Формування підсистеми дефектів структури і електричні властивості плівок сполук IV-VI

58.Салій Я.П. Концентрація точкових дефектів в плівках селеніду свинцю / Я.П. Салій //Матеріали Ювілейної X Міжнародної конференції ”Фізика і технології тонких плівок.” 16-21 травня 2005 р.: тез. доп. -- Івано-Франківськ, 2005. -- С. 356.

59.Салій Я.П., Прокопів В.В., Фреїк І.М. Утворення і стабілізація дефектної підсистеми при вирощуванні плівок AIVBVI / Я.П. Салій, В.В. Прокопів, І.М. Фреїк // Матеріали XІ Міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок та наносистем.” 7-12 травня 2007 р.: тез. доп. -- Івано-Франківськ, 2007. -- С. 141.

60.Салій Я.П. Моделювання методом Монте - Карло рівноважного стану при синтезі бінарної сполуки / Я.П. Салій, І.М. Фреїк, В.В. Прокопів // Матеріали XІ Міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок та наносистем.” 7-12 травня 2007 р.: тез. доп. -- Івано-Франківськ, 2007.-- С.246.

61.Салій Я.П. Розподіл власних дефектів в монокристалічних епітаксійних плівках PbTe / Я.П. Салій, В.В. Прокопів // Матеріали XІІ Міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок та наносистем.” 18-23 травня 2009 р.: тез. доп. -- Івано-Франківськ, 2009. -- С. 91 -- 92.

62. Салій Я.П. Комп'ютерне дослідження деформації і руйнування кристалів із структурою флюориту при стискуванні / Я.П. Салій, І.М. Фреїк // Матеріали XІІ Міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок та наносистем.” 18-23 травня 2009 р.: тез. доп. -- Івано-Франківськ, 2009. --С.442.

63.Saliy Ya.P. Distribution of concentration, mobility of free charge carriers and own defects in monocrystal epitaxial films PbTe / Ya.P. Saliy, N.Ya. Stefaniv // Electronic processes in organic and inorganic materials. 8-th international conference, May 17 - 22, 2010.: abstraсts. -- “Synyogora residence” Ivano-Franrivs'k region, Ukraine, 2010. -- P. 104 - 105.

64. Zukowski P. Distribution of radiation defects on thickness of IV-VI thin films at a-radiation / P. Zukowski, D.M. Freik, Ya.P. Saliy, N.Ya. Stefaniv, L.Y. Mezhylovska // Ion implantation and other applications of ions and electrons. Ion 2010 VIII-th international conference, 2010.: abstraсts. -- Kazimierz Dolny, Poland, 2010. -- P. 127.

65. Wojcik V. Calculation of concentration and mobility of free charge carriers and own defects in monocrystal epitaxial films PbTe at a-irradiation / V. Wojcik, Ya.P. Saliy, P. Zukowski, D.M. Freik // Ion implantation and other applications of ions and electrons. Ion 2010 VI-th international conference, 2010.: abstraсts. -- Razimierz Dolny, Poland, 2010. -- P. 161.

66. Салій Я.П. Формування підсистеми точкових дефектів у плівках сполук IV-VI / Я.П. Салій // Чотирнадцята відкрита науково-технічна конференція Інституту телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки Національного університету ”Львівська політехніка” з проблем електроніки 5-7 квітня 2011 р.: тез. доп. -- Львів, 2011. -- С. 58.

67. Saliy Ya.P. Formation of defects subsystem of films on the basis of IV-VI compounds / Ya.P. Saliy / Матеріали XІIІ Міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок та наносистем.” 16-21 травня 2011 р.: тез. доп. -- Івано-Франківськ, 2011. --С. 51.

68. Saliy Ya.P. Diffusion instability of homogeneous distribution of lead in lead tin teluride / Ya.P. Saliy, N.Ya. Stefaniv / Матеріали XІIІ Міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок та наносистем.” 16-21 травня 2011 р.: тез. доп. -- Івано-Франківськ, 2011. --С. 193.

АНОТАЦІЇ

Салій Я.П. Формування підсистеми дефектів структури і електричні властивості плівок сполук IV-VI. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.18 - фізика і хімія поверхні. - Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, 2011.

Дисертація присвячена дослідженню формування підсистеми дефектів структури під час вирощування, леґування, опромінення, термічного відпалу та її впливу на електричні властивості тонких напівпровідникових плівок сполук IV-VI зі структурою типу NaCl експериментальними, теоретичними і методами комп'ютерного моделювання процесів. Для моделювання методом молекулярної динаміки кристалів і їх дефектної підсистеми однозначно вибрано потенціонал міжатомної взаємодії з використанням запропонованого безрозмірного параметру. Встановлено, що кластери бінарної сполуки з протилежно зарядженими йонами набувають структури типу NaCl. Розраховано рівновагові концентрації дефектів в плівках PbSe, Pb1-xSnxTe, PbTe: In і PbTe: Ga за апріорними сталими рівноваги квазіхімічних реакцій, взятих з зонної теорії. В рамках моделі захоплення рухливих міжвузлових атомів на пастки пояснено залежності електричних властивостей від флюенса в опромінених полікристалічних плівках p-PbSe, досліджено температурні залежності елетричних властивостей опромінених монокристалічних плівок n-PbSe. У наближенні теорії кінетики квазіхімічних реакцій визначені характерні час і енергії активації процесів міграції дефектів під час ізотермічного відпалу на повітрі в полікристалічних плівках n-PbTe. На основі дифузійної кінетики пояснена неоднорідність розподілу концентрації дефектів в ізотермічно відпалених у вакуумі плівках p-PbS. Для обґрунтування розмірних ефектів запропоновано модель плівки з розподіленими параметрами. Методом кліткових автоматів змодельовано і досліджено процеси формування поверхневих острівців з фрактальною межею.

Ключові слова: плівки, сполуки IV-VI, дефектоутворення, сталі рівноваги, електричні властивості, кінетика, відпал, леґування, хімічний зв'язок, молекулярна динаміка, моделювання, розмірний ефект.

Салий Я.П. Формирование подсистемы дефектов структуры и електрические свойства пленок соединений IV-VI. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.18 - физика и химия поверхности. - Прикарпатский национальный университет имени Василия Стефаника, Ивано-Франковск, 2011.

Диссертация посвящена исследованию формирования подситемы дефектов при выращивании, легировании, облучении, термическом отжиге и её влиянию на электрические свойства тонких полупроводниковых пленок соединений IV-VI со структурой типа NaCl экспериметнальными, теоретическими и методами компютерного моделирования процессов. Для моделирования методом молекулярной динамики кристаллов и их дефектной подсистемы однозначно выбран потенциал межатомного взаимодействия с использованием предложеного безразмерного параметра. Установлено, что кластер бинарного соединения с противополжно заряжеными ионами приобретают структуру типа NaCl. Рассчитаны равновесные концентрации дефектов в пленках PbSe, Pb1-xSnxTe, PbTe: In и PbTe: Ga из априорных констант равновесия квазихимических реакций, взятых из зонной теории. В рамках модели захвата подвижных междоузельных атомов на ловушки объяснены зависимости електрических свойств от флюэнса в ?-облученных поликристаллических пленках p-PbSe, исследованы температурные зависимости електрических свойств облученных монокристаллических пленок n-PbSe. В приближении теории кинетики квазихимических реакций определены характерные времена и энергии активации процессов миграции дефектов при изотермическом отжиге на воздухе в поликристаллических пленках n-PbTe. На основании дифузионной кинетики объяснена неоднородность распределения концентрации дефектов в изотермически отожженх в вакууме пленках p-PbS. Для обоснования размерных эффектов предложена модель пленки с распределенными параметрами. Методом клеточных автоматов смоделированы и исследованы процессы формирования поверхностных островков с фрактальной границей.

Ключевые слова: пленки, соединения IV-VI, дефектообразование, константы равновесия, електрические ствойства, кинетика, отжиг, легирование, химическая связь, молекулярна динамика, моделирование, размерный эффект.

Saliy Ya.P. Formation of defects subsystem and electrical properties of IV-VI compounds films. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree of physical and mathematical sciences by speciality 01.04.18 - physics and chemistry of surface. - Vasyl Stefanyk Precarpathion National University, Ivano-Frankivsk, 2011.

The dissertation is devoted to complex investigations of defects subsystem formation and electrical properties of films on the basis of IV-VI compounds. The kinetics of unstable crystal defects on the growth, annealing or by radiation influences is investigated both experimental, theoretical methods and the computer simulation of processes.

To study the structural and energetical parameters of the crystal and its defect subsystem by molecular - dynamics simulations it is necessary to define the interaction potentials and interacting structural particles. It is proposed the parameter K to determine the model of the potential - particle to investigate lead and tin chalcogenide crystals with the structure of NaCl. This parameter is calculated using the experimental data what are the nearest - neighbour distance, the lattice energy and the bulk modulus. The influence of the central interatomic potential on formation of the stable structure: NaCl and BaF2 have been investigated. The type of structures produced depends on the charge of ions.

The equilibrium concentrations of vacancies and interstitial metal atoms in PbSe films have been calculated as a function of the precipitation. The calculation has been carried out on the basis of quasi-chemical reactions with a priori and posterior constants of the equilibrium of reactions. The equilibrium concentrations of donor and acceptor levels in Pb1-xSnxTe films have been calculated as a function of the precipitation temperature. The calculation has been carried out on the basis of electro-physical relations for the alone dominant singly charged defects. The band parameters of semiconductor films have been determined on the basis of experimental technological data. This parameters are agreed with parameters of voluminous samples. The crystal-chemical mechanisms of the atomic defects formation in PbTe thin films doped with In in the process of their growth from the vapour phase have been studied. The dependencies of the charge carriers concentration upon the equilibrium constants have been obtained.

The spatial distribution of ionization and nuclear energy loss of fast ?-partical in IV-VI semiconductor are calculated. Effects -particle bombardment (5.5 MeV) on the temperature dependencies of electrical properties of n-type PbSe have been investigated. The carrier density in most cases increased due to the bombardment. Mobilities of charge carriers decreased in samples that had lower initial density. Kinetic mechanism of electrical properties of p-type PbSe polycrystal films under low energy -particle bombardment have been investigated. The carrier density p decreases and mobilities ?-1 increases linear over Ф1/2, Ф is a dose of ?-particles. This behaviour are explained by a capture of interstitials on linear defects, that is dislocation and grain boundaries.

To define the characteristic relaxation time and the activation energy of migration processes of own unstable point defects in n - PbTe are used the approach of velocity quasi - chemical reactions theory and X-ray diffractometry data of isothermal annealing films on air. It is shown that the dominant atomic defects in films are both donor lead interstitials, Pbi, and acceptor tellurium vacancies, VTe, before annealing and acceptor lead vacancies, VPb, after annealing on air. It is shown that the thickness distribution of the defect concentration and formation of the p -- n-structure in isothermally vacuum-annealed thin PbS films of p-type can be explaned both by the fast diffusion of electrically neutral sulphur interstitials, by the low diffusions of electrically charged sulphur and lead vacancies and by the reactions between these defects. The defect evolution is described by the system of diffusion equations, that is solved numerically. The values of basic kinetic parameters of the vacuum isothermal annealing process are obtained by the comparison of theoretical and experimental results.

A new electro technical conductivity model of the size effect description in thin polycrystalline semiconductor films was proposed. It is assumed that a crystalite consists of the grains which are formed two regions with different electro physical properties. They regions are the corn and surface. The development of this model allowed us to separate of the share of both one grain and grain surface electron scattering on size effect of conductivity of PbTe polycrystalline films. Simulation by cellular automata models of the epitaxial growth of films clusters and space correlations effects in the processes controlled by atom capture are considered. The influences of sink distribution upon the space distribution of immobile and mobile atoms and their capture rates have been studied. Fractal parameters of the brain line of the cluster are calculated. There signed this line is like on the Koch's curve.

Key words: films, semiconductors, IV-VI compouns, defects, constant of balance, electrical properties, kinetics, defects formation, annealing, doping, chemical bonding, molecular dynamics, simulation, size effect.

Размещено на Allbest.ur