Введение к работе
Актуальность работы. Поогоесс в физике полупроводников » полупроводниковой технике тесно свл,зан с получением новых материалов - твердых растворов, проблема создания которых является одной из центральных в физике полупроводников, что подтверждается неослабевающим потоком информации, посвященной как уже хорошо себя зарекомендовавшим на практике твердым растворам на основе соединений AJB5, так и твердым растворам на основе, сравнительно недавно открытых новых перспективных классов соединений T1BJC62
В последние годы существенно возрос интерес исследователей к слоистым полупроводникам со сложной структурой, обладающих сильной анизотропией электронных и колебательных спектров Интенсивно изучаются зонная структура и динамика решетки трехкомпонентных полупроводниковых соединений группы T1BJC62 Изучение свойств этих соединений имеет важное значение, так как оно позволяет выявить закономерности, определяющие зависимость свойств от состава, структуры и характера химической связи Установление этих закономерностей дает возможность проводить целенаправленный поиск полупроводниковых материалов, обладающих заданным сочетанием физических свойств Это обстоятельство делает соединения типа ТІВ^СЛ особенно интересными, с точки зрения выяснения фундаментальных особенностей кристаллического строения слоистых полупроводников, так и с точки зрения технического применения
Основным объектом настоящей диссертационной работы является один из представителей группы T1BJC62 таллий-индиевый дисульфид Интерес к соединению р - TIInS2 обусловлен, прежде всего, его недостаточной изученностью, наличием полиморфизма, достаточной оптической прочностью, а также возможностью использования его для практических нужд полупроводниковой техники Тщательный анализ показал, что разумное управление физическими свойствами /? - TlInS2 можно осуществить частичным замещением таллия металлами первой группы Однако для этого необходима полная информация о строении зонной структуры Р - TllnSi Анализ литературных данных показывает, что имеющиеся сведения о строении кристаллов /? - TlInS2 находятся фактически на начальном этапе Объем и глубина этих исследований носят не достаточный, а порой и противоречивый характер, не позволяющий сделать адекватные обобщения, а тем более дать практические рекомендации Поэтому возникает необходимость систематического исследования оптических, котеба-тельных и фотоэлектрических свойств, позволяющих определить весь комплекс происходящих в них физических процессов, а также выявление реальных закономерностей изменения физических параметров с целью Ра-
- J -
зумного управления ими Актуальность подобного исследования диктуется и тем, что в последнее время на основе слоистых полупроводников типа A'BJCU2 предложены уникальные преобразователи рентгеновского диапазона, фотоприемники для видимой и ИК областей спектра
С этой точки зрения тема настоящей диссертационной работы «Закономерности оптических и колебательных спектров твердых растворов 11| 4Cux InS2(0 <Х < 0,015)» представляется весьма актуальной
Целью настоящей работы являлось выявление некоторых особенностей оптических и фононных спектров монокристаллов Р - TI|.vCu4lnS?(0 < X < 0,015), изучение закономерностей изменения их от состава и создание на этой основе предпосылок расширения возможностей их практического применения
Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи
Произвести выбор методики и оптимальных режимов синтеза и выращивания однородных, оптически совершенных монокристаллов /?-Т1| xCuvInS2(X = 0, 0,005, 0,01, 0,015),
Микрозондовыми исследованиями проверить стехиометрию состава и определить характер распределения атомов меди в монокристаллах /?-Т1[ xCuxInS2,
Изучить край собственной полосы поглощения монокристаллов /5 -Tl,.xCuxlnS2 (0 < X < 0,015),
Исследовать анизотропию оптических и электрооптических свойств, а также дисперсию, ТСП и ТСД монокристаллов Р -Т\{ xCu4lnS> (0<Х<0,015),
Исследовать колебательные спектры и их температурные зависимости смешанных кристаллов/?- Tl,.xCuvInS2(0, 0,005, 0,01, 0,015),
6 Изучить основные закономерностей взаимосвязи фундаменталь
ных параметров изученных кристаллов и перспективы их практического
использования
Объектами для исследования являлись образцы монокристаллов Р - Тії xCuxInS2, выращенные методом Бриджмена-Стокбаргера Монокристаллы /?-TlInS2 и твердые растворы на их основе обладали моноклинной (псевдотетрагоналыюй) слоистой структурой
Научная новизна:
1 Разработаны технологии получения однородных, оптических совершенных монокристаллов как исходною /?-TllnS2, так и твердых расіво-ров /і- ТІ, xCuxInS2
2 На основе результатов микрозондовых исследований установлено, что в кристаллах/?-Tli.xCu4InS> (X =0, 0,005, 0,01, 0,015) имеет место нару-
шения стехиометрии установлено однородное распределение атомов меди в основной матрице исследованных крнсмллов
На основе экспериментальных исследований температурных зависимостей спектров поглощения изучен край фундаментального поілощения в кристаллах /?-1 l,.4CuJnSi (0 < X < 0,015), установлено, что увеличение концентрации атомов меди в кристаллах р - TllnSi приводит к сдвигу точки фазового перехода в сторону более низких температур
Изучены анизотропия, дисперсия, электрооптические и магнитооптические свойства кристаллов и /?-Т1| 4Cu4InS> (0 < X < 0,015) Установлено наличие в кристаллах типа /9-TlInS2 областей аномальной дисперсии, связанных с возбуждением примеси Методами термостимулированной проводимости и деполяризации изучен механизм рекомбинации основных носителей и определены параметры уровне прилипания в кристаллах /М HnS2
Обнаружена модуляция интерференционных картин в области края собственной полосы поглощения Изучено влияние магнитного поля на гирацшо в кристаллах /?-TI, NCuJnS2 (0 <Х < 0,015)
6 Установлено, что частичное замещение атомов меди атомами ме
ди в монокристаллах /? - Tl^CuJnSi (0 < X < 0,015) приводит к сдвшу
частот «внутренних» колебаний в сторону низких значений
7 Разработаны и исследованы фотоприемники и ячейки памяти на
основе монокристаллов y?-Tl|.4Cu4InS2 (0 <Х < 0,015)
Практическую ценность-
Предложенные технологии и режимы синтеза и выращивания однородных оптически совершенных смешанных монокристаллов кристаллов /?-Т1,4CXInS, (0<Х<0,015),
Сведения, полученные о механизмах электронных, оптических, фононных и рекомбинационных процессов, происходящих в кристаллах /?-Т1] ^CuJnSi (0 < X < 0,015) способствуют более глубокому пониманию их специфических свойств, например, ионной связи в тетраэдрах ТІ - S,
Сведения о параметрах уровней прилипания (концентрация, глубина залегания и сечение захвата,
А Экспериментальные результаты, доказывающие наличие внутренних полей в этих кристаллах имеющих сегнетоэлектрическую природу
5 Сведения о фоточувствптельностп, и оптической памяти монокристаллов ft- ТІ, 4Cu,lnS, (X - 0,0, 0,005, 0,01, 0,015)
Результаты работы используются в лабораторном спецпрактикуме накафедре общей физики ИнгГУ
Личный вклад автора
Диссертация представляет итог самостоятельной работы автора, обобщающий полученные ни и в соавторстве результаты Основные положения, выносимые на защиту разработаны и сформулированы совместно с профессором А X Матиевым Автору принадлежат выбор направления исследования, постановка задач и методов их решения, трактовка и обобщение основных полученных результатов
