Анотація до роботи:

Оксюта В.А. Електрично і оптично активні центри дефектного походження в легованих Cu i In монокристалах CdS і твердих розчинах на їх основі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 – фізика напівпровідників і діелектриків. – Волинський державний університет імені Лесі Українки, Луцьк, 2003.

Встановлено природу введених електронною радіацією (з Е»1,2 МеВ) локальних центрів домішково-дефектного складу в напівпровідниках CdS, легованих домішками In та Cu, запропоновано моделі, що дозволяють пояснити деякі електрично і оптично активні центри дефектного походження в CdS:In та механізми утворення і взаємодії радіаційних дефектів, введених електронною радіацією, з легуючими домішками індію і міді.

Досліджено електричні, фотоелектричні і термоелектричні властивостей маловивчених твердих розчинів систем CuInS₂-CdS і CuGaS₂-CdS в залежності від відсоткового вмісту компонентів, а також гальваномагнітні, оптичні, електричні, фотоелектричні і термоелектричні властивості монокристалів Cu₂CdGeS₄ і Cu₂CdSnS₄ та вплив на їх параметри способів отримання і термо-хімічної обробки.

Розробка сучасних радіаційно стійких фотореєструючих приладів, датчиків іонізуючого випромінювання, фотоелектричних перетворювачів, тощо, вимагає знання природи локальних центрів домішково-дефектного складу, введених радіацією, які суттєво впливають на оптичні і фотоелектричні параметри напівпровідникових матеріалів. Ми комплексними методами провели дослідження впливу електронної радіації (з Е»1,2 МеВ) на оптичні і фотоелектричні параметри монокристалів CdS, легованих домішками І і ІІІ груп таблиці Мендєлєєва, зокрема міді і індію. Встановили особливості відпалу структурних пошкоджень в опромінених зразках.

На основі проведених досліджень було встановлено:

- Присутність атомів Cu або In збільшує швидкість введення дефектів в кадмієвій підгратці CdS. У вихідних легованих зразках атоми In є домішками заміщення. Знаходячись у вузлах катіонної підгратки, вони створюють мілкі донорні рівні (In_Cd⁺), відповідальні за прикрайове домішкове поглинання світла і домішкову фотопровідність з l_м»524 нм. Нами вперше було показано для CdS, що при електронному опроміненні реалізується механізм дефектоутворення, при якому радіаційно утворені міжвузлові атоми кадмію (Cd_i) виштовхують із вузлів катіонної підгратки атоми In, що веде до зникнення домішкових максимумів поглинання і фотопровідності з l_м»524 нм.

Вперше відкрито появу нових (відсутніх у вихідних, як чистих так і легованих зразках) центрів повільної рекомбінації в опромінених CdS:In-монокристалах з максимумами оптичного гашення фотопровідності l_1max»0,78 мкм і l_2max»1,03 мкм. Запропонована модель, згідно якої за нові центри рекомбінації відповідальні комплекси, до складу яких входять V_Cd і міжвузлові атоми In, що виникають внаслідок їх виштовхування із вузлів гратки радіаційно утвореними Cd_i.

Вперше відмічено покращення при електронному опроміненні кристалоструктурних характеристик сильно легованих монокристалів CdS:In (N_In»10¹⁹ см^-3), появу спектрів екситонної люмінесценції, структури крайового випромінювання, що є характерним для спеціально нелегованих монокристалів CdS. Запропонована модель, згідно якої сильно леговані зразки CdS є пересиченими при кімнатній температурі розчинами, які знаходяться в метастабільному стані, лімітованому малою швидкістю дифузії дефектів. При електронному опроміненні (внаслідок радіаційно-стимульованих механізмів), ініціюється розпад пересиченого розчину з виходом зайвих атомів In на різні стоки.

Однією з технологічних задач матеріалознавства є створення дешевих матеріалів електронної та оптоелектронної техніки з наперед прогнозованими властивостями. До таких матеріалів належать одержані в нашому університеті нові почетверенні халькогенідні тверді розчини систем CuInS₂-CdS і CuGaS₂-CdS, які є електронними аналогами твердих розчинів напівпровідникових сполук групи A^IIB^VI.

Було показано:

Тверді розчини систем CuInS₂-CdS і CuGaS₂-CdS є спеченими полікристалічними зразками р-типу провідності;

Електричні, фотоелектричні властивості, ширина забороненої зони систем CuInS₂-CdS і CuGaS₂-CdS залежать від відсоткового вмісту компонентів. Запропоновано моделі електрично і оптично активних дефектних центрів у досліджуваних зразках. Встановлено, що системи CuInS₂-CdS із вмістом 40-50 мол.% CdS мають велике значення термо-е.р.с. (s=1200 мкВ/К при 293 К) і в цьому аспекті є перспективними матеріалами для термоелектронної техніки.

Всі системи із вмістом CdS більшим 40-50 мол.% проявляють фоточутливість при низьких температурах. Величина і спектральний розподіл фоточутливості залежать від складу систем.

Зразки досліджуваних систем з малим вмістом CdS проявляють термісторний ефект з механізмом теплового характеру.

Вперше проведені дослідження деяких фізичних властивостей маловивчених почетверенних монокристалічних халькогенiдних сполук Cu₂CdGeS₄ і Cu₂CdSnS₄, які є електронними аналогами CdS.

Всі сполуки є широкозонними напівпровідниками р-типу провідності з шириною забороненої зони при Т»300 К рівною Е_g»2,05 еВ (Cu₂CdGeS₄) і Е_g»1,4 еВ (Cu₂CdSnS₄). Визначено Холлівську рухливість дірок.

Деякі зразки даних сполук, в залежності від методу одержання і режиму термообробки проявляють велике значення термо-е.р.с. (s»1800 мкВ/К).

Широкозонні сполуки Cu₂CdGeS₄ і Cu₂CdSnS₄ з дірковим типом провідності разом з напівпровідниками групи А^ІІВ^VI n-типу є перспективними матеріалами для гетероперехідних фотоперетворювачів.

Публікації автора:

1. Давидюк Г.Є., Оксюта В.А., Манжара В.С. Электрические, оптические и фотоэлектрические свойства легированных индием монокристаллов сульфида кадмия, облученных электронами // Физика твердого тела. - 2002. - Т.44, №2. - С. 246-250.

2. Воронюк C.В., Галка В.О., Давидюк Г.Є., Оксюта В.А., Олексеюк І.Д., Панкевич В.З., Парасюк О.В. Особливості електричних і фотоелектричних властивостей твердих розчинів системи CuInS₂-CdS // Український фізичний журнал. - 2001.- Т.46, №11.- С. 1154-1157.

3. Воронюк С.В., Галка В.О., Давидюк Г.Є., Олексеюк І.Д., Оксюта В.А., Парасюк О.В., Панкевич В.З. Електричні і фотоелектричні властивості твердих розчинів системи CuGaS₂-CdS // Український фізичний журнал. -2001. - Т.46, №12. - С. 1294-1299.

4. Olekseyuk I.D., Davidyuk H. Ye., Parasyuk O.V., Voronyuk S.V., Halka V.O.,
   Oksyuta V.A. Phase diagram and electric transport properties of samples of the quasi-binary system CuInS₂-CdS // Journal of Alloys and Compounds 309. - 2000. - Р. 39-44 (Видано в Голландії).

5. Давидюк Г.Є., Оксюта В.А., Манжара В.С. Вплив опромінення електронами з Е=1,2 МеВ на електричні, фотоелектричні і оптичні властивості монокристалів сульфіду кадмію, легованого атомами індію // Фізичний збірник наукового товариства ім. Т.Шевченка. - Львів. - 2000. -Т.4. - С. 93-98.

6. Давидюк Г.Є., Богданюк М.С., Шаварова Г.П., Федосов С.А., Войтович В.А. (Оксюта В.А.). Утворення швидких центрів рекомбінації при електронному опроміненні спеціально нелегованих і легованих міддю монокристалів сульфіду кадмію // Науковий вісник Волинського державного університету ім. Лесі Українки. Серія: Фізичні науки. - Луцьк: “Вежа”. - 1998. - №6. - С. 25-31.

7. Давидюк Г.Є., Доскоч В.П., Божко В.В., Шаварова Г.П., Федосов С.А., Войтович В.А. (Оксюта В.А.). Природа і відпал центрів швидкої рекомбінації в опромінених електронами з енергією Е=1,2 МеВ монокристалах сульфіду кадмію // Науковий вісник Волинського державного університету ім. Лесі Українки. Серія: Фізичні науки. -Луцьк: “Вежа”. - 1998. - №6. - С. 31-36.

8. Давидюк Г.Є., Оксюта В.А.. Фотоелектричні властивості неопромінених і опромінених електронами монокристалів сульфіду кадмію легованих індієм // Науковий вісник Волинського державного університету ім. Лесі Українки. Серія: Фізичні науки. - Луцьк: “Вежа”. -1999. - №14. - С. 67-74.

9. Олексеюк І.Д., Давидюк Г.Є., Оксюта В.А., Парасюк О.В., Галка В.О., Воронюк С.В. Одержання квазібінарної системи CuInS₂-CdS, її фазова діаграма, електричні та фотоелектричні властивості // Науковий вісник Волинського державного університету ім. Лесі Українки. Серія: Фізичні науки. - Луцьк: “Вежа”. - 2001. - №7. - С. 3-12.

10. Давидюк Г.Є., Оксюта В.А., Манжара В.С. Вплив опромінення електронами з Е=1,2 МеВ на електричні, оптоелектричні й оптичні властивості монокристалів сульфіду кадмію, легованого атомами індію. // Науковий вісник Волинського державного університету ім. Лесі Українки. Серія: Фізичні науки. - Луцьк: “Вежа”. - 2001. - №7. - С. 12-21.

11. Davydyuk H.Ye., Olekseyuk I.D., Parasyuk O.V., Halka V.O., Oksyuta V.A., Voronyuk S.V., Pankevych V.Z. Photoelectric properties of solid solutions of the CuInS₂–CdS and CuGaS₂–CdS systems // “PARAOPT-2001” International meeting on parametric optics. September 17-19. - Lviv. - 2001. - P. 36.

12. Давидюк Г.Є., Олексеюк І.Д., Парасюк О.В., Оксюта В.А., Галка В.О., Воронюк С.В., Панкевич В.З. Електричні, термоелектричні і фотоелектричні властивості твердих розчинів систем CuGaS₂-CdS i CuInS₂-CdS // Тези доповідей 1-ї Української наукової конференції з фізики напівпровідників. - Одеса, 10-14 вересня 2002 р. - Т. 2. - С. 268.

13. Давидюк Г.Є., Парасюк О.В., Романюк Я.Є., Семенюк С.А., Оксюта В.А., Кевшин А.Г., Піскач Л.В. Оптично-активні центри дефектного походження в монокристалічних сполуках Сu₂CdGeS₄ і Cu₂CdSnS₄ // Тези доповідей 1-ї Української наукової конференції з фізики напівпровідників. - Одеса, 10-14 вересня 2002 р. - Т. 2. - С. 269.

14. Давидюк Г.Є., Оксюта В.А., Манжара В.С. Вплив легуючих атомів індію на параметри фотоактивних центрів в монокристалах сульфіду кадмію з дефектами радіаційного походження // Фундаментальні і прикладні проблеми сучасної фізики. Матеріали ІІ міжнародного Смакулового симпозіуму. - Тернопіль. - 2001. - С. 145-147.

15. Олексеюк І.Д., Парасюк О.В., Давидюк Г.Є., Воронюк С.В, Галка В.О., Оксюта В.А., Панкевич В.З. Одержання і фізичні властивості твердих розчинів системи CuInS₂-CdS // Х наук.-техн. конф. “Складні оксиди, халькогеніди та галогеніди для функціональної електроніки”. Тези доповідей. - Ужгород, 26-29 вересня. - 2000. - С. 120.

16. Олексеюк І.Д., Давидюк Г.Є., Парасюк О.В., Оксюта В.А., Галка В.О., Воронюк С.В. Одержання, електричні і оптичні властивості твердих розчинів системи CuGaS₂-CdS // Х наук.-техн. конф. “Складні оксиди, халькогеніди та галогеніди для функціональної електроніки”. Тези доповідей. - Ужгород, 26-29 вересня. - 2000. - С. 96.