Введение к работе
Актуальность темы.
Сульфид кадмия традиционно считается одним из наиболее перспективных материалов оптоэлектроники. Б настоящее время он находит широкое применение в производстве фотсприекников, лазеров, светодиодов, люминесцентных и лазерных экранов, других средств индикации. Ведутся разработки по созданию на основе сульфида кадмия датчиков регистрации излучения и частиц, солнечных элементов, а танке устройств оптической логики. Ра-бочий спектральный диапазон CdS соответствует видимой области спектра. Однако, природа многих полос свечения самоак-тивированного сульфида кадмия до настоящего времени не ясна. Предполагается, чтГони связаны с собственнымГточечными де-
полностью отсут^т у«* сїдения оГиз*1ении ансамбля Явственных точечные дефектов как и концентрации кислорода с отклоненииот с^иометши нГясна "Гпіра^ш^аїисимость раст-вошмости кисло^Га в Сс/Т Se б2и иссл^пов^ы оптические сїїствГГальГо сульїда кадіПак ^нкіяТловий ^рal-вашя и сГдГрГания в неПислоГд" Se эти д^ные могуГокГ заться оп^деляіми Zn T^bIZ! технологии TyZtZ HZ*.
Цель исследования. Нами были предприняты исследования оптических свойств и содержания кислорода для монокристаллов сульфида кадмия, полученных основными современными методами, Впервые удалось провести исследования на монокристаллах CdS с известным задрнным широким диапазоном отклонения от стехио-метрии, полученных методом ориентированного наращивания на затравку при контролируемом давлении паров компонентов. Цель исследования состояла в выяснении природы полос излучения самоактивированного сульфида кадмия, влияния кислорода и стапени отклонения от стехиометрии на оптические свойства реального сульфида кадмия.
- 4 _
Задачи диссертационной работы
-
Исследование механизма дефектообралования, типа и концентрации собственных тоиечных дефектов в сульфиде кадмия в зависимости от условий его получения.
-
Доказательство участия кислорода в люминесценции сульфида кадмия, не подверженного специальному легированию. Выявление основных эффектов в изменении оптических своЯс.в, связанных с внедрением кислорода в решетку. Выяснение спектра изогуїектронной примеси кислорода в CdS.
-
Изучение растворимости кислороде, в CdS в пределах области гомогенности, определение температурной зависимости растворимости и форм вховдения кислорода в решетку. Исследование фонового загрязнения кислородом образцов, получаемых раз-личными современными методахи,
-
Исследование трансформации спектра сульфида кадмия при ионном легировании кислородом к изучение однородности распределения кислорода в кристалле.
Методы исследования
Для решения поставленных задач было проведено комплексное исследование спектров катодолюминесценции, кикрокатодолшкнес-ценции, фотоломинесценции, фотовозбуждения, отражения, зависимости лкминесценцик от интенсивности возбуждения и темперетуры в сочетании с изучением особенностей структуры кристаллов.
Общее содержание кислорода в образцах измерялось прецизионной методикой газохроматографического химического анализа. Для определения химического состава участков поверхности и микрообразований использовался рентгеновский микроанализ.
Микроструктура кристаллов исследовалась в растровых элвкTронных микроскопах.
Научная новизна работы
Впервые выяснено, что кислород в ионокристаллах сульф5да
кадмия, получаемых современнмкм ыетодами, присутстзует на уров
не сильного легирования При этом его содзраание в
CdS мо.ііеT меняться в предалах Ъ-А порядков в зьшеииоста
от условий получения.
Впервые определена зависимость растворимости кислорода в CdS от степени отклонения от стехиометрии.
Впервые изучена зависимость оптических свойств сульфида кддмия от концентрации и типа собственных точечных дефектов с учетом присутствующего в нем кислорода.
Впервые показаны: роль кислорода в краевом и красно-оран-кевом самоактивированном свечении CdS зависимость ИК-области спектра CdS от степени отклонения от нестехиометрии. Обнаружен аффект усиления якситон-фюнонного взаимодействия при введении глубоких изоялектронных центров кислорода в CdS,
Впервые получены диаграммы равновесия собственных точечных дефектов в сульфиде кадмия по схеме Шоотки-вренкеля, согласующиеся с эксперименталнными ялектрофизическими свойствами
ddS.
Впервые получена р-Т диаграмма сульфида кадмия и на ее основе сделан анализ зависимости свойств CdS и возможности легирования его кислородом от условий получения.
Впервые теоретически показано, что термодинамический расчет обосновывает условия получения р-типа проводимости и ее величину в CdS .
Практическая цонность работы
Полученная зависимость оптических свойств CdS от концентрации и типа собственных точечных двфектов и содержания кислорода может составить основу методики не раз руша одего контроля, характеризующеЯ образцы сульфида кадмия по степени их отклонения от стехиометрии и уровню чистоты по кислороду.
Полученная зависимость растворимости кислорода п CdS В пределах области гомогенности и объяснение природы полос излучения в самоактивированном сульфиде кадмия позволяют оптимизировать условия роста с точки зрения достижения заданных оптических свойств.
Анализ равновесия СТД и их взаимодействия с кислородом определяет минимум суммарной дефектности CdS , что оптикилирует условия роста кристаллов о наилучшими лазерными свойствами. При ятои выяснение роли глубоких кислородных центров в усилении якситон-фононного взаимодействия указывает путь улуч-
иония характеристик оптоэлектронных прмбоуоэ.
Охаректеризооаны основные совремэнчко метоцы выращиванил монокристаллов сульфида кадмия с позиций )Тклоиеніш от стекиг-котрии и чистоты по кислороду, а такте показано, что оптические свойства материала различны в микрообьемах.
Положения, Выносимые на защиту:
Модель киСЛОРОДНЫХ ЦептрОЙ в суЛЬфиц-г каДШЛ, О6іЯСЯЯЇДЕ,',
природу свечения саыоактиснровашюго оуяь1ица кадмия в видимей области спектра.
Зависимость оптических свойств сульфица кадмия о^ сгепзш отклонения его от стехиометрии.
Зависимость оптических свойств сульфида каддая от содержания D нем кислорода.
Обдае закономэрности собственного дефектообразовання в сульфице кадмия.
Зависимость растворимости кислорода в C/S в пределах области гомогенности.
Возможность качественного анализа присутсгвия кислорода и степени не стехиометрии монокристаллов GS , полученных большинством совраменных метоцоп на основе исследования их оптичоских свойств.
Апгобация работы
Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях М8И.
Публикации. Основные результаты исследований представлены в 5 публикациях, а такие д<эух научных отчетах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из четырех глав, введения и обсуждения результатов. Она содержит 1&9 страниц текста, 61 рисунок, 3 таблицы. Список литература включает 215 наименований.