Пружні деформації при релаксації фототермічного збудження в кристалах з різним ступенем п’єзоелектричних властивостей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пружні деформації при релаксації фототермічного збудження в кристалах з різним ступенем п'єзоелектричних властивостей

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Обробка твердого тіла, зокрема напівпровідникових кристалів, короткими імпульсами лазерного випромінювання (ЛВ) з можливістю дискретного вибору характеристик фотонного потоку на сьогодні є важливою компонентою сучасної науки матеріалів та технологій. Лазер є засобом, який вводить речовину в досить високий стан нерівноважності, при цьому, внаслідок термалізації початкового енергетичного розподілу та генерації надлишкового тиску та температури, відбувається швидка зміна станів та параметрів кристалічної системи, що є причиною таких ефектів, як фазові перетворення, виникнення упорядкованих, схильних до самоорганізації нанорозмірних структур, нетермічне плавлення та перекристалізація, допорогова лазерно-індукована трансформація у системі точкових дефектів матеріалу, що опромінюється, тощо. Проте, існування зв'язку та, певною мірою, навіть протиріччя між мірою дії та «біографією» напівпровідника призводить до того, що під час лазерної модифікації поряд із запланованими мають місце непередбачувані зміни фізичних властивостей матеріалу в області безпосередньої дії лазерної обробки та на значних відстанях від неї. Отже, актуальною стає задача випереджаючої оцінки дієвих чинників, що супроводжують поглинання енергії імпульсу оптичного квантового генератора (ОКГ) при опроміненні напівпровідників.

Одним з чинників дії імпульсного лазерного випромінювання (ІЛВ) на монокристал при умові власного поглинання є деформації, що формують збурення, які при певних умовах мають характер ультразвукових (УЗ) акустичних хвиль релеївського типу і які поширюються на значні, до 1000 мкм, відстані від місця їх генерації та можуть бути причиною ефекту лазерної «дальнодії».

Все це визначає актуальність досліджень у зазначеному напрямку та обумовлює вибір теми дисертаційної роботи, а саме - вивчення пружних деформацій, які виникають внаслідок релаксації фото-термічних напружень при поглинанні імпульсів оптичної енергії квантового генератора напівпровідниковим кристалом.

Зв`язок з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася в рамках наукових програм ІФН ім. В.Є. Лашкарьова НАНУ:

1. «Фізикотехнологичні дослідження напівпровідникових матеріалів та систем інфрачервоної мікроелектроніки» (№0103U000363 Державної реєстрації).

2. «Розробка та виготовлення охолоджуваного до 77 К багатоелементного фотоприймального пристрою для роботи в спектральному діапазоні (8 12.5 мкм) на основі сполуки «Кадмій-ртуть-телур»» (№0101U004778 Державної реєстрації).

3. «Комплексні дослідження електронних явищ в матеріалах та структурах інфрачервоної фотоелектроніки» (№0102U001678 Державної реєстрації)

Мета роботи полягає в дослідженні пружних деформацій, що виникають в наслідок релаксації фототермічного збудження в монокристалах при опроміненні імпульсами ОКГ на рубіні наносекундної тривалості за умови реалізації фундаментального поглинання оптичної енергії та з'ясуванні їх ролі в ефекті лазерної «дальнодії». Для досягнення поставленої мети було необхідно на модельному ряді монокристалів (LiNbO₃, GaAs, СdTe та CdTe: Mn), що відображає зменшення п'єзоелектричних властивостей (п'єзоелектричних констант), та твердих розчинах CdMnTe, CdHgTe вирішити такі задачі:

- в рамках моделі «теплового генератора» дослідити особливості термопружного механізму лазерної генерації акустичних імпульсів на прикладі п'єзодіелектричного монокристалу LiNbO₃;

- визначити ефективність, необхідні та достатні умови та обмеження термопружного та електронно-деформаційного механізму лазерної генерації акустичних імпульсів для напівпровідникових монокристалів GaAs та CdTe;

- дослідити вплив УЗ хвиль, збуджених п'єзоелектричним перетворювачем, на електрофізичні характеристики напівпровідникових структур Cd_xHg_1-xTe/CdZnTe та Cd_xHg_1-xTe/CdZnTe/GaAs (x =.23  0.24), та вивчити можливість фототермічного збудження напівпровідника в наслідок поглинання енергії високочастотної, знакозмінної деформації;

- в рамках електронно-деформаційно-теплової (ЕДТ) моделі дефектоутворення дослідити дію імпульсного лазерного випромінювання на фотоелектричні властивості та систему структурних дефектів CdTe: Mn та твердих розчинів Cd_хMn_1-хTe (х = 0.08 0.1) як в області опромінення, так і в контрольній області цих матеріалів.

Методи дослідження. Для досягнення поставленої мети досліджувані напівпровідникові матеріали опромінювалися моноімпульсами ОКГ на рубіні ( = 694 нм, _Л 20 нс), вимірювалися спектральні залежності стаціонарної фотопровідності (ФП), вивчалася кінетика ФП та люкс-амперні характеристики (ЛАХ) при високому рівні збудження зразків за нормальних умов. Виявлення структури системи лінійних дефектів велося за методами селективного травлення та оптичної мікроскопії.

Досліджено амплітудні залежності зареєстрованих акустоелектричних сигналів у п'єзоелектриках LiNbO₃ та GaAs від інтенсивності ІЛВ та від відстані розповсюдження.

Проведено математичне моделювання 2D-профілів акустичного релеївського збурення в «далекій» (контрольній) хвильовій області, спеціально захищеній від опромінення, та 3D-профілів фототермічних деформацій в місці безпосередньої взаємодії ІЛВ для монокристалів GaAs та CdTe. Для дискримінації механізмів лазерної генерації релеївських УЗ хвиль в напівпровіднику та порівняння з GaAs та CdTe виконано моделювання 3D-профілів для Si.

Дослідження впливу УЗ коливань на електрофізичні характеристики структур Cd_xHg_1-xTe/CdZnTe та Cd_xHg_1-xTe/CdZnTe/GaAs (x = 0.23 0.24) проводилося із застосуванням п'єзоперетворювача на LiNbО₃ (Y - зрізу) на частоті f_УЗ = 7.5 МГЦ з інтенсивністю W_УЗ до 0.5 Вт/м². Рівноважна концентрація носіїв заряду оцінювалася експериментально за методом Ван-дер-Пау.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. У застосуванні до п'єзоелектриків LiNbO₃ та GaAs доведено, що при умові поверхневого поглинання енергії моноімпульсів ОКГ релаксація термозбудження в фокальній області призводить до генерації акустичних імпульсів з ефективністю перетворення оптичної енергії в акустичну (10^-7 10^-6). Для GaAs та CdTe визначено величину зсуву поверхні (до 5 нм) та ефективного тиску (2 3 МПа) в «далекій» області кристалу, спричинених розповсюдженням релеївських хвиль.

2. Виявлено експериментально ефект лазерної «дальнодії» для кристалів СdTe: Mn та Сd_1-xMn_xTe (х = 0.08 0.1) та показано, що відповідальним за нього є оптично індуковані пружні хвилі, що свідчить про істотну роль нетеплових механізмів впливу ОКГ на напівпровідник і повинно враховуватися при вирішенні задач, які базуються на положенні про локальність дії когерентного світла.

3. Визначено для CdTe: Mn величину енергії активації локального центру 0.5 еВ, який утворюється при імпульсному лазерному збудженні кристалу. В рамках ЕДТ моделі показаний нетермічний характер дефектоутворення в місці лазерного опромінення.

4. Доведено, що акустичні хвилі безпосередньо збуджені в напівпровідникових гетероструктурах Cd_xHg_1-xTe/CdZnTe та Cd_xHg_1-xTe/CdZnTe/GaAs (x = 0.23 0.24) п'єзоелектричним перетворювачем на LiNbO₃ призводять до суттєвої зміни концентрації носіїв аж до зміни типу провідності.

5. Встановлено на прикладі кристалічного Cd_xHg_1-xTe (х 0.2) можливість зворотнього фототермічного збудження напівпровідникового кристала внаслідок поглинання енергії акустичних хвиль УЗ діапазону та запропоновано модель внутрішнього джерела ІЧ випромінювання, що виникає поблизу протяжних дефектів. Проведено якісний та кількісний аналіз умов його роботи.

Практичне значення одержаних результатів.

1. Запропоновано лабораторну методику лазерного збудження та реєстрації УЗ імпульсів із застосуванням методу теплового генератора імпульсів (ТГІ) та напівпровідникового оптоакустичного генератора на п'єзоелектриках LiNbO₃ та GaAs.

2. Встановлено необхідні та достатні умови фототермічного збудження монокристалів GaAs та CdTe з метою оптимізації технологічних режимів імпульсних лазерних обробок фоторезистивих матеріалів і приладних структур на їх основі.

3. Отримані в дисертаційній роботі результати можуть бути використані при розробці технологічних режимів обробок гетероструктур на основі Cd_xHg_1-xTe.

4. Показано, що результати з вивчення ефектів метастабільного дефектоперетворення в околі дислокацій та областей підвищеної дефектності в монокристалах CdTe, СdTe: Mn та Сd_1-xMn_xTe можуть бути використані при створенні захисних покриттів для ІЧ - приладів.

Особистий науковий внесок здобувача. Участь здобувача в отриманні представлених у роботі наукових результатів полягала в участі у постановці задач [1,2] та визначенні методів їх вирішення [3,5], виборі об`єктів дослідження [8,15], постановці експериментальних методик [6,9,10] та проведенні експерименту [4,6,8], в обробці та аналізі одержаних результатів [4,6,9,10], створенні моделей фізичних процесів [6,7,13,15].

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи апробовані на міжнародних наукових конференціях: 7^th International Workshop BEAMS-2003 (Lille, France, 2003); 20^th E-MRS Spring Meeting (Strasbourg, France, 2003); IX Міжнародна Конференція з Фізики та Технології Тонких Плівок МКФТТП-IX (Івано-Франківськ, Україна, 2003); 4^th International Young Scientists Conference Problems of Optics and High Technology Material Science SPO 2003 (Kiev, Ukraine, 2003); II Українська науковаї конференція з фізики напівпровідників (Чернівці, Україна, 2004); 21^th E-MRS Spring Meeting (Strasbourg, France, 2004).

Публікації. Результати дисертаційної роботи опубліковані в 15 працях, з яких 4 - статті у фахових наукових журналах, 2 - доповідей, надрукованих у матеріалах конференцій, 9 - у збірниках наукових тез.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, п'ятьох розділів, загальних висновків та списку використаних джерел. Робота викладена на 140 сторінках, включає 36 рисунків, 16 таблиць, списку літератури, що містить 280 джерел, розташований на 23 сторінках.

Основний зміст роботи

термопружний лазерний акустичний імпульс

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи та її зв'язок з науковими програмами, планами і темами досліджень, які виконуються в ІФН ім. В.Є. Лашкарьова НАНУ, сформульовано мету та задачі дослідження, наукову новизну і практичне значення одержаних результатів, наведено відомості про апробацію роботи, кількість публікацій та особистий внесок здобувача.

У першому розділі подано огляд літературних джерел, в якому проаналізовано основні закономірності впливу ЛВ на напівпровідникові монокристали з області фундаментального поглинання, дієві чинники та їх обґрунтування в рамках ЕДТ моделі точкового дефектоутворення. Подано також огляд відомих ефектів впливу лазерних обробок на систему дефектів напівпровідників групи А²В⁶, зокрема, на електрофізичні, фотоелектричні та структурні параметри монокристалів CdTe, CdTe: Mn та Сd_1-xMn_xTe (х = 0.08 0.1). Обговорюється імпульсна генерація ультразвуку при взаємодії електромагнітних хвиль з напівпровідником, зокрема, лазерна оптоакустика. Наприкінці розділу визначено коло невирішених питань, мета й завдання даної роботи.

У другому розділі викладено загальні методичні аспекти дисертаційного дослідження, наведено робочі блок-схеми досліджень. Коротко надано інформацію з та дослідження протяжних дефектів, вимірювання стаціонарної фотопровідності, кінетики ФП та люкс-амперних характеристик, підготовки зразків LiNbO₃, GaAs, CdTe: Mn та Сd_1-xMn_xTe до опромінення, гетероструктур Cd_xHg_1-xTe/CdZnTe та Cd_xHg_1-xTe/CdZnTe/GaAs (x = 0.23 0.24) до УЗ навантаження та вимірювань за методом Ван-дер-Пау.

Обґрунтовано спосіб безпосередньої реєстрації оптоакустичних сигналів при лазерній генерації ультразвуку в монокристалах з п'єзоелектричними властивостями.

Застосовувався режим очікування з синхрозапуском від ФК-19, генератор затриманих імпульсів Г1-54 та каскодний підсилювач для підвищення рівня чутливості схеми реєстрації. У вигляді таблиць надано фізичні характеристики LiNbО₃, GaAs, CdTe та твердих розчинів Cd_хMn_1-хTe. Подано хід моделювання методом ТГІ у випадку діелектрика та напівпровідника.

У третьому розділі наведено результати експериментального спостереження впливу імпульсного випромінювання ОКГ на рубіні в режимі до початку плавлення на електричні та фотоелектричні властивості монокристалів CdTe: Mn та напівмагнитних твердих розчинів Cd_1-хMn_хTe (x 8 10%), виявлено та проаналізовано ефект лазерної «дальнодії» та можливі механізми оптично стимульованого дефектоутворення, як для опроміненої, так і для контрольної області напівпровідника.

Дослідження спектральних залежностей ФП показало значне зростання фоточутливості та темнового опору монокристалів CdTe: Mn та Cd_1-хMn_хTe (x 8 10%) після опромінення. Встановлено, що при перевищенні потужності ІЛВ 4 МВт/см² подібні зміни відбуваються також у контрольній області зразків, тобто спостерігається ефект лазерної «дальнодії». Величина відносного росту ФП та опору була набагато більшою ніж для нелегованого CdTe.

Локальні зміни властивостей монокристалів пов'язувалися з перетворенням у системі точкових та протяжних дефектів, а саме, із збідненням атомами Cd приповерхневого шару опромінених зразків, тобто із зростанням концентрації акцепторів N_A - вакансій кадмію (V_Cd) при поглинанні енергії ІЛВ. З іншого боку, значення лазерно-стимульованих локальних термонапружень в приповерхневому шарі ( 1  5 кбар) на порядок вищі за границю пружності цих матеріалів ( 0.2 0.5 кбар), тому вірогідне збільшення густини дислокацій. Стосовно ефекту підвищення фоточутливості, який складав в монокристалах CdTe: Mn та Cd_1-хMn_хTe один-два порядки, було зроблено припущення, що концентрація r-центрів (V_Cd) зростає як за рахунок виходу Cd з вузлів та випаровування, так і за рахунок витиснення з вузлів Cd атомів Mn, де вони, як відомо, статистично розподіляються від час росту, на користь чого говорить виявлений факт зміни складу твердих розчинів Cd_1-хMn_хTe (x 8 10%) в бік зменшення х на (1 2)%.

Згідно ЕДТ моделі точкового дефектоутворення при лазерній дії на монокристал відбувається прискорення генерації точкових дефектів за рахунок розігріву T, деформації та електронного збудження E_eв:

де n - концентрація введених ІЛО точкових дефектів, E_а - вихідна енергія утворенння дефекту, _а - потенціал деформації. З аналізу гасіння спектрів ФП при ІЛО зразків CdTe: Mn, було визначено ефективну енергію дефектоутворення DЕ_еф = E_а - E_eв -_а.

Для CdTe: Mn будувалася залежність швидкості поверхневої рекомбінації S від числа імпульсів К до досягнення стаціонарного значення S_ст (наприклад К = 6 імпульсів при W = 4 МВт/см²). За різницею DS = (S_ст - S), що пропорційна концентрації лазерно-индукованих центрів поверхневої рекомбінації N, на Рис. 1 побудовано залежність lnS(W) (крива 1) та розраховані за виразом (1) залежності lnN(W) для різних значень Е_еф (криві 2, 3, 4). Найкраще співпадання має місце при Е_еф --0.5 еВ.

Оцінка значень температурного поля T_h та індукованих термонапружень _макс в області фокусування ЛВ (a₀ 4 мм) при дії 20 нс імпульсу з енергією 0.01 I 0.12 Дж/см² в рамках моделі імпульсного нагрівання показали для CdTe: Mn (Таблиця №1), що енергетична дія з густиною, більшою за 0.02 Дж/см² ініціює _макс, більші за критичні (для CdTe _кр 37.28 МПа). Отже, стає можливою генерація протяжних дефектів за механізмом Франка - Ріда.

Підсилення лазерною дією потоку вакансій J, концентрація яких за час _Л може досягати значень 10²⁶м^-3, також приводить до зростання густини дислокацій N_DIS, внаслідок поглинання ядром дислокації точкового дефекту на відстанях r_k »--(1--+--m) GDWa - [DЕ_еф5p(1-----m)]^-1, де а - міжатомна відстань; DW--»-----(_.--3--ё--0.6) а³ - дилатаційний об'єм.

При аналізі механізмів виявленого ефекту лазерної «дальнодії», виходячи з умов експерименту та режимів ІЛО, було виключено з розгляду явища фотоефекту та ударної хвилі. Оцінка для CdTe: Mn для області променевої модифікації a₀ характерних довжин дифузії ННЗ l_ННЗ ~--(D_еЛ)^1/2 = 4Ч10^-6 м та тепла l_Т ~--(c_Л)^1/2 = 3.7Ч10^-7 м за час _Л показала локалізацію оптичного нагрівання та ННЗ в області з радіусом 4 мкм, що визначає активність цих дієвих факторів лазерного випромінювання тільки для локальної області монокристалу.

Визначена також можливість дифузії V_Cd від границь фокусування a₀ у «далеку» - захищену область r монокристалу CdTe: Mn для всього діапазону W. Довжина дифузії V_Cd визначалася за часи _Л (20 нс) та _АК »--r/c_R - пробігу звуковою хвилею відстані r 4 мм (~--2 10^-6 с) і складає 0.1 мкм та 1 мкм відповідно. Тобто міграція V_Cd із області a₀ не може бути в CdTe: Mn причиною виявленого у роботі ефекту лазерної «дальнодії».

Взаємодія УЗ релеївської хвилі з такими параметрами в області «дальнодії» з вихідними точковими дефектами монокристалу відбувається шляхом збудження їх метастабільних скупчень, що здатне ініціювати структурну перебудову областей з підвищеною концентрацією дефектів та супроводжується явищами гетерування та анігіляції дефектів. Найбільш інтенсивно, на нашу думку, ці явища мають протікати поблизу зовнішньої границі, де існують максимальні градієнти механічних напружень.

Таким чином, трансформація домішково-дефектного складу напівпровідникового монокристалу при сильному фотозбуджені може призводити до зміни концентрації точкових центрів як в місці локальної дії світла ОКГ так і в «дальній» області, а отже спричиняти зміну його фізичних властивостей.

У четвертому розділі досліджено ефективність термооптичної генерації релеївських хвиль в монокристалах LiNbO₃, GaAs та CdTe за умови поверхневого поглинання наносекундних імпульсів ОКГ на рубіновому склі. Для збудження та реєстрації акустичних імпульсів був застосований метод ТГІ. П'єзоелектричні властивості LiNbO₃ та GaAs дозволяли детектувати акустичний відгук безпосередньо в середовищі, в якому він збуджується, що виключало втрати та викривлення, що притаманні традиційній схемі датчик - приймач. Опромінювалися пластини LiNbO₃ Y-зрізу у напрямку Z товщиною 1.5 мм, закриті в місці опромінення плівкою (Cu 100 мкм) з показником відбиття R_{694 нм} = 95%. Решта 5% енергії ІЛВ поглиналася та перетворювалася на тепло.

Довжина дифузії тепла в мідь за 20 нс не перевищувала 100 мкм, отже в LiNbO₃ потрапляли тільки імпульси деформації. Було зареєстровано поверхневий (на відстані r 4 мм) та об'ємний сигнали, типові з яких приведені на Рис. 2 а, б. Форма огинаючої, що повторює лазерний імпульс, та хаотичність заднього фронту відносять до характерних ознак лазерно індукованих звукових хвиль.

Додатковим підтвердженням акустичної природи зареєстрованих сигналів є лінійна залежність інтенсивності відгуку А від інтенсивності ІЛВ та спадання А обернено пропорційно до r^1/2. Аналогічні залежності отримані для GaAs. Зсув поверхні LiNbO₃ (Рис. 2 б, крива 4), розрахований в рамках моделі ТГІ, повторює зареєстрований п'єзоелектричний сигнал, про-індукований акустичною хвилею в LiNbO₃. Аналіз форми об'ємного сигналу дозволяє припустити багаторазове відбивання та можливість утворення квазістоячих хвиль, частоти яких співпадають з власними частотами коливань зразка (Рис. 2 а). При малих потужностях ІЛВ як об'ємний, так і поверхневий акустичні імпульси мають невиразну форму. Тривалість поверхневого сигналу визначається часом проходження акустичною хвилею фокальної області a₀, що й спостерігалося експериментально.

Зроблено кількісну оцінку ефективності ТМ генерації релеївського звуку для кристалічного GaAs та CdTe. Для обох матеріалів виконується умова «вільної границі» (повітря - напівпровідник), оскільки акустичний опір повітря (400 кг/см²) набагато менший за їх акустичний опір (Таблиця №2). При потужності ЛВ W 6 МВт/см² об'ємної густини тепла, що виділяється в конденсованому середовищі (1.610⁹ Дж/м³ для GaAs та 210⁹ Дж/м³ для CdTe) недостатньо для початку інтенсивного випаровування.

У п'ятому розділі обговорюється ефективність та конкуренція теплового та електронно-деформаційного механізмів, а також визначено необхідну і достатню умови лазерної генерації хвиль Релея для кристалічного GaAs та CdTe. Представлені результати експериментального спостереження прояву фотоакустичного ефекту в п'єзоелектричному напівпровіднику GaAs.

Встановлено, що для CdTe ефективність обох механізмів майже однакова, а для GaAs домінує ТМ для всього діапазону застосованих потужностей ІЛВ. Розрахунки підтверджують більшу ефективність ІЛГ для GaAs ( 10^-3 Вт/м).

Виходячи із нестаціонарної задачі термопружності, умов «вільної» границі, лінійного акустичного та адіабатичного наближень для GaAs проведено математичне моделювання 2D-профілів акустичного релеївського збурення в «далекій» (контрольній, r = 4 мм) хвильовій області, спеціально захищеній від опромінення. Форма розрахованого профілю максимально наближена до отриманого експериментально при врахуванні дифузії та рекомбінації ННЗ (Рис. 5 а, б). Характерні довжини дифузії та часи життя ННЗ, що формують релеївське джерело УЗ та визначають ефективність обговорюваних механізмів, визначені з дослідження ЛАХів та кінетики ФП при високому рівні збудження. цього матеріалу.

Наприкінці розділу наведено результати дослідження безпосереднього впливу акустичних хвиль, збуджених п'єзоелектричним перетворювачем на LiNbO₃, на електрофізичні характеристики напівпровідникових структур Cd_xHg_1-xTe/CdZnTe та Cd_xHg_1-xTe/CdZnTe/GaAs (x = 0.23 0.24), та показана можливість зворотнього фото-термічного збудження напівпровідника при поглинанні енергії акустичної хвилі прикладі Cd_xHg_1-xTe (х 0.2).

Показано, що вплив акустичної хвилі, збудженої традиційним способом, з характеристиками (частотою 7.5 МГЦ та потужністю 0.5 Вт/м²), близькими до характеристик оптично-індукованої пружної хвилі, на складну напівпровідникову структуру носить активний характер. А саме, приводить до суттєвої зміни концентрації носіїв аж до зміни типу провідності.

Основні результати та висновки

1. Встановлено в рамках ЕДТ моделі, що внаслідок імпульсного лазерного опромінення напівпровідникових монокристалів відбувається зменшення енергії активації точкових дефектів порівняно з величиною енергії термоактивації, що підтверджує нетермічний характер дефектоутворення в місці лазерного опромінення.

2. На прикладі монокристалів LiNbO₃, GaAs та CdTe показано, що при умові поверхневого поглинання енергії моноімпульсів ОКГ ( = 694 нм, _Л 20 нс) релаксація термозбудження у фокальній області призводить до генерації акустичних імпульсів з ефективністю перетворення оптичної енергії в акустичну 10^-7 10^-6. Для GaAs та CdTe визначено величину зсуву поверхні (до 5 нм) та ефективного тиску (2 3 МПа) в далекій області кристалу, спричинених розповсюдженням релеївських хвиль.

3. Виявлено експериментально ефект лазерної «дальнодії» для кристалів СdTe: Mn та Сd_1-xMn_xTe (х = 0.08 0.1) та показано, що відповідальним за нього є оптично індуковані пружні хвилі, що свідчить про істотну роль нетеплових механізмів впливу ОКГ на напівпровідник і повинно враховуватися при вирішенні задач, які базуються на положенні про локальність дії когерентного світла.

4. Промодельовано 2D-профілі лазерностимульованих деформацій монокристалів LiNbO₃, GaAs та CdTe в «далекій» хвильовій області та 3D-профілі деформацій для Si, GaAs та CdTe в області безпосередньої взаємодії ІЛВ з кристалом. Встановлено, що результати моделювання знаходяться у задовільній відповідності з експериментом.

5. Доведено, що акустичні хвилі безпосередньо збуджені в напівпровідникових гетероструктурах Cd_xHg_1-xTe/CdZnTe та Cd_xHg_1-xTe/CdZnTe/GaAs (x = 0.23 0.24) п'єзоелектричним перетворювачем на LiNbO₃ призводять до суттєвої зміни концентрації носіїв аж до зміни типу провідності.

6. Встановлено на прикладі кристалічного Cd_xHg_1-xTe (х 0.2) можливість зворотнього фототермічного збудження напівпровідникового кристала внаслідок поглинання енергії акустичних хвиль УЗ діапазону та запропоновано модель внутрішнього джерела ІЧ випромінювання, що виникає поблизу протяжних дефектів. Проведено якісний та кількісний аналіз умов його роботи.

7. Встановлено необхідні та достатні умови фототермічного збудження монокристалів GaAs та CdTe з метою оптимізації технологічних режимів імпульсних лазерних обробок фоторезистивих матеріалів і приладних структур на їх основі. Запропоновано лабораторну методику лазерного збудження та реєстрації УЗ імпульсів із застосуванням методу теплового генератора імпульсів.

Список праць опублікованих за темою дисертації

1. Савкіна Р.К., Смірнов О.Б. «Термооптичне збудження звуку при імпульсному опроміненні монокристалів» // УФЖ. - 2003.-Т.48, №10.-С. 1081-1085.

2. Savkina R.K, Smirnov A.B., Tetyorkin V.V., Krolevec N.M, «Ultrasonically stimulated temperature rise around dislocation: extended defect mapping and imaging» // EPJ Applied Physics. - 2004. - Vol.27. - P.375-377.

3. Savkina R.K, Smirnov A.B., «Sonic-stimulated temperature rising around dislocation» // Inst. Phys. Conf. Ser., - 2002. - N.174. - P.89-92.

4. F.F. Sizov, R.K. Savkina, Smirnov A.B. «Optically induced changes in the photoelectric properties of CdMnTe crystals» // Functional Materials. - 2005. - Vol.12, N1. - P.44 - 48.

5. Савкіна Р.К., Смірнов О.Б., Юр'єв С.О. «Про кореляцію між акустично стимульованим відгуком та ступенем структурної досконалості твердих розчинів Cd_xHg_1-xTe» // ФХТТ. - 2004.-Т.5, №1.-С. 44 - 48.

6. F.F. Sizov, R.K. Savkina, Smirnov A.B. «Electrical characteristics modification in Hg_1-xCd_xTe epilayers subjected to ultrasonic influence» // Proc. of ASDAM «04. - 2004. - P.279-282.

7. Savkina R.K., Smirnov A.B., «Sonic-stimulated temperature rising around dislocation», Proc. 29^th International Symposium on Compound Semiconductors, Lausanne, Switzerland, - 2002 - We-P-16.

8. Savkina R.K, Smirnov А.B. «Optically induced transformation in the point defect system of semimagnetic semiconductor» // in abstract book of 4^th International Young Scientists Conference Problems of Optics and High Technology Material Science SPO - Kiev: Ukraine. - 2003 - С. 187.

9. Smirnov A.B., Savkina R.K. «Photo-excited acoustic waves as a way of process characterization on semiconductor» // in abstract book of 7^th International Workshop BEAMS-2003.-Lille (France). - 2003.

10. Smirnov A.B., Savkina R.K. «Elastic waves induced by pulsed laser irradiation» // E-MRS2003, Symposium H. - Strasbourg (France). - 2003. - H/PI.14.

11. Савкіна Р.К., Смірнов О.Б. «Термооптичне збудження хвиль релеївського типу в рамках моделі теплового генератора» // МКФТТП-IХ. - Івано-Франківськ: Україна. - 2003. - C.236-237.

12. Savkina R.K. Smirnov A.B., «Evolution of the defect system in photoexcited semiconductor: «long-rang» effect», in 4^th International Young Scientists Conference Problems of Optics and High Technology Material Science SPO - Kiev: Ukraine. - 2003 - C.189-190.

13. Savkina R.K, Smirnov A.B., Tetyorkin V.V., Krolevec N.M, «Ultrasonically stimulated temperature rise around dislocation: extended defect mapping and imaging» // in abstract book of DRIP X. - Batz-sur-Mer (France). - 2004.-P.138.

14. Smirnov A.B., Sizov F.F., Savkina R.K. «Electrical characteristics modification in Cd_xHg_1-xTe epilayers subjected to ultrasonic influence» // Тези доповідей II Української наукової конференції з фізики напівпровідників - Чернівці: Україна. - 2004.-C.523-524.

15. R.K Savkina, Smirnov A.B., «Evolution of the defect system in photoexcited cadmium telluride» // E-MRS2004, Symposium O. - Strasbourg (France). - 2004.

Размещено на Allbest.ru