Анотація до роботи:

Старий С.В. Трансформація рекомбінаційних механізмів, підвищення квантового виходу та генерація випромінювання в Cd_xHg_1-xTe i InSb під впливом одновісного напруження.-Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07. - фізика твердого тіла. Інститут фізики напівпровідників Національної Академії наук України, Київ, 2002.

Дисертація присвячена дослідженню впливу одновісної пружної деформації на фотоелектричні властивості та рекомбінаційні механізми вузькозонних напівпровідників Cd_xHg_1-xTe та InSb.

В одновісно-деформованому безщілинному Cd_xHg_1-xTe з х = 0.100.14 в умовах ударної іонізації електричним полем виявленa генерація стимульованого випромінювання в діапазоні 80100 мкм. Стрибок випромінювання виникає при порогових значеннях пружної деформації та електричного поля і супроводжується стрибком струму. Отримані польові та деформаційні залежності інтенсивності спонтанного випромінювання. Запропонований механізм зазначеного ефекту з урахуванням трансформації одновісним тиском енергетичних зон та домішкових акцепторних рівнів. На основі вимірювань температурних та деформаційних залежностей фотопровідності та фотоелектромагнітного ефекту в р-Cd_xHg_1-xTe (х = 0.200.22) показано, що рекомбінаційні переходи в температурному діапазоні Т < 3040 К можуть бути інтерпретовані в рамках дворівневої моделі Шоклі-Ріда з урахуванням виморожування основних носіїв струму - дірок. При цьому визначено, що другий рекомбінаційний центр є акцептором некулонівського типу з енергією іонізації порядку 1015 меВ. Експериментально доведено, що створення пружно-деформованого стану у вузькозонних напівпровідниках дозволяє істотно послабити безвипромінювальну міжзонну рекомбінацію Оже за рахунок трансформації валентної зони і суттєво підвищити квантовий вихід рекомбінаційного випромінювання.

Наведемо основні результати та висновки дисертаційної роботи:

1. Експериментально показано, що при накладанні одновісної пружної деформації інтенсивність спонтанного випромінювання далекого ІЧ діапазону із БН Cd_xHg_1-xTe суттєво зменшується. Це пов'язано, головним чином, з утворенням енергетичної щілини між зоною провідності та валентною зоною і різким зменшенням концентрації електронів в зоні провідності внаслідок переходу їх на акцепторний рівень, що потрапляє в індуковану тиском заборонену зону.

2. Виявленe різке підвищення (майже на 3 порядки) інтенсивності далекого ІЧ випромінювання із БН Cd_xHg_1-xTe при порогових значеннях напруги електричного поля та тиску. Про стимульований характер даного випромінювання свідчать стрибкоподібне зростання його інтенсивності, наявність порогів електричного поля та тиску, визначальна роль паралельності граней зразка та різке зростання величини струму (в декілька разів), що супроводжує стрибок випромінювання.

3. Запропонованa фізичнa модель, що пояснює виникнення стимульованого випромінювання у БН Cd_xHg_1-xTe різким зростанням непрямих переходів із зони провідності на акцепторний рівень під час перетину ним вершини бічного екстремуму валентної зони. Дана модель має теоретичне обгрунтування.

4. З експериментально отриманих температурних і деформаційних залежностей часу життя основних і неосновних носіїв струму в дірковому ВН Cd_xHg_1-xTe. доведенe домінування в низькотемпературному діапазоні (Т < 3040 К) домішкової рекомбінації Шоклі-Ріда.

5. Показано, що однорівнева модель рекомбінації Шоклі-Ріда не може пояснити особливості фотоелектричних властивостей р-Cd_xHg_1-xTe в низькотемпературному діапазоні. Тому для їх інтерпретації запропонована дворівнева модель домішкової рекомбінації з врахуванням виморожування дірок на акцепторний рівень..

6. Визначено, що крім відомого рекомбінаційного центру 4045 меВ при низьких температурах починає діяти ще один рівень, який є акцептором некулонівського типу і має глибину залягання 1015 меВ.

7. На основі чисельного розрахунку деформаційних залежностей часу життя носіїв струму відносно двох основних міжзонних механізмів рекомбінації- випромінювальної і Оже - та квантового виходу рекомбінаційного випромінювання із ВН InSb і Cd_xHg_1-xTe зроблений висновок про зростання темпу випромінювальної та спадання темпу Оже-рекомбінації із збільшенням величини ОД, що, в свою чергу, спричиняє зростання квантового виходу рекомбінаційного випромінювання.

8. З нахилів експериментально отриманих залежностей інтенсивності рекомбінаційного випромінювання від рівня фотозбудження визначений тип домінуючих рекомбінаційних механізмів при різних рівнях величини збудження.

9. Отриманий експериментальний доказ явища суттєвого пригнічення одновісною пружною деформацією темпу Оже-рекомбінації з аналізу кривих залежності рекомбінаційного випромінювання від рівня фотозбудження при різних значеннях ОД.

10. Доведене суттєве (в декілька разів) зростання квантового виходу рекомбінаційного ІЧ-випромінювання у ВН InSb в області міжонних переходів, що відбувається, в основному, за рахунок пригнічення Оже-рекомбінації одновісним тиском.

Публікації автора:

1. Gasan-zade S.G., Shepelskii G.A., Staryi S.V., Strikha M.V., Vasko F.T. Stimulated emission of far infra-red radiation from uniaxially strained gapless Hg_1-xCd_xTe// SPIE. IV International Conference on Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics.–Kyiv (Ukraine).-1998.-P.15.

2. Gasan-zade S.G., Shepelskii G.A., Staryi S.V., Strikha M.V., Vasko F.T. Stimulated emission of far infra-red radiation from uniaxially strained gapless Hg_1-xCd_xTe// Proc. International Conf. Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics IV.- Kyiv (Ukraine).-1999.-P.35-39.

3. Васько Ф.Т., Венгер Е.Ф., Гасан-заде С.Г., Стриха М.В., Старый С.В., Шепельский Г.А. Дальнее ИК стимулированное излучение в одноосно-напряженном бесщелевом Cd_xHg_1-xTe// II Межгосударственная научно-техническая конференция по квантовой электронике.-Минск (Беларусь).-1998.-С.72.

4. Венгер Е.Ф., Гасан-заде С.Г., Стриха М.В., Старый С.В., Шепельский Г.А. Дальнее инфракрасное стимулированное и спонтанное излучение в одноосно-деформированном бесщелевом Hg_1-xCd_xTe// ФТП.-2000.-Т.34, №7.-С.791-795.

5. Напівпровідниковий лазер зі змінною довжиною хвилі випромінювання субміліметрового діапазону Патент по заявці №98105519. Україна. Н01S3/025, 3/085/ Васько Ф.Т., Венгер Е.Ф., Гасан-заде С.Г., Старий С.В., Стріха М.В., Шепельський Г.А.; Заявлено 20.10.98; Опубл.16.04.01, Бюл.№3.

6. Гасан-заде С.Г., Старый С.В., Стриха М.В., Шепельский Г.А. Низкотемпературные особенности фотоэлектрических свойств кристаллов Cd_xHg_1-xTe с дырочной проводимостью: влияние вымораживания дырок и упругого напряжения// ФТП.-2000.-Т.34, №10.-С.1187-1193.

7. Gasan-zade S.G., Linnyk L.F., Shepelskii G.A., Staryi S.V., Strikha M.V. Enhancement of quantum efficiency of narrow-gap semiconductors infrared emission// SPIE. V International Conference on Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics.–Kyiv (Ukraine).-2000.-P.57.

8. Gasan-zade S.G., Kollyuch A.G., Linnyk L.F., Shepelskii G.A., Staryi S.V., Strikha M.V., Boiko V.A. Enhancement of quantum efficiency of narrow-gap semiconductors infrared emission// Proc. International Conf. Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics V.- Kyiv (Ukraine).-2000.-P.155-160.

9. Гасан-заде С.Г., Старый С.В., Стриха М.В., Шепельский Г.А., Бойко В.А. Упруго-напряженное состояние в узкощелевых полупроводниках: принципиальная возможность повышения квантового выхода инфракрасного излучения в условиях междузонной ударной рекомбинации// Письма в ЖЭТФ.-2001.-Т.73, №9.-С.561-564.