Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Изменения оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников системы мышьяк-селен, стимулированные внешними воздействиями Колобов Александр Владимирович

Изменения оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников системы мышьяк-селен, стимулированные внешними воздействиями
<
Изменения оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников системы мышьяк-селен, стимулированные внешними воздействиями Изменения оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников системы мышьяк-селен, стимулированные внешними воздействиями Изменения оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников системы мышьяк-селен, стимулированные внешними воздействиями Изменения оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников системы мышьяк-селен, стимулированные внешними воздействиями Изменения оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников системы мышьяк-селен, стимулированные внешними воздействиями Изменения оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников системы мышьяк-селен, стимулированные внешними воздействиями Изменения оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников системы мышьяк-селен, стимулированные внешними воздействиями Изменения оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников системы мышьяк-селен, стимулированные внешними воздействиями
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Колобов Александр Владимирович. Изменения оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников системы мышьяк-селен, стимулированные внешними воздействиями : ил РГБ ОД 61:85-1/226

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Халькогенцдные стеклообразные полупроводники (литературный обзор) 9

1.1. Стекло-образование в ха'лькогенидных системах и физико-химические свойства ХСП 9

1.2. Электрические свойства 13

1.3. Оптические свойства 17

1.4. Энергетический спектр электронов в ХСП 24

1.5. Изменения физических и физико-химических свойств ХСП, стимулированные внешними воздействиями 32

1.6. Заключение. Постановка задачи диссертационной работы 40

Глава 2. Методика приготовления и основше методы исследования экспериментальных образцов 43

2.1. Выбор и синтез стеклообразных материалов и методика приготовления образцов 43

2.2. Методика исследования процесса фотостимули-рованного изменения свойств ХСП 45

2.3. Методика исследования влияния давления на величину фотопотемнения 52

2.4. Методика исследования плазмоструктурных превращений 55

Глава 3. Исследование процессов восстановления исходных свойств в облученных пленках хсп системы Лз-Se . 60

3.1. Термостимулированное восстановление исходного пропускания в ХСП стехиометрического состава и в ХСП с повышенным содержанием мышьяка 60

3.2. Термическое восстановление исходного пропускания в ХСП с избытком селена и обратимые изме -нения пропускания в элементарном стеклообразном селене 66

3.3. Фотостимулированное восстановление пропускания в ХСП системы *Js.-S^ 70

3.4. Сравнение фотостимулированных процессов в стеклообразных халькогенидах мышьяка и германия 74

3.5. Исследование структурных превращений в ХСП методом ИК спектроскопии 79

Глава 4. Полуфеноменологическая теорш фотостимулированных процессов в стеклообразных полупроводниках 86

4.1. Анализ существующих моделей фотостимулированного изменения свойств ХСП 86

4.2. Конфигурационный подход к рассмотрению оптических процессов в стеклообразных полупроводниках 91

4.3. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов 100

4.4. Возможная микроскопическая природа фотоструктурных превращений 104

4.5. Сравнение фотостимулированных процессов в стеклообразных селенидах мышьяка и германия 112

4.6. Правило Урбаха и спектральная зависимость коэффициента оптического поглощения в конфигурационной модели 115

Глава 5. Влияние условий возбуждения на фотостимулированные процессы 132

5.1. Зависимость предельного фотопотемнения от интенсивности воздействующего света 132

5.2. Спектральная зависимость фотостимулированных процессов 137

5.3. Влияние давления на величину предельного фото-потемнения 143

5.4. Термостимулированное потемнение 149

5.5. Импульсное световое воздействие 154

Глава 6. Структурные превращения в хсп, стимулированные газовым разрядом 158

6.1. Изменения свойств ХСП под действием газового разряда 158

6.2. Экспериментальное изучение воздействия различных энергетических компонент плазмы разряда

на пленки ХСП 162

6.3. Обсуждение результатов 164

Заключение 168

Литература

Введение к работе

Халькогенидные стеклообразные полупроводники (ХСП) были открыты в ФТИ им.А.Ф.Иоффе АН СССР в 50-х годах и с тех пор являются объектом многочисленных исследований. Обладая многими свойствами кристаллических полупроводников, эти материалы имеют ряд особенностей, присущих только неупорядоченной фазе. К их числу следует, прежде всего, отнести способность ХСП к обратимым изменениям своих физических и физико-химических свойств: коэффициента оптического поглощения, показателя преломления, растворимости, микротвердости и др. - при облучении их видимым светом. Эти из -менения свойств связываются с изменениями структуры вещества и получили название фотоструктурных превращений. Изучению таких превращений посвящено большое количество работ, однако многие вопросы остаются неизученными. Недостаточно исследовано влияние температуры и интенсивности света на величину фотостимулирован-ных изменений свойств. Не было систематических исследований процесса восстановления исходных свойств при отжиге, хотя как для понимания механизма фотоструктурных превращений, так и для целого ряда практических применений важна именно обратимость измене -ния свойств ХСП. Не проводилось сравнения фотостимулированных процессов в двух основных классах стеклообразных полупроводников: мышьяк- и германий-содержащих ХСП. До настоящего времени не существует единой точки зрения на природу фотоструктурных превраще -ний.

Фотоструктурные превращения находят ряд практических приме -нений в электронике, фотографии, полиграфии, однако их широкое практическое использование ограничивается сравнительно низкой светочувствительностью.

Недавно было установлено, что свойства ХСП могут быть изменены и при воздействии таких факторов, как облучение электронами и рентгеновскими лучами, обработка газовым разрядом - причем в последнем случае чувствительность ХСП оказывается на два порядка выше, чем при облучении ХСП видимым светом. Это явление представляет интерес как с научной, так и с практической точек зрения, однако природа структурных превращений, стимулированных разрядом, и их связь с фотоструктурными превращениями исследованы не были.

Из всего сказанного следует актуальность проведения работ, направленных на выяснение механизма различных структурных пре -вращений, а также поиска путей, обеспечивающих повышение светочувствительности ХСП. Решению этих задач и посвящена диссертационная работа.

В результате выполнения работы получены следующие результаты.

1. Показано, что процесс восстановления исходных свойств в ХСП системы ^- «Se протекает по-разному в зависимости от соотношения компонент. В ХСП с избытком мышьяка процесс термического восстановления имеет температурный порог, в то время как в ХСП стехиометрического состава J/^z Se^ термическое восстановление пропускания протекает непрерывно с повышением температуры.

Обнаружено и исследовано обратимое фотостимулированное изменение пропускания в элементарном стеклообразном селене.

Обнаружено фотостимулированное восстановление исходных свойств ХСП при повышенных температурах.

Установлено, что, изменяя условия облучения ХСП (температуру, давление, интенсивность и длину волны света), на одном и том же материале можно получить различные стационарные значения пропускания.

Показано, что в ХСП систем что связано с разной композиционной зависимостью ширины запрещенной зоны в ХСП этих систем.

Предложена конфигурационная модель и развита феноменологическая теория фотостимулированных процессов в ХСП.

В рамках конфигурационной модели проведен анализ оптического поглощения в стеклообразных полупроводниках. Установлена связь урбаховской энергии с параметрами, характеризующими межзонное поглощение.

Установлено, что изменение свойств ХСП, стимулированное газовым разрядом, обусловлено бомбардировкой ХСП ионами.

Выявлена возможность повышения светочувствительности ХСП путем использования предварительного облучения ХСП при пониженных температурах и при применении режима импульсного облучения.

10. Показана возможность выборочного оптического стирания.

Защищаемые положения.

1. Температурный диапазон, в котором наблюдаются обратимые фотоструктурные превращения в ХСП системы oJs-S^ , расширяется с увеличением содержания мышьяка. Верхняя его граница изменяется от Т = 100 К в случае элементарного стеклообразного селена до Т = 420 К в ХСП Js3 Se2 .

2. Стационарное значение пропускания, устанавливающееся в ХСП под действием света, определяется параметрами воздействующе го света (интенсивностью и длиной волны), температурой полупро водника и механическими напряжениями в нем. Изменение любой из этих величин приводит к изменению стационарного значения пропу скания, так что на одном и том же материале может наблюдаться как увеличение, так и уменьшение оптического пропускания при облучении.

Процессы фотостимулированного обратимого изменения свойств ХСП могут быть описаны в рамках конфигуращонной модели двух устойчивых структурных состояний молекулярных групп ХСП с оптическими и термическими переходами между этими состояниями. Конфигурационная модель позволяет рассматривать оптическое поглощение в ХСП по аналогии с электронным возбуждением молекулы. Величина урбаховской энергии может быть определена через параметры, характеризующие оптическое поглощение при межзонных переходах :

Стимулированное газовым разрядом изменение свойств ХСП обусловлено взаимодействием полупроводника с потоком ионов.

Использование особых режимов записи (облучение предварительно потемненных образцов, импульсная запись) позволяет повысить светочувствительность ХСП на два порядка, а также реализовать процесс выборочного стирания.

Энергетический спектр электронов в ХСП

Экспериментальные данные по электрическим и оптическим явлениям можно правильно трактовать только при знании электронной структуры полупроводника. Со времени основополагающей работы Блоха известно, что в электронной структуре кристаллов есть весьма общие закономерности. Энергетический спектр электронных состояний /V(S) В кристаллических полупроводниках характеризуется наличием резких максимумов в валентной зоне и в зоне проводимо -сти, а также наличием резких краев плотности состояний у потолка валентной зоны и у дна зоны проводимости. Внутри зон электронные состояния не локализованы.

При переходе к неупорядоченным полупроводникам дальний порядок исчезает, ближний порядок сохраняется. Энергетическая структура зон при этом изменяется незначительно /52-54/. Этот факт позволил А.Ф.Иоффе и А.Р.Регелю высказать идею о том, что энергетический спектр электронов в полупроводнике определяется не дальним порядком, как кажется на первый взгляд, а ближним /55/. Понятие ближнего порядка включает в себя: (I) химическую природу атомов, (2) их взаимное расположение и (3) расстояния между ними /55/. Таким образом, если при переходе от кристалла к стеклу ближний порядок не изменяется, то и спектр электронных состояний не должен претерпевать существенных изменений.

Губанов и Мотт /56,57/ высказали предположение о том, что флуктуации потенциала, обусловленные конфигурационным беспорядком в аморфных полупроводниках, вызывают образование локализованных состояний, которые формируют хвосты разрешенных зон. Губанов назвал такие состояния флуктуационными /58/. Мотт постулировал /57/, что существует резкая граница, разделяющая энергетические области локализованных и нелокализованных состояний, при переходе через которую подвижность носителей меняется скачком. Это позволило ввести понятие щели подвижности (аналога запрещенной зоны в случае кристаллических полупроводников).

Было предложено несколько моделей зонной структуры аморфных полупроводников, которые основаны на представлениях о хвостах плотности состояний.

В модели Коэна-Фрицше-Овшинского /59/ (рис.6а) предполагается, что хвосты плотности состояний перекрывают всю запрещенную зону, а зависимость плотности состояний от энергии для разных зон одинаковая. Постепенное уменьшение плотности локализованных состояний разрушает резкие края зоны проводимости и валентной зоны. Б случае достаточно растянутых хвостов происходит их перекрытие. Вследствие такого перекрытия зон часть состояний (заполненных) в валентной зоне обладает энергией выше, чем энергия состояний в зоне проводимости (пустых). Тогда должно произойти перераспределение электронов, при котором возникают заполненные состояния в хвосте зоны проводимости, заряженные отрицательно, и положительно заряженные пустые состояния в валентной зоне. В такой модели обеспечивается самокомпенсация и уровень Ферми закрепляется вблизи середины запрещенной зоны - закономерность, вытекающая из электрических свойств этих материалов. Одним из главных возражений против этой модели была высокая прозрачность стеклообразных халькогенидов в области ниже четко определенного края поглощения.

Согласно Мотту и Дэвису /60/ хвосты локализованных состояний должны быть довольно узкими и распространяться в запрещенную зону на несколько десятых электронвольта. Кроме того, авторы высказали предположение о существовании зоны компенсированных уровней вблизи середины запрещенной зоны, обязанной своим происхождением дефектам в случайной сетке атомов, т.е. свободным связям, вакансиям и т.д. Схематически модель Мотта-Дэвиса представлена на рис.66,где через с и "и обозначены энергии, разделяющие области локализованных и делокажзованных состояний. Возможно расщепление примесной зоны на донорную и акцепторную зоны, что приведет к закреплению уровня Ферми (рис.бв).

В последние годы были получены экспериментальные данные (измерение люминесценции, фотопроводимости и дрейфовой подвижности), указывающие на существование различных локализованных состояний, которые отщеплены от состояний в "хвосте" и расположены на четко определенных энергетических уровнях в запрещенной зоне. Эти состояния связываются с дефектными центрами, природа которых не всегда известна. Модель с зонами доноров и акцепторов в щели подвижности (рис.бг) была предложена Маршаллом и Оуэном /61/. Вывод о возможности возникновения дискретных уровней в неупорядоченных полупроводниках был сделан также в работе /62/.

Представления о происхождении и природе структурных дефектов развивались многими авторами. Прежде чем говорить о дефектах в неупорядоченной структуре стекла, следует дать определение идеального стекла, т.е. стекла без дефектов. Такое определение было предложено Моттом /63/. Согласно Мотту, структура аморфного твердого тела является менее жесткой, чем структура кристаллов, вследствие чего возможны локальные искажения структуры, приводящие к тому, что все атомы вещества удовлетворяют свои валентные требования. Таким образом, идеальным следует называть стекло, в котором все атомы удовлетворяют свои валентные требования. Однако при достаточно быстром охлаждении расплава возможна ситуация, когда часть атомов не сможет удовлетворить свои валентные требования, в результате в полупроводнике появятся разорванные (или болтающиеся) /64/ связи

Методика исследования процесса фотостимули-рованного изменения свойств ХСП

В качестве основного параметра, характеризующего фотостиму-лированное изменение свойств ХСП, было взято оптическое пропускание. На рис.12 приведена блок-схема установки, на которой изучалось фотостимулированное изменение пропускания. Образец, представляющий собой тонкую пленку, напыленную на подложку, помещался в нагреватель (криостат). Температура образца могла изменяться от 77 К до 500 К. В качестве источника воздействующего света использовались лазеры: ЛТ-38 ( X = 633 нм), " Specdr Physic " ( X = 647 нм и 676 нм), ЛТ-І06МІ ( X = 510 нм). Интенсивность излучения лазеров менялась фокусировкой луча или с помощью нейтральных фильтров. Измерения, связанные с кинетикой фотостимули-рованных процессов, проводились на длине волны, при которой пропускание необлученного отожженного образца составляло 20% (в этом случае интерференция света в тонкой пленке не мешала измерениям). "Считывающий" свет получался при помощи монохроматора ЩР-3, интенсивность его была достаточно низкой, чтобы за время эксперимента "считывающий" свет не вызывал никаких изменений пропускания. Для обеспечения необходимой чувствительности измерений на таких малых інтенсивностях применялся метод двойного частотного модулирования. Для получения информации о величине фотостимулированного сдвига края пропускания снималась спектральная зависимость края пропускания образца до и после облучения. Спектральные характеристики пропускания при комнатной температуре снимались на спектрофотометре СФ-І8, при других температурах спектральные зависимости пропускания измерялись с использованием монохроматора ВДР-3.

Применение двухлучевого метода, когда "запись" ведется светом с одной длиной волны, а "считывание" - с другой, имеет существенное преимущество перед однолучевым, когда в качестве возбуждающего и контролирующего используется свет с одной и той же длиной волны. Двухлучевой метод позволяет исследовать материалы с различной шириной запрещенной зоны, а также сопоставлять результаты экспериментов по облучению пленок ХСП при разных температурах. В качестве приемника излучения использовался кремниевый фотодиод ФД 24К, сигнал усиливался с помощью усилителя У2-6 и преобразователя В9-2 и регистрировался самописцем ЛКД4-003, имеющим двойную систему координат (Х-У и временную развертку).

В ряде случаев, например, при исследовании кинетики фото-и термостимулированных процессов при различных температурах, оказалась удобной следующая конструкция образца с нагревателем, обеспечивающая малоинерционный разогрев образца. На подложку из оксидного стекла наносили прозрачный проводник - п Oz , поверх которого напылялась пленка исследуемого материала, с двух сторон наносили контакты (рис.13). При .пропускании тока через слой Sn Ог образец нагревался. Температура (Т) измерялась по следующей методике. Образец помещался в термостат с окнами для прохождения света и измерялась температурная зависимость пропускания образ -ца Т ((F) . Затем образец извлекался из термостата и снималась зависимость пропускания образца от тока, протекающего через слой & , в результате получалась зависимость (Jj, позволяющая определить зависимость T(jj , на основании которой оценивалась температура полупроводника. Температура в таком образце устанавливалась за времена порядка I секунды.

Для исследования влияния на оптические свойства ХСП коротких световых импульсов в качестве источника света использовался импульсный лазер ЛГй-40 (длина волны излучения J = 580 нм, длительность импульса ЇҐ = 200 не). Излучение лазера фокусировалось микрообъективом в пятно диаметром 100 мкм, интенсивность излучения изменялась с помощью нейтральных светофильтров. Такие измерения проводились при комнатной температуре по двухлучевой схеме. Контроль за изменением пропускания осуществлялся с помощью света с А = 633 нм. Эксперименты проводились на образцах толщиной I мкм, так что вся световая энергия поглощалась ( К 10 см" ) в слое ХСП, потери световой энергии были только на отражение.

Термическое восстановление исходного пропускания в ХСП с избытком селена и обратимые изме -нения пропускания в элементарном стеклообразном селене

В ХСП с избытком селена также наблюдается фотостимулирован-ное уменьшение пропускания. Однако в отличие от ХСП стехиометри-ческого состава и от ХСП с избытком мышьяка, процессы восстановления в ХСП с избытком селена эффективно идут уже при комнатной температуре. Например, в ХСП а 2% и Jts2±e-7 полное восстановление исходного пропускания при комнатной температуре происходит за время порядка получаса. Этот результат находится в согласии с данными работы /100/. Понижение температуры начала термического стирания по мере увеличения содержания селена в ХСП позволило предположить, что обратимые фотостимулированные изменения оптических свойств будут наблюдаться и в элементарном селене, но при достаточно низких температурах. Эксперимент показал /toz/, что, действительно, при 7" = 77 К в элементарном стеклообразном селене наблюдается уменьшение пропускания под действием света. После выключения света "потешенное" состояние селена при Т = = 77 К сохраняется достаточно долго (за 5 часов не было обнаружено восстановления исходного пропускания элементарного селена), однако при нагреве до комнатной температуры исходное пропускание восстанавливается за время порядка минуты. Несколько позже было проведено более подробное изучение процесса фотопотемнения в элементарном селене /101/.

Добавки мышьяка приводят к замедлению процессов термического восстановления. Это утверждение иллюстрируется рис.22, на котором приведена зависимость времени полного восстановления исходного пропускания от состава ХСП при комнатной температуре.

На рис.23а приведена зависимость предельного фотостимулиро-ванного сдвига края пропускания (при облучении светом Не-Ate. ла - 68 2 a %#s

Зависимость времени термического восстановления пропускания при комнатной температуре от содерлшния мышьяка Зависимость величины предельного фотопотемнения ХСП системы t/fs-Se от содержания мышьяка при разных температурах зера) для ХСЇЇ системы c/s- e от состава пленки при Т - 77 К. Видно, что для составов от элементарного стеклообразного селена до ХСП стехиометрического состава величина предельного фотости-мулированного сдвига края пропускания практически не изменяется и находится на уровне 20 нм. При переходе к материалам с избытком глышьяка наблюдается значительное увеличение предельного фото-стимулированного сдвига края пропускания, и в материале «-т&3 ее величина сдвига достигает 200 нм.

При комнатной температуре устойчивого фотопотемнения в ХСП с избытком селена не наблюдается. Зависимость предельного (устойчивого при комнатной температуре) сдвига края пропускания от состава ХСП имеет в этом случае вид, приведенный на рис.236, что находится в согласии с результатом, полученным в работе /79/.

Обобщая результаты п.п. 3.1 и 3.2, можно сформулировать следующие выводы. Обратимое фотостимулированное изменение оптического пропускания наблюдается в ХСП системы о -Ге в широком диапазоне составов: от элементарного стеклообразного селена до материала с большим содержанием мышьяка JIs3 Se2 . Температурный диапазон, в котором наблюдаются устойчивые фотостимулированные изменения оптических свойств, расширяется с увеличением содержания мышьяка. Температура начала термического восстановления пропускания изменяется от 100 К для элементарного стеклообразного селена до 450 К для ХСП Процесс восстановления носит непрерывный по температуре характер в ХСП стехиометрического состава и пороговый по температуре характер в ХСП с избытком мышьяка.

В ходе изучения процессов восстановления исходного пропускания в ХСП системы vffs-be при нагреве нами было установлено, что процесс восстановления начального пропускания в ХСП с избытком мышьяка может быть ускорен, если ХСП облучается светом при повышенной температуре. Этот восстановительный процесс получил название фотопросветления. Он наблюдается только в ХСП с повышенным содержанием мышьяка и, в частности, в rs и слк3 ег ; в ХСП стехиометрического состава процесс фотопросветления не наблюдался.

В обоих исследованных материалах (JISSIL и Л$3 Sez ) процесс фотопросветления протекает, в основном, одинаково, хотя имеются и некоторые отличия.

На рис.19, 20 приведена зависимость оптического пропускания для e siTe и ст&з z- от температуры при различных условиях облучения их светом /%-/ _ лазера. Если потешенный до насыщения образец (рис.20) нагреть в темноте до некоторой температуры (пропускание изменяется при этом по линии &/(/ ) и при этой температуре возобносить световое воздействие, то наблюдается частичное восстановление исходного пропускания (по линии Л /// ), в результате последующего охлаждения (по линии HiNf ) пропускание образца оказывается выше, чем было до нагрева (точка Л/{ лежит выше точки В).

Существенен следующий факт. Пропускание необлученной пленки при температуре 77 (точка Mf на рис.20) уменьшается под действием света до того же значения (точка Л ), до которого возрастает под действием света пропускание облученной пленки при этой же температуре. Это иллюстрируется также рис.24, на котором приведено изменение пропускания во времени необлученной (I) и предварительно потемненной (2) пленок o s Je при облучении их светом He.-Ne. лазера (интенсивность света I Вт/см ) при Т - 80С.

Возможная микроскопическая природа фотоструктурных превращений

Процессы обратимо го фотостимулированного изменения свойств ХСП іЖ ое и CeSe2 протекают качественно одинаково и могут рассматриваться в рамках конфигурационной модели. Количественные отличия связываются с от личием формы конфигурационных кривых в разных материалах. б) С в е ж е п р и готовленные образцы. Как уже отмечалось в п.3.4, действие света на свежеприготовлен ные образцы с Г йз и 9 е2. приводит к противоположному изме нению пропускания, но в каждом случае в ту же сторону, что и от жиг соответствующих пленок. Этот факт позволяет высказать предпо ложение о том, что как отіазг, так и облучение свежеприготовлен ных пленок приводит к одному и тому же результату, композиционно му упорядочению пленок. Известно /121,122/, что в свежеприготов ленных пленках существует большое количество так называемых "не правильных" связей, связей Jls-JIs и &-е в J/Cz&l? и связей Ge-Сг и «з«-е в GeS z . Такие локальные отклонения от сте хиометрии могут привести к изменению усредненной ширины запрещен ной зоны материала пленки. Композиционные зависимости ширины за прещенной зоны для ХСП систем ds-Se и Се-Уе приведены на рис.3

Видно, что в ХСП G-еЗе-г. отклонения от стехиометрии приводят к уменьшению, а в ХСП Jls eo, - к увеличению ширины запрещенной зоны. Соответственно переход под действием света в более упорядоченное состояние приводит либо к потемнению, либо к просветлению.

Тот факт, что температура восстановления в Ое&г- зависит от предыстории образца, также может быть связан, по-видимому, с наличием в материале "неправильных" связей Я и /е-ое. } если допустить, что за обратимое фотопотемнение ответственны связи e-Se . Такое предположение вытекает из сравнения процессов восстановления в элементарном стеклообразном селене и в свежеприготовленном G -&g В обоих материалах восстановление при комнатной температуре происходит за одинаковое время - порядка нескольких минут. В свежеприготовленном образце отклонения от стехиометрии сильнее. По мере отжига структура будет становиться более упорядоченной, число связей v$-oe будет уменьшаться, решетка станет более "жесткой". В рамках конфигурационной модели это должно привести к возрастанию параметра А , ответственного за время термического стирания.

Особенности в кинетике изменения пропускания свежеприготовленных образцов Се Sep (на начальной стадии наблюдается фотопотемнение) могут быть поняты, если принять во внимание противоположную направленность обратимой и необратимой составляющих фото-стимулированного процесса в материале QeSt? В ХСП ьп& о 2 обе компоненты приводят к структурным пере -стройкам, приводящим к уменьшению пропускания, поэтому облучение светом таких образцов приводит к монотонному изменению пропускания.

Следует отметить, что в случае приготовления мышьяксодержа-щих ХСП по особой технологии в них также может быть реализовано немонотонное изменение пропускания /123/.

Таким образом, необратимые фотостимулированные изменения оптического пропускания (несмотря на противоположную направленность процессов в разных системах ХСП) могут быть объяснены с единой точки зрения - композиционным упорядочением под действием света.

К аналогичному выводу можно прийти и из анализа ИК-спектров пленок ХСП (п.3.5): изменения в МК-спектре, происходящие при облучении или отжиге свежеприготовленных пленок, практически идентичны.

Таким образом, изменения в структуре ХСП, вызванные облучением светом, можно разделить на две группы: необратимые изменения структуры, сопровождающиеся изменениями в ИК-спектрах (например, фото- или термо-полимеризация), и обратимые изменения структуры, не сопровождающиеся изменениями ИК-спектров. В качестве иллюстрации таких структурных изменений может служить процесс, схематически изображенный на рис.37. При таких изменениях структуры число связей brfsJs, не изменяется, а значит, и изменения в ИК-спектрах должны быть малы.

Похожие диссертации на Изменения оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников системы мышьяк-селен, стимулированные внешними воздействиями