Особливості електронних процесів у ZnSe i CdTe при гетеровалентному заміщенні компонентів

1) впливу домішково-дефектної структури на електронні процеси у CdTe i CdTe <Cl>,

2) технології створення детекторів ядерного випромінювання на основі монокристалів CdTe <Cl>.

Одержання спектрометрів ядерного випромінювання на основі монокристалів CdTe <Cl> на даний час є складною проблемою, яку можна вирішити тільки з врахуванням багатьох фізичних і фізико-технологічних аспектів. В першу чергу необхідно розробити технологічні умови вирощування кристалів, що забезпечують високе значення параметра і точний механізм компенсації. В зв'язку з цим необхідне пониження концентрації фонових домішок І групи Періодичної системи, в результаті чого зменшується число ефективно розсіюючих центрів і відповідно підвищується значення рухливості носіїв заряду . Проте не менш важливим фактором є зниження концентрації пасток для носіїв заряду (глибоких центрів), внаслідок чого підвищується їх час життя . Більше того, наявність глибоких рівнів може бути причиною появи небажаного ефекту поляризації - деградації характеристик детектора з часом.

Низький рівень фонових домішок в робочому матеріалі для детекторів ядерного випромінювання можна досягти термообробкою кристалів (паро- або рідиннофазною) в атмосфері одного з компонентів сполуки CdTe. Використовується також нестехіометричне джерело і низькі (650-850 °С) температури вирощування (наприклад, метод переміщуваного нагрівника (ТНМ), суть якого полягає у переміщуванні через весь кристал вузької зони Те). В основному саме методом ТНМ отримано кристали CdTe <Cl> спектрометричної якості діаметром до 1.5 см. Проте метод ТНМ порівняно з методом Б-С не може вирішити проблему промислового, економічно вигідного виробництва приладів.

В даній роботі монокристали CdTe <Cl> вирощені методом Б-С, при цьому легування здійснювалось безпосереднім введенням в розплав телуриду кадмію наважки CdCl₂, що забезпечувало наявність надлишкового кадмію і відповідну термообробку монокристалічних зливків під час їх повільного охолодження.

Високий ступінь компенсації у монокристалах CdTe <Cl> пов`язаний з утворенням нейтральних комплекcів типу V_Cd2Cl, або V_Cd Cl Cd_i, так як в цьому випадку вводяться рівні кількості акцепторів і донорів. Саме забезпечення такого домінуючого механізму компенсації є необхідним завданням при розробці технологічних умов вирощування кристалів CdTe <Cl>.

Якщо всі вищевказані фізико-технологічні умови забезпечити при вирощуванні однорідних монокристалів CdTe <Cl> з розплаву методом Б-С, то такий матеріал може мати перевагу над кристалами СdZnTe. На даний час напівізолюючі монокристали СdZnTe великих розмірів отримують з розплаву методом Бріджмена під тиском, проте основним їх недоліком є неоднорідність. В цілому порівняльний аналіз показує, що спектрометричні характеристики обох матеріалів приблизно однакові.

Нестехіометричний CdTe з низьким рівнем фонових домішок гетеровалентного заміщення.

Монокристали з надлишком кадмію. Збагачення зразків кадмієм проводилось при 700⁰ С в насичених парах Сd (p_Cd10⁴ Па), а також в насиченому розчині СdTe <Cd>. Ефект Холла вимірювався в інтервалі температур 8-400 К. Для роздільного визначення концентрації донорів N_D і акцепторів N_A використано статистику, справедливу для одного рівня в забороненій зоні.

При парофазній обробці збільшення значення N_D, зумовлене введенням у кристалічну гратку CdTe міжвузлових атомів Cd (Cd_i), супроводжується підвищенням N_A внаслідок генерації вакансій кадмію, тобто відбувається одночасно процес екстракції і явище самокомпенсації. При цьому дещо зменшується рухливість електронів _n. Рідиннофазна обробка приводить до суттєвого підвищення _n внаслідок зменшення N_A майже на порядок, причому збільшення N_D є незначним.

Зменшення енергії іонізації донорів описується співвідношенням Дебая-Конвела

Е_D = E₀ - N

=1.64 е²/

( - діелектрична проникливість), згідно з яким одержано значення енергії іонізації ізольованого донора Е₀, рівне 0.016 еВ. Це значення за літературними даними є характерним для спеціально нелегованих монокристалів CdTe, і може відповідати атомам Cd_i.

Для всіх досліджуваних зразків спостерігається максимум у залежності n(Т), причому у високотемпературній області зміна рухливості відповідає розсіюванню на акустичних коливаннях гратки, а при низьких температурах - на заряджених центрах. Найбільший інтерес представляє ділянка кривої _n(Т) для екстрагованого методом рідинної екстракції зразка в інтервалі 8-14 К, яка характеризується слабкою залежністю рухливості від температури. Очевидно, після такої термообробки одержано матеріал з одним типом домішки, в якому при низьких температурах носії заряду виморожуються, внаслідок чого число нейтральних атомів домішки стає більше числа іонізованих. При цих умовах може домінувати розсіювання на нейтральних центрах, концентрація котрих згідно з розрахунком по формулі Ерджінсоя становить ~2.0х 10¹⁶ cм^-3. Слід зазначити, що ця величина більш, ніж на порядок, перевищує значення N_D і більш, ніж на два порядки, перевищує значення N_A. Таким чином, в інтервалі 8-14 К величину рухливості визначають не атоми Cd_i, а інший вид нейтральних дефектів, в якості яких згідно з літературними даними можуть виступати вакансії телуру з високими енергіями іонізації.

Таблиця 1 Електрофізичні параметри вихідних та екстрагованих монокристалів CdTe

Більше того, літературні дані по фізико-хімічному аналізу нестехіометричного CdTe свідчать про таке саме перевищення на два порядки величини концентрації вакансій телуру порівняно з величиною концентрації іонізованих атомів Cd_i, тобто спростовуються відомі розбіжності між результатами електричних та фізико-хімічних досліджень домінуючих дефектів в області гомогенності CdTe, збагаченого кадмієм.

Знайдено кореляцію між електричними та ФЛ властивостями екстрагованих зразків CdTe, яка наочно підтверджує наявність та ефективність екстракції з об`єму кристалу фонових домішок міді та срібла. Після рідиннофазної термообробки експериментальні значення рухливості електронів перевищують розраховані значення, отримані згідно з теорією Брукса-Херінга. Цей факт узгоджується з літературними даними для суперчистого телуриду кадмію із загальною концентрацією фонових домішок 10¹⁴ см^-3 і пояснюється низькотемпературним ефектом "спарювання" домішок донорного і акцепторного типу внаслідок кулонівської взаємодії. Очевидно, що при цьому зменшується концентрація N центрів ефективного розсіювання, що сприяє збільшенню рухливості електронів. Аналіз спектрів ФЛ (Т=4.2 К) в області 1.3-1.6 еВ показує, що при зменшенні N_A максимуми cмуг донорно-акцепторної ФЛ для домішок Cu (1.45еВ) і Ag (1.49 еВ) зміщуються в довгохвильову область спектра у відповідності до виразу

h=Е_g-(Е_А+Е_D)+e²/(·R)

е- заряд електрона, - діелектрична стала, R~N^-1/3

Окремо вивчалась можливість одержання напівізолюючих кристалів CdTe методом відпалу низькоомних платівок в ненасичених парах кадмію (p_Cd=2.0-4.0 кПа). Визначені технологічні умови одержання термостабільних напівізолюючих (10⁶-10⁹ Омсм) платівок CdTe достатньо високої структурної досконалості з величиною оптичного пропускання 62-66% в області 2-20 мкм.

Монокристали з надлишком телуру. При насиченні CdTe телуром одержувались монокристали як р-, так і n-типу провідності. Особливу увагу приділено вивченню монокристалів n-CdTe <Te>, так як механізм електронної провідності в таких матеріалах залишається до цього часу невизначеним, оскільки найбільш ймовірні дефекти (V_Cd, міжвузлові атоми Te (Te_i), асоціати типу V_Cd-D, де D - фонова домішка донорного типу) є акцепторами. В останній час появляються роботи, які пов`язують умови насичення CdTe телуром з можливістю утворення антиструктурних дефектів (АСД) Te_Cd, хоча порівняно зі сполуками А^IIIВ^V ймовірність таких утворень вважалась незначною. На даний час відомі теоретичні розрахунки, які показують, що величина ентальпії утворення АСД Te_Cd в кристалах з надлишком Те менше ентальпії утворення V_Cd (відповідно 3.76 і 4.75 еВ), тобто атоми телуру можуть переходити на місця V_Cd. Крім цього, теоретичний розрахунок енергетичного положення донорного центру Te_Cd дає значення Е_с-0.6 еВ.

В дисертаційній роботі проаналізовані дані по дослідженню електричних (77-420 К) та ФЛ (4.2 К) властивостей монокристалів CdTe, вирощених при різних значеннях надлишкового тиску р. В умовах помірного насичення телуром (р= 102-103 Па, температура сублімації Т=1000 К) електричні та ФЛ властивості монокристалів залежать від концентрації та типу випадкових (фонових) домішок, джерелом котрих може бути матеріал контейнера-кварц. В цьому випадку утворення АСД сприяє зменшенню загальної кількості V_Cd, що порушує умови самокомпенсації донорної фонової домішки, при цьому зростає роль неконтрольованих дефектів акцепторного типу. Більше того, внаслідок великої енергії іонізації антиструктурний дефект не є електрично активним і не може бути відповідальним за n-тип електропровідності з n~10¹⁴ см^-3. В екситонній області випромінювання кристалів n-типу провідності домінує лінія D⁺, X (1.5923 еВ), а в спектрах ФЛ кристалів р-типу провідності домінують лінії А⁰, Х (1.5888 і 1.5896 еВ). Згідно з літературними даними фоновими домішками в першому випадку можуть бути елементи III групи Періодичної системи, а в другому-елементи І групи (відповідно Ag i Cu).

Кристали n-типу провідності (n~10¹⁴ cм^-3), сильно насичені телуром (р>10⁴ Па, температура сублімації Т=1200 К), характеризуються малим значенням рухливості електронів (100-150 см²/В с при 300 К), а також аномальним (для інтервалу 300-420 К) ходом залежності _n(Т). Спостерігається не спад, а ріст температурної залежності рухливості відповідно до теорії Брукса-Херінга по закону Т ^1.5. Вимірювання температурної залежності постійної Холла дають значення енергій іонізації донорів 0.014 і 0.036 еВ. Перше значення можна зв`язати з фоновими домішками ІІІ групи Періодичної системи. Друге значення за літературними даними може відповідати тільки вакансіям телуру, що на перший погляд є досить несподіваним. По температурних залежностях провідності знайдено ще рівень 0.06 еВ, котрий може відповідати акцепторному центрові Те<sub>i</sub><sup>-2</sup>. Такий енергетичний спектр локальних станів у сильно насичених телуром кристалах CdTe можна пояснити таким чином. Донорні властивості АСД Те<sub>Cd</sub> забезпечують чотири обірваних зв`язки сусіднього з ним атома Те, котрий може вийти у міжвузловину, утворюючи дефект Френкеля V_Te-Te_i. Відомо, що в присутності вільних електронів (у цьому випадку вони постачаються вищевказаними фоновими домішками) ймовірність теплового народження френкелівської пари, особливо поблизу донорного атома, є досить великою. Знаходячись в тетраедричному міжвузловинні, Те_і легко переходить в області з високою концентрацією дислокацій або V_Cd, залишаючи незайнятий вузол Те.

Аналіз температурної залежності рухливості з врахуванням ефекту виморожування електронів на рівнях Е_с-0.036 еВ дає можливість оцінити порядок величини концентрації двозарядних дефектів донорного типу:

N₀ (77 К) ~ N(V_Te)~ N(Te_Cd) 10¹⁹ см^-3.

При цьому сумарна концентрація двозарядних центрів розсіювання (V_Te, Te_Cd, V_Cd, Te_i), розрахована по формулі Брукса-Херрінга (Т=320 К) становить 1.2х 10²⁰ см^-3, що по порядку величини узгоджується з розрахованим у відповідності до Т-Х- діаграми стану CdTe числом надлишкових атомів Те (~10²⁰cм^-3). Таким чином, зі сторони, збагаченої Те, слід враховувати не тільки домінуючий вплив АСД згідно з літературними даними, а також вплив двозарядних вакансій телуру. Саме такий комплексний підхід спростовує відомі розбіжності між електрофізичними та фізико-хімічними дослідженнями області гомогенності CdTe <Te>.

Домішково-дефектна структура CdTe <Cl>. Досліджували зразки напівізолюючих монокристалів n- CdTe <Cl>, вирощених в одинарних графітизованих і подвійних неграфітизованих кварцових ампулах (між стінками подвійних ампул знаходилась атмосфера інертного газу). Покриття внутрішніх стінок ампул тонкою плівкою піролітичного вуглецю звичайно застосовується для запобігання руйнації ампул внаслідок хімічної реакції між розплавом CdTe і матеріалом контейнера, однак при цьому відбувається неконтрольоване легування розплаву домішкою вуглецю. Більше того, одинарні ампули не запобігають дифузії кисню з атмосфери у розплав через стінки контейнера при температурах плавлення CdTe. Як вказувалось вище, наявність таких домішок підтверджується відповідними піками Оже-спектрів.

Монокристали, одержані в подвійних ампулах, на відміну від кристалів, одержаних в графітизованих ампулах, характеризуються власною провідністю при Т300 К та однорідністю по об`єму. Зразки, вирізані з різних ділянок зливка, мають однакові або порівнянні значення електрофізичних параметрів (питомого опору, рухливості електронів , магнітної сприйнятливості , параметра , а також ідентичний вигляд спектрів ФП (300 К) і низькотемпературної (4.2 К) ФЛ. Причому інтенсивність люмінесценції А-центрів в області 1.4 еВ є на порядок меншою, ніж у кристалах з домішкою вуглецю. В екситонній області домінують лінії (А<sup>0</sup>,Х)<sub>1</sub> і (А<sup>0</sup>,Х)<sub>2</sub> (при 1.5897 і 1.5903 еВ відповідно), котрі зумовлені випромінюванням екситонів, зв`язаних на нейтральних акцепторах. Природу нейтрального акцептора для першої лінії, звичайно, зв`язують з комплексом V_Cd-2D (D-донор). У нашому випадку найбільш ймовірним слід вважати утворення (2Сl)⁰, що підтверджується такими експериментальними даними: структурою спектрів ФП та ефектом "замороженої" ФП, слабкою інтенсивністю люмінесценції А-центрів і домінуванням екситонної лінії при 1.5897 еВ, а також величиною , яка відповідає значенню для спеціально нелегованого CdTe (комплекси не проявляють парамагнітних чи діамагнітних властивостей). Друга, менш інтенсивна лінія при 1.5903 еВ, є характерною для високоомних кристалів, причому відповідно до літературних даних нейтральний акцептор асоціюється з V_Cd (комплекс за участю атома Cl, можливо, в формі А-центру).

Домішка вуглецю призводить до утворення у зливках напівізолюючого CdTe низькоомних (нескомпенсованих) областей кристалізації. Головною особливістю високоомних зразків є наявність центрів з глибокими рівнями (Е_с-0.77 еВ), котрі є відповідальними за погіршення детекторних характеристик матеріалу (захоплення носіїв заряду на ці рівні зменшує час життя носіїв заряду). Слід зазначити, що рівні такої ж глибини утворюються при легуванні CdTe амфотерною домішкою германію, тобто в даному випадку можуть проявлятися амфотерні властивості домішки вуглецю. Рухливість при Т300 К визначається механізмом розсіювання на мікронеоднорідностях по Вайсбергу.

В роботі проаналізовано вплив домішки вуглецю на величину для монокристалів CdTe n- і р-типу провідності. Наявність в гратці атомів вуглецю може зумовлювати збільшення як парамагнітної, так і діамагнітної складової .

Таким чином, використання графітизованих ампул при вирощуванні напівізолюючих монокристалів CdTe <Cl> з розплаву може сприяти появі макро- і мікронеоднорідностей, пара- і діамагнітних утворень, а також глибоких центрів, що призводить до зниження якості детекторного матеріалу. При низьких температурах домінує люмінесценція А-центрів.

Відсутність джерела "забруднення" домішкою вуглецю дозволяє одержувати більш однорідні кристали з параметром , що відповідає літературним даним для якісного спектрометричного матеріалу. Електрофізичні, фотоелектричні і ФЛ властивості кристалів визначаються домінуванням нейтральних комплексів (V_Cd2Cl).

Детектори ядерного випромінювання. В дисертаційній роботі розроблено технологію виготовлення експериментальних зразків лічильників-спектрометрів, а саме:

1) Проведено оптимізацію технологічного процесу вирощування монокристалів CdTe <Cl> (додаткова очистка вихідних компонентів Cd i Te, вилучення домішок вуглецю та кисню, тощо), внаслідок чого одержано детекторний матеріал з параметрами: питомий опір 10⁹-10¹¹ Ом см, рухливість дірок 40-80 см²/В с, рухливість електронів 500-800 см²/В с, час життя носіїв заряду 0.5 мкс, 10^-4 см²/В.

2) Розроблено технологічний процес одержання заготовок активних елементів детекторів планарної та квазінапівсферичної конфігурації, котрий включає в себе такі операції: орієнтація та різка монокристалічного зливка телуриду кадмію на платівки, механічна і хімічна обробка поверхні платівки та визначення її структурної досконалості методом Берга-Барета.

3) Розроблено технологію одержання структур метал-телурид кадмію-метал методами вакуумного напилення та хімічного осадження.

Порівняно з напівізолюючим CdTe монокристали CdTe <Cl> характеризуються на два порядки більшим значенням питомого опору, що покращує експлуатаційні характеристики детекторів, створених на їх основі, оскільки суттєво зменшує величину струмів витоку і відповідно значення енергетичного еквіваленту шумів.

На основі монокристалів CdTe <Cl> створено портативний макет професійного індивідуального дозиметра гамма-випромінювання ДКС-02К "Кадмій" з діапазоном вимірювання потужності еквівалентної дози (Cs-137) 0.1-10.0 мкЗв/год в області енергій гамма-квантів 0.05-3.0 МеВ.

В роботі показано можливість застосування лічильників на основі монокристалів CdTe <Cl> в якості детекторів-спектрометрів -, -, Х- і - випромінювання та визначено основні параметри без проведення робіт по вдосконаленню (оптимізації) електроніки. При цьому бета-спектрометри можна використовувати не тільки при кімнатній температурі, але й в умовах значного фонового потоку гамма-квантів порівнянної енергії.

Вдосконалення електроніки і застосування охолодження може призвести в перспективі до значного покращення роздільної здатності -детекторів: 1-2% для планарної і 2-5% для квазінапівсферичної конфігурації.

Для всіх детекторів на протязі кількох років не спостерігався ефект поляризації, який може проявлятися у зменшенні ефективності реєстрації гамма- випромінювання з часом. Даний ефект часто має місце в аналогах сенсорів на основі монокристалів CdTe <Cl>, і пояснюється зменшенням напруженості електричного поля в робочому об`ємі внаслідок наявності заряджених вакансій кадмію. В дисертаційній роботі вирішення проблеми проведено шляхом реалізації умов вирощування кристалів, при яких домінує утворення вищевказаних нейтральних комплексів V_Cd2Cl.

Таблиця 2 Параметри детекторів ядерного випромінювання на основі монокристалів CdTe <Cl>

Висновки

На основі досліджень закономірностей протікання електронних процесів встановлено електронну та домішково-дефектну структуру монокристалічних сполук ZnSe i CdTe при різних рівнях гетеровалентного заміщення компонентів, що має важливе значення для розвитку перспективного напрямку фізики твердого тіла, пов`язаного з явищами локальної перебудови гратки, а також для розвитку наукових основ створення детекторів іонізуючого випромінювання. До найважливіших наукових та прикладних результатів, отриманих автором в цій області, відносяться наступні:

1. Дається теоретичне узагальнення проблеми точкових дефектів при гетеровалентному заміщенні для таких варіантів структур: напівпровідникових сполук А^IIВ^VI, квазібінарної системи гетеровалентного заміщення А^IIВ^VI-А^IIIВ^V, бінарної сполуки при компенсації дії воднеподібної донорної домішки. Нове вирішення отримали такі наукові задачі:

а) Методами оптичної спектроскопії встановлено електронну структуру монокристалів ZnSe i CdTe з підсистемами гетеровалентного заміщення As_Se, Ga_Zn i Cl_Te.

б) Оптичними та фотоелектричними методами досліджень визначено макродефектну структуру твердих розчинів в квазібінарній системі ZnSe-GaAs та механізми рентгеночутливості таких матеріалів.

в) На основі дослідження ефекту Холла і низькотемпературної фотолюмінесценції встановлено домішково-дефектну структуру нестехіометричних монокристалів CdTe та домінуючий тип точкових дефектів, лімітуючих значення рухливості носіїв заряду.

г) На основі комплексних досліджень електрофізичних, фотоелектричних та фотолюмінесцентних властивостей встановлено домішково-дефектну структуру напівізолюючих монокристалів CdTe <Cl> та її вплив на механізми компенсації дії донорної домішки хлору. Цей результат дає можливість налагодити промислове виробництво масивних, однорідних кристалів- матеріалу для створення спектрометричних детекторів ядерного випромінювання.

2. Вперше експериментально досліджено електронну структуру монокристалів ZnSe <As>, ZnSe <Ga> і CdTe <Cl>; показано, що:

а) Відщеплення від валентної зони мілкого (Е_v+0.04 еВ) рівня відповідає тетраедричній (нерелаксованій) конфігурації, а глибокого (Е_v+0.60 еВ) - тригональній (сильно релаксованій) конфігурації As_Se-центру.

б) В рамках моделі DX-центрів з від`ємною енергією кореляції електронна структура монокристалів ZnSe <Ga> визначається стабілізацією рівня Фермі в зоні провідності поблизу -мінімуму.

в) Електронна структура монокристалів CdTe <Cl> характеризується короткохвильовим (на 0.01 еВ) зміщенням зони провідності внаслідок сильної електрон-фононної взаємодії та утворенням домішкової зони рівнів з мінімумом в т. Х зони Бріллюена, розміщеним на 0.05 еВ вище -мінімуму. Такі особливості зонної структури монокристалів CdTe <Cl> не тільки підтверджують модель "не -центру", але й встановлюють його симетрію.

На основі моделі "не -центру" пояснено природу позакрайової ФЛ монокристалів CdTe <Cl>, яка визначається непрямими переходами електронів з позацентрового мінімуму домішкової зони рівнів хлору у - мінімум.

3. Експериментальні результати комплексних досліджень ФЛ при різних рівнях оптичного збудження, ТЛ і РЛ, ФП і РП (РЧ) та оптичного поглинання пояснюються на основі розробленої моделі неоднорідностей кристалізації твердих розчинів (ZnSe)_1-x (GaAs)_x (x0.15), представленої у вигляді системи локальних гетеропереходів ТР- ZnSe<Ga> і ТР- GaAs <Zn> (основна матриця твердого розчину з включеннями). Наявність диспергованих включень, які не створюють енергетичних бар`єрів в зоні провідності основної матриці ТР, обумовлює відповідну специфіку електронних процесів: а) відсутність залишкової провідності та довготривалих релаксацій ФП;

б) підвищення рентгеночутливості як результат збільшення концентрації неосновних носіїв заряду при переході дірок, захоплених r-центрами включень ZnSe <Ga>, у валентну зону матриці твердого розчину.

Модель неоднорідного кристалу та ефект підвищення рентгеночутливості у неоднорідному твердому розчині (ZnSe)_1-х (GaAs)_х доцільно використовувати для розробки детекторів рентгенівського випромінювання.

4. Виконані дослідження нестехіометричного CdTe з низьким рівнем фонових домішок гетеровалентного заміщення (10¹⁴ cм^-3) спростовують:

а) відомі розбіжності по дослідженню області гомогенності електрофізичними та фізико-хімічними методами; б) традиційну кристало-хімічну модель реального кристалу, в якій основним дефектом у всій області існування сполуки є дефект Френкеля V_Cd-Cd_i, оскільки відхилення від стехіометрії призводить до появи значного числа супутніх дефектів, а саме: при насиченні Cd концентрація нейтральних V_Te становить ~10¹⁶ см^-3, що на два порядки перевищує число електрично активних атомів Сd_i; при насиченні Те сумарна концентрація двозарядних центрів (Te_i, V_Cd, Te_Cd, V_Te) є того ж порядку (~ 10²⁰ см^-3), що і число надлишкових атомів Те, розраховане на основі рівноважної Т-Х діаграми стану.

5. Домішково-дефектна структура та механізми компенсації донорної дії атомів хлору у напівізолюючих монокристалах CdTe <Cl>, одержаних з розплаву, залежать від наявності технологічної домішки вуглецю, яка сприяє появі макро- і мікронеоднорідностей, пара- і діамагнітних утворень, а також глибоких центрів, що призводить до зниження якості детекторного матеріалу. Запропоновано технологічні методи вилучення з технологічного процесу джерела "забруднення" домішкою вуглецю, що дозволяє одержувати однорідні кристали з величиною параметра , яка відповідає характеристикам високоякісного спектрометричного матеріалу.

6. Розроблені фізико-технологічні умови створення детекторів рентгенівського та ядерного випромінювання на основі напівізолюючих монокристалів CdTe <Cl> з покращеними експлуатаційними характеристиками: а) малим рівнем шумів за рахунок більш високого (10⁹-10¹¹ Ом см) порівняно з напівізолюючим CdTe (10⁷-10⁹ Ом см) значення питомого опору; б) високою стабільністю роботи за рахунок відсутності характерного для аналогів ефекту поляризації.

Досліджені функціональні можливості сенсорів на основі монокристалів CdTe<Cl>, визначено характеристики детектора-дозиметра гамма-випромінювання та детекторів-спектрометрів -, -, Х- і -випромінювання.

Список публікацій за темою дисертації

1. Ткачук П.Н., Блашкив В.С., Григорович Г.М., Манжара В.С. Фотолюминесценция монокристаллов твердых растворов (ZnSe)_1-X (GaAs)_X // ЖПС.-1980.-Т.33, № 6.-С. 1049-1053.

2. Блашкив В.С., Манжара В.С., Ткачук П.Н., Цмоць В.М. Термовысвечивание селенида цинка, легированного акцепторными примесями // ФТП.-1980.-Т.14, №8. -С. 1621-1623.

3. Чепелев В.В., Ткачук П.Н., Астахов В.Н., Щербина В.И. Рентгенолюминесценция монокристаллов твердых растворов (ZnSe)_1-X (GaAs)_X// Изв. АН СССР. Неорганические материалы.-1983.-Т.19, № 9.-С. 1422-1424.

4. Ткачук П.Н. Влияние примеси иода на краевую фотолюминесценцию ZnSe // Изв. АН СССР. Неорганические материалы.-1986.-Т.22, № 6.-С. 1399-1400.

5. Ткачук П.Н., Чепелев В.В. Механизмы рентгенолюминесценции и рентгенопроводимости в твердых растворах (ZnSe)_1-X (GaAs)_X // Изв. АН СССР. Неорганические материалы.-1989.-Т.25, № 3.-С. 511-512.

6. Савицкий А.В., Ткачук П.Н., Чоботар В.И., Бейсюк П.П. О механизме электронной проводимости низкоомных монокристаллов CdTe+Te // УФЖ.-1990.-Т.35, №8.-С. 1251-1254.

7. Савицкий А.В., Ткачук П.Н., Чоботар В.И., Бейсюк П.П., Букивский П.Н., Блиско И.И. Экситонная фотолюминесценция и проводимость кристаллов теллурида кадмия с избытком теллура // Изв. АН СССР. Неорганические материалы.-1990.-Т.26, №12.-С. 2661-2663.

8. Савицкий А.В., Ткачук В.И., Ткачук П.Н. Электрические свойства экстрагированного теллурида кадмия // ФТП.-1992.-Т.26, №5.-С. 952-955.

9. Ткачук П.Н., Ткачук В.И., Корбутяк Н.Д. Влияние изотермического отжига в ненасыщенных парах кадмия на термостабильность и ИК-пропускание теллурида кадмия // РАН. Неорганические материалы.-1996.-Т.32, №8.-С. 941-944.

10. Ткачук П.Н., Ткачук В.И., Плюта Д.И., Раранский А.Н. Теллуридкадмиевые детекторы ядерных излучений // РАН. Неорганические материалы.-1996.-Т.32, №11.-С. 1353-1355.

11. Tkachuk P.N., Tkachuk V., Korbutjak N. Correlation between electrical and photoluminesent properties of CdTe purified by extraction // J. Lumin.-1997.-Т.72-74.-P. 121-122.

12. Tkachuk P.N., Tkachuk V.I., Korbutjak D.V., Raransky N.D. Chlorine related photoluminescence of CdTe gamma detectors material// Proceedings of SPIE.-1998.-V.3359.-P. 293-296.

13. Tkachuk P.N., Tkachuk V.I., Korbutjak N.D., Raransky A.N., Korbutjak D.V., Krylyuk S.G. Chlorine related hot photoluminescence in CdTe // J. Cryst. Growth.-1998.-V.184/185.-P. 536-540.

14. Korbutjak D.V., Krylyuk S.G., Tkachuk P.N., Tkachuk V.I., Korbutjak N.D., Raransky M.D. Growth and characterization of high-resistivity CdTe <Cl>// J. Cryst. Growth.-1999.-V.197.-P. 659-662.

15. Корбутяк Д.В., Мельничук С.В., Ткачук П.М. Домішково-дефектна структура CdTe: Cl- матеріалу для детекторів іонізуючого випромінювання (огляд)// Укр. фіз. журн.-1999.-Т.44, №6.-С. 730-737.

16. Ткачук П.М. Дослідження електричних властивостей монокристалів CdTe з надлишком телуру// Науковий вісник ЧДУ. Вип. 50: Фізика. Чернівці: ЧДУ, 1999.-С. 18-21.

17. Ткачук П.М. Домішково-дефектна структура та електронні властивості широкозонних сполук ZnSe, ZnSe-GaAs i CdTe// Науковий вісник ЧДУ. Вип. 57: Фізика. Чернівці: ЧДУ, 1998. - C. 30-34.

18. Ткачук П.М. Вирощування та властивості телуриду кадмію, компенсованого домішкою хлору// Науковий вісник ЧДУ. Вип. 66: Фізика. -Чернівці: ЧДУ, 1999.-C. 28-30.

19. Ткачук П.Н., Ткачук В.И., Цмоць В.М., Штым В.С. Влияние примеси углерода на свойства полуизолирующих монокристаллов CdTe <Cl>// РАН. Неорганические материалы.-2000.-Т.36, №12.-С. 1443-1447.

20. Ткачук П.Н. Спектр фундаментального отражения и электронная структура CdTe, легированного примесью хлора// ФТТ.-2000.-Т.42, № 11.- С. 1961-1963.

21. Раранский Н.Д., Ткачук П.Н., Ткачук В.И. Применение CdTe-счетчика для измерения -спектров на фоне -излучения// Наукові праці ІІ Міжнародної науково-технічної конференції "Метрологія та вимірювальна техніка". Харків.-1999. - С. 244-246.

22. Савицкий А.В., Ткачук П.Н., Ткачук В.И. Образование полос фотолюминесценции за краем собственного поглощения теллурида кадмия// Тезисы докладов Третьей Всесоюзной научно-технической конференции "Материаловедение халькогенидных полупроводников" (октябрь 1991 г.).-Черновцы.-1991.-Т. I.-С. 84.

23. Ткачук В.И., Савицкий А.В., Ткачук П.Н. Электрические свойства экстрагированного теллурида кадмия// Тезисы докладов Третьей Всесоюзной научно-технической конференции "Материаловедение халькогенидных полупроводников" (октябрь, 1991 г.).-Черновцы.-1991.-Т. II.-С 42.

24. Ткачук П.Н., Ткачук В.И., Корбутяк Н.Д. Влияние изотермического отжига в ненасыщенных парах кадмия на электрические и оптические свойства теллурида кадмия// The First International Conference on Material Science of Chalcogenide and Diamond-Structure Semiconductors. Abstract Booklet.-Chernivtsi (Ukraine).-1994.-V. I.-P. 118.

25. Ткачук П.Н., Ткачук В.И., Плюта Д.И., Раранский А.М. Теллуридкадмиевые детекторы ядерных излучений// The First International Conference on Material Science of Chalcogenide and Diamond-Structure Semiconductors. Abstract Booklet.-Chernivtsi (Ukraine).-1994.-V. II.-P. 188.

26. Ткачук П.Н., Ткачук В.И. Высокочувствительный детектор гамма-излучения на основе теллурида кадмия// VIII Научно-техническая конференция "Химия, физика и технология халькогенидов и халькогалогенидов"(12-14 октября 1994 г., Ужгород). Тезисы докладов. ИПМ НАН Украины.-Киев.-1994.-С. 145.

27. Tkachuk P.N., Tkachuk V.I., Korbutjak N.D. The electron conductivity of CdTe+Te crystals// International school-conference "Physical problems in material science of semiconductors. Abstract Booklet.-Chernivtsi (Ukraine).-1995.-P. 269.

28. Tkachuk P.N., Tkachuk V.I. and Korbutjak N.D. Correlation between electrical and photoluminescent properties of CdTe single crystals purified by extraction// International Conference on Luminescence and Optical Spectroscopy of Condensed Matter (August 18-23, 1996). Abstract Booklet. Prague (Czech Republic).-1996.-P. 1-31.

29. Tkachuk P.M., Tkachuk V.I., Korbutjak D.V., Korbutjak N.D., Raransky M.D. Chlorine-related photoluminescence of CdTe-gamma detectors materials// International Conference on Optical Diagnostics of Materials and Devices for Opto-, Micro-, and Quantum Electronics OPTDIM'97 (13-15 May 1997). Abstracts. Kiev (Ukraine). -1997. -P. 115.

30. Tkachuk P.N., Tkachuk V.I., Korbutjak N.D., Raransky A.N. Korbutjak D.V., Krylyuk S.G. Сlorine related "hot" photoluminescence in CdTe// 8-th International Conference on II-VI Compounds (25-29 August 1997). Abstracts. Grenoble (France). -1997. -P. 260.

31. Tkachuk P.N., Tkachuk V.I., Korbutjak N.D., Raransky M.D., Raransky A.M. Korbutjak D.V., Krylyuk S.G. Investigations of gamma ray sensors based on Cl-doped CdTe crystals// Second International School-Conference "PHYSICAL PROBLEMS IN MATERIAL SCIENCE OF SEMICONDUCTORS"(8-12 September, 1997). Abstract Booklet. Chernivtsi (Ukraine).-1997.-P. 260.

32. Tkachuk P.N., Tkachuk V.I., Raransky N.D., Korbutjak N.D., Korbutjak D.V., Krylyuk S.G. The new concept of semi-insulating CdTe for non-cooled spectrometric gamma-ray sensors// Workshop SENSORS SPRINGTIME IN ODESSA (29-30 May, 1998). Abstracts. Odessa.-1998.-P. 55-56.

Размещено на Allbest.ru