Излучательная рекомбинация и структурные изменения в широкозонных полупроводниках и диэлектриках при сильном электрическом и оптическом возбуждении тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Р Г Б ОЛ

р УДК 537.312:548.582:621.375

На правах рукописи

ЯБЛОНСКИЙ ГЕННАДИЙ ПЕТРОВИЧ

ИЗЛУЧАТЕЛЬНАЯ РЕКОМБИНАЦИЯ И СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ШИРОКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ И ДИЭЛЕКТРИКАХ ПРИ СИЛЬНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И ОПТИЧЕСКОМ ВОЗБУЖДЕНИИ

01.04.10. - физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Минск 1995

Работа выполнена в лаборатории оптики полупроводников Института физики им. Б.И. Степанова АНБ.

Научный консультант: член-корр. АНБ, доктор физико-математических наук, профессор Грибковсюш В.П.

Официальные оппоненты: доктор Физико-ыатематичеашх наук, профессор Борисенко В.Е. доктор физико-математических наук, профессор Ломако В.М. доктор технических наук, профессор Насибов A.C.

Оппонирующая организация: Институт физики твердого тела и полупроводников AUS

заседании специализированного Созота Д 055.03.05 Белорусского государственного университета ( 220050, г. Минск, просп. Ф. Скорины 4, гл. корпус, к. 206).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белгосуни-верситета.

6 Ш

Автореферат разослан " " 1995 г.

Ученый секретарь специализированного Совета

Защита состоится

доцсн1

Стельмах В.Ф.

- 1 -

ОБЩАЯ ХЛ^ЖГЕРКСТЩЛ РАБОТЫ

Актуальность тома

Получение лазерного эффекта в каналах стркмерных разрядов в полупроводниках в 1973 г. дало новый толчок исследованиям этого явления, известного в диэлектриках с 1887 г. Развитие электрических разрядов в кристаллах происходит в исключительно экстремальных условиях: поле напряженностью порядка 107 В/см воздействует на кристалл за времена 1СГ10 - 1СГ13 с и создает электронно-дырочную плазму (ЗИП) с концентрацией неравновесных носителей заряда (ННЗ) порядка 101д см-3. Экспериментальные исследования пробоя диэлектриков явились мощным стимулом для развития физики твердого тела, однако до настоящего времени нет однозначного мнения ни по одному из его важнейших аспектов - причинам кристаллографической ориентации, механизмам вовбул-дения неравновесных носителей заряда, моделям формирования и развития канала разряда. Можно было надеятся, что всестороннее изучение этого явления в полупроводниках даст возможность получить важную информацию для понимания обуславливали ого причин, обнаружить новые закономерности, полезные для практи- _ ческого использования.

Распространение электрических разрядов в прямсзснных полупроводниках сопровождается рнсокоинтенсивиш свечением. Для объяснения механизмов рекомбинации и генерации света при возбуждении электрическими раррлдамп полезно использовать Фотолп-минесцентные методы исследований, особенно в условия:; достаточно сильного возбуждения. Перспективность с научной точки зрения таких работ обусловлена и тем, что ухе на сеяых рачних этапах изучения взаимодействия мощного светового излучения с веществом обнаружились многие новые интересные физические явления: мнсгочастичные взаимодействия, нелинейное поглецгнио, усиление и генерация света. Некоторое время при интерпретации результатов не обращалось достаточного внимания на структурныэ изменения, происходящие в кристаллах при высоких уровнях лазерного возбуждения, особенно в условиях наиболее часто используемой импульсно-периодическсЛ накачки. Поэтому проведение комплексных работ по изучению рекомбинашгоиных процессов и re-

- г -

нерации света в полупроводниках, выяснению необратимых последствий воздействия лазерного излучения и электрического поля на люминесцентные свойства и структуру решетки широкозонных полупроводников, установлению его механизмов важно в первую очередь с научной точки врения. Однако такие исследования могут принести и практическую пользу, так как позволяют найти способы улучшения качества кристаллов в результате внешних воздействий, разработать способы повышений цорогов дефектообразования и,следовательно, срока службы различных приборов и устройств. Это особенно вакно в тех случаях, когда применяется импульсно-лери-одическое воздействие,а также облучение непрерывным излучением, приводящее к фоторазложецио твердых тел.

Особый научный и практический интерес представляет изучение влияния сильных световых и электрических полей на спектры и интенсивность люминесценции свободных экситонов. Несмотря на многочисленные исследования и значительные успехи в изучении экситонов,оставался открытым вопрос о причинах .приводящих к возникновении структуры резонансных полос излучения свободных экситонов, возбуждение и аннигиляция которых всегда происходят вблизи поверхности кристалла, внутри или около области пространственного заряда.

Многие свойства кристаллов при высоких уровнях электрического и оптического возбуждения имеют ярко выраженную зависимость от кристаллографической ориентации объема или поверхности образцов. В связи с этим было необходимо исследовать анизотропию химического растворения полупроводников соединений А11ВУ1, в которых она изучена явно недостаточно, и сравнить ее с анизотропией других свойств, в первую очередь стримерных разрядов. Методы химического растворения кристаллов широко ис-ользуются для различных практических целей. Летальное исследование процессов растворения обычно сопровождается обнаружением новых закономерностей, полезных при изготовлении приборов и разработке методов определения ориентации кристаллов.

Связь работу с научиики программами. Диссертационные исследования проводились в рамках тем,вхбдящих-в Планы важнейших научно-исследовательских работ в области естественных наук по республиканским комплексным программам:"Исследование процессов поглощения и испускания света при интенсивном электро- и фото-возбувдении" ("Кристалл"),"Исследование механизмов генерации и

рекомбинация носителей заряда в широгсозоннкх полупроводниках" ("Оптика 2.20")."Создание элементов нелинейной оптики и опто-злектроники, изучение их рабочих характеристик" ("Оптика 2.21"), "Разработка, создание и исследование полупроводников}« Лазеров, изучение процессов взаимодействия лазерного излучения и электрических полей с полупроводниковыми кристаллами" ("Лазер 3.03").

Ддл&а работы являлось установление механизмов излучатель-ней рекомбинации и генерации света, моделей формирования внутренних полей, причин образования и отдига дефектов рэаеткй 3 сшрокозонных полупроводниках и диэлектриках при сильных электрических, световых и химических воздействиях, разработка новик способоз определения параметров кристаллов и совершенствования полупроводниковых лазеров с оптической и электронной накачкой.

Для достижения этой цели были определены следующие

- изучение кристаллографической ориентации и излучатель-ной рекомбинация в каналах электриЧе<жкх разрядов в полупроводниках и диэлектриках различных классов сюдгетрнщ разргйот-ка метода расчета анизотропии нелинейной поляризации кристаллов в сильных электрических поляк;

- исследование процессов рекомбинации и генералки спета в полупроводниках при еысоких уровнях оптического аозбуядеяия, причин, обуславливаю^« структуру резонзкегих пезяоо явяшво-ценцки свободных экситснов;

- изучение влияния вногшего авектршескога поля на лями-нссценцию свободных зкеитоноз и процессы дефокгосбрззопашя;

- исследование фэторазлохенйя, откига и образования дефектов в кристаллах под воздействием непрерывного и импуласло-периодического лазерного излучения;

- изучение анизотропии растворения кристаллов, уешювде-ние взагаосвяэи меяду хкмячееккм и полевым воздействие:.!.

Цчучгпз иеззака работд заключается з следуют* рееультагах:

- Впервые возбуждены ориентирование • электркчесглю разряду и ксследсвзны та крксталлографячгскяе свойства, влияние температуры и оптической подсветки а ряде кристаллических твердых' тел:7лЗ, гпО, Zr.Se, ггГГе, СсШБе, СИЗз, Сс1Те. баЛз, 1ЛШЭз,Те02, гпРг и СсЗРг- Доказало, что совокупность направлений распространения электрических разрядов в полупроводниках содержит элементы симметрии точечной группы только данной кристаллографической система и что направления разрядов ке свя-

ванн однозначно с расположением узлов кристаллической решетки.

- Изучена лвшдаесцеиция из каналов стримерных разрядов в различных полупроводниках от ближней УФ до ИК области спектра. Показано, что стримернай способ позволяет воабуздать люминесценцию в любой точке объема кристалла, и что в спектрах стрн-мерной люминесценции проявляется излучение электронно-дырочной плазма и излучатель наг) рекомбинация с участием примесей и дефектов. Получена и изучена генерация света в каналах стри-мерных разрядов в кристаллам 1п0, ОаАз, Сс1Те, установлен причины, оьределдадке ресурс работы стримерных источников света.

- Выдвинута и•обосновала новая идея о причинах кристаллографической ориентации стрингерных разрядов, основанная на явлении саускоицзнтркронания постоянного электрического поля в кристаллах при сильной нелинейной полкрйваоди решетки.

- Изучены фотсшшнесценция и фотопроводимость, генерация света и влияние электрического поля на экситоину» ярыинесцеи-цкю 2пТе. Установлены механизмы иэлучагелыюй реш,!5;шаци«5 в этих кристаллах при высоких уровнях воебуждения и показало, что туиение зкеитолнои 'фотолхзшеецзишш в электрическом поде вызвано ионизацией экситонгах состояний и увеличение« эффективной температуры электронов.-

- Обнаружено и неучено самообра^эние линий излучения свободных' экситошз в кристаллах Сс15. Показано,что это явление вызвано самойоглсяцениом аксвтоннаго излучения в тонком Приповерхностном слое с низкой концентрацией экситозгав, возникаэдкм под воздействием электрических ползи в области пространственного еаряда.

- Исследовано влияние импульсного и иыпудъено-перподи-ческого лазерного излучения на от«иг и образование дефектов решетки в полупроводниках АИВЧ!, найдену факторы, вамерчодие и ускоряющие эти процессы, роказано, что основную роль в механизме лазерного воздействия играют термоупругуш напряжения и электрические поля. ...

- Впервые обнаружены световые картины (гало) на поверхностях полупроводников и показано, что они формируется образующимся при химическом растворении микрорельефом дореркностр в результате преломления и дифракции света,на его элементах н отражают структуру кристалла, • Установлена взаимосвязь между анизотропией скоростей растворения и -анизотропией смещения ио-

• •

- Б - .

нов из положения равновесия в сильных электрических полях.

Обосвозаикрст!» и ясстоверноог» основных результатов диссертации определяется тем, что для выполнения экспериментальных исследований и анализа их результатов были использованы современные технические средства,результаты экспериментов подтверждены теоретическими выкладгами и оценками основных параметров, использованы и проверены в ряде практических применений, подтверждены и цитируются другими авторами.

ПрЯНГОИ^СКЕЯ цзкк&сть пгбсгг» состоит в еледуяжм.

В результате изучения свойств стримерних разрядов в полупроводник разработаны способы определения ориентации кристаллов и определения типа полярной поверхности кристаллов, способ определения неоднородности и блочной структур:-* полупроводников. Создан та«е способ определения ориентации полярных поверхностей, основанный на зависимости формы полосы излучения свободна экситопов от типа полярной поверхности. 1!а основе симметрии и формы световых фигур, фор»я?руешх микрорельефом аа поверхности полупроводников, раврзботачы способы определенна ориентации кристаллов и показателей прелоиаенгл и

roaos. Использование микрорельефа на боксзых грзизк яазероп с оптической иасачксй, а такжо емэсто входных рэркач яазероз с электронной накачкой позволяло повысить модкость я HR3 йткз лазеров на порядок, результаты исследований ыилвна лезораого облучения ira структуру дсфс-ктоз а поверхность ito.iynf'c--:c.tmstori могут быть испольвовенк для улучкекня качесгвп сергсая полуйре-вэшшкошс лазеров. В результата 1:роведекга.ч кгхяэлезгл^ создано 15 нробретенкй.

Оузозекз яаягуюя!.__гку^укге t-a гте-ду:

i: скгиетркл соео!г/пйссти напг^геш!/ ^"плр-сто-^глпл • tí:ü4cci-:hx разрядов s полупроведнш'я:-: осзвгдаот с. и'т'датрг ri тсче'шой группы кряствяяа иди со'гержа? злокенти с-тазхггя, г-::ч-суинэ только данной КрКСТЗЛЛОГрГф!Г!ОСКСЯ СКСТСИС.

2. Кркстаяясгр-л^ическая оркоиагвдя электрических разряда з твердых телах сбусдоплека сгг-'онсиц-энгрироаачкеа зхгктрачес-ксго поля на фронте разряда в определению »зпрезле&иях. возникающим вследствие пространственной зниготропии распределения

свободных зарядов upa условий сильной нелитШюЛ яощдезздкк кристалла.

3. Спектры иэлучении и кинетика фэгопроЕод^оста я ¡;рис-

таллах гпТе при высоких уровнях возбуждения обусловлены зкси-тои-зкситонньш и аксигон-плажонкыуи взаимодействиями, а генерация света при двухмоторном оптическом возбуждении - аннигиляцией свободных зкситонов с испусканием продольных оптических фононов.

4.Сашобрацениа резонансных линий люминесценции свободных экситонов в полупроводниках вызвано сешпоглощением излучения в приповерхностном слое с градиентом концентрации экситонов, созданным электрическими полями поверхностных состояний и пироэлектрического эффекта.

б. Механизма импульсного доцорогового воздействия лазерного излучения на процессу изменения дефектной структуры полупроводников:

- при сравнительно низшк иптенсивностях импульсного лазерного УФ излучения уцеаьвецие концентрации .гомеровских дислокаций на поверхности полупроводников обусловлено их уходом из облученной области иод действием термоулругда напряжений и вследствие ослабления да взаимодействия с дефектами, шзваиво-го экранированием полей дислокаций неравновесными носителями заряда^

- с ростом плотности »югзостк и доза облучения генерируемые лазерный излучением яераоупругиа напряженка и дьезопо-ля, близкие по величине к порргш текучести и пробоя, вызывео? движение и размножение дмслокащий, что способствует цзцекеигяз структуры точечных дефектов и появлении центров безмздучатель-ной рекомбинации.

6. Световые гало, шаиикгзцие на поверхностях полупроводников после химического растпороння,отражает структуру кристалла и формируются в результате преломления и ^фракции света ла пирамидальных элементах микрорельефа.

Дачну^ штял ^йго^ч?.

Содержание диссертации отрат-ает личный вклад автора. Он аа-кличается в постановке еадач исследований (в ряде случаев совместно с В.П.Грибковским), в непосредственном участии в проведении экспериментальных работ вместе с аспирантам?! и коллегами, в самостоятельном выполнении части экспериментальных и теоретических исследовании, в анализе и интерпретации результатов.

Работа выполнена в основном в лаборатории оптики полупроводников Института физику иц. Б.И, Степанова АНБ, з также в

другая организациях России, Литвы и Беларуси совместно с коллегами, выращивавшими кристаллы или участвовавшими в проведении некоторых измерений.

AttpoOmnn работа.

Результаты работы напечатаны в 61 статье,6 препринтах, 16 авторских свидетельствах и заявках на изобретения, 90 докладах на конференциях: IV Всес.сов.по физ., ккм, и техн. прим.Полукр. AnBVI, Одеса, 1976; VI Всес. кснф. по электролюминесценции, Днепропетровск, 1977; Всес.копф. "-Тиэ. ося. наделен, и дегрэд.по-лупроводн.приборов", Кишинев, 1982; V Всессзшюм совецашга по фнз. и техн. прим. полупроводников AnGVI, Вйльгахз, 1983; XXX Сов,по люмин. неорг. материалов, Ровно, 1034; Всес.глиф, по физике полупроводников, Минск, 1985; III Всес. симп."дяак!зсцея-тные пркеми.и прэобр.ионизирующего нзлуче-шя",Львов, 1680; V Меядунар. конф. "Перестраиваемые по частоте лазеры", Иркутск, 1989; 8 и 9 Intern. Conf. Ternary and Multinery ooinpeunds,Kishinev, 1990, Yokohama, 1993-, VI Всес. етнф."Опика лазеров", Ленинград, 1990; XIV Мекдукар. и Всерос. копф."Окк.'Ч лазеров", Ленинград, iS9i,lC£3; V Всерос, йколв-семкнарё "-йшвдга импульс-пых разрядов в коаденсир. средах", Николаев,1991; 7th Trieste SemicoRd. syjnp. on Wido-Dand-Gap semlcond. Trieste, 19021 European Workshop in II-V! Semicond., Aaehon, 1992; 0th int. Oonf. cn 11—VI Сотр. ,Hev;port, 1993; Международной кояф. "Сс-вр.проЗлеш лазерной $изйкя и спектроскоп?«" .Гртдпо, 1933.

Сгурпдач у. Tc'zccvfamn состой* ко

введения, семи глаз, раэЗитнх т ЕЙ верагра$эз, octioBHSSt рз-вультатов и выводе», еккегд цитируемо?! литератур« я списка работ автора. Otygift объем д1сс?рт?га сос^зллй?? Ш-i страйжш, ■гзкет ••»:: ?а 190 стознхшх ь 10 TK5«:-sua;;H

и 77 рисункяэт. БвЗляогрг4кя ссдгрие ¿«3 йагъгчо.ча.го'д.

КХИЙЙ" щгггййсз РЛЕГЛЗ

обосновывается ггяуагьасст& я кознагз диссертг-отч, ^трмудируютсч цели-и-задачи рзботи, -научная новина и пргаягачвекая вначкнося. ксаледогаш'й, . сптлг.гг:ж2 яо~ зоыят, прчзоуится спкеЪк паучник копфергпи;^ и созег-г-Вяй,

г5о року^ьгата,,

жит обзор литературных данных па свойствам электрических разрядов за более чем столетнюю историю их изучения в диэлектриках и полупроводниках.Экспериментальные данние систематизированы по типам, характеристикам разрядов, условиям их возбуждения. Описаны способы возбуждения электрических разрядов. Дан краткий обзор основных гипотез и идей, относящихся к причинам их формирования. В заключение главы обосновывается целесообразность проведения исследований разрядов в полупроводниках.

Глаза Z "Стглагрикэ разряда а вдргкозошш Ьагупрогсда-наз и дютакхршии" посвящена экспериментальному исследований основных закономерностей возбуждения '¡? распространения стри-иерных разрядов в кристаллах. В §1 описаны условия возбуждения и кристаллографическая ориентация разрядов в прямозонких полупроводниках CdSe, CdSSe, CdS, ZnO, ZnSe, ZnS, GaAs, CdTe, ZnTe. Стримерные разряди возбуждались генераторами импульсов напряже-жсния длительностью от 1 до 200 не и амплитудой до 100 кВ, а так;;э при зарядке электрода сильноточным электронным пучком. Напряжение на кристалл подавалось с помощью иглового электрода при непосредственном контакте с поверхностью образца пли через разрядный промежуток электрод-кристалл, помещенный в диэлектрическую вдцкость. В момент подачи импульса напряжения в области иглоеого электрода возникали ярксссетящгеси распространяющиеся по всему объему кристалла треки диаметром несколько микрон. В специально нелегировашшх и достаточно качественных образцах разряды имеют строгуа кристаллографическую ориентация.

В кристаллах с гексагональной реиегкой имеется сесть полуплоскостей <1010> концентрирования разрядов. В каздей из них возможно по три типа направлений распространения разрядов при данной полярности импульса электрического поля: ej, ez и ез. В гчисталлах CdS проявляются все три типа разрядов, которые составляют углы с осью соответственно, 97, 136 и 43°. Установлено, что направления разрядов изменяются на 2-10° с изменением температуры, хотя изменение анизотропии кристалла при нагревании приводит к изменению углов в решетке всего лишь на десятые и сотые доли градуса. В других гексагональных кристаллах все типы разрядов не возникают. В кристаллах ZnO наблюдаются только разряды еь а в CdSe - eg и ез. Вероятность возникновения различных типов разрядов определяется свойствами кристалла, температурой, геометрией внешнего поля, оптической под-

светкой. Например,с ростом температуры наиболее вероятными становятся разряды типа ei, а с увеличением интенсивности внешнего света, разряды этого типа становятся наименее вероятными.

В работе изучено влияние различных воздействий на интенсивность и ориентащаэ стримерных разрядов. Оказалось, что нет заметного влияния воздействия ультразвуковыми колебаниями с частотой 5-15 МГц и интенсивностью до 0,5 Вт/см2, а также предварительного облучения образцов т - квантами Со60 до 109 Р на условия возбуждения и распространения разрядов.

В то же время одноосное сжатие приводит к перераспределению вероятности появления разрядов мелду эквивалентными плоскостями и типами разрядов, к сдвигу спектров стнмулиропан-ного излучения в коротковолновую сторону.

В работе обнаружено гапение объемнх разрядов и стимуляция поверхностных при синхронной оптической подсветке. Изучение влияния на эти процессы интенсивности света,времени задергай и кинеткк фотопроводимости позволило установить,что гааепие разрядов вызвано экранированном внутренних нолей в кристаллах генерированной внесшим светом неравновесными носителями заряда. На основе опитой по изучения влияния одно- я двухсотенного воз-буадэкяя на геп<?ние разрядов и <5отопро1?одш!ость установлено, что предельно© значения концентрации !iH3 п и прозод'.гюсел б для исчезновения разрядов составляет п - З»1014см""3 и б -10~2 См-1см-1. Подсветка в области электрода при опресненных условиях способствует усилению стримерного свочеиия, что объясняется увеличением полевой эмиссии злактрэтоз с кристалла и возрастанием тока в разрядном промежутке игла-кристалл.

В кристаллах со структурой сфалерита ZnSe к ZnS обьенг.ыэ сриентвосзднпме рззряг.м ш? вос-булггдгсд и воэншкзэт только при

Н--ЧЧИЙ высокой кснцеитрэдгл ЩИКССеЙ ИЛИ Д0?-*ХТСЗ yn&'TOKI!. В этих случаях разряды имс-ют вид Есстиг/чевол звезды, р^споло-женьой з одной из плоскостей типа (111),или представляют ссЗо:> картину, аналогичную гексагональным кристаллам.Изучено злияпке температуры и зависящих от концентрации дефектов постоянных розетки ZnS на ориентацию разрядов. Вместе с тем установлено, что в кристаллах CdTe и GaAs объемные разряды возбуждается и направления их близки к некоторым направлениям диагонали грани. В этой же главе описаны ориентированные поверхностные разряды.

Рассчитай фронт :шульса поля в кристалле при движении

искры в иидкоети и распределение поля вблизи поверхности кг-лоеого электрода. Показано,что осевая анизотропия внешнего поля монет оказывать влияние на условия формирования разрядов, как это имеет место в эксперименте, когда в зависимости от ориентации поверхности, к которой подведен игловод электрод, изменяется вероятность появления разрядов определенного типа. Для определения влияния на свойства кристалла величины нормальной компоненты диэлектрической проницаемости (си^е*).зиоргни фокояов Шуьо) , шкрнцы ваш (Ед), а таем длительности ¡а,¡пульсов напряйенуя на едектроде 1о рассчитаны формы шпульсоз падя к концентрации неравновесных носителей заряда при предположении иодзшаыа '¿уииелькой ионизации.

Показано, что е&яйчшш напряйеодосяи поля внутри кристалла увеличишься с уненынеикш длительности импульса напргае-ния в интервале КГ® - 10"10 с, а концентрация ШВ возрастает с уыанызением 1о и увеличивается с ростом темеиературы, она больше да тек исправлений, для которых диэлектрическая проницаемость имеет бодьшде значения.

В ахОй ае главе праведеш результаты изучена» стршсрной люминесценции CdS, КЗхЬ'е^к, гпЭе, гпТе, ЕпЗ, гпО, СШе, СаАз от блылей до МК областей спектра. Показано, что с спектрах излучения этих кристаллов проявляется рекзибдездя в электронно-дырочкой плазме, а тал>;э ьсе типы переходов внутри вапрецэшой зоны, ва кегдогаеиием зксиуонов.Спектры краевого излучения сдвиг/ты в дтншаволноьум сторону по сравнение' со спектрами ®Л при однофотонЕом исзЗугдейади Сравнение спектров свечения поверхности»:-; и объемных разрядов, а также расчеты фэры полос с учетом саыопоггэгупш седдгтельствуют о тем, цю это обусловлено саыопоглоагннем ц концентрационным сдвигам зоны, '"'тримеркый способ позволяет осуществлять возбуждение практически любой точки объема кристалла и создавать высокие концентрации ННЗ, недосунжикыо при других спосбах. Подучена генерации света в |?аналах стримеры« разрядов в гпО, БаАБ, С<1Те, изучены ее спектры, мощность и длительность.

В заключительном параграфе главы описаны электрические разряды в непрямозонных полупроводниках 7пРг И СРРг и диэлектриках ТеОг и Ш)Ь0з- Разряды в этих веществах имеют существенные отличия от стримеров в полупроводниках: в их каналах отсутствует рекомбинационное свечение и возникают разрушения рещет-

ки; направления разрядов зависят не только от полярности импульса, но и от его длительности. Стрости их распространения в этих веществах значительно меньше, чем в прямозонных полупроводниках, близки к скоростям звука и составляют (6-10) -Ю5 см/с.

Разряды в С<1Р2 и гпРг распространяются вдоль оси четвертого порядка в обоих направлениях, а также вдоль осей <И0> и <100> в базисной плоскости; в кристаллах ТеОг фигура разрядов находится в плоскости (001) (<110> и <100>), а а ШЬОз в плоскостях {1Й0>.В кристаллах Сс1Р2 обнаружены различия в длине разрядов вдоль положительного и отрицательного направлений оси С. Это связывается с наличием включений другой фазы.

Таким образом, симметрия картйны разрядов и в полупроводниках, и В диэлектриках содержит все или основные элементы точечной группы симметрии этих кристаллов,хотя направления распространения разрядов не совпадают в общем случае с' нивгташдек-сными осями и не определяются однозначно расположением ионов.

Гжаяа.З "АнизеЦзопяя иогяшЛпоа пелг:р:гз£335! з сдеыпп эгзятрткоскка паяг® и крйсял,яйфа2Й<18вйгбя орясагсй&* разра^аа".

О первом параграфе рассматриваются осноглшэ теории формирования разрядов, включающие представления о механизмах ионизации решетки н возникновения неустойчисостей, подходы к описания процессов варояденйя и распространения об*пс?еЯ сильного поля в кристалле.

Во втором параграфе теоретически рассматривается формирование сильного поля у поверхности сферического электрода и показывается возможность его усиления и концэятрйровгпнз без участия фсконов на фронте плазмы ННЗ в условиях сильной кеяк-нейяой поляризации. Вначале рассматриваются сбпдае соотношения для векторов 0, ь и Н.опйсывеаяих поле.а кристалле при наличия нелинейной полярнзешпг;

а -Л»

О - , 0 -соЕ+Р.

О! ~ еоеиЕ1 - ео(е?^+й5и)Е1,

где 5 Г* - эффективная дизлектричес.'сая проницаемость, йги - ее нелинейная часть. Затем изучается поле в кристаиз вблизи поверхности электрода. Величина поверхностной плотности озряда равна нормальней сосгавляипзй вектора идаукщга: •

б - Бп - еоСепе^+ДгнСЕ^е^Е.

Дальше рассматривается процесс-релаксации поля в ЭДП при генерации НЮ вблизи поверхности сферического электрода, под которым может пониматься канал стримерного разряда в прямогон-ных полупроводниках или канал неполного пробоя в диэлектриках. В процессе релаксации Поля происходит изменение поверхностной плотности свободных зарядов,приходящих на электрод с источника, вследстЕп: изменения 0П. Показывается,что в результате этого на внеаней границе ЭДП поле проадулировано величиной е,:

- -ДсЫЕ^е^+Деи+СЕо^е^Деи-СЕо^е^/СеиСЕ^е^,

где Де^ + СЕо) и Д£1о-(Ео) - нелинейные компоненты диэлектрической проницаемости, создаваемые полем в прямом и обратном направлениях. В центросишетричных кристаллах или плоскостях

Л21л+(Ео)е1ед - ¿-(Ео)е^ и

В направлениях минимальной величины Е^^е^ увеличение заряда на электроде и усиление ноля ва фронтом ЭДП будет ыаксвдальным.

Таким образом,при наличии нелинейной поляризации возможно б принципе возникновение анизотропного распределения поля б кристалле. Если при этом имеются абсолютные максимумы поля, то модно говорить о саиокзццектрировашш поля вдоль оледеленных осей или направлений.При формировании электрических разрядов доста-• )ЧНО небольших добавок к среднему пота, чтобы в этих направлениях резко возросла концентрация ННЗ л,так как п экспоненциально зависит от напряженности поля.Проникновение поля в объем кристалла в таких направлениях будет происходить быстрее,чем в других, поскольку время релаксации поля обратно пропорционально п. Необходимым условием для возникновения концентрирования поля является требование, чтобы величина порога ионизации решетки была больше, чем напряженность поля, при которой проявляются нелинейные эффекты.

В третьем параграфе разработан метод расчета е"Г0е1еа без

• •

ограничения на величину поля. Он состоит в расчете нормальной компоненты вектора поляризации Рп- При этом учитывались три вида поляризации под воздействием внешнего поля: диполи на связях (рп/з) • смещение ионов (р) и дополнительная электронная поляризация, вызванная изменением длин связей.

рп/ь- то/2 Ш(5>-й<*р(Е)],

где «р(Е)-(Уз+его^Е/2)/СУ|+(Уз+ето^,2/2)2]1/2 - степень ион-кости в теории химической связи Харрисона, г*.- длина связей, Уз и У г - ионная и ковалентные энергии, г о - постоянная порядка единицу. Так как то и степень ионности и эффективный заряд копа д*-4«р(Е)-(4-М) зависят от поля, N-2 для кристаллов А1'в71 и N - 3 для соединений А1ПВУ.

Смещение ионов из положен!!« равновесия под воздействие;.« поля находилось из решения дифференциального уравнения движе-нкя иона с приведенной массой,а потенциал межатомного взаимодействия выбирался при этом в форме потенциала Борка-Майера.

Поле поляризации рассчитывалось методом двойных плоскостей и учитывались дипольние моменты блюка'шик 60-100 ячеек кристалла. Таетм образом, по известной величине Е ксшо било рассчитать оп и лдЗсм направлении, а прсншдемостк з^^е* в направлении поля определялись как отнозгниэ 0П/Е. 8 результате расчетов сказалось, что з кристаллах точечной грукпч скииггркя бгл CdЗ существует 18 абсолютных макскмумос поля г, пясскосздиг {1010} при каэдсй полярности талул&са иалразюш. Бта накрзз-.тэнкя с точности!) 3-5 градусов ссг<:мд£")г с каппзвлопилчя разрядов в зт;:х Ял р^сун/.з 2}

пс гнала контурная длагрпросх-ринствертого рг.:;н:)з;:с."'снил "олн С«) пблиги козср.'шсстя олектродз в (4.3 при Т » 300 К п Е> £•10' В/см. Угол 3 отсчптнваотся су оол [С0011, а угол у - ог оси [ЦЕ'ОЗ. На рисунке б) пр«?гдоь-и от 0 и полу-

плоскости (ЮТо> прп оЗеих яогяргсстях поля той гл игаряхеинсс-т\, а на рисунке в) - в плоскости (0001) пря трех значениях Е: 2-Ю7 (1), 107 (2) и 0.5-Ю7 В/сг? (3). что в соответст-

вии с зксперичектздькьмл. даша-мя ири агмаяепии ползсйсс-гй поля яодшнгся направления ррг.прсстргшепвя разря;:лгз( а капреззечгтя де.га'шльксЗ величий! г о.-..! агоокссю (0С01) сеззацсят с ?шя-иогерх'кс?1:'«; р\~г-^г.?, на гаслогичноп поверхности.

Ú)

В)

Зависимость £. от направленна Р нрнстзллдх Ods Cßmra)

В кристаллах со структурой решетки типа N301 максимумы поля находятся в направлениях <100> при отрицательной полярности в соответствии с экспериментальными данными.

Из расчетов следует также, что анизотропия и величина нелинейной поляризации кристаллов со структурой вюрцита значительно выше, чем кристаллов со структурой сфалерита. Поэтому в кубических кристаллах. гпЗ и гпЭе наличие небольшой доли гексагональной фазы приводит к возникновением сетки разрядов, характерной для гексагональных кристаллов. Однако величина нелинейной поляризации существенно разная и среди кристаллов, имеющих структуру сфалерита. Она на порядок больше в Сс1Те и баАБ, чем в гпЗ и 2п2е. Вследствие этого объемные ориентированные разряды возбуждаются только в БаАэ и Сс!Те.

Глава 4. "Лвмтосценцкя и генерация свата при оптгкзснсм возбу|?деккч".

В первом параграфе главы приведены результаты исследования рекомбинадионных процессов в кристаллах 1пТе г.р'Л высоких уровнях возбуждения. Вначале были проведены измерения спектров лшшесценции, спектров возбуждения и температурной зависимости интенсивности фотолюминесценции с целью установления механизмов рекомбинации примесных полос и отбора кристаллов для опытов по изучению процессов многочастичных взаимодействий. Обнаружено, что при Т-78 К в области полосы ©Л свободных экситонов возникает новая полоса, которая смекается в сторону меньших энергий до 1в*г-1024 аГ2с~г плавко (ЛЬ.ч~1п), а затем с ростом 1в положение ее меняется скачкообразно. Аналогичную зависимость от уровня возбуждения проявляет полуширина этой полосы. Изучены люкс-интенсивные и люкс-аьщерныз характеристики кристаллов при одно- и двухфотогпюм возбудде-нии. Проанализированы возможные ыешшгми рекоьйгмацки и показано, что на начальном этапе роста 1В основную роль играет процессы зкситсп-плавмопных взаимодействий. Скачкообразное изменение положения и полуширины полосы объясняется возникновением зкситон-зкситонних взаимодействий, при которых часть энергии аннигилирующих экситонов передается на возбуждение или ионизацию других экситонов.В заключение параграфа проведен анализ кинетики рекомбинации при различных уровнях одностопного и двухфотонного возбуждения с пскопгыо системы балансных уравнений.

Во зтсрся параграфе представлены результаты изучения про-

♦

цессов тушения люминесценции свободных экситонов в электрическом поле (до ю4 В/см). Проанализированы основные причины этого явления: туннельная и ударная ионизации экситонов, а также влияние разогрева носителей в зонах на процессы связывания их в экситоны. Если распределение электронов в зоне в поле Е является максвелловским с температурой Те и экситоны находятся в квазиравновесии с электронами, то коэффициент связывания в экситоны Гэ.обычно обратно пропорциональный Т2, упадет в (Те/Т)2 раз. Рассчитаны эффективные температуры электродов из условия равенства скоростей набора и потерь энергии в поле. Для кристаллов ZnTe с ростом поля до Е-104 В/см Т0 увеличивается до 185 К.

Третий параграф главы посвящен описанию экспериментов по получению и исследованию генерации света в кристаллах ZnSe, ZnTe и CdS при оптическом возбуждении. Генерация в кристаллах ZnTe была впервые получена при оптическом возбуждении наносе-кундными и пикосекундными импульсами излучения рубинового лазера. Измерены спектры усиления и установлено, что генерация возникает при аннигиляции экситонов с испусканием одного или двух оптических фононов. Полоса в спектре усиления кристаллов ZnSe соответствует близко расположенным полосам А - L0 и Р.

Генерация в кристаллах сульфида кадмия изучалась в резонаторах, на боковых поверхностях которых был изготовлен методом химического травления микрорельеф. Это позволило почти на порядок повысить КОД и мощность генерации при Т-78 К,снизить порог разрушения и впервые получить генерацию при Т-300 К и ДЕух-фотонном возбуждении. Микрорельеф способствует подавлению боковых мод, увеличению отражения возбуждающего лазерного излучения внутрь кристалла. Генерация при Т-78 К происходила на линиях A-LO и A-2L0 одновременно, а при 300 К-в области полосы ЭДП.

В четвертом параграфе главы приведены результаты изучения впервые обнаруженного наведенного самообращения резонансных линий излучения свободных экситонов в кристаллах CdS. Оно проявляется в возникновении глубоких провалов на резонансных линиях А и В экситонов после прогрева кристаллов от 77 до 300 - 400 К и последующего быстрого охлакдения, а также на свеяесколотых в жидком азоте поверхностях. Величина провала сначала увеличивается с ростом интенсивности Еозбувдащего света, а затем уменьшается, зависит от ориентации поверхности кристалла, его прово-

• »

димости и постепенно релаксирует з течение нескольких часов. Структура спектра наблюдается до температуры 130 К и, следовательно, не определяется поляритонными эффектами. Это явление аналогично самообращению линий излучения в газах с градиентом концентрации излучающих частиц.

Рассчитан контур полосы фотолюминесценции в кристаллах CdS при наличии поглощающего слоя у поверхности кристалла толки-ной d с малой концентрацией экситонов ПэСх), величина которой определялась из системы диффузионных уравнений для электронно-дырочных пар и экситонов. Оказалось, что провалы действительно появляются при толщинах такого фильтрующего слоя d-100 X и более. Этот слой не является "мертвым", а представляет собой область с пониженной концентрацией экситонов. Показано, что возникновение слоя может быть связано с электрическими полями заряженных поверхностных состояний или пироэлектрического эффекта, усиливающимися в процессе низкотемпературного отжига или скатывания. В подтверждение этого рассчитано распределение ННЗ и экситонов в приповерхностной области кристалла с помощью системы дифузионно-дрейфовых уравнений и уравнения Пуассона и показано, что при Е>104 В/см существует значительный положительный градиент концентрации экситонов в приповерхностной области.

В заключение параграфа описан эффект зависимости формы полосы люминесценции свободных экситонов в кристаллах CdS при Т - 77 К от типа полярной поверхности: на поверхности (0001) пслупирина полосы меньпе, чем на поверхности (ОООТ). Это явление объясняется разными временами жизни и длина1« диффузии НИЗ и экситонов на полярных поверхностях и, как следствие, равной степенью искажения фермы полосы при самопоглощении выходящего из кристалла излучения. Пик экентошюго отражения от поззрхнос-ти (0001) уже к интенсивнее, чзм от поверхности (0001),что свидетельствует с Солее высоком совершенстве анионной стеропн.

Гжг§ "Лгаорззлажо!й.-э н да-$01ткЯ$~зс&23№0 в тиукрд-задакяав под Еоаде<кжв1са лпзгряого шлучегкя я злгктрпсско-го поля". Первый параграф содержит результаты по изучении фотодекомпозиции полупроводников ZnS, CdS.ZnSe под воздействием У<3 непрерывного излучения He-Cd лазера (Х-325 нм). Кинетика процесса изучалась методом фотоотракения. В результате лазерного воздействия в течение нескольких минут на поверхности кристачлсв возникает микрорельеф с субмикронккм размером эле-

I ч

• ■■ - 18 -ментов. Глубина поврежденного слоя составляет от 0.1 до 1 ыкм и увеличивается в месте скопления дефектов и дислокаций, возникновение нарушенного слоя происходит при 1в*1-10 мВт/см2 и сопровождается резким падением выхода ФЛ и коэффициента отражения, увеличением поверхностного сопротивления. Для каждого кристалла определены факторы замедляющие и ускоряющие процесс фоторазложения. Так, кристаллы СМЭ и гпЗо на воздухе разлагаются слабо, но в присутствии воды увеличивается скорость разложения Сс13, а скорость разложения гпБе резко возрастает четыре.чхлористсм водороде. Скорость фотодекомпозиции больше на свежесколотых поверхностях, чем на хранившихся долгое время на воздухе или на химически полированных. Методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии показано, что состав нарушенного слоя близок к стехиометрическому.

Рассчитана температура облученного слоя и показано, что его перегрев не превышает нескольких градусов. Рассмотрены электрохимические реакции, основной из которых в кристаллах п-типа является анодная реакция с потреблением неравновесных дырок. Локализация дырок на атомах VI группы способствует уменьшению электронной плотности вокруг аниона, ослабляет связь И-У1. Процесс начинается там, где атомы имеют свободные связи, т.е. на дефектах решетки. Считается,что электронный ток для реакций восстановления аниона обеспечивается высокой скоростью генерации НИЗ и в результате образуется аморфный слой без преобладания одного из компонентов,как это наблюдалось ранее в других работах при более низких уровнях возбуждения. Указывается, что возможной причиной ускорения процесса на свежесколотых поверхностях могут быть мехакохимические явления, так как известно, что упругая энергия остаточных напряжений может стимулировать химические реакции.

Второй параграф главы посвящен изучению процессов отжига и образования дефектов решетки в кристаллах СсБ, гпТе, гпБе под воздействием импульсного и импульсно-периодического излучения азотного и эксимерного лазеров. Обнаружено,что при плотности мощности лазерного излучения 1о<1 МВт/смг интенсивность собственной люминесценции возрастает в процессе облучения. Максимальное, десятикратное, увеличение интенсивности ФЛ наблюдается на свежесмолотых поверхностях кристаллов гпЗе. Величина усиления ФЛ больше в образцах, имеющих больший квантовый

«

- 19 -

выход ФЛ до облучения и увеличивается с ростом температуры .от 77 до 300 К. Поэтому в результате облучения достигается значительная температурная стабилизация интенсигвностм свечения полупроводника. С ростом дозы или увеличением 1о>1 МВт/см2 квантовый выход ФЛ уменьшается. Подсветка слабым непрерывным излучением приводит к замедлению процессов усиления и гашения, а увеличение частоты следования импульсов способствует усилению деградационных явлений при одинаковой дозе. Проводимость высокоомных кристаллов в результате облучения возрастает на несколько порядков. Глубина области структурных изменений составляет 100-1000 А в зависимости от дозы и интенсивности лазерного излучения. При воздействии на кристаллы мошным излучением эксимерного лазера (1о~бО МВт/см2), возникал плазменный факел и происходила деформация поверхности.

Детально изучены спектры свободных и связанных зкситонов при температурах 77 и 4.2 К в кристаллах 2пТе, ггйе и Сей до и поеле лазерного воздействия, а также после приложения механических напряжений. Показано,что основными процессами, приводящими к ослаблеяш собственной люминесценции является распад центров, связанных с катионными вакансиями и возникновение на их основе беэызлучательиых центров рекомбинации. Изучено такие влияние воздействия электрическим полем на изменение спектров ФЛ. Показана ачалогия электрического и оптического воздействия. Под поверхностью кристалла вблизи электрода или кратера обнаружено большое число дислокаций.

Для установления механизмов воздействия излучения на кристаллы проводились расчеты температуры облученной области, измерения разрешенных во времени спектров излучения ЭДП, оценки концентраций вакансий, продифундировавших из области облучения, расчеты термоупругих напряжений и генерируемых ими пьезополей. Установлено, что тепловая стимуляция движения или образования дефектов играет небольшую роль, так как ДТ<100°. Но показано,что возникающие в возбужденном поверхностном слое термоупругие напряжения и электрические поля могут достигать значений, сравнимых с пределами текучести и пробоя (б>5-107 Н/м2, Е>108 В/м) и стимулировать движение дислокаций и процессы изменения структуры дефектов. Это подтверждено опытами по влиянию частоты следования импульсов и внешних механических нагрузок на спектры и интенсивность люминесценции.

Увеличение выхода ФЛ на сколотых поверхностях объясняется экранированием полей ломеровских дислокаций генерируемыми светом неравновесными носителями заряда. В результате этого ослабляется взаимодействие дислокаций с дефектами и поверхностью и усиливается их движение из облученной области под воздействием остаточных и генерируемых светом упругих напряжений.Дефекты в виде темных пятен и точек обнаруживаются после частичного стравливания облученных слоев, на периферии лазерного пятна, а также в неосвещенной центральной части лазерного пятна, когда оно имело форму кольца.

В заключительном параграфе главы определяется ресурс работы стримерных источников света. Методами фотолюминесцентной, рентгеновской, оптической и электронной микроскопии, рентгеновской топографии и химического травления показано,что в каналах стримерных разрядов в широкозонных полупроводниках отсутствуют разрушения, дислокации, скопления примесей.Установлено,что ресурс работы стримерных источников света определяется увеличением проводимости окружающего кристалл жидкого диэлектрика и приповерхностных слоев кристалла, в которых возникают кратеры и микроканалы пробоя под воздействием искры или электрического поля. Описаны разнообразные формы и виды этих каналов.

Глава 5 "Кристаллографическая а»шзотропия процессов растворения кристаллов". В первом параграфе изучены процессы формирования микрорельефа на анионных сторонах полярных поверхностей (0001), (111) кристаллов со структурой вюрцита и сфалерита. На начальном этапе растворения в местах локализации дефектов образуются треугольные ямки размером d<0.01 мкм. Затем они разрастаются и возникают "видимые" холмики (d*0.1-10 мкм), которые в зависимости от величины произведения скорости травления v на время t не имеют огранки, или же огранены 6 или 12 гранями в кристаллах вюрцита или тремя в кристаллах сфалерита. Определены скорости травления полярных поверхностей кристаллов CdS, ZnO, ZnSe, GaAs, CdTe, а также условия формирования микрорельефа (составы растворителей, время травления, способ предварительной обработки поверхности) на призматических поверхностях гексагональных кристаллов.Установлена ориентация граней элементов микрорельефа. Показано что процесс избирательного травления может быть превращен в полирующее растворение под воздействием света.

Проведены опыты по растворению цилиндров, приготовленных

< •

из кристаллов CdS с осями вдоль направлений Г0001], С10103 и СИЗО]. Методом Гросса впервые определены сечения поверхностей обратных скоростей растворения соответственно в плоскостях (0001), {1120} и {1010} и установлена анизотропия растворения. Симметрия тел растворения и поверхностей обратных скоростей растворения соответствует точечной группе кристалла.

Во втором параграфе главы описываются обнаруженные в работе световые фигуры (гало),формируемые поверхностью с микрорельефом. Эти фигуры наблюдаются со стороны поверхности, содержащей микрорельеф, при создании точечного источника света, например, люминесцирующего, на противоположной. Структура световой картины определяется структурой граней холмиков травления, которая в свою очередь зависит от структуры кристаллов.В целом форма световой картины симметрична относительно кристаллографических направлений. Далее описан механизм формирования световых гало на микрорельефе, учитывающий преломление и дифракции света на микроскопических холмиках.

В заключительном параграфе главы обсуждаются механизмы растворения. Показано, что, анализируя ориентацию химических связей и процессы последовательного переключения их на взаимодействие с компонентами растворителя можно объяснить ориентацию граней ямок и холмиков травления на обеих базисных плоскостях. Однако объяснить пространственную анизотропию растворения на основе такого подхода не удается. Поэтому предпринята попытка установления взаимосвязи анизотропии процессов растворения и нелинейных свойств кристаллов в сильных электрических полях. С этой целбга рассчитаны величины смещения ионов из полохеиия равновесия (р) в различных направлениях в кристаллах 6mn и mar. в электрическом поле на основе подхода, описанного в главе 3. Установлено, что пространственная анизотропия смещения ионов полностью соответствует анизотропии скоростей растворения: в направлении больших величин р имеются максимумы скоростей растворения в кристаллах CdS. Например, в плоскости (0001) CdS это направления типа С1120], а в плоскостях {1010} и {1120} направления максимальных скоростей растворения и смещения ионов расположены вдоль оси С? и под углами примерно 120 к ней.Результаты расчета сравниваются также с литературными дгнными по растворению кристаллов NaCl и показано, что, как и для скоростей травления, рсип > Рсиоз > Рсгооз- Электрическими полями,спо-

• •

собствуюдщми анизотропии растворения,могут быть поля, создаваемые ионами растворителя у поверхности кристалла.

Глава 7 "Практическое использование результатов HHP"

посвящена описанию различных явлений,обнаруженных и изученых в работе, которые использованы или могут быть использованы для различных практических целей. Большинство из них (15) признаны изобретениями. Во введении резюмированы различные способы определения ориентации и качества кристаллов, которые упоминались в тексте диссертации. Это: стримерные способы ориентации объема кристаллов,идентификации полярных поверхностей и направлений, способ определения ориентации полярных поверхностей по форме зкситонных полос люминесценции, способ оптического управления свечения стримерных разрядов.способ ориентации кристаллов с помощью световых гало и способ повышения мощности,КПД и лучевой стойкости полупроводниковых лазеров с оптической накачкой при создании на боковых поверхностях специального микрорельефа. Для практического применения, например,очистки поверхности зеркал резонаторов полупроводниковых лазеров, можно рекомендовать результат« исследования процессов лазерного отжига.

В первом параграфе детально описан способ определения блочной структуры кристаллов,основанный на отклонении разрядов от прямолинейного распространения при прохождении через участки, отличающиеся по ориентации на несколько градусов от объема образца. Показано, что этот способ позволяет установить наличие, форму и ориентацию блоков во всем объеме кристалла.

Во втором параграфе излагается способ определения показателя преломления жидкостей и газов. Он основан на зависимости размеров световых гало от показателя преломления окружающей среды и позволяет определять величину показателя преломления с точностью до 10~3.

Третий параграф посвящен разработке способов повышения мощности и КОД полупроводниковых лазеров с электронной накачкой (ПЛЗН), Показано, что использовние в ПЛЭН вместо входных зеркал микрорельефа с плотной упаковкой и определенной огранкой его элементов позволяет получить увеличение мощности и КПД почти на порядок и уменьшение порога в несколько раз по сравнению с традиционными излучателями, использующими серебряное покрытие.Разработаны составы травителей.и режимы травления для создания микрорельефа на поверхностях кристаллов ZnSe, CdSSe,

CdS, CdTe и GaAs. Изготовлены и изучены ЩЭН на этих полупроводниках. Наиболее высокий КПД (1W) получен на кристаллах CdS при мощности генерации о квадратного сантиметра 3 МВт. Излучение ПЛЭН использовалось для накачки твердотельных лазеров на различных кристаллах.

ИСДОВЦЩ РЕЗУЛЬТАТЫ If РКЗОДЦ

1. Впервые возбуждены ориентированные электрические разряди и исследованы их кристаллографические свойства, влияние температуры и оптической подсветки в ряде кристаллических твердых тел: прямозонных полупроводниках ZDS, Zno, ZnSe, Znie, CdSSe, CdSe,CdTe,GaAs, диэлектриках ЦМЬОэДеОг и непрямозонных полупроводниках ZnPg и CdP2. Симметрия картин электрических разрядов в полупроводниках совпадает с симметрией Точечной группы кристалла или содержит ее основные элементы.

2. Стримерный способ позволяет возбуждать люминесценцию в любой точке объема кристалла и в спектрах стримерной люминесценции полупроводников проявляется излучение электронно-дырочной плазмы и рекомбинация с участием примесей и дефектов. Получена и изучена генерация света из каналов стримерных разрядов в кристаллах ZnO, SaAs, CdTe.

3. Оптическая подсветка позволяет дистанционно, малоинерционно и с эффектом пашти управлять яркостью свечения стримеров. Это явление обусловлено экранированием электрического поля на фронте разряда генерируемыми светом неравновесными носителями заряда.

4.Основные свойства ориентированных электрических разрядов в непрямозонных полупроводниках аналогичны свойствам разрядов в диэлектриках: наличие разрушений в каналах, малая скорость распространения (порядка скорости-звука),отсутствие рекомбинацион-ного свечения и зависимость ориентации от длительности импульса.

Б. На основе обнаруженных новых свойств разрядов созданы стрдаерные способы определения ориентации кристаллов, определения однородности и блочной структуры полупроводников.

б. Методами фотолюминесцентной, рентгеновской, оптической ' и электронной микроскопии, рентгеновской топографии и химического травления показано, что многократное распространение стримерных разрядов в прямозонных полупроводниках не сопровождается

возникновением разрушений или дефектов решетки, а ресурс работы стримерных источников света определяется образованием микроканалов пробоя, дислокаций и точечных дефектов вблизи поверхности кристалла, ослабляющих внутреннее поле.

7. Теоретически показана возможность самоконцентрирования постоянного электрического поля в кристаллах в процессе его формирования в приэлектродной области при наличии сильной нелинейной поляризации.На основе теории химической связи разработан метод расчета диэлектрической проницаемости в постоянном поле без ограничения его Величины и показано, что направления концентрирования поля в кристаллах точечных группы симметрии бггт и тЗш близки к направлениям распространения разрядов.

8.Изучены фотолюминесценция, фотопроводимость, генерация света и влияние электрического поля на экситонную люминесценцию кристаллов глТе. При высоких уровнях возбуждения в излучатель-ной рекомбинации проявляются экситон-плазмонные и экситон-экси-тонные взаимодействия, а генерация обусловлена аннигиляцией эк-ситонов с испусканием продольных оптических Фононсв. Тушение экситонной фотолюминесценции в электрическом поле вызвано иони-вацией экситонних состояний и увеличением эффективной температуры электронов, приводящем к уменьшению коэффициента связывания носителей заряда в экситоны.

9.Обнаружено и изучено самообрацение линий излучения свободных экситонов в кристаллах Сс13. Показано,что это явление вызвано самопоглоаением зкситошшго излучения в тонком приповерхностном слое с низкой концентрацией экситонов, возника-ща*. под воздействием электрических полей поверхностных состояний.

10. Обнаружена зависимость ширины полосы излучень.д свободных экситонов от типа полярной поверхности кристаллов Сс1Б. Показано, что время жизни носителей заряда и экситонов на поверхности (0001) меньше, чем на (ОООТ), вследствие чего меньше глубина диффузии и степень самопоглощения зкситошшго излучения, определяющие форму резонансной полосы. Это явление исполь-зозаяо в люминесцентном способе способе определения типа полярных поверхностей.

11. Методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, £о?оотражения и проводимости исследовано фоторазлс.текиэ полупроводников СаЗ, CdSe, гп5е под воздействием УФ непрерывного лазерного излучения, ояредеаш свойства и структура нарушенных

слоев, установлены ускоряющие и замедляющие этот процесс факторы. Показано,что в результате фоторазложения на поверхности образуется аморфный слой с близким к стехиометрйческому соотношением компонент.

12. Установлены механизмы допорогового импульсного воздействия УФ лазерного излучения на полупроводники типа АПВУ1. При интенсивностях лазерного излучения К1 Шт/см2 уменьшение концентрации центров безызлучательной рекомбинации и увеличение эффективности собственной люминесценции обусловлено уходом ло-меровских дислокаций из области облучения в результате экранирования их полей неравновесными носителями заряда и ослабления взаимодействия дислокаций с поверхностью и примесями. При I >

1 Шт/см2 возникновение новых центров безызлучательной рекомбинации и дислокаций стшулкруется термоупругкми напряжениями и пъезополями, достигающими в области облучения величин, близких к порогам текучести и пробоя: 6 > 5-Ю7 Н/1,£ Е > 108 В/и.

13. Впервые обнаружены светоЕые картины (гало) на поверхностях полупроводников и показано, что они формируются образуются при химическсм растворении микрорельефом поверхности ва счет преломления и дифравдш света на его элементах и отражают структуру кристалла. Установлена взаимосвязь меэду анизотропией растворения и анизотропией смещения нонов из положения равновесия в сильном электрическом поле. Направления макспмалышх скоростей растворения совпадают с направлениями макспгальпих смещений конов.

14. Созданы новые лазерные калучатели на основе полупроводников А1'в71 п баАз с оптической и электронной накачкой с использованием микрорельефа на боковых поверхностях и гкесто "глухих" зеркал, что позволяло повысить мощность л КПД таких излучателей на порядок, значиталыю снизить псрсги генерации и увеличить срок службы.

СЯ1ГС08 РАБОТ АВТОРА

1. Грнбковский В.П. .Кравцов Л.А.Дяхозич А.К. Дупецевич П. А., Яблонский Г.П. Спектры возбуждения прге.ксной фотолюминесценции теллурида цинка // КИС.- 1971.- Т.14. - С.929-931.

2. Грибковский В.П. Дупеневич П.А..Яблонский Г.П.Фотолюминесценция гпТе при 77-296 К //ФТП,- 1973.-Т.7.-С.314-318.

3. Грибковский В.П. .Яблонский Г.П,Фотолюминесценция ZnTe при лазерном возбуждении //¡ШС.- 1973,- Т.18. - С.313-315.

4. Грибковский В.П..Иванов В.Д., Патрин A.A., Яблонский Г.П. Фотолюминесценция ZnTe при двухфотонном возбуждении // ЖПС.- 1074. - Т.21. - 0,926-928.

5. Грибковский В.11..Дроздов Н.А-.Патрин A.A., Яблонский Г.П. ИзлучатедЬная рекомбинация свободныфх экситонов в ZnTe при высоком ypdBHe возбуждения // ЖПС.- 1974. - Т.21.- С. 1009-1014.

6. Яблонский Г.П.ФэтопроЕодимость теллурида цинка при лазерном возбужджении // ФТП,- 1974. -Т.8. - С.1359-1360.

7. Грибковский В.П.. Лукашевич П.Г.. Яблонский Г.П. Тушение зкситонной люминесценции ZnTe в электрическом поле // ФТП.

- 1974.- Т.8, - С,2210-8212.

8. Яблонский Г.Д., Патрин A.A. Излучательнал рекомбинация в ZnTe при высоком уровне оптического возбуждения / Сб."Физика твердого тела и полупроводников"- Мн.1974.-С. 111-112.

9. Грибковский В.П., Паращук В-.В. .Рябцев Г.И., Яблонский Г.П. Свечение монокристаллов арсенида галлия при стримерном

. разряде // ШС.- 1977. - Т.26. - С.651-663.

10. Грибковский В.П., Паразук В.В., Яблонский Г.П. Стримерная люминесценция монокристаллов CdS // ФТП.- 1977. -,т.11. -С.626-630.

11. Грибковский В.П.. Иванов В.А..Паращук В.В..РЯбцев Г.И.. Яблонский Г.П. Вынуждение испускание в арсениде галлия при возбуждении высоковольтными импульсами электрического поля. Квантовая электроника // 1978.- Т.Б. - С.2044-2046.

12. Балтрамеюнас P.A..Грибковский В.П..Иванов В.А. .Куокштис Э.П. Парайук В.В., Яблонский Г.П. Свеченке монокристаллов ZnSe при возбуждении высоковольтными импульсами электрического поля // ФТП.- 1978. -Т.12, - С.497-505.

13. Грибковский В.П. .Запороженко В. А. .Иванов В. А. .Качинский A.B..Парашук В.В.,Яблонский Г.П. Генерация света в монокристаллах ZnTe, ZnSe и CdS при возбуждении пикосекундными импульсами рубинового лазера. Квантовая электроника //

- 197Q. - Т.6. - С.2222-2232.

14. Балтрамеюнас P.A., Грибковский В.П..Иванов В.А..Куокатис Э.П., Паращук В.р..Яблонский Г.П. Люминесценция кристаллов ZnS ври розбуядении излучением лазера и электрическим

- 27 -

полем // ЖПО.- 1979, - Т.30. - С.161-163.

15. .Грибковский В.П. .Зубрицкпй в.в.,Иванов В.А. .Парадук В.В., Яблонский Г.П.Стримерная люминесценция э монокристаллах ZnTe:Al // ФТП.- Т.14. - С,2046-2050.

16. Балтрамеюнас P.A..Грибковский В.П..Запорожченко В.А., Ка-чинский A.B., Куокштис Э.П., Парадук В.В., Яблонский Г.П. Люминесценция и генерация п теллуриде цинка при лазерном возбуждении // МТС.- 1981. - Т.34. - С.1013-1016.

17. Балтрамеюнас P.A..Гладышук A.A..Грибковский В.П.,Куокштис Э.П..Яблонский Г.П- Люминесценция и генерация света в монокристаллах ZnSe при одна- и двухфотонном возбуждена //

Квантовая электроника.- 1981. - Т.4. - C.S01-Q04.

18. Беляева А.К..Грибковский В.П..Иванов В,А.. Яблонский ГЛ. Люминесценция кристаллов ZnTe при лазерном возбуждении// ЖПС.~ 1981. - Т.35. - С.801-В05.

19. Гладь'^ук A.A., Грибковский В.П. .Яблонский Г, П. Стримерные разряды в монокристаллах CdTe //Ш0.-1082.-Т.36,-0.97-100.

20. Gribkovskli V.P..Gladyshchuk A.A. .Zubritskii Y.V.Yablons-kii ß.P. Streamer Discharges In Semiconductors // Phys. Stat. Sol.(a).- 1983. - V.77. - P.765-774.

21. Зубрицкпй В.В., Грибковский В.П., Яблонский Г.П. Стримерные разряды в полупроводниках в интервале температур 4,2520 К // ФТП.- 1083. - Т.17. - С.402-403.

22. Зубрицкпй В.В.,Грибковский В.П..Агаев H.H..Глздыщук A.A., Яблонский Г.П. Излучение поверхностных стримерних разрядов в полупроводниках // ШС,- 1983. - Т. 33. - С.Б56-508.

25. Гладымук A.A..Гурский А.Л..Паращук В.В..Грибковский В.П., Пендюр С.А..Таленский О.Н..Яблонский Г.П. Влияние толцины кристалла,температуры,одноосного сжатия, позприости злс-кг рического импульса и разрядного промежутка ка стрнмерннз разряды в сульфиде кадмий// ЖПС.~ 1985.- Т.42,- 0.300-895.

26. Гладыщук A.A., Гурский А.Л., Паращук В.В., Яблонский Г.Ц. Оптическая модуляция стримерных разрядов в полупроводни-ках//Весц1 АН БССР, сер.ф1з.-мат.навук.-1985.-N3.-C.82-86.

27. Yablonskll G.p. Light Figures on Surfase of Semiconductors // Phys.Stat.Sol.(a).- 1985. - V.92. - P.961-971.

28. Грибковский В.П. .Паращук В.В.,Гурский А.Л., Яблонский Г.П. Поверхностные стримерные разряды в монокристаллах CdSSe // Весц! АН БССР, сер. ф!з.-мат. навук.- 1986. - Кб.-С.61-67.

29. Гладыщук А.А., Гурский А.Л., Параиук В.В., Яблонский Г.П. Влияние температуры и подсветки на стримерные разряды в монокристаллах CdS И CdSe // ЖПС.~ 1986.- Т.44.-С.978-982.

30. Гладыщук А.А., Гурский А. Л., Олеико В. И., Параду к В. В. .Яблонский Г.П. Температурная зависимость кристаллографической ориентации стримерных разрядов в сульфиде кадмия в интервале 77-530 К // Изв.ВУЗов СССР. Физика.- 1987. - Т. 30. - N10. - С.124-128.

31. Gribkovskil V.P..Gurskii A.L..Pashkevich G. A., Yablonskii Q.P. Crystallographlc Orientation of Electric Discharges in ТеОг and LiNbOa Monocrystails // Phys.Stat.Sol.(a). -1SQ7. - V.103. - Р.К1БЗ-К156.

32. Гладыцук А.А., Гурский А.Л., Парацук В.В., Яблонский Г.П. Вынужденное излучение стримерных разрядов в монокристаллах ZnO при 300К // Квантовая электроника.- 1S87. - Т.14. - С.1983-1985.

33. Qladyshchuk A.A..Gurskii A.L..Nikitenko V.A..Parashchuk V. V..Tvoronovich L.N., Yablonskii G.P. Luminescence of ZnQ Wonocrystals at Exitation by Streamer Discharges and Laser Radiation // J. LuMnesc.- 1988. - V.42. - P.40-55.

34. Бохонов А.Ф..Творонович Л.H.«Яблонский Г.П. Дефектообра-зование в кристаллах CdS и ZnSe под воздействием излучения азотного лазера // ФТТ.- 1988. - Г.30,- 0.1505-1532.

35. Яблонский Г.П.. Беляева А.К. Фоторазложекие полупроводнг,-ков ZnSe.ZnS и CdS под воздействием УФ-излучения HeCd лазера // Физ. и хим. обраб. материалов.- 1989.-N4.-С.30-34.

36. Грибковскмй В.П. .Парааук В.В. .Яблонский Г.П.Позьпвние кпл и мощности полупроводникового лазера с оптической наукой //Квант.злекгронигл. К. :Наукова думка, 1990. - В. 38. С.1-7.

37. Gurskii A.L.,Lutsenko Е.V..Pashkevltch G.A.,Trukhan V.M., Yakirovich V.N. .Yablonskii G.P. Crystalicgraphic orientation of incomplete Breakdown in Znf'2 and Cdp£ btonocrys-tals // Phys.Stat.Sol. (a).- 1991. - V.123. - P.K75-K78.

38. Давыдов С. В. .Кулак И.И.. Митьковец А.К. .СтавроЕ А.А. даревич А.А., Яблонский Г.П. Генерация на кристаллах АЙГ: Nd при накачке полупроводниковым лазером // Квантовая электроника // 1991. - Т.18. - С.20-21.

39. Грибковский В.П..Гладыцук А.А.Гурский А.Л., Дуценко Е.В., Морозова Н.К. .Шульга Т.е. .Яблонский Г.П. Кристаллограф -

ческая ориентация и примесное свечение стримерных разря -дов в Ми ZnSe У/ ФТП,- 1S92. - Т.26. - С.1920-1927.

40. Гурский A. Ji., Луценко Е.В., Морозова Н.К., Яблонский Г.П. Примесная люминесценция монокристаллов 2nS:0 при интенсивном фото- и стримерном возбуждении // ФТТ.- 1992. - Т. 34. - С.3530-3536.

41. Гладыщук А.А., Гурский А.Л., Шульга Т.е., Яблонский Г.П. Электрические разряды в монокристаллах сульфида и селени-да цинка./В кн." Лазерная и оптоэлектронная техника ". Мн.: БГУ, 1992. - В.2. - С.58-61.

42. Gurskii A.L..Davydov S.V.,Kulak 1.1..Mltskovets A.I.,Stav rov A.A..Shkadarevitch A.P..Yablonskii G.P. Electron-Beam Pamped Laser Emitters Based on CdSSe Crystals./Proc.8 Int. conf.on tern, and sr.ultin. compounds.- Kishinev. USSR.1992, - V.2. - P. 527-630.

43. Kulak 1.1., Mltskovets A.I., Shkadarevich A.P., Yablonski G.P. Solid State Tunable Lasers under Cathodoluminescent Pump / Proc. Conf."Advanced Solid State Lasers". Santa-Fe. New Mexico.: 1992. - P. 162-164.

44. Gurskii A.L., Davydov S.V., Lutsenko E.V., Kulak I.I., Mltskovets A.J..Yablonskii G.P. Power and spatial characteristics of Electron-Be&n-Pumped semiconductor Lasers / Proc. Int.Conf."Adv.Sol.St.Lasers/Compact blue-green Lasers".- Mew Orlean.,USA.: Techn.Digest Series. 1093. - P. 426-428.

45. Gurskii A.L..Lutsenko E.V..Mltskovets A.I..Yablonskii G.P. High-Efficiency Electron-Beam-Pumped Semiconductor Laser Emitters // Physica B.~ 1993. - V.1S5. - P. 605-S07.

46. Yablonskii G.P. Anisotropy of Dissolution and Hicrorelife of II-VI Semiconductor Compound Surf ice //Advanced Materials for Optics and Electronics.- 1994. - V.3. - P.67-72.

47. Яблонский Г.П., Ракович 10.П., Гладшяук А.А. Влияние кристаллографической ориентации поверхности кристаллов CdS на форму зкеитонных полос излучения // НПО.- 1993. - Т.59. -НЗ/4. - С.207-210.

48. Яблонский Т.П., Ракович Ю.П., Гладыщук А.А. Самообращение линий излучения свободных зкеитонов в монокристаллах CdS// ФТП. - 1994. - Г.28. - N 4.- С. 625-629.

49. Яблонский Г.П., Ракович Ю.П., Гладыщук А.А., Долин В.В.

- 30 -

Самообращение линий экситонной фотолюминесценции в монокристаллах CdS // «ПО.-, 1994. - Т.б. - N3/4. - С.298-304.

50. Луценко E.B., Гладышук А,А., Гурский А.Л., Чехлов 0.В., Яблонский Г.п.Люминесценция и генерация света в монокристаллах теллурида кадмия в каналах стримерных разрядов // ЖПС. - 1994. ~ Т.60. - N1/2. - С.120-124.

51. Grjbkovskíi V.P..Gurskli A.L..Davydov S.V..Lutsenko E.V., Kulak I.I..Mltskovets A.I.. Yablonskli G.P..Qremenok v.F. Semiconductor Electron-Beam Pumped Lasers Based on ZnCdS Compaunds // Japan J.Appl.Phys.- 1993. - V.32.- P.521-523.

52. Гладыщук A.A., Паращук B.B., Никитенко В.А., Марков Е.В,, Смирнов В.В., Яблонский Г.П. Отримерные разряды в монокристаллах ZnO: Пренрйнт 412 / ИФ AHB.- Минск.,1986.-28 с.

53. Гладыщук A.A., Гурский А.Л., Паращук В.В., Пашкевич Г.А., Яблонский Г,П. Электрические разряда в монокристаллах CdS LiNb03 и ТеОг: Препринт 443 / ИФ AHB.-Минск,1986. - 32 с.

54. Гурсккй А.Л., Луценко Е.В., Яблонский г.П.Кристаллографическая ориентация путей электрического пробоя в диэлектриках и полупроводниках: Препринт 607 / ИФ AHB. - Минск, 1990. - 47 с.

55. Грибковский В.П., Грузинский В.В..Давыдов C.B. .Кулак И.И., Митьковец А.И..Ыэрозов В.П. .Стазров A.A..Шкадаревич А.П..Яблонский Г.П. Полупроводниковые излучатели с электронной накачкой на CdSSe. к их применение для возбуждения генерации в красителях и ионных кристаллах: Препринт 618 / ИФ им.Б.И.Степанова АНБ. - Минск. 1990. - 32 с.

56. Яблонский Г.П., Луценко Е.В.Анизотропия нелинейной поляризации в сильных электрических полях и кристаллографическая ориентация разрядов: Препринт 693 /ИФ им. Б.И.Степанова АНБ. - 1994. - 24 с.

57. A.c. 574011 СССР КФ353 «31 Р. 3/26 . Способ определения ориентации полупроводниковых кристаллов. Грибковский Б.П., Парааук В.В., Яблонский Г.П. (СССР).- H 2347578/25; вйле-лено 12,04.76; опубл. 23.05.82. Вш. .N 19.- С.236.

58. A.c. Б78672 СССР МКЙЗ Ш5 В 33/08. Способ■управления.свэ-чеиием стримеров. Грибковский В.П., Паразг/к В.В. .Яблонский Г-П. (СССР). - fj 2341583/25; заявлено 29.03.7o; опубл. 23.05,82, Вш. N 18. - С.297,

es. A.c. 1045785 СССР МККЗ Ю1 N 27/62. Способ определен!»

кристаллографической поляркости поверхности полупроводников. Грибковский В.В., Зубрицкий В.В., Яблонский Г.П. (СССР). - U 33896116/16-16! заявлено 20.01.83; опубл. 15.08.85, Вкш. Н ЭО. - С.248,

60. A.c. 1089182 СССР МКЙЗ Q 01 Н 23/20. Способ определения ориентации монокристаллов. Яблонский Г.П. (СССР). - II 3505880/23-26; заявлено 30.10.82; опубл. 30.04.84, ЙОД, N 16. - С.91.

61. A.c. 12Б7474 СССР Ш!3 G Q1 N21/41. Способ определения показателя преломления жидкостей й газов. Яблонский Г.П., Паращук В.В., Беляева А.К. (CCCf). - М 3033601/31-25; заявлено 29.12.84; опубл. 15.09.80, Вол. N 34. - С.160.

62. A.c. 1356706 СССР МКИЗ Q 01 N 21/64. Способ определения характеристик микроскопических фигур травления Кристаллов. Яблонский Г.П. (СССР).- Ц 3913608/25; заявлено 15.06.85; разрешение на открытую публикацию о? 03.11.04.

63. A.c. 1266015 СССР МКИЗ Н Ol L 21/66. Способ определения кристаллографической неоднородности тонких кристаллических пластин сульфида кадння. Грибковский В.П. Гладыаук A.A., Гурскнй А.Л. Парпцук D.B., Пендюр O.A., Тадекский D.H., Яблонский Г.П. (СССР).- »3938997/24-26; заявлено 4.01.85; разрешение на открытую публцкаща от 03.11.94.

64. A.c. 1491271 СССР, ВД Н Ol L Е1/66. Способ определения кристаллографической неоднородности полупроводниковых кристаллов. Гладксук А.Д., Грнбкопскяй В.П., Парацук В.В., Яблонский Г.П.(СССР).- Н 4С520Б4/31-25; заявлено 07.04.06; раэрекение на открытую публикацию от 03.11.04.

65. A.c. 1622913 СССР, Ш1Э Н Ol S 3/18. ПоАупройоднцкоЕНЙ лазер. Яблонский Г.П. Парэдук В.В., ГркОютскйй В.П. (СССР). - М 4178091/31-25; заявлено 09.01.87; опубл. 23,01.91,Вял. Н 3. - С. 168. '

66. A.C. 1653514 СССР, МКЕЗ Н 01 3 3/16. Полупроводниковый лазер с электронной накачкой и способ его изготовления. Грибковский В.П.,Грузинский В.В..Гурсккй А.Л.,Давыдов С.В. Кула!? И.И., Митьковец А.И., Ставров A.A., Шкадаревич А.П., Яблонский Г.П. (СССР).- N 4712972/31-25; заявлено 03.07, 89; разрешение на открытую публикацию от 03.11.94.

67. Заявка Н 4884238/26 от 21.03.1092, МКИЗ 0 Ol N 1/32, 27/62 Способ определения направления- полярной оси в монокрис-

- 32 - ■

таллад-дифосфида кадмия, Гурский А.Л., Луценко Е.В., Тру-хан В.М., ЯкймовйЧ В.Н., Яблонский Г.П. (РБ). Положительное решение о выдаче патента РФ от 27.08,93.

68. Патент РФ 2017267 МКИЗ Н Ol L 21/306. Способ изготовления полупроводникового лазера с электронной накачкой. Грибков-скмй В.П., Грузинский В.В., Гурский А.Л., Луценко Е.В.,Ку-лак И.И., Митьковец А.И.,СтаВров A.A..Шкадаревич А.П., Яблонский Г. П. (РБ).- N5009254/26! заявл. 17.09,91; опубл. 30.07.94,БЮЛ.М 14. - 3 с.

69. Патент РФ Е017Е68 МКИЗ Н Ol L 21/306. Способ изготовления полупроводникового лазера с электронной накачкой. Грибков-ский В.П., Грузинский В.В., Гурский А.Л., Луценко Е.В. .Ну-лакИ.Й., Митьковец А.Й., Ставров A.A., Шкадаревич А.П., Яблонский Г.П. (РВ).- N 5009255/25; заявлено 17.09.92; опубл. 30.07.94, Вол. N 14. - 3 с.

70. Патент РФ 2013837 МКИЗ Н Ol S 3/18, Способ изготовления полупроводникового лазера с электронной накачкой. Грибкоз-ский В.П., Грузинский В.В., Гурский А.Л., Луценко Е.В..Кулак И.И., Митьковец А.И., Ставров A.A., Шкадаревич А.П., Яблонский Г.П. (РБ).- N'5009655/25; заявлено 17.09.1992; опубл. 30.05.94, Ekm.N 10. - С. 158.

71. Заявка 4944096/26 от £7.12.1991, МКИЗ G 01 N 21/64.Нераз-руиатий способ определения параметров кристаллов полупроводников. Яблонский Г.П., Гладыщук A.A., Зыкова Т.А.,Рако-вич Ю.П. (РБ). Положительное решение о выдаче патента РФ от 06.08.93.

- 33 -РЕЗЮМЕ

. Яблонский Геннадий Петрович "Излучательнал рекомбинация и структурные изменения в широкозонных полупроводниках и диэлектриках при сильном электрическом и оптическом возбуждении"

Ключевые слова: широкоаонные полупроводника, диэлектрики, электрические разряда, изхучгтяьная рекомбинация, экситояи, полупроводниковые лазеры

Диссертация посвящена исследованию люминесценции, генерации, образования и отжига дефектов в ряде полупроводников групп AnBVI, AnIBv, AilBV2 и диэлектриков LitJbOa и ТеОа при высоких уровнях возбуждения. Целью работы.являлось установление механизмов излучателъной рекомбинации, формирования и развития внутренних электрических полей, образования и отжига дефектов решетки в кристаллах при сильных электрических и световых воздействиях, разработка новых методов определенна свойстз кристаллов и улучшения параметров полупроводниковых лазеров.

Впервые возбуждены электрические разряди в ряде кристаллов, исследованы генерация и люминесценция из каналов разрядов, их ориентационные свойства,' влияние температуры. Выдвинута и обоснована идея,о том, что причиной ориентации электрических разрядов является концентрированна электрического поля вдоль определенных направлений в решетке вследствие анизотропии нелинейной поляризации. Установлены механизмы генерации света в кристаллах ZnSe и ZnTe при оптическом возбуждении. Обнаружено и объяснено вызванное низкотемпературным отжигом саг,отображение линий излучения свободных экситонов в кристаллах CdS.Показало, что основную роль е механизмах лазерного допороглвого воздействия играют термоупругие напряжения и электрические поля. Обнаружены световые фигуры (гало) на полярных■поверхностях полупроводников и изучены причины их формирования. Установлен^ взаимосвязь между анизотропией скоростей растворения и смещением ионов из положения равновесия в сильных электрических полях.

Разработаны и защищены авторскими свидетельствами ц патентами способы определения ориентации И структуры кристаллов, а также способы снижения порога и увеличение мощности полупроводниковых лазеров, с оптической и электронной накачкой.

- 34 -Р Э 3 Ю М Е

Яблонск1 Геиадзь Пятрович•"Выпраманальная рзкамбинацыя I структурные емяненн! У шыраказонных пауправадн1ках 1 дыэлектрыках при моцным электрычйым 1 аптычным увбуджэйн!" .

Ключавыя словы: шракаэанния па$г\раваднШ, дыэлектрык1, элекщтиын разрэду, $Упрамянальная рзкамб:'лацыя, экс1тоны, па$правадн1ковыя мазеры

Дысертыцьш прысвечана даследавашго люм!несцзнцы1, генера-ш!, утварэння 1 адпалу дафектау у израгу пауправадШкоу групау А11ВУ1, А11'ВУ, А^В^е 1 диэлектрика^ ШЬОз, ТеОг пры высоках узроунях увбуджзннл. Мэтай працы з'яулялася ^станауленне меха-н1вмау рыпрэмянальнай рэкамбинацы!, фармиравання ^нутраных электрычных пйлеу, Утварэння 1 адпаяу дэфекта£ рашоткх 9 крышталях Пры моцным электрычным 1 светдавкм уздзеянн!, распрацо^ка новых кетадау вызначэння ^ласЩвасцей крышталяу 1 паляпшэння парамет-рау па^правадн!ковых Лазера^.

Упершыню узбуджаны электрьиныя разрады у гаэрагу крышталяу, даследаваны генерация 1 л»м!несцзнцыя з каналау разрадау, !х арыентацыйныя уласЩвасШ, уплыу тэмпературы. Выстаулена 1 аб-грунтавана 1дзя ай тьш.'ято прычынай арыентавання электрычных разрадау з'яуляеЦца канцэнтраванне электрычнага поля уздо^к пзуных напрамкау у разотцы з прычыны ан!затрал!1 нел1нейнай па-лярызацы!. Устаноулены мехаШзмы генерацы! святла у крышталях 2пЗе 1 гпТе пры аптвчным узбудгонн!. быяулена ! вытлумачана вы-кл!канае н!зкатзмпературиум адпалам самаабарачзнне лШй выпра-иеньванна свободных экс1токау у крышталях С<ЗБ. Цаказана, што асноунук) ролю у механиках лазернага дапарогазага уздзеяння адыгрываюць тэрмапругкаснае цапружанне 1 электрычнае поле. Выявлены сцетдавыя ф!гуры (гадо) на палярных паверхнях пауправадн!-коу 1 даследаваны лручыцы 1х фарм!равання. Установлена узаемасу-вязь пам!к ан1затрап!яй хуткасцей растварзяня 1 врушэннем 1онау а палажэння ра^наваг! у моцных электрычных палях.

СтЕораны 1 абаронены бутарсщм! пасведчанням! 1 патентам! спосабы вызначэння арыентацьа ! структуры крышталяу, а таксама спосайы памяншэния парога 1 павышэння магутнасщ пауправаднжо-вых лазерау з. аптычнай ! злектроннай напампоукай.

- 35 -SUMMARY

Yablonskii Gennadii Petrovich "Radiative recombination and structure alterations in wide-band-gap semiconductors and dielectrics at high electric and optical excitation"

Wide-band-pap semiconductors, dielectrics, electric discharges, radiative recombination, excitons,semiconductor lasers

The thesis Is devoted to the investigation of luminescence, generation,creation and annealing of the defects in rI-VI,III-V, II-V(E) semiconductors and In LiNb03, Te02 dielectrics at high excitation levels. The aim of this work was the establishment of the internal electric field,of the defect creation and annealing in the crystals under high electric and optical fields Influence; the elaboration of new methods of the crystal properties determination and the semiconductor laser parameters improvement.

The electric discharges in a number of crystals have been excited for the first time and luminescence and generation from the discharges channels, their crystallographic properties, temperature influence have been investigated. The hypothesis that the reason of the electric discharges orientation Is the concentration of the electric field along the certain directions into the lattice due to nonlinear polarization anisotropy has been put forward and justified. The laser mechanisms in ZnSe and ZnTe crystals at optical excitation have been determined.The low temperature treatment induced self-reversal of the excitonic luminescence lines in CdS crystals was discovered and elucidated.The light figures (galo) on the semiconductor polar surfaces have been discovered and their formation reasons have been estimated. The correlation between the dissolution velosity and the ion displa 3ment from'their equilibrium position in high electric fields have been established.

The methods of the orientation determination and of the laser threshold reduction and the methods of the semiconductor optical and electron beam pumped lasers power increasing have been developed.

ЯБЛОНСКИЙ ГЕННАДИЙ ПЕТРОВИЧ

ИЗЛУЧАТЕЛЬНАЯ РЕКОМБИНАЦИЯ И СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ШИР0К030ННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ И ДИЭЛЕКТРИКАХ ПРИ СИЛЬНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И ОПТИЧЕСКОМ ВОЗБУЖДЕНИИ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков

Тип бумаги - типогравская. Печать офсетная. Объем 2.57л А 2,4 уч.-изд.л. Тираж 100 экз. Заказ ? . Бесплатно.

Институт физики им. Б.И. Степанова АНВ 220072, г. Минск, пр. Ф. Скарины, 68

Отпечатано на ротапринте Института физики им.Б.И.Степанова АНВ

Подписано к печати ¿6.12. 1994

■Хормат 60x90 1/16

Лицензия на издательскую деятельность ИФ АНВ ЛВ N 685 от 23.12.1993 г.