материалах, а.также вопросов электрического ''пробоя, при воздействии ионизирующего излучения.
В настоящее время надежно установлено, что процессы переноса и релаксации зарлда в неупорядоченных диэлектриках в течение длительного" интервала времени происходят в дисперсионном режиме. Дисперсионный характер перекоса носителей, заряда существенным образом влияет на характеристики различных процессов и явлеїшй в неупорядоченных материалах. Это обстоятельство обуславливает необходимость изучения радиационной электропроводности и процессов перекоса, накопления и релаксации заряда а дисперсионном режиме.
Цель работы. В диссертации были поставлены следующие цели: 1. провести анализ и расчет кинетики радишзионно-индуцировакного заряда в неупорядоченных диэлектриках'при. облучении их.легкими заряженными частицами /гамиа-квантаки, электронами/; 2. проанализировать и рассчитать кинетику релаксации избыточных носителей заряда в треках тяжелых заряженных частиц; 3. проанализировать и рассчитать влияние температуры и сильных электрических полей на процессы релаксации объемного заряда в неупорядоченных диэлектриках.
Научная новизна.
Впервые решена задача о релаксации заряда в толстом слое гамма-облучеиного неупорядоченного диэлектрика в режиме дисперсионного транспорта носителей заряда, объяснен эффект расслоения объемного заряда на положительно и отрицательно заряженные области.
Впервые сделан вывод о возможности неланяевеновского механизма рекомбинации носителей заряда в неупорддочешых диэлектриках в условиях непрерывного облучения быстрыми заряженными частицами, объяснены результаты экспериментов по радиационному заряжению диэлектриков.
Впервые решена задача о релаксации неравновесных носителей . , заряда в треках тяжелых заряженных частиц в режиме дисперсионного г транспорта носителей заряда.
Впервые проанализировано влияние эффекта Пула-Френкеля на юг- ;
нетику перенс;а объемного заряда в режиме дисперсионного транспорта :
носителей. t
' Практическая ценность. '
Результаты диссертации могут быть использованы для интерпрета- .' ции экспериментальных результатов по кинетике радиационной электро- ' проводности и радиационно-индуцированного заряда, для разработки мер по повышения радиационной стойкости неупорядоченных диэлектриков, применяемых в различных приборах и устройствах, работающих в полях ионизирующих излучений, для анализа режимов работы и оптимизации параметров приборов, разработанных на основе таких материалов.
Основные положения, вииосимне на защиту; ~
1. В процессе релаксации объемного заряда, индуцированного в толстой пластине.неупорядоченного диэлектрика импульсом гамма-излучения, имеет место.его расслоение на положительно и отрицательно заряженные области.
2. Кинетика радиационно-стимулироБанного тока в образце неупоря
доченного диэлектрика, непрерывно облучаемого потоком быстрых заря
женных частиц /длина пробега частиц меньше толщины образца/ опреде
ляется величиной параметра [^EtH-ffy-ffejUc) , представляющего собой
отношение константы бимолекулярной рекомбинации носителей Я- к
лаккевеновской константе рекомбинации (ч9Ге/Уа/<&) . . Здесь fife -
подвижность делокализованных носителей,. & - заряд носителя, Z&. -
диэлектрическая проницаемость материала. При достаточно малых зна
чениях этого параметра, заключенных в некотором ограниченном интер
вале величин, имеет место знакопеременная кинетика радиаццонко-сти-
; мулированного тока, -при больших значениях этого параметра величина ; токаМонотонно убывает со временем. Діапазон значений параметра (ЩЇІ./YJ/e/ifc.) , при которых имеет место знакопеременная кинетика тока, зависит от темпа генерации носителей заряда &> . С увеличэ-: нием (тв: этот диапазон увеличивается, но ни при каких значениях теша генерации нельзя получить знакопеременную кинетику тока при ланкевеновской константе рекомбинации Я—&/Є/Чс./дЄ..
3. Кинетика объемного заряжения диэлектрика в режиме равномерной
объемной высокоэнергетической инжекции заряженных частиц также опре-
'делійтея величиной параметра (T&H/fffieA/cJ . При малых значениях
этого параметра, заключенных в некотором ограниченном интервале величин, временная зависимость плотности объемного заряда является немонотонной /с максимумом/, при больших значениях этого параметра плотность объемного заряда вплоть до выхода на свое стационарное значение является, монотонно возрастающей функцией времени.
4. Задача о релаксации неравновесных носителей заряда в треках облученного тяжелыми заряженными частицами неупорядоченного диэлектрика в рэяимо дисперсионного транспорта носителей может быть решена в рамках модели предписанной диффузии в двух предельных случаях: в случао диэлектрика со схожими энергетическими спектрами- локализованных состояний для электронов и дырок /Qe()~ $&()/ив случае диэлектрика с сильной асимметрией в спектрах дырочных и электронных ловушек. Так в случае сферически симметричного трека на начальной стадии релаксации полное число носителей заряда в треке
Q/г) быстро убывает в результате интенсивной рекомбинации носите
лем, но спустя некоторое время эта величина выходит на свое стацио
нарное значение; это означает, что плотность носителей, распределен
ных в пространстве, столь мала, что вероятность рекомбинации элек
тронов и дырок друг с другом практически равна нулю, и процесс ре
лаксации сводится к диффузионному движению носителей в пространст
во. Знание функции 0.(1:)- позволяет вычислять плотности носителей
заряда, и, следовательно, радиационную электропроводность диэлектри
ка. : ' ....
5і Влияний эффекта Пула-Френкеля на дисперсионный транспорт
объемного заряда является существенным лишь для сильных электричес
ких полей. Учет зтого эффекта при анализе разряда фотоприомника
приводит к значительному увеличению скорости спада напряжения на
фотоприемнике только на начальной1 стадии.его 'разряда, когда поле в
объеме фотоприемника достаточно велико. На завершающей, стадии ре
лаксации заряда эффект Пула-Френкеля практически не влияет на раз
рядные характеристики фотоприемника. ' .
Апробация работы.
Результати, воиодшие в диссертацию, докладывались на седьмой Всесоюзной конференции по радиационной физике и химии неорганических материалов /Глта, октябрь 1989/, на семинаре "Радиационная физика твердого тела" /Севастополь, июль 1990/, на Ш Всесоюзной научной конференция "Физика окисннх пленок" /Петрозаводск, апрель 1991/, на И Мзлуг/иародной вколе-симпозиуме "Физика и химия твердого тела" /Благовещенск, ишь-ивль 1991/, на Всесоюзном научно-техническом
совещании "Электрическая релаксация и кинетические явления в твердых телах" /Сочи, сентябрь 1991/.
Список работ, в которых опубликованы основные результаты диссертации, содержит 9 публикаций.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Общий объем диссертации состоит из 147 страниц текста, которые включают 22 рисунка и список литературы из 86 наименований.
