Радиационные дефекты в полупроводниковых фосфидах A3B5 и A2B52 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

РГб од

У 3 ?.М 1093

МШ1СТЕРСТВ0 0СВ1ТИ УКРАЫй ЧЕРН1ВЕ1ШШЙ Д5РЖАВНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ 1м. ЮР1Я ФЕДЬКОВИЧА

На правах рукопису ТАРТАЧНИК ВОЛОДИМИР ПЕТРОВИЧ

РАД1АЦ1ЙН1 ДЕФЕКТИ В ШШ1ВПР031ДНКК0Р1«. ФОСФ1ДАХ А3В5 I А2в| 01-04.10. - ф!зика вал'впров!дник1в та д{елвктрякИ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацП на здобуття науковсго ступени доктора ф!зико - катематичншс наук

ЧерШзЩ - 1993.

Робота виконака в ¡нститут! ядерних дослдаень АН Укра1ни

0ф1п|йн1 опоневти - доктор $1з.-мат. наук, .

професор В.М. Бабич

- доктор ф!з.-мат. наук, про^есор Г.Г. Грушка

- доктор фгэ.-мат. наук, . . професор Д.Б. Корбутяк

Пров1дна ус^аноза - 1нститут физики АН Укра!ни

• Захист д.зертацН вЦбудеться " 23 " К&Ьпк.? 1993 р. о 1500 да зас!данн1 спец*ал1зовано! вчгно! ради Д 068.16.01. Черн{вецького державного ун1верситету 1м. Юр1я Фздьковича.( 27ВД12, Черн1вц1, зул. Коцвбинського, 2, Велика ф!зична аудитор{я).

1з змхетом дисертацП мокна ознайомитксь в науков1й бгбл1отец1 ун1варситету, вул. 1ас1 Укра!яки, 23.

В1дгуки на автореферат просимо надсилати за вказаною адресов ка 1м'я вчевого секретаря спец!ал{зовано! вчеао: ради.

Автореферат розЮлаао " ¡7- " р.

Бчений секретар

спец!ал!зовано! вчено! ради Курганецький М.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАШРИСИШ РОБОТИ

Актуальн|сть теми. Нап!впров!дников! з'едиашш типу широки використовуються в приладобуд.уванн!, як матвр!али для ви товдвшш фотод!од1з, д1 одIв Ганна, фотоопоо!в, оснячаих елемант!в, 1н*вкц1Й-них лазвс1в, пвоетворювач!в енергН, оптоэлектронних пар та !н.

Покоаздння якост! роботи елемент!в м!ксоелвктронних охеи, соз-робка нових прилад!и оптоелектоонно! техн!ки, дальыий розвиток засоб!в обробки I передач! 1нформац11 ставлять задачу роаширашш номенклатур« нвп1впров1дник1в, як! використовуються в елактрошЦй промисловост!, синтезу нових з'еднань з потр!бяими властивостяыи.

В останн! роки нвпрям наукового пошуку зм1стився в сторону окладних ан1зотропних кристал1чних структур, як1 поряд !з звичайними $унхц10иалы1ики можливостями характеризуются ун|калышми Ф1зичним.. властивостями - високими коеф1ц!ентами НротролП, плвохро!змом, нел!н1йними ефектами та !н. Так! кристали иожуть ефактивно викорис-товуватися в !нтегральн!й оптиц!, як помнож.увач! частот, застосову-ються в вигляд! просторових та часових корвктор!в потужних лазь.иих пучк!а, модулптор1в, ком1рок 4арадея 1 т.д.

.Дефектам структура надекить визначальна роль в зм!и! властивос-тей 1шгивпров1дника, особливо складного, в яком.у пор!вняно а моно-ато'мним криоталом к!льк1сть взд!в порушань значно б1дыиа. Опрошнан-ня "видкими частниками - один 1з иайб1льш радикальннх метод!в впливу на структуры! спотворення.ц!ланапрямлено! зм!ни властивостэй кристалл в, один 1з способ!в моделювання процес1в, як1 прот1каыть в навпо-рядкованих тлардот|лышх системах.

Основн! задач! та мета роботи.

Наявна в л!тератур! 1нформац1я про властивост! дефект1в у иап!ь-пров!дникових фосф!дах А3!^ - оуперечлива I неоднозначна; рад!ац1Й-н! дефекта в дIфосфхд1 цинку та шдм!ю до початку ьиконання наших д сл1д:"ень на вивчались 80вс1м.

В представлен!й робот! ставились та роэв'яаувались задач!, як1 СТОСУЮТЬСЯ'прирОДН ВИХ!ДНИХ структурних ПОрУПЗНЪ I ВВ2ДЙНИХ Р13НИМИ видами проникзючо! рад!ацН, доел!дкувалась уерм!чна стасПльн{сть простих та складних дефект!в, досл!джузались параметра 1 основа! характеристики р!вн!в, зв'язаних 13 технолог!чними дефектами та порушеннями рад1ац1йно1 природи, пвозодилось вивчення мех81Иам{в, то обумовлюють виникнення довготривалих релаксацШиих процес!в, як! прот!кають в опром*!нених об'ектах 1 впливають на оптичне поглинання, випром1Нювальиу рекомб!нац!ю.

Одночасно з проведениям досл!джень фундаментального характеру нами розроблялись спо.соби покращення нкост} нап!зпроз1дникових зразк!в та прилад!в, виготоалениг на 1х основ1, з допомогою рад!а-ц1йно - терм!чно1 обробки, Чдновлення вих!дних характеристик 1 парамэтр!в опром!иэних прилад1в при комбшованому акусто - терянному вплив I, конструювались пристро! г ля оптимал1':их реким!в 1 умов рад!ац1Йних випробувань.

Виходячи }з перерахованих задач, основна мета проведених досл!д-жень була сформульована у вигляд! К1Лькох пункт!в, головними а якг:

е одержання детально! 1нформац1! про природу дефектных стан!в, як!

3 5

виникають при опромь.енн! в нап!впров1дникових фосф!дах А В та А^В^, вивчення специф1ки-дефектоутворення в ан!зотропних кристалах, одоржакня в!дом. ;тей про механ!зми деградац!! 1 г'дновлення ф!зичних властивостей, розробка способ1в ке^уваьня цими процесами.

Наукова новизна.

1. Визиачен! порогов! енергП утворення радгац!Йних порушень в фосф1д! гал!ю.

2. Досл!джени в!дпал рад!ац!йних дефект!в в СаР 1 1»Р, утво-рвних електроками р1зних енерг1й, V- квантами Со6? Визначено середн!Й розк!р облает! розупорядкування в фосф1д! гал!ю, яка : шика- при опронь.гнн! швидкш. . нейтронами реактора, а таког опектр

-2-

р!вн1в дафект1в, цо входять до И складу; вивчен:;й в1дпал рад|ац1Й-них пор.ушень, створених ньлтронами.

3. Досл1джена тесм!чна стаб1лън!сть глибоких р1вн!в рад1ац1Й;.лх дефект!в в фосф1дI гал!ю, зизначен! основа1 параметри центр!в, як| компенсують електропров!дн!сть кристал!в « - ! р-ткпу.

4-. Вивчен1 влаотизоот! складнях ваканс1Йних недосконалостей в фосф!д! галЦо та фосф!д 1 1нд!ю, проведен! оц!нки р'озм!р!в позиа;онно» чутливих центр!в, доол!джена 1х терм!чна стаб1льн!ол>. Показано, що областям розупорвдкування в фосф!д! гал!ю властиве мало значения поперечного перер!зу захвату позитрона.

я. Виявлений ефект накопи^ння рад!ац|йних дефект!в р-п- пе-рех!дною областтю зразка при в1д:тл{.

• . . - I, I

6. Досл1джена довгочасова рзлэксяц!я пров!дност! кристал!в фос-ф!ду гвл!ю та фосф!ду !нд!ю, як! м!стять рад1ац1Сн1 нарушения структуру запропонована модель для пояснения процесу захвату 1 . ипускан-ня носНв струму.

7. Вивчена зм!на хвост!в гуотини стан1в в забороон!й зон! фосфиду гал4ю, легованого р!зними домнами, в процес! опром!ненпл та !зохронного в!дпалу. Показано, що глибок! дом!шки не приймають участ! в утворенн! номплекс!в з рад!ац1Йними дефек. .эми, що проявляють огтич-ну активн!сть в област1 фундаментального поглинання. •

8. Виявлень рад!ац!йно-стимульова..а дифуз!я дефект!в та пом!шок при високих температурах 1 вкзоких рШшх рад1ац!йного збудження.

9. Яипвлен' акусто-стимульо^ана дифуз!я рад!ац!йннх дефект!в в опром{н^них кристалах фосф!ду гал!ю та фосф1ДУ }нд!ю. •

10. Вивчен! властивост! рад!ац!Йних порушен?, з оптично-активних криоталах дифосф!ду цинку 1 дифосф1ду кадм{;о.

11. Чосл1джена деградация характеристик СяР-св1тлод|од!в п!д члливом р1знях и ид 1 в рад!ацП заявлено виникнокня " дспорогових " рад!ац!йних дефект!в при электронному та ре мИвському опром1ненн!.

Основн( положения,як! виносяться на захиот.

1. Головна роль в компенсацИ електропровЦност! фосф!д.у гвл!ю при опром|ненн1 належить глибоким р!вням, зв'язаним !з ввканс!ями фосфору та гал1ю. В кристалах, як! м!стять високу концентрац!» рад1а-ц!Йних порушень, захват основних носНв струму проходить такой р!в— ними комплекс!в, до окладу яких входить V Са.

2. Наявн1сть в кристалах фосф}ду гал та фосф1ду 1нд1» вэлтомасш-тебних окупчень точкових дефект!в; оточених потенц!альними бар'ерами приводить до виникнення в них довгочасових рвлаксац1йних процес!в. 8. Облает! розупорядкування в СаР характеризуемся наявн!стю в!д-штовхуючого потенциалу для позитрона 1 служать ефективними стопорами доя переповзання дислокац!Й. Руйнування таких дефект!в проходить при високих температурах.

4. Ефеят допорогового дефектоутворення в фосф!д! гал!ю обумовлений присутн1стю складних порушень структури, до окладу яких входять атоми в нер!вноважному стан!. , .

В д!фосф!д! цинку ваканс!! фосфору нестабШн! при к!мнатн!Й температур!, фосфорн! кваз!молекули в 2пР2 мають низьку рад!ац|Й-ну ст!йк!оть 1 основн! оптично-активн! центри вводятьоя опром!нен-ням в п!дгратку фосфору.

Практично значения результат!в роботи.

1. Результата виконаних досл!джень можуть бути використан! в ядер-н!Й технолог!! нап!впров!',-ник1в та нап1впров1дникових прилад!в, а також для прогноэувення 1 п!двищення рад!ац!Йно! ст!йкост! кристалл, електронних пристро1в та !нте!дальних схем, покра .ення якост! св1тлових пвретворшач!в, оптоелектронних пар, л!н!й звязку та 1н.

2. Одержан! дан! можуть бути використан! при ровробц! нових технолог^, проектуванн! та виробництв! прилад!в в високим квантовим вяходом, пол!пшеними характеристиками.

- Ч -

Результата вивчення довгочасових релаксац!йних процео!в можуть сприяти п1двищэняю стопен! в!дтворюваност! характеристик 1 швидко-дII високочастотних прилед1в, зконструйованих на основ! фосф!ду гал|'ю та фосф!ду. !нд!ю,

3. Розроблено спос!б одераання низькоомного дифосф!ду цинку.

Розроблено спос!б зб!льшення прозорост! зразк!в фосф!ду гал!кт в видим!Й облает! спектра.

5. Розроблено спос!б ультразвукового в!дновлення 1нтеноивност! св1-чення фосф!д^-гал!евих св!тлод!од!в.

6. Запропоновано режим рад1ац!Йно-1ерм!чно! обробки вих!дних крип-тал!в СаР, який покредуб одно}. ,дн!стъ розподиу дом!шок.

7. Зконструйовано пристр!й для опоом!нення зразк|в прир!,эних температурних режимах.

АпробаЩя роботу. Результати дисертац!! представлялись ! обго-ворювались на сл!дуючих ко'.}еренц!ях, нарадах та сем!нг.рах: на сам!нарах в!дд!лу рад!ац!Йно! ф!зики 1ЯД АНУ (Ки1в, 1973-1992), на республ!канськ!й нарад! "Рад 1ац1Йн1 пошкоджання "з твердих т!лак" (Ки!в, 1974), на всесоюзн!Й нарад! по впливу опром'1нення на нап!в>-пров!дников! прилади (Тб!л!с!,, 1974), на м1жнвродн!й конфэр&нцМ "Рад!ац1йн! с 'екти в нап!впров!дниках" (Дубровник, Югослав1я, 1,9,6), на всесоюзна конферэнцН по електролюм!несценЩ1 (Ки1в, 1977), но всесоюзна конференц!! "Рад!ац!Йн! ефек~и в твердих т!лах"(^^хобад, 1977), на всесоюзна конференц!! "Ф!зика з'едиань А3В^ (Лон!нград, 1979), на м!хн1.родн1Й конференц!! "Дафе1 -и ! релIацIйн 1 ефекти в нап1вп; ;в1дииках" (Щцца, Франц!я, 1979), ьа мй'!чродн!Й конферчн-ц11 по рад!ац!Йн!Й фПиц! (Тб!л!с!, 1980), на всесоюзн!Й конфврвн-цП по дозиметр!! (0бн!нськ,1979), на II всесоюзна иар,..д! по глибоки;. р!внях п нап1апров!дниках (Лен!иград,1 ;0), ка всесоюз-н!Й координацией нарад! по нап!впроБ|дникОл!ИХ з'еднанкях А Ь 1ЙУ18нбз, 1°82;, «а всесоюзных нарядвх по яяерн!« споктсозвопИ чн

структур! атомного ядра (Лен!нград,1983, Юрмала, 1987, Баку, 1988), на Бсвооюан!И нарад! "Матер!алознавство нап!впров!дникових з'еднань A2Bs" (Москва, 193*0, на 7 м!жнародн!й конференцП 'Чонна 1мплантац1я в нап1впров1дниках I 1ншшс матер!алах" (В!льнвс, 1983), на республ!-канському сем!нар1 11 Виявлення наскр1зних дефект!в в матер!алах" (Ки1в, 198">), на всесоюзному сем!нар1 " Нов! експеримэнтальн! методи в рад!вц!йн!й ф1эиц! неп!впров!дник!в" (бреван, 1985), на всесоюзному сем!нар! " Питания точност! в ядерной спектроскоп!I" (Новгород,1986), на воэсоюзШй школ! по термодинам1ц1 та технолог!! нап!впров!дкикових кристал!Б та пл1вок (1воно-Франк!вськ, 1986), на всесоюзной конферен-ц!1 "Ф!зичн1 та ф!зико-х!м!чн! оокови м!кроелектро1Пки" (В!льнг"!, 1987), на всеооюзи!Й координации! Й нарад! "Матьр!алознавство нап!в-пров!дни1сових з'еднань групп А^В^" (Воронен, 1987), на всесоюзв!Й конфр~мцН " Потр!йн! нап!впров!дники та 1х застосування" (Кишин1в, 1987), на 16 в!йоьково-техн!чн!Й конференцП КВВУС !м. КалШна (Kjiîb, 1987), на II всесовзн!й конфареши! 'по ф!зиц! нап!впров!дни-к!в (¿ишин!в, 1988), на всесосзн!й конференцП " Нове в одержанн! та застосуванн! фооф!д¡в i <к>сфоровм!щуючих сллав!в" (Алма-Ата,1988) на всесоюзному науково-твхн!чному овм!нар! "Рад!ац!йна технологи у виробництв! !нтегральних схем" (Воронеа, 1988), на м!жнароды!й кон-фпренц!Î по рад!ад!Иному матер!алозиавотву (Алушта, 1988), на 6 рес-публ!канськ!й конференц!!'"<Лзичн! пробл«зми !нтегрально! .ВДП-електро-н!ки" (Севастополь, 1990), на всесоюзной нарад1 " Питания точност! в ядерн!й спектроскоп!I" (Ужгород, 1990), на 12 всэооюэн1й г->нферен-ц!! по ф!виц! нап!впров!дник!в (Ки1в 1990), на республ! -анськ!й Н"уково-техн!чн!Й конфере;.ц11 " Перспективн! матер!али твердот!льно1 еяектрон1ки. Твердот»jbHi перетворюзач! в автоматиц! та робототехн!-ц!" (МЛнськ, 1990), на всесоюзному свм!нар1 "Позитроннв ан!г1ляц!я в твердих т!лах" (0бн1нськ,-1991).

- 6 -

Публ!кац!1. По матер!алах диоертацП опубл!ковано 85 друкона-них праць в м!кнародних, а!тчизняних журналах, зб!рниках, матвр!а-лах ! тезах конферанц!Й, нарад та сем!нар!в, зареестровано 5 вкна-ход!в. Матер!али дисертацИ такоас вв!йшли в науково-технЫн! зв!ти 1ЯД АНУ.

Структура та об' ем роботи. Дисертац!йна робота викладена на 417 стор!..ках машннопиоу, а тому числИ^ малюнк!в, 9 таблиць, описок використано! л!тератури !з 391 найменування; складавться 1а вступу, пяти глав, заключного висновку.

ЗМ1СТ РОБОТИ.

У вступ! обгиунтов.уеться актуальн!сть теми досл!джень, виз-начаеться мэта 1 задач! роботи, формулюеться наукова новизна та практична значения, приводиться осиовн1 положенш диоертац!!, як! вииссяться на захист.

В глав! вписан! способи виготозле'ння зразк!в, опром!нашш та в!дпялу, одесжання монокристалл дифосф!ду цинку та кадм!ю, ро;. ля-нут! експеримэнтальн! установки для вим! ::шня елактричш« па, л-зразк!в, оптичшпс, фотоелэктричних 1 мехашчних характеристик, проанал!зован! методи вим!рювання парамэтр|в глибоких р!Бм(в-спос!б нестац!онарно1 спектроскопН глибоких р!вн!в (НСГР), а так^ж приведена принцип!альна схема вим!рювання двохквантово1 ан!г!лядП позитрон!в в твердот!льних зразках.

• В глав! 2. вивчались рад!ац!йн! дефекти в СаР та 1пР, утворен! електронами з К=1-14 МеВ. Визначення порогових енврг!й зм!щення атом!в в СаР проводилось по змэншенню швидкост! видалення нос!Iв струму 1 по пе ¡-ню !нтенсивност! сн1чення екслтона, зл'язаного на !зоэлектронн!Й дом!шц! азоту. Обидва метода дали близьк! значения величина К , р!вн! !дпов!дно дг- атом!в фосфору ! 1ал|ю К^ЗО^еГ,

- 7 -

i i£a*34,3 eB.

Виявлено, що в1дновлення електропров!дкост1 фосф1ду гал!и, який м!стить точковi дефекта (Eaju® I МеВ, Ф=1017см~2), проткав на против! трьох стад!й в центрами 160°С, 260°С, вице ^00°С. Перша отад!я в основною в криоталах «-типу, 2-га - в р-СаР. Показано, що. п»рш!й отад!1 в!дпов!дае м!грац!я ваквнс!й фосфору в Б »1,5 еВ; друг!й - м!грац!я ваканс!Й гал1ю (Еа=2 еВ). Величина пврвр!зу утворення точкових дефект!в в обох п!дгратках фос-ф!ду гал!п монотонно аростае i переходить в насичвння при EeJU*5MeB; ь фосф!д! !нд!1> насичвння криво! 6 (Б) починаеться набагато ран!ше ( при EeJU*2-8MeB). К!льк!сна в!дм1на в повед!нц! 6 (E8JU) пояс-нюеться pisiu'MH значениями порогових енерг!Й зм!щення атом1в для двох нап!впров1дник!в.

Досл!дження, проведен, в !нтервал1 4,2 - 500 К методом НСГР, показали, що вакансП гал!ю в!дпов!дае р!вень БС~0,60 еВ, який е основним центром, цо компенсуе електропров!дн1сть кристал!в р-типу при опром!кенн!. Одночасно !з вказаним дефектом при електронному onfo'iiiHeHHl вводятьоя комплекси 8 Еа«0,89 еВ та Еав1,04 еВ, до окладу яких входить Vq6.

8б!льшеьнн рухливост! вакано1й гал!ю при в!дпал! приводить до зростання концентрац!! антиструктурних порушань PQfi , як! знаходять» оя в р!зних зарядових станах (Еа»0,89 еВ i Еа*1,04 еВ). Термоота-б!льн1сть таких дефект!в дооить висока - д? бОО^С вони продовжують формуватись ! лиш при Т=800°С сиостер!гаетьоя !х частковий в1дпал.

Високотемпературна обробка (Т> 500°С) опром!неного кристала приводить до утворання в ньому прешш1тат!в та виникнення глибоких piBHiB з Еа«0,44 еВ i Еа=0,63 еВ. Нагр!вааня вих!дних 8разк1в у вакуум! в!нтервал! 200 - 500°С вводить глибок! р!вн! захвату неоо-новних нос!!г э Еа»0,32 еВ, EQ»0,89 еВ. Т1ри Т-600°0 в эразку фос}!ду гал1ю виникав м!н!малы? число пасток нвосновикх носПв

отруму, эи'язаних з вксокотемпературними поретвороннямц влаоних дефект!в, а такоа !з пронилнекням дом!шок 1з оточ.уючого середовища. Повиий в!дпал таких труп дефект1з проходить в 1нтерзал! 700-800°С.

Досл1д*ення зразк!в фосф!ду гал!ю, опром!нених електронами р!з-них enoprja МеВ) показало, що ефекти розо!янн-. та захвату

нос!!в в таких кристалах визначаються скупчоннями точкових дефек-т!в. Складн! пошкоджешш, типу п!к!в зм1ц9нъ Бр1ннмана, як! мок. ть виникати при лобовому з!ткненк! електрона .з атомом кратки, експе-риментально не пиявлен!.

В глав! 2 також показано, «о в уосф!д! !нд!и пераинн! радiацiЙ-н! пощкодкання маютъ високу р; либ!рть при температур!, нижч!Й в 1д к!мнатно!. На кривiЙ в!дновлвиня електропров.дност! вид!ляеться чотири стад!! в!дпалу: 80-125 ti, 125-145 К, 160-130 К та 200-2I5K. Основна чэстина нпзькотэмперятурних дефектШ в!длал»еться в !нтер-вал! температур 120-250 К.

Знайденим низькотемпературпим стад1як в!дг. в!дають порушення структури, типу комплекс!в рад!ац!Йиих дефеш^в з домцнками, як! локал(зован! в основному в п!дгратц? !нд!ю.

На nepaifi стад!! в!дпалу, розташован!й зиче к!мнатно! температуря (100-1^°С), розпядаютъея перепакнп де^екти в п!дггатц1 фосфору, на др.уг!й 1^0-200°С йдв процос взаемного перзтворення рад!а-ц!йних порушекъ та виникають термоотьЛльн! утворення.

При Т > 200°С а кристалах фосфЦу !нд!ю руйнуються скупчення точкозих дефен !в.

В г..ав! 3 вивчаються складн! порушення структури в фосф!д! гв-л!ю та в фосф!дt iнд* а - представлен! результат« досл!длэння склад-них дефект 1м, утверени:: шзидкими електронами з -Г. МеВ, ьп»-

кими частниками високих еиерг!» ( <£ -част::нко. , протонекк э fo»3S. 80 "¿3, шзидкими не/аренами р:-з:аоса -aj war

- 9 -

фосф'вд гал!га та фосф!ду 1нд|ю.

Для одерканкя ¡нформацП про пор? :ення структура ваканс1йного типу використовувався метод вим!рювання часу аиття позитрон!в I кутового розпод!лу ан!г!ляц1йн;5х фотон!в (КРАФ>.

Досл!дасення довгочасових релаксац!йнпх процес1в та Р (А )- д!а-грам дозволило одержати !нфо'рмац1ю про неоднор!дност!, налвн1 в кристалах, опром!нених високоенергетичними частниками.

Достатньо уваги в гл. 3 прид1леко вивченню хвост!в густини стан!в,утворених в кристалах СаР, легованих р1аними дом1пкеми; р!з-ними видами пронигпючого випром!нювашш.

Показано, цо опром{неиня кристал1в СаР 1 1п Р приводить до зб!льшення ивидкост! рахунку в максимум! КРАС» ! зб!льиення часу аиття позитрон!в, який досягас в зразку, опром!неному и. -частниками (Е=80 МеЗ, Ф=1017см~2), значения Т я250 пс. ("¿о =220 пс.) При цьому локад!зац!1 позитрона на ваканс!! складас 6А°.

Виявяено, що ваканс!! гал!ю пор!вняно 1з ваканс!ями фосфору мають менший перер1з захвату позитрон!в, цо пояснюеться в!доути!отю притя-гуючого потенц!аду на VСа в сильно опром!ноному кристал!. Облает! розупорядкування, як! вводя.ьоя високоенергетичнкм протокним опро-и1невням, в фосф!д1 гал!ю не вахвачують позитрон!в внаси1док н&яеиос-т! в облает! ядра дефекту в!дштовхуючого потенц!алу.

Вивчення зравк!в СаР, м!стять граница розд!лу еп.!тако!йна пл!вка - п1дю1ад:;а, показало, цо при високотемперазурЩЕ обробц! £Т> 200°С) границя розд!л„ служить гетером ваканс!Й, як!, накопи-чуючись, перетворюються в и!кропустоти. Високо концентрац!я ваканс!Й фосфору в пограничн1й ог^аот1, эбагвчен!й м1ввузловими дефектами, створсе умовв для ро^ту концелтрац!I антиструктурних лорушень Сар в !нтервал! температур в1дпалу 200-300°С. Особливо наочко вклад"УСе в накопичення ваканс!Йних пошко„зень проявляемся для кристалу, опром!неного «с -чвстинкеки, який н!стить шсоку концентрац!» рад1а-

ц!Йннх порувень структур« (Е=80 МзВ, C=IQI'nif2).

Характерна особлив1сть кооеляц1йно! криво! фосф!ду !ид!ю пор!вняно i3 аналог!чною д!лянкою для фосф!ду гал!в - вт ^утЩсть порабол!чио! заденностГшвидкост! рахунку в!д кута розльоту Т- квант!в б!ля V =0 (ор!ентац!я эразка - III). Якцо в :шх!дкому кристал! на крив!Я КРАО при 'е =0 е горизонтальна д!лянка, то в опром!неному !Й в!дпов!дас дзохгорба структура, яка !з пЦвидаттм температура трансформуеться в гострий п!к СГВ|ДП в220°С).

Оообливост! структурн в максимум! КРАФ в результат наявност! в фосф!д! !нд»ю при к!мнатн!Я температур! дек!лькох тип!в вакан-

о!йних дефект!в, формування яких обумовлено високов рухлив!стю первинних рад!ац!Йних порусень в цьому нап!впров!днику.

Закано!Йн! поручения в фосфШ ¡нд!ю при к!мнати!й температур! !снують в вигляд! комплекса ваканс!Й ¡з домшкаки, або ix ясоц!-ац!Й. В опром!неному 1«? спостер!гаеться двк!лька тип!в таких порушень, що характеризуются р!зними рад!усами локал!зац!1 позит-pouiB; в процес! з!дпалу спостер!га°ться !х первбудова, мгкропус-тоти, як' при цьому виникають, в!дпалюат1~ч при високих температурах (Т=800°С). Антиструктурн! порушення ?j мають невисоку термо-стаб!льн!сть, п!сля Тв1дп =Ю0°С вони перейтають спостер!гатиоя.

' Шввдкод!я твердот!льних елемент!в м!кроелвктрон!ки, Ix здат-н!сл> працювати без спотворець вх!дних оигналхв, стаб!льн!сть робочих параиетр!в та в!дтворюван1сть характеристик приляд1в залеяать в!д наявност! в базових кристалах звтяаних релаксац2йних процас!в. ДосШдження таких язищ сприяв усуненню нао'аяаних ефект!;) 1 створов перспективу для Гх практичного засгосусання в облает! конструювання запам'ятовуючих пристро!в та моделювання перех!дних процес1в.

В дан!Й глав! в мчалась довгэчасова ролаксац!я пров!дкост! зпазк!в фос^!ду гвл!ю та фосф!ду ¡нд!ю в процес! ¡зохронного

- II -

в !дпалу. Показано, що затяапЦ часи релаксацЛ в кристалах фосф!ду гал!ю, опром!нених електронами (Е=1 МеВ), обумовлен! !сн,уванням ваканс1Йних скупчень, оточених бар'ерами для основних нооПв струму ( V =0,60-0,90 еВ}, як! здатк! захвачувати дек!лька двсятк!в носПв. Зб!льшення температуря в!дпалу приводить в першу чергу до роападу дефект!в малих розм!р!в I до руйнування др!бних скупчень, як! зкахо-дяться на периферЦ великих иеоднор!дностай. Якцо розпад труп Ур проходить б!ля 160°С, то скупченыя гаканс1Й гал!ю починають руйнува-тпся при Т> 180°С. В результат! тако! термообробки р!зко зростае розс!яння нос.Ив струму ! оснозний вплив на релаксац!ю пров!дност! починають створювдти ефекти перезарядки дектр!в захвату. Повний в!дпа> порукень, в 1дпов!дальних за !снур. ':шя пам'ят!, зак!нчуеться до 300°С, хоч остаточне в!диовлення ег^ктропров!дност! опром!ноного зразка затягуетьсп до 500°С.

Досл|диення релаксац!йних процес!з показало, ¡до вирощуван! сьогод-к! пристали фосф!ду !нд1ю пор1вкяно !а-кристалами фосф!ду гал1ю сут-тево б!лыг нес.днор!дн! ! характеризуются вие в вих!дному стан! наяв-н!стю великомасштабних пасток. Релаксац!йн! крив! мають складний вигчлд ! св!дчать про присутк!сть в зраяку бар'ер!в р!зних конф!гура-ц!й, здатиих як зб!льи1увати електропров!дн!сть кристалу в момент эбудкення, так 1 зменшувати П.

Т7 —

В фооф!д! !н, 2й, опромьченому .£ -частниками (3=45 МеВ, МО си процес рвлакспц!! пров!дност! коке -ягнутися Дек!лька годин, рухлив!с1в нооИв струму зменшуеться в дек!лька,десятк!в раз!в (-60 раз!в). ?1ст електропров!дност! п!сля припинення збудкення зв'язаний !з ем!-с!са електрон!в пров!дност! з долини, пересичено! нер!внова)гними иос!ями I обмеженЛ бар'ером в!д непошкодкеного об'ему зразка. В!днов-лекня рухливост! при в!дпал! проходить в гнтервал! температур 100 -500°С на протяз1 чотирьох стад!Я, причому перш! три 6 в!д'емними

СШвставлв!. .я з результатами, одержавши при досл1джечн! ан!г!-г.'-цН позитрон!в в опромЫег.тх кристалах 1^?, дало мо-лив!сть

- 12 -

вптановити, що етад!ям эменшэння в1дпов1дав ги .;вбудова вакпн-о1йних недосконалостэй структур«.

Детальна вивчення в!дпалу вих!дних та опром|нених эрязк!в показало, що при температур!, зищ!Й 700°С, структура криотал.у пол1пшуеться.

Велик! дози опром!нення (Ф> 10*7см""2) призодять до рад!ац!й-ного потемн!ння нап!впров!дник!в в б!лякрайов!й облает! та эб!лт -шення проаорост! в облает! поглинання в!льними нос!лми. Виявлено, цо в фосф!д1 гал1к> р-типу (СаР^г») зоув краю оптячнохо поглинання в сторону малих ааерПЙ квакт!в б1льший, и!к в кристалах п - типу, а такоа в наяегораних. В облаот! власного поглинання в СаР (1п) вид!ляеться омуга селективного погл.-.ання еВ,

зв'язана !з комплексом рад!ац!йний дефект-дом !.ика цинку. Показано, що глибок! р!зн!, як! вводиться опром!нешшм, на утворюють з ви-х!дними дом!шками ( 0, Сц . Сг I !н.) комплекс!в, котр! при.мають участь у фгфи.уванн! хвост!з густини стан!з.

0пром1нення електронами з Е=Ч0 КеВ, протонами з МеВ та , швидкими нейтронами реактора приводг-'Ь до повко! деструкцП краю основно! смуги'поглинання. На фон! суц!пьногабезструкт.урного поглинання крис'члу, опром!неного нейтронами, - лд!ляеться смуга Иу =2,1 еВ , зв'язана !э присутн!стю областей розупоряд-

кування. Оц!нкь, проведен! по модал! *оссика, показали, цо пред-н!Й розм!р тако! облает!, утзорено! яввдкима нейтронами, близький до 60о°А. Розг ; таких дефект!в починаешься п5оля ^'тО^.

Вигчения спектрШ НСГР фосф!до-гвл!еБих гг зк!з, опром!иених нейтронями, показало, цо облает! розупорядкувешш в СаР в!дпов!дае таирока снуга 0,2 - 0,7 еВ, яка е результатом накладеннл тиекрегнхх р!вн!з ~о<;ект!в, розм!зднах в ц!й облает!.

Кр!м розглянуто! смуги П{. иисокотемпоратурн!Й обробц! (Т<- '00°С,

■ а ■■'/,,Л йМ0НС:С."?М I! 1НТОНОИЭНОСТ1 ВИНИКсС 4.{йвНЬ '=0,71 ЙЙ,

- тч _

прис.утн1Й 1 в аразку, олром1неному електронами з В=1 МеБ. Остани{Й очевидно oboIm 1снуванняк зобов*язаний точковим дефектам.

Опром1нення фосф!дх гал!ю електронами з Б= SO МеВ показало, що початкова швидк1оть видалення нос IIb складае 40 см-1. При одна-ков1й -зм1н1 коацентрацИ носПв струму в зразках, опром!нених електронами a F,=I МеВ та ^=50 МеВ, рухиив!сть hocJIb струму в другому випадку зм|нюеться в дек!лька раз!в б1лыие; 1з зб1льшенням дози р1зко эростае величина A'/ju/аФ , яка характеризув зм1ну роз-с1яння елвктрон!в при зростанн1 потоку. Останне не спостер{гаеться в кристал!, опром!неному електронами з меьшою енерг!ею (K=I Meß).

Неаддитивна■зм1на розе1яння, ио в!дпов!дае одиничному потока, вказуе на з(Плыаення а дозою вчливу великих розс1юючих центр!в.

В1дновлення концентрацП нос Из струму та електропров!дност1 кристал1в проходить на протяз! двох стад1Й, розд1лених широким темпвратурним 1нтвРВвлом (ЮО^ЗОО^ I ^00-700°С). Температурне положения та енерг!я активац.2 в!дпалу nepuiol отадЛ (Ea»I,SeB) так| ж,як t в!дпов!дн! параметри в!дпалу зразкя з точковими дефектами; друга, високотемпэратурна стад!я, яка в{дсутня в кристал1. опром!неному електронами з Е= I МеВ, обумовлена в!дпалом областей роз.упорядку вення.

В фосф!д! гал!ю, опром!»еному електронами a K«S0 МеВ, початкова швидк!ст~ видалення носПв близькз до 2S см"^, ад в дек1лька раз!в б1льше, н!ж це спостер!галось в криоталах,- опром!нених електронами з Е«1-7,5 МеВ. Вм1на рухливост! електрон!в в зраэку, опром!неному електронами з Е=30 МеВ,такой в двк!лька раэ!в переви-щуе цю величину для кристал1в, в яких приоутн! т!льки точкой} дефект.

В1дновлення електричних параметр!в зразк!в, опром!нених електронами з Я=30 МеВ 1 МеВ при 1016см~2 np0TjKae одне ово. Тому провед л! досЩджен я показать, що в криоталах ф"сф1ду гал1ю,-

опром1нених электронами з Е=30*яо МеВ, присутн1 силадн! рад|ац1Йн! дефекта, типу областей розупорядкування, введених швидкими нейтронами реактора.

Вивчення м1кротвердоот1 кристал!чних об'ект!в дае можлив!сть контролювати взаемод!» рухливих дислокац1й 1з структурами недос-коналостпми. В сильно опром1нених нап1впров!дниках це один is ма-тод1в, що дозволяе одернувати 1нформац1ю про к!нетику накопичент'я i в!дпалу порушенъ, так як р!ст скупчекь та.супутня йому компенса-ц{я електропров{дност! ускладнюв використання екопресш. I холл|всь-ко! методики.

Виявлено, що введения рад!^ц1йних дэфект!в в кристалл фосф!ду гал1ю п!двищуе fx м!кротверд1сть. Дотальне в::зчэння в1дковлення

) - д1аграм в процес! 1зохронного в|дпалу показало, що ниаько-тампературна стад!я ¡¿0-30°С зз'язана 1з м1грац{ею ваканс!й фосфору i гал(ю, як! знаходяться в нер1вноважному стан1 поблиз * ьели-комасштабних порушень пер]одкчного потешная1 В криоталах, опро-м!нених електронами з К=50 МеВ, основна роль у змШ : {кротвердост! належить скупчеинлм точкових дофект!ч та областям розупорядк\„ання. Пол1ваканс1йнГгрупп дефект1з елужать потужиими стопорами для pyxv дислокац!й, але ix терм!чна стаб!льн1сть в!;.иосно невисока, до 400°С вони розпадагаться. 0ц1нки показують, ¡до середня в!дстань м!я великими с.опорами в досл!д;«уван1. . зразках досягав 10~\;м.

Взаемод1я акустично! хвил! з порушаиняки структури кристалу приводить до з"1ни його властивостей. Стгорюкж* додаткову нзпругу в обла'-т! згину дислокац1йно! лiиiI , зона jnps\e переповзанни центр1з закр1плення - стопор1в, зм1нюе енерПа актизац!I м1грацП дефект1в, сприяв очюцвнк» зразка в!д структурных поикод:^нь.

Дос!дг:еиня взаемодН ¿лтразвукозо! хзил! ч кристал{чнвка иедоскокалостями структура п; -водилось аа эоазках фосф1ду 1 azia,

як! м!стять висок.у концентрац1ю рад!ац1йних порушень (Епт, =1 МеВ,

. • оЛ*

фкЮ1 см2). Ультразвукова обробка опром!неного кристалу руйнуе окрем! складн! дефекти.'при цьому зростае концентрац!я носНв струму I зб1льшуеться 1х рухлив!сть.

1зохронниЙ в!дпал зразка фосф!ду Iнд 1 :о, проведений в ультразвуков^ пол}, показав, до непэрарвна у з!дсутност! ультразвуку отад!я а центром при 160°Св умовах впливу ультразвуково! хвил! розпадаеться на дв! п!дстад!1 100-Ш°С та 160-220°С.

Обробка вих!дних кркстал,!в 1пР ультразвуком ( V =17 МГц) в температурному пол! (Ю0-400°С) приводить до полШшення отруктуои нап!впров!дника, рухлиь!сть носПв зС!львуеться в!д 1400 до 1900 см2В~1с 1.

В!домо, но кристали фосф!ду галИо, зирощен! способом Чохраль-ського, характеризуются неодкор!дним розпод!лом легуючих дом!шок, значнога густиною дислокац!й, ску'п"ень дефект)ч 1 властивих 1м внутр1шн1х напруг. Використа:.ня потужних електронних пучк1в I п!двиздних температур опром!нення в!дкриэае мокливост! для вир!в- ; нювання вих!дних неоднор!дностей в зраэку. Голоэною передумовою по !х реал!зац!1 е залешПсть коеф1ц1ента дифузН дефектов в|д впливу перерахованих вищг обробок. В робот! показано, що дифуз!я дефект!в, стимульована рад!ац!ею,проявляеться в умовах, коли температура зразка доояге" 180°0 - коеф!ц!ент, який характеризуй степ}нь неоднор!дност! в розпод!л! дом!шок, при тому зменшуеться вдв!ч!. Дальше зб1льшення температури опром!нення приводить до п!дсилення тенденц!! формування складних ! термостаб!льних вторинних дефект!в-для кристала СаР., опром}неного при 475°с, коеф!ц!ент неоднор!днос-; т! розпод!лу , м!шок пор!вняно з вих!дним його значениям зростае вдв!ч1; опром!ненвя при 760°С п!двищуе Його приблизно в 2^0 раз!в.

В глав} 4 вивчаються рад!ац!йн! дефекты, як! ьиникають в кристалах групи А2в| - 2г,?2 I С«*?2 п!д впливом проникаючого випром!нювання р1вних вид!в.

Опром!нвння Г - квантами Со60 при низьк1Й температур! (77 К) показало, ад пврвинно-введен! рад!ацНа! поруввння в дифосф!д! цинку А - I р - модкф!кац1И - високорухлив!. В облает! температур в!д азотно! до к!мнатно1 виявлено чотири стад!! в!дновленнн елвктропров!дност! з е;-:ерг!ями активац!! в!дпалу 0,37-0,74 вВ.

Рад!ац!йка обробке кристал!в дифосф!ду цинку та кадм!ю при к!мнатн!Й температур! приводить до зменпвння !х •л»ктропров!дност!. Так як ооновна частина дефакт!в в1дпалюе^он ц» при опром!ненн!, в их 1 дна ивидк!сть видаленця носПв струму в ¿пР., - невисока 1 окладав 0,15-0,22 сх"^.

Б!дновленнп електропров!дност1 опром!ненсго ь^и Т^ЗОО К крис-талу ^ -Хъ?2 проходить на протяз! трьох стад|й. Основной 1з них потр!бно ввахати посту, на як!й в!дпалюеться до 80^ захвачених д!рок (нумврац!я стад!й почата !з само! низькотемпературно!).

Компенсуюча д!я рад!ац!йних поруивнь структура в кристалах Х- I р - модиф!кац!й проявляется, неоднаково. Якщо в -?пР2 доаоза эал9жн1сть питомого опору в !итервал! потоки 10^-10*2м"2-

Тй - ?

л!и1йна, то в Л -/г>Р2 вона насичуеться »же при ФшЮА ом" .

Очевидно, цо нводиакова поввд^нка у (Ф) ДМ вид1в кристаЛи

пояснюеться р!эним ступенем компвнсаЦИ, тобто вравки Д -Хп?2

м!стять меншу концвнтрац!ю неконтрольованих дом!вок.

Велик! дози опром!нення Л - ! £ -7пРг М«В, Ф«Ю18

см-2) не приводили до зм]ни типу пров!дност! кристал!в.

0пром1н»н))я кристал!в дифосф!ду кадм!ю тетрагонально! модиф!-

17-2

квц!1 приводить до р1зкого росту 1х опору. При доз! Ф-Ю см ,

Е =14 М»В, вап1 1ров!дник ко-вертуе в и - тип. 3!дновлеаня . ел» *

•лвктропров!дност!, як I в д1фосф!д1 цинку, проходить на протяз! трьох стад!й. В коивертованому кр:-зтал! присутня стад!н выемного в|дпалу. зв язана з розпадом двфвкт1в перевакно донорного типу.

Як 1 в ;-^Pg, в дифосф!д! кадм!ю основна роль в компенсац!! •Л8ктропров1дност1 налвжить складним дефектам, типу комплекс1в та скупчень точкових дефект!в.

Досл!дк«ння оп»ктральао1 залежное**. флтопров!дност! кристал!в дифооф!ду цинку та ан!г!ляцН по--итрон!в показало, но глибина за-дягання pUHlB ваканс1йних дрф«,кт12; *окал!зованих в шдгратц1 фосфору, складее Ес- 0,76 ».Вг Характерна особлив!оть кристал!в дифооф!ду цинку та Дифосф!ду кадм!ю - яб;льшення фоточутливост! при onpoMlHettHi в результат! введения глубоких р!вн!в.

В б!лякраЙов!Й облает! д!фосф!ду цинку при великих потоках (Евл «14 МвВ, ФвЮ^'ом"^) спостер!гаеться монотонний р!ст коеф!ц1-ента поглинання i вид!ляеться смуга селективного поглинання hV »1,55-2,05 еВ, обумовлена комплексами точкових рад!ац!Йних двф«кт!в в домасками. В!дновлэня форми краю фундаментально! смуги поглинання I одночасив зникненкя селективноI смуги hv= 1,74 еВ проходить п!оля .в 1дпалу и/л Т»400°С.

В'облает! двохфононного поглинання в опром!нених кристалах Zr»Pg виникають додатков! частоти в д!апазон!, цо в!дпов!дае . коливанням фосфорних Л8Н'"ожк!в. 8м!ни в структур! фононпих спект-р!в, виаикнеынл нових лШй та дублет!в св1дчать про локально 8м1ни силових констант ггатки. Розщеплення смуг I виникненкя дуб-л«т1в мохе бути обумовлено як впливом пол!в рад!ац!Йних д.£ект!в, так i частковим аняттяк вироджанна окремих л!н!й при онижвнн! си-мвтрИ кристала опюм^ненням.

Таким чином в дссл!дасуваншс нап!впров!дниках фосфорн! ланцюхки в найб!льш кразливими до.опроч!нення i ochobhí оптично активн! в

довгохзильов1Й облает! центии вводиться швидкими частниками в фоо-форн! кваз!молекули.

Смуги селективного поглинання V »2200 см-1, \12 «350^ см~* та У3 =4400 см~*, як! не вЦносяться до двохфоаонно! комбпищП частот, обумовлен! наявн!ст» в кр::стал1 складних порушень структур«.

ДослЦжэння ан!г!лпцП поэитрон!з в опром1нэних кристалах показали, ¿;о п'ята стад!Я подновления елвктропров!дност1 зв'пэана з розлздом складних ва:санс!йн;:х дефект!в; тоста I сьома стадИ -зм1шан!, одночасно 1з змекаэнням концентрац!! скупчень м!жв,уззлових атом!в спостер1гаеться зростання числа пол1ваканй!йних пустот.

1зохрониий вЦпал сильно опром!нених кристал!в дифосф!ду кадмЦо в ¡нтервал! 120-160° приводить до подр!бяення ваканс!йних пустот на др1бн! позитронно-чутлив! центри, як1 мають п!дви^»ну електрош:. гуотину. В межах основио! стадП в!дпалу (200-3».0°0) виявлеко ам»н-шэння концентрац!! складних недоскокалоотей вакано!йыого типу в нейтральному зарядовому стан!. В1дпал при Т=500°С очизде кристал в!д скупчень вакаис!Я, 1х концентрац!я стае меаые вих!дно1.

Прилади кзантово! електрон1ки - леретворюзач! частот, конх ртори, оптично-активн! елементи, цо обертають плотину поляризац!! потужних оа!тлових пучк1В, швидкод!юч! перемикач! використовуються в умовах, колй криотал знаходиться п!д впливом терморад!ац!йних 1 термомеха-н!ччих капруг. В цьому випадку особливо велика значення мае !нфор-мац!п про механ1чн! властивост! нап!впров!дника ! зм!ну його пера-кетр!в. Проведений в робот! розрахунок показав, цо теоретична значения м!кротвердост! вих^днкх яристал1в дифосф!ду кадм!ю знаходиться в межах 6-6,12 ГПа, цо мало в!др!знястьоя в!д експерименталъно! величин« 5,8 ГПа.

0пром!неиня зраэк!в дифосф!ду цвнку та кадм1» приводить до зб!ль-иення 1х м!кротверлост!. Велик! доги опромШеиня (Г^-14 МеВ, <г=Ю13см"2. дифооф1ду кадм!а змемують його н!кротверд1оть, в:дпал

- 19 -

в !нтервал! температур 200-260°С оприяе далыпому пад!нню ц!е1 вели-чиии. Очевидно, що опром!нення 1 не гупна термообробка кристал!в С<1?2 створюють в його об'ем! ваканс!йн! пустоти.

Досл!дження м!кротвердост! опром{неного д!$осф!ду цинку показало, ¡до пор!вняно !з кристалами СЛ?^ вони м!отять меншу к!льк!оть вакан-о!йншс пор.

П'ята глава приов'ячена вивченню впливу рад!ац!йних дефект!в на електрооптичн{ властивост! фосф!до-гал!бвих дкерел св!тла. В н!0 такой роэглянута деградац!я випром!нювальних характеристик 1 "в!днов-лення яскравоот! в!тлод!од!в при акусто-терм!чн!Й обробц!.

Фосф!д гал|ю, маючи широку заборонену зону, олужить базовим матер! алом для створення випром!нюочих в видим!й облает! опектру яерет-ворювач!в влевтрично! енергП в св!тлову - ов!тлод1од!в. Роэробка нових метод!в впливу на отрукгуру кристал!в та прилад!в, розвиток нових технолог!й основуеться на використанв! кад!йно1 !нформац!! про вплив дефект!в на параметри прилад!в.

В робот1 встановлено, що опром!нення аменшуе диференц1альний оп!р р-п -структур в облает! малик струм!в (К 1мА при Ф=1,5 Ю1^ ом"2) | приводить до Його ьб!льшення на парабол1чн!й чеотин! ВАХ. 1а аб!аьаенням доги опром!ненкя точка паратину внх!дно1 ВАХ 1 ВАХ нвопром!неиого д1оду зм!щуеться вниз но характеристик.

Показано, ад на почат1.ов|й стад!! розвитку 5 - подЮно! д!ль-ниц! в|д*емного опору досл!джуваних д!од!в головну рояь грае маханем П0ДВ1ЙН01 1нжекцИ нооНв струму, впляв томпэратури на зм!ну махан|зму отрумопереносу отав оуттевим лише напряк!нц!6 - зриву, коли д!од повн!отю переГ ;ов в низькоомний стан.

В опром!нених д"эдах при проходгенн! великого струму виявлено ефект рекомб!нац!йного в!дпаяу рад!ац1Йних пошкодхень.

Реаультати досл!дхеннп- вплыву опром!невня допороговими електро-

- 20 -

нами та ренген!воькими квантами показпли, цо ефект допорогового дефектоутвореннп з д'ослгдауван;« зразках обумовлений приоутн1стю в зразку нор1внова»них псруиень структура, як1 змЩюсть св!й стан и!д впливом зисоких р1зн!в эбудкекня.

Встановлвно, до область озгчекнл зялених д!од1в, зв'язана (э присутн!стю {зоелехт'ронно! домШки азоту, е зм!шаною - в погну !и-тансизЩсть зеленого вилромишаакья одночасно !з екоатонною компонентою суттевий вклад вносить донорно-акцепторн! переходи.

Виярлено ефект ак.усто-стим.ульовано! дифузП дефект!в в фооф!дI гал1ю. Показано, ¡цо ввотооуваиня комплексно! акусто-терм!чно! об-робки до деградованих п1д впливом опромЫення випром!нюючих структур покрадуе !х квантовий вих!д.

На основ! одержали: результат!в розроблено спос!б вЦновлення яскравост! фосф!до-гал1евих св!тлод!од1в.

Приведен! результат;! досл!д;*:ень рад!ац!йно! стШкост! св!тло-д(од!в СаР ! одержан! параметра рад! ацЫно! пошкоджуваност! св!-ченкя для р1энкх вид1в проникаючо! опд!ац!I.

ОСНОВНI РЕЗУЛЬТАТ!! ТА ВИСНОЬнЙ

1. Виэначен! основн! рад1ац1йнГхарактвриотихи криотал1в фосф!ду гал!ю та фосф!ду 1нд!и - порогов! енергИ виншшення проотих дефекЦв в фосф!д! гал!в еВ, Е?=25 еВ), перер!з 1х утворення в'СаР та в 1«Р, як функд!я енерг!! падаючих елект-рон^в. Показано, що при досягненн! електронами енерг!й Я*10 МеН перер!з утворення простих дефект!* ! !х концентрац!я досягають насичаиня. Середне значення числа елементарних порувень структура в розрахунку на одиничний електронний пот!к склада© 0,38 для СаР ! 0,46 для 1пР.

2. Естановлено, г в ояром!некому фос$!д! галЮ в каноП фосфору

- 21 -

е основными компенсуичими електропров1дЕ1оть п- СеР центрами, вакансИ гал1ю вШграють аналопчну роль в матер1ал| р-типу. В1дпал таких дефект1в прот^ае на лротзв! двох вузьких стад1й (140-180°С, Vp в п - СаР; 250-300°С, VCa в р-СаР) з хЫетнков першого порядку I енерг!ями активац!! Е =1,5 еВ та Еа=2 еВ в!д-

а Э

пов1дно. Виявлено, що тип та нонцентрац1я легуючих дом^шок не впливають суттево на процес в!дновлення електропров!дност1 опро-м|нених кристал!в. Розпад термостабгльних комплекс!в рад1ацНшюс дефект!в починаеться при температурах, вице 350°С.

8. Показано, цо глибина саяя-гання р!вня основного компенсуючого центру в ¿осфШ гал!ю р-типу - вакансИ гал 1я>, р!вна Е=0,60 еВ. В компенсацП електропров1дн«ст! кристалхв р-СаР при опром!ненн{ приймавть участь також комплекси дефект!в з енерг!ею 1он!зацН Е»0,25 еВ та Е*0,50 еВ, дс складу яких входить1х розпад споотер!гаеться в нежах основне* стадП выпалу кристал!в р-типу (250-300°С).

Високотемпературна обробка в вакуум! вводить в вих!дн! криптали ф.осф!ду гап1ю дефекти, яким тотокн! пастки неосаовних носПв струму г енергхями активацН Е=0,32 еВ, Е=0,89 еВ, Е=1,04 еВ; при в!дпал! зра:ка на пов!тр[ формуються р!вн! неосяовних носПв з Г,=0,44 еВ та 0,63 аВ, эв'язан! 1з преципитатами- Макоимальна концентрац' глкбоких пасток неосновних носПв струму, якI виникають в результат! високстемпературнщс ператворень власних дефэкт|в ! проникнення в зрааок атмосферних дом!шок, досягаеться в 1нтервал! температур 700-800°С.

5. Встановлено, цо в кристалах фосф!ду гал1ю, опрои1нених електро-нами в енерПями 4-14 МеВ, ефекти захвату та розс!яння ноо11в струму визначаються в основному скупченнями точкових дефект!в. Склади! дефекти, як! моауть виникати при лобовому а!ткненн1

- 22 -

електрона э атомом гратки, експериментально ' э виявлен1.

6. На в!дм!ну в!д фосф!ду гал!ю в фосф!д! 1нд!ю первинн! рад1ац!Йн1 пошкодження характеризуются високою рухлив!стю при к1мнатн!Р температур!. На крив!ft в!дновлення електропров!дноот! вид!лявть-оя чотири стад!I в1дпалу: 80-125 К, 125-145 К, 160 190 К, 200215 К. Основна частика иизькотемпервтурних дефект1в в!дпалюетьор в !нтервал! температур 120-250 К.

Показано, >до виявленкл низькотемпературним с.8д!ям ставляться у в!дпов!дн!сть складн! порушення, типу комплекс!в рад!ац!Йних дефект!в з домшками, як! локе !зован! в основному в п1дгратц! !нд!ю. На перш!й-стад!! вИпалу, розташован!Й виде к.мнат'но! температур» (100-150°С), руйнуетшзя пере-«но дефекти в п1дграти фосфору; на друг!Й (150-200°С) йде процес взаемного пэретворепня рад!ац!йних пошкодвднь 1 виникають термостаб1льн! окладн! недос-коналост! структури. ПриТХ200°С розпадаються скупчення точко-вих дефект!в.

7. Вотановлено, що в кристалах, як! м!стять велику к-чцентроцЦо рад1 Ц1йних двфект!в, перер!з захвату позитрона вакано1ею гал1п менший, н!я вакв!!с1ею фосфору. Така р!эниц'я обумовлева Ыдсут-н!стю на ваквнсП гал!ю пр'-.тягуючого позитивно заряжену частнику потенц1алу. В1дпал при високих температурах (500°) формуе додат-кове число пасток позитрон!в, як! мавдь складйу структуру; до складу таких дефокт!в входить ваканЛя гал!га. Очищения крпсталу е,д ваканс!йних недосконало той зак!нчуетьея поблизу 900°С.

0бласт1 розупорядкування в фоофШ г л!п петь в!дштовхуючиЯ додатню частнику аотенц!ал ! не приймають у^ст! в процес! захвату термвл1зовап,их позитрон!в.

8. Довготриввл! релаксац!Ы прсцеси в опром1неному фзо£1д1 гпхЦй та в вих!днону 1 опром!неному фосф!д! !нд!ю обумозлен! ввлико-

- 23 -

масштабними скупченннми точкових дефект!в, як! оточен! потенц!-альними бар'ерами для основних н„о! !в струму (у =0,5-0,9 еВ). При аб1лыивн! температури в!дпалу в першу чергу розпадаються дефекти, роаташован! помхк великими скупченнями. Ыдпал пору-шень, як! неоуть в!дпов!дальн!сть за виникнення в опром!неному фосф!д1 гал!ю релаксац!йних явищ, зак!нчуеться при 300°С.

9. Еведення рад!ац!йних дефект!в в кристали фооф!ду гал!ю приводить до розиирення омуги фундаментального поглинання ! до зсуву I! крав в сторону менших енерПЙ кванНв. Виявлено, що м!лк! дом!ш-ки (Те.г-птр !н.) приймають активну участь в утворенн! комплек-с!в !в рад!ац1йними дефектами, як! ефективно зм!нюють !нтеноив-н!сть эона-зонних переходГв. Домика цинку входить до складу центру, який формуе смугу селективного поглинання ЬУ=2,1 еВ.

В ц!й же спектральн!Й облает! виникае смуга, обумовлена присут-н!стю в опром!неному кристал! областей розупорядкування.

Показано, ¡цо виоокотемпературний в!дпал вюидних криотал!в фосф1ду гал!ю при 600°С знижуе концентрац!ю структурних аорушень,-як! впливають на б!лякраЙове поглинання, ! може використовува-тиоь для зб!льшення ог.-ичного пропускания пластин СаР в видим!й облает! спектру.

10. Вотановлено, що в!дпал дефект1в, введених в кристали фосф!ду гал!в евидкйми нейтрсами реактора, прот!кае на протяз! двох стрд!Й, розд!лених широкою температурном облаоттю (130-160°С ! вище 450°С). В кристе ах р-типу перша отад|я зеунута в 61 к ви-ооких температур (230-250°С). На первМЙ стадП в!дпал: ться точков! дефекти, на друг!й проходить розпад облаоа.Й розупоряд-кузання. 0ц!нки, проведенн! зг^дно !з моделям 1оссика, показали, що середн!Й розм!р тако! облаот! в СаР близький до 600°А. Високв густина рад!ац!йнку порушень структури в цьому дефект! ,

обумовлюе формування.кваз1неперервного спектру р!вн!в в imep-вал! 0,2-0,7 еВ.

Показано, що в кристалах фосф!ду гал!ю, опром!нених електро-нами з К*80-50 МеВ, м1стяться складн! рад!ац!йн! дефекти, типу областей розупорядкування, введених швидкини нейтронами рвекторь

11. 0пром1нення Г -квантами, елактронами i нейтронами реактора монон риотал!в дифооф!ду цинку та дифосф1ду кадм!ю приводить до комлей сацП 1х пров!дност!. В1дновлення Zr»P2 ПР0Х°ДИТЬ на протяа! чотирьох низькотемпературних отад!й (нижче 800 К) з енерг!ями активацП Е=0,87 еВ, Е»0,59 еВ, Е=0,?4 еВ та трьох стад!й, роа-ташованих вище к!мнатно! температури. Багатоотад1йн1сть характеру в!дпалу пояснюеться високою рухлив!стю пэрвинних рад1ац1Й-них порушень в ZwPg та 1нтенсивним комплексоутворенням.

Встановлено, що !зольован! ваканс!! в дифс'ф!д! цинку неота-б1льн! при к!мнатн!й температур!.

0ц1нки, проведен! на oohobI експеримеитальвих регультвт!в, показали, що оврэдн!й розм!р облает! розупорядкування , старено! в дифосф!д! цинку нейтронним опром(ненням, складав 80 . В!дпал розупорядкованих областей починавться при температур!, вищ!Й

12. Виявлено, що фосфорн! ланцшки в дифосф!д! цинку мають низьку рад!ац!йну ст!йк!сть I основн! оптично-активн! центри вводиться швидкими чаотинками в фосфорн! квав!молекули.

13. В неоднор!дних зразках СаР виявлено допороговв дефектоутворенна, зв'яаане !з зм!щенням атома в межах облаот1 а високою концентра-ц!ею недосконалостей структури.

14. Показано, що в опром!нених зразках фосф!ду гал!ю. опоотер!гаетьоя ефект рад!аЩйно-стимульовано1 дифузП точкових дефект!в. Ваото-сування комплексно! акуото-терм!чно1 обробки д^ деградоьаних

в результат! опр^м!нення випром!нювчих структур покращуе !х квантовий вих!д.

На основ! одержаних результат!в розроблено cnociö в1дновлення яскравост! фосф!до-гал!евих св!тлод!од!в.

Одержан! значения констант рад!ац!йно! ст1йкост! фосф!до-гал1-евкх св!тлод!од1в для р!знкх вид!в проникаючого випромШювання.

Ооновний зм!ст дисертац!! опубл!ковано в слЦуючих роботах:

I. Браиловский Е.Ю., Конозенко И.Д., Тартачник В.П. Дефекты в СаР, облученном электронами // 2>ТП. - 1975.- т.9, в. -4.- С.769-771.

'¿. Браиловский Е.Ю. .Ерицян Г.Н., Тартачник В.П. Радиационные дефекты в СаР при облучении электронами с Е=50 МэВ // &TII.-I975.-т.9, в.9.-0. 1805-1607. . . ..

3« Bre.ilpvokij E.ïu., Maka^nko V.G.Konosenko I.D. and Tartach-aik V.P. Introduction and Annealing of Defekts in CaP upon electron irradiation.- Mut. Tnt. Conf. on. L, ttice Defekts in DQMicondu,?tors,' .German!, 1: ^ .

4. Brailovskü E. ïu.> Konosenko I.D., Grigorjan U.E., Megala I.G. and Tartachnik V.P. Investigation of Point. Defects and Disordered Regions in OaP- Cristals. - Kat. of Int. Oonf. "Radiation Effects in Semiconductors", Jugoalavijja, Dubrovnik, 1975. -BrailovskiJ E. Yu., Grigorijan U.S., Marchuk H.D., Pambuschan IT. Ha diation Г fecta in GaP. and Solid Solution Г GaAs^P^ Hat. of Int. Conf. on Defects r-d Radiation Effects in Semicond., France, Hice, 1979. ser. 46, Chàp' pp. 369-374.

'6. Brailovskij E.Yu., Karapetyan F.K., Megela 1.0. and Tartaehnik V. Radiation Defects in Electron-irradiation InP Cristals // Phys. Stat. Sol. "r ' - 1982.-7.- pp. 562-568.

7. Jar.uskevicus S., Koval., Kudin A.., Sodeika A., Tartaclinik V,, Tychina I. iiadiation Defekts in Single Cristals of Zink DipJv :s-

phide. //R 3. Stat. So?, "a"- 1984.- 81, ПР.,- pp. 1°' -19^.

- 26 -

8. Брэндовский Е. Ю.,Григорян Н.Е., Марчук Н.Д., Памбухчян Н.Х., Тартачник В.П. Радиационные дефекты в СаР и твердых растворах СаА{_хРх Ц Мат, Всесоюзной ковф. "Радиационные эффекты в тверды.. телах", Ашхабад, 1977.

9. Браиловский Е.Ю., Карапетян Ф.К., Мегела И.Г.; Тартачник В.П. Исследование введения и отжига радиационных дефектов з п -InР. // Мат. Международного совещания по радиационной физика, Тбилиси, 1980.-С. 713-717.

10. Браиловс..йй Е.Ю,, Карапетян Ф.К., Тартачник В.П. Отжиг, точечных радиационных дефактоз в n-In Р // ФТП. - 1979.- 13, й 10.-С. 2044-2046.

11. Браиловский Й.Ю., Осташко Н.И., Иаховцов Б.И., Тартачник В.П.

<Л

Влияние точечных радиационных дефектов на околокраезоэ поглощение кристаллов СаР // УФК,- 1981.- 26, № б.-С. 973-977.

12. Коваль B.C., Кудин А.П., Мэгела И.Г., Тартачник З.П., Тычина И,И. , Аннигиляция позитронов в облученном фосфиде галлия // ФТП.-1984.

-17, 'ЙЦ. -С. 2102-2103.

13. Кудин А.П., Курик М.В., Макаренко В.Г., Манжара B.C., Тартачник В Тычина И.И." Зависимость свечения диодоч. полученных на основе фосфида 1иллия, от температуры // Электронная техника, оер. "Полупроводниковые приборы" - 1964,- Вып. 6 (172). -С. 99-101.

14. Кудии А.П., Манжара B.C., Тартачник З.П. Особенности поглощения с-дта монокристаллами СаР, гблученными чаотицамл больших энергий // УФ2. -1965.- 30, 1Й7.-С. 986-990.

15. Коваль B.C., Кудин А.П., Тартачник В.П., Ты-n ia И.Й., Янушкя-вичюс Б. Влияние радиационных дефектов на електролроводпость дифосфида цинка // Матермаловедениэ полупроводниковых соединений Аг35, Москва, И0НХ, 1984. -С. 41-42.

lru Повареных A.C., Герасимов A.JJ., Кудин Л.П., Тартачник В.П., Тычина И.И. Микротвердость облученных СаР и 2пР2 //ДАН УССР, сер. Б. ,-1984.- № 6-Л. 21-24.

17. Кудин А.П., Мегела И.Г., Подзирей Ю.С., Тартачник В.П., Тычина ИЛ Исследование радиационных дефектов в ZwPg методом аннигиляции позитронов // 4>ТП. - 1984.- 17, в. II.-С. 210').

IB. Литовченко П.Г., Карпенко А.Я., Кудин А.П., Опияат В.Я., Соколов t. Тартачник В.П. Изучение радиационных дефектов в фосфиде галлия методом аннигиляции позитронов // Мат. Всесоюзного семинара " Новые экспе^ ^ментальные методы в радиационной физике полупроводников" , Ереван, 1985т C.II-I3.

19. Кудин А.П., Литовченко П.Г., Опилат В.Н., Соколов A.M., Тартачник В.П., Тычина И.И. Определение радиуса локализации позитрона в облученном фосфиде галлия методом Фурье-преобразования экспериментальных кривых угловой корреляции т -квантов // Мат. сем! нара по точным методам в ядерпой спектроскопии, Вильнюс,1986.-С, 222-226.

20. Коояк С.Б., Литовченко П.Г., Мегела И.Г., Сахарова С.Г., Силантьев В.И., Соколов A.M., хартачник В.П., Тычина И.И. Аннигиляция позитронов в облученном дифосфиде кадмия // ФТП.- 1987.- 21(в.5. -С. 820-823.

21. Мельник Ю.П.', Герасиме А.В., Косяк С.Б., Тартачник В.П., Тычина К.И. Структура и механические свойства дифосфида кадмия // ДАН УССР, сер. Б. -19ь,.- II,-С. 14-16.

22. Коояк С.Б., Мегела И.Г., Соколов A.M., Тартачник В.П., ¿ычина 7.11 Малинко В.Н. Определение радиуса локализации позитрона в облученном дифосфиде к ->мия // Мат. 16 Военной научно- технической конференции KBBJC , ч. 2, Киев, 1987. -С. 199-200.

23. Немец О.Ф., Григорян Н.Е., Литовченко П.Г., Спилат В,Я., Тартачник В.П., Тычина И.И., Хвостов Д.В. Радиационные нарушения в фосфиде галлия, облученном «С-частицами и электронами // ДА1. "УССР. -1933.- 9. - С. 54-56.

24. Литовченко П.Г., Макаренко В.Г., Опилат В.Я..Тарч-мик В.П., Тычина И.И. Релаксация проводимости в монокристаллах фосфида индия Ц УФК. -1989.- 34, №2. -С. 253-256.

25. Волков В.В., Опилат В.Я., Тартачник В.П., Тычиьа И.И. Глубокие уровни в походном и облученном фосфида галлия // Високочистке вещества. - 1989.- №2. -С. 60-^3.

26. Вернидуб P.M., Лйтовченко ^.Г., Куц В.И., Опилат З.Я., Тартачник В.П., Тычина И.И. Влияние радиацион^-термическо^ обработ-* ки на свойства фосфида галлия // Тез. Всесоюзной конференции по физике полупроводников, Киев, 1990. -С. 233-284.

27. Вернидуб P.M., Гирха А.И., Косяк С.Б., Тартачник В.П., .ачина И. Использование аннигиляционного т - излуч-дия для исследования радиационных дефектов в фосфиде галлия и дифосфид^ кадмия // Вопросы точности в ядерной спектроскопии / Ленинград, 1990. -С. I6I-I63. ' ..

28. Немец О.Ф., Литовченко П.Г., Волков В.В., Опилат В.Я., Тартачник В;П., Тычина И.И. Глубокие уровни в фосфиде галлия, облученном нейтронами // Доклады АН УССР, сер. А. -1990.- 9. - 0./60-62.

29. Волков В.В., Григорян Н.Е., Гирка А.И., Косяк С.Б., Куц В.И., Тартачник г П., Тычина И.И. йзучение структурных несовершенств в облученном дифосфидэ кадмия // Высокочисты? вещества. -1990.4. - С. I67-I9I.

30. Опилат В.Я., Литовченко П.Г., Вернидуб P.M., Куц В.И., Тартачник В.П., Тычина И.И. Ь^аникновение оложных дефектов в криотая-лах фосфида галлия при те;-«радиационной обработке Ц.Ш.-1Ш-... - С. 776-778.

SI. Волков В.В., Опилат В.Я., Тартачник В.П., Тычина И.И. Оиолокрае-вов поглощение в облученном фосфаде галлия // Труды Международной конференции по радиационному материаловедении, Алушта, 1990. - С. 109—1X2.

32. Гирка А.И., Косяк С.Б., Тартачник Bj П,, Тычина И.И, Окодокрае-вое поглощение и аннигиляция позитронов в дифосфиде кадмия, содержащем выоовую концентрацию радиационных дефектов, (там же, с. 147153.)

34. В»рнидуС P.M., Куц В.И., Опилат В.Я., Пинковокая М.Б., Тартачник В.П., Тычи а И.И. Влияние комбинированной радиьционно- термической обработки на электрооптические свойотва фосфида галлия // Физическая химия и технология фосфидов и фосфоросодержащих сплавов, ч. 2, Алма-Ата, " Гылым", 1992, - С. 93-97.

95. А.С. № 160705.

86. А.О. № IIIWIB.

37. А.С. № I1BI385.

88. А.О. 16 1697567.

ТАРТАЧНИК Володимир Петрович

РАД1АЦ1ЙН1 ДЕФЕКТИ В НАП1ВПР0В1ДНИК0Р"К Ф0СФ1ДАХ А8В5 1 А2в|

( Автореферат дисертвцП на здобуття вчек го ступени доктора ф1аико-математичних наук)

Шдписано до друку II. 02. 1993 р. Умовних друкованих аркуиЦв 1,9 Тип. зам. № 32 Тираж 100

1иститут ядерних досл1джвнь АН Укра!'ни 252028, Ки!в - 28, проспект Науки, 47.