Введение к работе
Актуальность - темы.Среди большого количества работ, посвященных исследованию свойств полупроводниковых соединений типа А В и их твердых растворов, практически отсутствуют разработки фотоприемников на их основе'и исследования по воздействию ионизирующих излучений на эти материалы. Разработка новых видов ф^топриемников, стойких к воздействию ионизирующих излуче:~іи различного вида и предназначенных для ближней Ш области спектра является одной из 'важных задач, стоящих перед современной наукой. Изготовление ра-диационно-стойких фоаопряемникоо'в своей основе опирается на улучшение радиационных характеристик используемая материалов. В связи с этим одинаково важными являются как изучения влияния ионизирующего излучения на фоторезисторы и фотодиоды, так и углубленные физические исследования процессов, происходящих в полупроводниковых материалах и структурах при радиационных воздействиях..Монокристаллы (jctJk. имеют большую перспективу исполозования их для создания радиационно-стойких источников и приемников ближнего ИК-излучения. В связи с этим представляет болыдум актуальность и практический интерес разработки технологии и создания фотоприемников на основе теллурида галлия, исследование образования и распределения радиационных дефектов и влияния их на изменение свойств кристаллов ОсІЩг а также изучение радиационной -стойкости фотоприемников на их основа,
Целью .диссертационной работь* являлась разработка! физических основ изготовления фотоприемникоз на основе слоистого теллурида галлия и экспериментальное исследование вли.тіия ионизирующих. излучений различного вида на электрофизичсогио и фотоэлектрические свойства монокристаллов теллурида' гг-"г:ія п фотсприемников на их основе.
Для достижения поставленной целиі ^ -получены совершенные однородные монокриоталяы (jcclk. \ -разработаны физические основы'изготовления фотодиодов на основе теллурида галлия;
-исследованы общие закономерности изменения электрических и фото-злектріческих_свойств монокристаллов теллурида галлия при облучении импульснщи гамма-квантами, электронами о анергией 3 и 25 МэВ* и импульсными гамма-нейтронами} -исследовано влияние ионизирующих излучений на аниэатррпию электро-
физических свойств теллурида галлия;
проведены сравнения влияния разных ионизирующих частиц на изменение свойств теллурида галлия, изучены термическая стабильность, образование и распределение радиационных дефектов;
получены качественные данные по радиационной стойкости фо'торе-зисторов и фотодиодов на основе теллурида галлия,
Научная новизна, В диссертационной работе впервые решены следующие задачи:
разработаны физические основы конструирования и технологии изготовления фотодиодов на основе слоистого полупроводника теллурида галлия, предназначенных для ближней ИК-ойласти спектра с максимумом спектральной характеристики при л =0,85 мкм с улучшенными значениями монохроматической и вольт-ваттной .фоточувствительности по сравнению с существующими аналогами;
установлены механизмы образования и распределения радиационных дефектов в слоистых кристаллах теллурида галлия, связанные с изменением анизотропии их свойств при воздействии ионизирующих излучений;
в монокристаллах теллурида галлия определены параметры уровней, на которые оказывает влияние облучение: мелкие и глубокие акцепторы и доноры, "стодовлены термическая стабильность дефектов и энергия активации отжга- облученных образцов. Показано, что при всех случаях облучения ионизирующими излучениями поверхностные эффекты не играют заметной роли;
предложена модель", .объясняющая изменение свойств указанных полупроводников при воздействии ионизирующего излучения: высоко-энергетичезкие облучения низкими и средними дозк.зі в этих материалах создают дефекты'акцепторного типа с неоднородным, слоистил распределением, чередующихся бысокоомных и ниакоомных слоев с. различными соотношениями между концентрация;*! электронов и дырок, т.е. фактически происходит образование нозой выоокоошой прослойки, увеличивающей энергетические барьеры, -существующие между слоями
Установлено, что изменение фотсчувствительнооти фотоприемников на основе теллурида галлия при воздействии ионизирующего излучения различного вида носит одинаковый характер: при малых флюенсах облучения фоточувствительноогь увеличивается, а большие флюенсы приводят к уменьшению фотэчуЕСМительшо-тй, Доказано, что изменение фэточу'вствительности связано, главным образом, с изменением време-
ни жизни основных носителей заряда.
Получены данные о радиационной стойкости фотоприемников. Определено их среднее значение времени потери работоспособности при воздействии имитирующих факторов ядерного взрыва.
Практическая значимость работы. Некоторые усовершенствования, введенные нами в метод медленного охлаждения при постоянном температурном градиенте, позволяют получить более совершенные монокристаллы теллурида галлия с высокой подбижностью основных носи-
телей заряда. Определена однородность полученных монокристаллов с помощью меченых атомов **
Разработаны физические основы конструирования и технологии изготовления фотодиодов на основе теллурида галлия с улучаенньми фотоэлектрическими патаметрамй, предназначенных для ближней ИК-области спектра с Хт =0,85 мкм, удовлетворяющих современным требованиям электронной техники, а также стойких к воздействию ионизирующего излучения. Установлены механизмы образования и распределения радиационных дефектов d теллуриде галлия. Выяснены причины деградации фотоэлектрических свойств фотодиодов на основе теллурида галлия.
Получены данные о радиационной стойкости фотоприемников, необходимые для работы их в условиях повышенной радиации. Разработан метод дистанционного измерения параметров фотоприемииков на влияние внешних воздействующих факторов.
Основные.положения, выносимые на защиту:
I. Физические основы конструирования и технологии изготовления фотодиодных структур на основе теллурида галлия на область спектра "1»0,85 мкм при комнатной температуре со сравнительно повышенном фотоэлектрическими параметрами, стойких к воздействия ионизирующих излучений,
2.Механизмы образования и распределения радиационных дефектов, связанные с увеличением анизотропии свойств теллурида галлия в результате воздействия ионизирующих излучений.
3. $яаичесаая модель, объясняющая изменение свойств теллурида галлия в результате воздействия ионизирующих излучений: высокоэнергетические облучения низкими и средними флюенвами в материалах фоточузствительных элементов фотодиодов создают дефекты акцепторного гипа с однородна, слоистым распределением чередующихся
- б -
высокоомных и низкоомных слоев с различными соотношениями между концентрациями электронов и дырок, т.е. фактически при этом происходит образование новой высокоомной прослойки, увеличивающей энергетические барьеры, существующие между слоями.
4. Изменение фоточувствйтельности фотоприемников на основе теллурида галлия в результате воздействия ионизирующего излучения обусловлено в основном изменением времени жизни основных носителей заряда.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах Института Фотоэлектроники Академии наук Азербайджанской Республики, на ХІУ и ХУ Всесоюзных научно-технических совещаниях и семинарах по вопросам обеспечения " радиационных стойкостей электрорадиоизделий элементов и. материалов при воздействии ионизирующих излучений (Москва,1992 г.), на Республиканской научной конференции "Физика-93" (Баку).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа иьлакена на"119 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав и заключения. В работе 34 рисунка и I таблица. Список цитируемой литературы включает 103 работы.
