Исследование процессов переноса в неоднородных твердых растворах AIIBVI тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Іл ІІДр т Національна Академія Наук України Інститут фізики напівпровідників

На правах рукопису

Клецький Сергій Володимирович

Дослідження процесів переносу у неоднорідних твердих розчинах АІІВУІ

/01.04.10 - фізика напівпровідників та діелектриків.

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук.

Київ - 1997

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті фізики напівпровідників Національної Академії наук України.

Провідна організація: Чернівецький державний університет

Захист відбудеться 28 березня 1997 року о 14 год. 15 хв. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д50.07.01 при Інституті фізики напівпровідників Національної Академії наук України за адресою: 252028, Київ - 28, пр. Науки, 45.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту фізики напівпровідників Національної Академії наук України за адресою: (м. Київ, пр. Науки, 45).

Автореферат розісланий 1997 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор Гречко Леонід Григорович.

доктор фізико-математичних наук, провідний науковий співробітник Піпа Віктор Йосипович.

ім. Ю. Федьковича

доктор фіз.-мат. наук

С. С. Іщепко.

Актуальність теми досліджень. Розробка і вдосконалення нових електронних систем з поліпшеними функціональними характеристиками стимулюють неперервний розвиток досліджень у суміжних областях фізики, електроніки та технології напівпровідникових твердих розчинів. Перехід від елементарних напівпровідників до багатокомпонентних твердих розчинів типу АхВуСі-х-уО та АВхСі_х дозволяв не тільки одержати нові матеріали електронної техніки, але й обійти технологічні труднощі, обумовлені структурним погодженням з підкладками.

В області інфрачервоної фотоелектроніки особливу увагу привертає широкий клас напівпровідникових твердих розчинів АІІВУІ, а в цьому класі - група відносно нових матеріалів -напівмагнітних напівпровідників. Властивості цих матеріалів, а як правило це багатокомпонентні тверді розчини заміщення, визначаються наявністю в діамагнітній матриці іонів з незаповненою сі- або ^оболонкою.

Широке коло фундаментальних та прикладних досліджень вузькощілинних напівпровідників АІІВУІ обумовлено цілою низкою їх виняткових властивостей, зокрема надзвичайно високою чутливістю їх електронної підсистеми до зовнішніх впливів: температури, тиску, електричних та магнітних полів, світлового випромінювання та інше. Технологічна можливість контролювати ширину забороненої зони дозволяє значно збільшити сферу їх практичного застосування. Велика рухливість носіїв дає змогу створювати на їх базі високоефективні електронні прилади -приймачі та генератори електромагнітного випромінювання у широкому спектрі довжин хвиль від радіо- до інфрачервоних. Завдяки багатьом унікальним особливостям (наприклад, таким, як висока фоточутливість та високий квантовий вихід люмінесценції) ці кристали знайшли своє практичне застосування при створенні датчиків різного роду випромінювань. Дуже цікавими є перспективи створення структур АІІВУІ з пониженою розмірністю.

До початку виконання даної роботи в літературі було обмаль публікацій, що торкались вивчення фазових рівноваг в деяких твердих розчинах, наприклад МпхІ^ЬхТе, відсутні дані по взаємодифузії компонентів в гетероструктурах МпхН2].хТе/СсІТе. Також не були розроблені методи розв'язку обернених задач кристалізації багатокомпонентних сполук Стефанівського типу та транспорту нерівноважних носіїв в твердих розчинах із складним

профілем концентрації домішок та інше. Дослідження квазінульмірних структур тільки розпочалися.

Вказане вище зумовлює актуальність теми даної роботи, в результаті виконання якої передбачалося не тільки одержати нові теоретичні результати, але і сприяти розробці сучасної напівпровідникової технології та, кінець кінцем, відкрити шляхи для подальшого поліпшення параметрів і розширення номенклатури приладів і елементів інфрачервоної фотоелектроніки.

Основною метою роботи був теоретичний аналіз кола питань, пов’язаних з дослідженням процесів переносу в неоднорідних твердих розчинах AIIBVI і, в першу чергу, в напівмагнітних напівпровідниках типу Hg)_xMnxTe. При цьому особливості матеріалів визначили такі основні напрямки досліджень:

1. Аналіз і розрахунок фазових рівноваг в потрійній системі Hg-Mn-Te.

2. Аналіз, моделювання та оптимізація методів епітаксійного вирощування напівпровідникових плівок з неоднорідним профілем складу на базі твердих розчинів Hg^x.yMnjjCdyTe.

3. Аналіз та моделювання процесів переносу носіїв заряду у варизонних структурах з нелінійним профілем ширини забороненої зони.

4. Встановлення деяких термодинамічних, електрофізичних та оптичних характеристик твердих розчинів AIIBVI.

5. Нелінійне поглинання світла мікрокристалами CdSxSei_x в скляних матрицях.

Основним об'єктом дослідження був напівмагнітний вузькощі-линний напівпровідник Hg]_xMnxTe, як один з найбільш перспективних матеріалів інфрачервоної фотоелектроніки. Крім того, деякі дослідження проводились і на інших напівпровідниках Hgj.xCdxTe, CdTe, CdSj-Se^x, Al^xGaxAs та гетероструктурах на їх основі Hg).x.yMnxCdyTe/CdTe. Доцільність вибору того чи іншого матеріалу визначалась умовами конкретної проблеми, що розглядалась.

Результати проведених досліджень та розробок становлять науковий інтерес, пов'язаний з встановленням механізмів фізичних процесів, які вивчалися у роботі, та створенням нових теоретичних та експериментальних методик, а також практичний інтерес, оскільки були застосовані при одержанні високодосконалих матеріалів групи AIIBVI з метою їх використання для створення інфрачервоних фотоелектронних приладів.

Наукова новизна роботи полягає в тому, що вперше:

1. Систематично досліджені фазові рівноваги в

трикомпонентній системі Мп-^-Те. Вперше розраховані лінії солідусу та ліквідусу і побудований телуровий кут фазової діаграми цієї системи.

2. Побудовано алгоритми чисельного рішення нелінійних задач Стефана відповідно до кристалізації багатокомпонентних сполук. В рамках моделі рідинної епітаксії встановлена взаємно-однозначна відповідність між керуючим зміненням температури в часі та потрібним профілем складу варизоняої структури.

3. Запроваджено математичну модель взаємодифузії

компонентів в системі Мпх^і_хТе/СсГГе і чисельний метод послідовних наближень, за допомогою якого були досліджені

дифузійні процеси, що спостерігаються під час епітаксійного вирощування вузькощілинних напівпровідників.

4. Розглянуто проблеми транспорту нерівноважних носіїв в

варизонних структурах з нелінійним профілем складу при

освітленні з шнрокозонної поверхні, що дає змогу конструювати фотоприймачі із спектральними характеристиками, потрібними у кожному конкретному випадку.

5. Досліджено закономірності нелінійного поглинання світла мікрокристалами Ссі8х8Є]_х в скляних матрицях. Побудована феноменологічна теорія динамічного ефекту Бурштейна-Мосса для подібних квазінульмірних структур.

Практичну цінність мають майже всі результати, котрі були отримані при виконанні даної роботи. Крім самостійної наукової цінності теорії фазових рівноваг і кристалізації мультикомпонентних систем мають пряме і необхідне застосування в технології вузькощілинних напівпровідників. Низка результатів і висновків, що торкаються дифузії, фотолюмінісценції, контактних явищ та фотопровідності важлива для конструювання і вдосконалення приладів інфрачервоної фотоелектроніхи. Деякі з приведених результатів були захищені 3 авторськими свідоцтвами колишнього СРСР. Крім того, для конкретних розрахунків можуть бути застосовані деякі аналітичні формули. Отримані в роботі результати стимулювали розвиток теорії та постановку нових експериментів на Україні та за кордоном.

Положення, що виносяться на захист:

1. Фазова рівновага в трикомпонентній системі Мп-^-Те з достатньою точністю описується теорією ідеальних асоційованих

розчинів для рідинної фази та регулярних розчинів для твердої фази.

2. За допомогою запропонованих алгоритмів чисельного рішення нелінійних задач кристалізації багатокомпонентних сполук та фотопровідності варизонних структур встановлена взаємно-однозначна відповідність між керуючим зміненням температури в часі, профілем складу епітаксійного шару, що вирощується, та спектральною характеристикою варизонної структури.

3. Взаємодифузія компонентів в системі MnxHgi-xTe/CdTe при малих концентраціях Мп (<5%) описується за допомогою нелінійного коефіцієнту взаємодифузії в формі Ареніуса

D(y,T) = 300 ехр(-8.4 у - 1.83/кТ) см2/с (1)

4. Час життя нерівноважних фотозбуджених носіїв при нелінійному поглинанні світла сферичними мікрокристалами CdSxSC|.x в скляних матрицях в першу чергу визначається рекомбінацією на поверхні мікрокристалу і залежить від її радіуса. При радіусах, менших критичного значення ro<Vl5Dx0, рекомбінація на поверхні мікрокристалу перевищує об'ємну і такі мікрокристали є квазінульмірними структурами навіть при відсутності ефектів розмірного квантування.

Апробація роботи. Основні результати роботи доповідалися на наступних конференціях: VII Міжнародна конференція з процесів росту і синтезу напівпровідникових кристалів та плівок (Новосибірськ, 1986), VII Всесоюзна нарада по фізико-хімічному аналізу (Фрунзе, 1988), III Европейська конференція по росту кристалів (Будапешт, 1991), Міжнародна конференція “Гетероструктури в науці та техніці (Вюрцбург, 1995), XX Міжнародна конференція з мікроелектроніки (Ниш, 1995), Лашкарьовських читаннях та семінарах інституту фізики напівпровідників НАНУ.

Публікації. За матеріалами дисертації отримано 3 авторських свідоцтва СРСР та опубліковано 14 друкованих робіт.

Об’єм та структура дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, додатку, заключения та списку цитованої літератури, що налічує 94 назви. Перший параграф кожного розділу має оглядовий характер, а в останньому наведені стислі висновки. Об’єм основного тексту - 113 сторінок разом з 22 малюнками і 2 таблицями.

У вступі обгрунтована актуальність виконаної роботи, її практичне значення, сформульована мета і викладені основні результати, які виносяться на захист, а також подано короткий зміст дисертації по розділах.

В пертому розділі подані літературні дані і деякі результати експериментальних та теоретичних досліджень стосовно фазових рівноваг у мультикомпонеитних системах, розглянуто декілька прямих та обернених проблем Стефаиівського типу, що описують кристалізацію багатокомпонентних сполук при умовах, характерних для поширених методів рідинно- та газофазної епітаксій та росту монокристалів. Параграф 1.1 має оглядовий характер. У параграфі 1.2 обговорюються результати теоретичного та експериментального досліджень збагаченої телуром області фазової діаграми трикомпонентної системи ^-Мп-Те, що має велике значення для вибору відповідних температурно-концентраційних режимів рідиннофазної епітаксії. Фазові рівновага розраховувались по моделі регулярних асоційованих розчинів: тверда фаза розглядалася як простий регулярний розчин псевдокомпонентів Н^Те і МпТе, рідинна фаза (Нд1.2Мп2)1.уТеу - як повністю асоційований розчин. Результати розрахунку поверхонь ліквідусу та солідусу зображені на мал. 1. Для зручності практичного застосування на мал.1 поруч з ізоконцентратами телуру в рідинній фазі (лінії 1-6) нанесені лінії ізоконцентрат марганцю в твердій фазі (лінії 7-13).

Мал.1. Телуровий кут фазової діаграми потрійної системи І^-Мп-Те

Область зліва від прямих х = 0.35 відповідає полю первинної кристалізації твердих розчинів з структурою сфалериту. Максимальне розходження теоретичних та експериментальних даних по температурі ліквідусу в телуровому куті фазової діаграми цієї системи не перевищувало 10-12 К.

У двох наступних параграфах розглянуто декілька прямих та обернених задач кристалізації твердих розчинів К^.хСсіхТе та ^§і-хМпхТе. Внаслідок неоднакової швидкості дифузії різних компонент в рідинній фазі, сегрегації компонент в твердій фазі, наявності теплоти фазового переходу, нелінійності фазової діаграми та задачі Стефана ріст багатокомпонентного кристалу пов’язаний з суттєвою неоднорідністю складу. В прямій задачі при заданих зовнішніх умовах необхідно знайти профіль складу твердої фази, що вирощується. В оберненій задачі потрібно для заданого композиційного профілю знайти необхідне змінення температури з часом на зовнішній межі системи. Пряма та обернена задачі пов’язані таким чином, що початкові дані однієї виявляються відповіддю для другої. Типові результати рішення оберненої задачі Стефана для різних початкових концентрацій наведені на мал. 2.

Мал.2. а)Температурно--концентраційні режими б) відповідні варизопні структури з лінійними профілями складу.

В другому розділі розглянуті деякі питання хімічної дифузії та взаємодифузії в напівпровідниках АІІВУІ. При високих температурах дифузійні процеси призводять до розмивання різких початкових профілів складу і відповідно до зміни оптичних характеристик фотоприймального пристрою. Для кількісної оцінки дифузійного розмивання у гетероструктурі І-^.х.уМпхСсіуТе/СсІТе було необхідно виконати широкий спектр експериментальних та теоретичних досліджень еволюції профілю складу епітаксійного шару в часі (параграф 2.2). Експериментально було показано, що основний внесок в зміни концентраційного профілю вносять дифузія із зростаючого епітаксійного шару в підкладку і ще більше Ссі в зворотному напрямі. В аналогічних умовах дифузією Мп при малих його концентраціях (<5%), як правило, можна нехтувати. Комп’ютерна обробка дослідних даних на базі розробленої модифікації методу послідовних наближень дала змогу отримати вираз (1) для нелінійного коефіцієнту взаємодифузії в системі. В параграфі 2.3 наведені деякі результати теоретичного дослідження взаємодифузії компонент в умовах, характерних для газофазної епітаксії І^Ьх_уМпхСсіуТе/С(1Те. Температури і, особливо, часи газофазного вирощування значно більші, ніж в методі рідинної епітаксії, тому взаємодифузія грає тут принципово важливу роль. Занадто довгий час процесу росту і (або) подальшого відпалювання є причиною цілковитої гомогенізації зразка. Таким чином, існує реальна можливість отримання як однорідних, так і градієнтних гетероструктур ^Ьх.уМпхСс1уТе/СсіТе з необхідним профілем складу. Аналогічні проблеми були розглянуті і для випадку газофазної епітаксії І^.хСсІхТе/С<іТє (параграф 2.4). Результати розрахунків порівнювались із експериментальними даними. Крім того, аналізувалась проблема створення омічних контактів Н§і_ хС<іхТе до р-СсІТе. В параграфі 2.5 проведено комплексне дослідження дифузії кадмію в р-СсІТе при низькотемпературному відпалюванні (600 С) в парах кадмію. Профіль розподілу концентрації кадмію вимірювався по інтенсивності рентгенівського характеристичного випромінювання. Профіль розподілу мілких донорних центрів, сформованих при дифузії кадмію, реєструвався по інтенсивності лінії ексітону, пов’язаного на донорі. Визначені чисельні значення коефіцієнтів дифузії кадмію в електрично неактивному стані Б = 2.6 10'7 см2/с і донорному стані 1.26 10"9 см2/с. Показано, що різні методи дослідження реєструють розповсюдження кадмію по різних механізмах.

В третьому розділі наведені результати теоретичних досліджень процесів фотопровідності в градієнтних структурах типу Нйі.хСс1хТе/СсІТе, розраховані спектральні та вольт-амперні

характеристики деяких напівпровідникових зразків. Вбудоване квазіелектричне поле у напівпровіднику з координатною залежністю складу суттєво впливає на розподіл нерівноважних носіїв і фактично визначає вигляд його спектральної характеристики. В параграфі 3.2 розглянуто процеси фотопровідності у варизонних структурах Hgj.xCdj.Te/CdTe з лінійним профілем ширини забороненої зони при оптичному збудженні з боку широкозонпої поверхні. Розраховані спектральні характеристики таких структур і оцінені перспективи їх застосування як інфрачервоних фотодетекторів для атмосферних вікон прозорості 3.3-4.2 і 8-13 мкм. Вибір належного градієнту складу забезпечує конструкцію спеціалізованого ІЧ-фотоприймача, чутливого в необхідній частині відповідного атмосферного вікна. В параграфі 3.3 наведені деякі результати чисельного рішення оберненої задачі фотопровідності для варизонних структур ^]_хСгіхТе та ОаЬхА1хТе з різко нелінійними профілями складу, що описуються поліномами високих ступенів. Інтерполяційні поліноми Лагранжа будувались за допомогою завдання координат декількох реперних точок. Змінюючи координати реперів можна шляхом послідовних наближень отримати потрібний вигляд спектральної характеристики. Таким чином, запропонований підхід дає змогу розрахувати потрібний розподіл складу напівпровідникового твердого розчину по товщині епітаксійного шару для виконання конкретної функціональної задачі і тим самим забезпечити необхідні приладні характеристики. Як зразок, знайдено профілі ширини забороненої зони, що забезпечують потрібний вигляд спектральної характеристики.

Мал. 3. Нелінійні профілі складу п'яти варизонних структур (а) і відповідні спектральні характеристики (в)

ю

В даний час інтенсивно досліджуються оптичні властивості різного типу низькорозмірних напівпровідникових структур в тому числі і квазінульмірних з метою пошуку нових матеріалів електронної та оптичної техніки з неординарними і навіть екзотичними характеристиками. У розділи 4 розглянуті деякі питання поглинання світла напівпровідниковими мікрокристалами в скляній матриці за відсутності ефектів розмірного квантування та побудовано феноменологічну теорію динамічного ефекту Бурштейна-Мосса для подібних систем, що враховує розподіл інтенсивності світла по товщині зразка. В параграфі 4.2 розглянута специфіка поглинання світла системою мікрокристалів Сс15х5е].х сферичної форми, які вміщуються в прозорі діелектричні середовища, наприклад скляні матриці. Вважалось, що характерна довжина поглинання К_1»2го, де г0 - радіус мікрокристалу і реалізується однорідний розподіл інтенсивності світла в об’ємі мікрокристалу. Крім того, виконувалась умова стаціонарності збудження і«^, де і - характерний ефективний час рекомбінації, ^ - час лазерного імпульсу. Розглянуто вплив рекомбінації на поверхні мікрокристалу на час життя і просторовий розподіл нерівноважних носіїв, знайдено критичний розмір мікрокристалу

при якому поверхнева рекомбінація дає внесок в загальний рекомбінаційний потік, однаковий з внеском об’ємної рекомбінації. При т082/О>>1 ця формула зводиться до виразу

Далі (параграф 4.3) сформульована математична модель, яка з урахуванням прийнятих наближень дозволяє знайти розподіл інтенсивності світла і концентрації нерівноважних носіїв в ефективному однорідному середовищі за умов відсутності дифузії носіїв на відстані, більшої за характерний розмір г0. У параграфі 4.4 побудована феноменологічна теорія динамічного ефекту Бурштейна-Мосса у зв’язку з нелінійним просвітленням зразка. Результати конкретних чисельних розрахунків квазірівнів Фермі, коефіцієнту поглинання, оптичної ширини забороненої зони та проходження світла в залежності від інтенсивності лазерного випромінювання наведені у параграфі 4.5. Крім того, знайдено розподіл інтенсивності світла, коефіцієнту поглинання та квазірівнів Фермі по товщині зразка. Порівняння з численними

(2)

г* = іІЇ5Вт0.

(3)

п

експериментальними даними дає змогу стверджувати, що наведена теорія досить добре описує фізичні процеси в мікрокристалах, що досліджувались (мал. 4). Знайдені в роботі співвідношення дозволили визначити ряд параметрів мікрокристалів СсіЗо.іЗео.д, що знаходяться в боросилікатній скляній матриці КС-19, зокрема концентрацію і середній розмір мікрокристалів, швидкість рекомбінації на поверхні, час життя нерівноважних носіїв. Визначено, що урахування неоднорідного збудження дозволяє кількісно узгодити теоретичні та експериментальні залежності оптичного пропускання в широкому діапазоні інтенсивності падаючого світла.

Т

юч

Мал. 4. Експериментальні ю~г

(точки) та розраховані (лінії) ю'}

залежності пропускання від інтенсивності падаючого світла ю-і

1-йсо=1.838 еВ; 2-1.853; 3-1.878

20 22 26 28

■ В заключному розділі дисертації сформульовані основні результати дослідження, які виносяться на захист:

1. Запропонована, фізично обгрунтована та підтверджена експериментально методика розрахунку фазових рівноваг в системі Мп-Нй-Те, за допомогою якої побудований телуровий кут фазової діаграми цієї системи.

2. Запропоновані алгоритми чисельного рішення нелінійних задач Стефана відповідно до кристалізації багатокомпонентних сполук. Шляхом чисельного розв'язку оберненої задачі Стефана визначені початкові концентрації розчинів-розплавів та температурні режими їх охолоджування з метою керованого вирощування неоднорідних гетероструктур типу МпхЕ^і_хТе/С<ІТе з необхідним профілем складу.

3. При малих концентраціях Мп (<5%) неоднорідність складу

в напівпровідникових структурах ^Ьх_уМпхСсіуТе/Сс1Те обумовлена переважно взаємодифузією кадмію та ртуті. Взаємодифузія компонентів в такій системі описується

експоненційною функцією абсолютної температури та концентрації кадмію

D(y,T) = 300 ехр(-8.4 у - 1.83/кТ) см2/с

4. Розглянуто процеси фотопровідності у варизонних структурах n-типу з нелінійними профілями складу при освітленні з широкозонно! поверхні. Розраховані спектральні характеристики таких структур та оцінені перспективи їх застосування як інфрачервоних фотодетекторів для двох атмосферних вікон прозорості.

5. За допомогою побудованої феноменологічної теорії динамічного ефекту Бурштейна-Мосса досліджено закономірності нелінійного поглинання світла мікрокристалами CdSxSej.x в скляних матрицях. Продемонстровано, що врахування неоднорідного збудження по товщині зразка дає змогу кількісно погодити розраховані та експериментально знайдені залежності поглинання у широкому діапазоні інтенсивності падаючого світла і встановити, що в таких системах домінує поверхнева рекомбінація. Отримано оцінки часу життя фотозбуджених носіїв, темпу поверхневої рекомбінації та критичного радіусу мікрокристалу в такого типу квазінульмірних напівпровідникових структурах.

Основні результати дисертаційної роботи викладено в наступних публікаціях:

1. Жовнир Г.И., Клецкий С.В., Сочинский Н.В., Фрасуняк В.М. Фазовые равновесия в системе Hg-Mn-Те// Изв. АН СССР, Неорг. матер.-1989, т.25, Лг9 7, с. 1216-1218.

2. Жовнир Г.И., Клецкий С.В. Численное решение обратной задачи Стефана// Кристаллография. -1988, т.ЗЗ, № 5, с.1271-1273.

3. Жовнир Г. И., Клецкий С. В. Температурное управление распределением состава по толщине эпитаксиальных слоев// Ж. техн. физики. -1987, т.57, № 11, с.2247-2250.

4. Клецкий С.В. Кольцо Фурье с подвижным периодическим 5-источником// Ж. техн. физики. -1991, т.61, № 9, с.147-149.

5. Клецкий С.В., Сочинский Н.В., Жовнир Г.И. Взаимодиффузия в гетероструктурах MnxHgf.xTe/CdTe// Укр. физ. журн. -1993, т.38, №6, с.894-897.

6. Клецкий C.B. Взаимодиффузия компонентов в растущей пленке MnxHgi_xTe/CdTe// Кристаллография. -1994, т.39, № 5, с.936-938.

7. Sochinskii N.V., Babentsov V.N., Kletskii S.V., Serrano M.D., Dieguez E. Vapor Phase Epitaxy of CdxHgl0£Te Ohmic Contact Layers on p-CdTe //Phys. stat. sol. (a). -1993. -v. 140, p.445-451.

8. Sochinskii N.V., Bernardi S., Dieguez E., Franzosi P., Kletskii

S.V., Vapor Phase Epitaxy of CdxHgj.xTe on CdTe Hétéroépitaxial Substrates // J. of Crystal Growth. -1995. -v. 149, p.35-44.

9. Бабенцов B.H., Клецкий C.B., Тарбаев Н.И. Низкотемпературная диффузия кадмия в р-CdTe: анализ профилей люминисценции и рентгеновского характеристического излучения// ФТП. -1994, т.28, №12, с.2165-2170.

10. Клецкий С. В. Спектральные характеристики варизонных структур с нелинейным профилем состава// ФТП. -1992, т.26, № 9, с.1631-1634.

И. Клецкий С.В., Сизов Ф.Ф. Варизонные структуры CdxHgi.xTe с нелинейным профилем состава// Укр. физ. журн. -1993, т.38, № 7, с. 1090-1093.

12. Malyutenko V.K., Teslenko G.I., Kletskii S.V., Sokolov V.N., Piotrowski T., Pultorak J. Current Relaxation in a Cylindrical 1-h Structure// Electron Technology. - 1995, v.28, No 3, p. 189-197.

13. Клецкий C.B., Кулиш H.P., Кунец В.П., Лисица Н,П., Соколов В.Н. Нелинейное поглощение света полупроводниковыми микрокристаллами в стеклянной матрице// Укр. физ. журн. -1991, т.36, № 1, с. 18-28.

14. Zhovnir G.I., Kletskii S.V., Sochinskii N.V. Computer Simulation of the Inverse Stefan Problem in Conformity with the Liquid Phase Epitaxy of Hgi_xMnxTe//Phys. Stat. Sol. (a). - 1989, v.115, No 1, P.K31-K34.

15. Жовнир Г.И., Клецкий C.B., Сальков Е.А., Сочинский Н.В. Авт. свид. СССР № 274525 от 24 июня 1987.

16. Жовнир Г.И., Сочинский Н.В., Клецкий С.В., Сальков Е.А. Авт. свид. СССР № 276892 от 31 июля 1987.

17. Жовнир Г.И., Сочинский Н.В., Клецкий С.В., Сальков Е.А. Авт. свид. СССР № 288782 от 22 марта 1988.

Ключові слова: вузькозонні напівпровідники АІІВУІ, варизонні структури, спектральні характеристики, коефіцієнти поглинання.

Клецкий С. В. Исследование процессов переноса в неоднородных твердых растворах АИВУТ.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.04.10 - физика

полупроводников ■ и диэлектриков; Институт физики полупроводников Национальной Академии паук Украины, Киев, 1997.

Защищаются 17 научных работ, содержащих результаты исследований фазовых равновесий и процессов переноса в неоднородных твердых растворах А11ВУ1, а также некоторые термодинамические, электрические и оптические характеристики полупроводниковых структур на их основе. Основным объектом исследований является полумагнитный узкощелевой полупроводник ^}_хМпхТе.' На основе анализа экспериментальных данных предложена термодинамическая теория фазовых равновесий в тройной системе ^-Мп-Те и построен теллуровый угол фазовой диаграммы этой системы. Предложены алгоритмы численного решения нелинейных задач Стефана применительно к кристаллизации многокомпонентных соединений с помощью которых определены начальные концентрации растворов-расплавов и температурные режимы их охлаждения с целью управляемого выращивания неоднородных гетероструктур типа МпхН§1_хТе/Сс1Те с необходимым профилем состава. Приведены численные значения коэффициентов химической диффузии и взаимодиффузии компонентов в системе ^^х-уМпхСс^Те/СсИе.

Рассмотрены процессы фотопроводимости в варизонных структурах п-тила с нелинейными профилями состава при освещении с широкозонной поверхности. Рассчитаны спектральные характеристики таких структур и оценены перспективы их применения как инфракрасных фотодетекторов для двух атмосферных окон прозрачности.

С помощью построенной теории динамического эффекта Бурштейна-Мосса исследовано нелинейное поглощение света микрокристаллами Сс^Бе^х в стеклянных матрицах. Показано, что учет неоднородного возбуждения по толщине образца дает возможность количественно согласовать рассчитанные и измеренные зависимости поглощения в широком диапазоне интенсивности падающего света и установить, что в таких системах доминирует поверхностная рекомбинация. Получены оценки времени жизни фотовозбужденных носителей, темпа поверхностной рекомбинации и критического радиуса микрокристалла в таком типе квазинульмерных полупроводниковых структур.

Kletskii S. V. The study of transport processes in AIIBVI nonhomogeneous solid solutions.

Thesis on search of a scientific degree of the candidate of physical and mathematical sciences on a speciality 01.04.10 - Physics of Semiconductors and Dielectrics; Institute of Physics of Semiconductors of National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev,

Thesis based on 17 scientific papers presents study results on phase equilibria and transport processes in AIIBVI nonhomogeneous solid solutions. Some thermodynamical, electrical and optical characteristics of semiconductor structures are presented too. The main object of the investigation is semimagnetic narrow-gap semiconductor Hgi_xMnxTe. Using the analysis of existent experimental data the thermodynamic theory of phase equilibria in ternary Hg-Mn-Te is developed and Te-corner of phase diagram is plotted. Numerical solution of nonlinear Stefan problems is carried out in conformity with a crystallization of multicomponent systems. Coefficients of chemical diffusion and interdiffusion in Hg(_x.yMnxCdyTe/CdTe system are determined.

The photoconductivity processes in graded band gap structures with nonlinear compositional profiles are studied. Spectral characteristics of n-type structures illuminated from the wide-gap side are calculated and perspectives of their application as infrared photodetectors for atmospheric transmission windows are discussed.

The nonlinear light absorption in CdSxSej.x -doped glasses is investigated by using of the phenomenological band-filling theory. The light intensity distribution along the sample is taken into account and good accordance with experimental data is achieved. The surface microcrystallite influence on the electron-hole recombination lifetime is established and the surface recombination speed is estimated. The critical microcrystal radius and microcrystal concentration in such kind of quasi-zero dimensional semiconductor structures are determined.

1997.