Влияние СВЧ-облучения на спектры фотолюминесценции монокристаллов CdTe: Cl при Т = 2k
Проведенные исследования спектров низкотемпературной (Т = 2 K) фотолюминесценции (ФЛ) монокристаллов CdTe: Cl в зависимости от дозы СВЧ-облучения (частота 24 ГГц) показали, что при длительности облучения до t = 10 c наблюдается эффект малых доз с соответствующим ростом интенсивности ФЛ всех полос. О...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Журнал физики и инженерии поверхности |
|---|---|
| Datum: | 2016 |
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2016
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116930 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние СВЧ-облучения на спектры фотолюминесценции монокристаллов CdTe: Cl при Т = 2k / С.И. Будзуляк, Н.Д. Вахняк, Л.А. Демчина, Д.В. Корбутяк, Р.В. Конакова, А.П. Лоцько, О.Б. Охрименко, Р.А. Редько, Н.И. Березовская, Ю.В. Быков, С.В. Егоров, А.Г. Еремеев // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2016. — Т. 1, № 2. — С. 128-134. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-116930 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Будзуляк, С.И. Вахняк, Н.Д. Демчина, Л.А. Корбутяк, Д.В. Конакова, Р.В. Лоцько, А.П. Охрименко, О.Б. Редько, Р.А. Березовская, Н.И. Быков, Ю.В. Егоров, С.В. Еремеев, А.Г. 2017-05-18T12:22:56Z 2017-05-18T12:22:56Z 2016 Влияние СВЧ-облучения на спектры фотолюминесценции монокристаллов CdTe: Cl при Т = 2k / С.И. Будзуляк, Н.Д. Вахняк, Л.А. Демчина, Д.В. Корбутяк, Р.В. Конакова, А.П. Лоцько, О.Б. Охрименко, Р.А. Редько, Н.И. Березовская, Ю.В. Быков, С.В. Егоров, А.Г. Еремеев // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2016. — Т. 1, № 2. — С. 128-134. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 2519-2485 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116930 621.315.592; 535.37 Проведенные исследования спектров низкотемпературной (Т = 2 K) фотолюминесценции (ФЛ) монокристаллов CdTe: Cl в зависимости от дозы СВЧ-облучения (частота 24 ГГц) показали, что при длительности облучения до t = 10 c наблюдается эффект малых доз с соответствующим ростом интенсивности ФЛ всех полос. Облучение образцов в интервале от 10 с до 60 c приводит к сложным изменениям в спектрах ФЛ, вызванных генерацией как излучательных, так и безызлучательных центров. Вследствие СВЧ-облучения продолжительностью 120 с в монокристаллах CdTe:Cl формируются безызлучательные центры дефектного происхождения, что отображается в существенном уменьшении интенсивности ФЛ. Проведені дослідження спектрів низькотемпературної (Т = 2 K) фотолюмінесценції (ФЛ) монокристалів CdTe:Cl в залежності від дози НВЧ-опромінення (частота 24 ГГц) показали, що при тривалості опромінення до t = 10 c спостерігається ефект малих доз з відповідним ростом інтенсивності ФЛ усіх смуг. Опромінювання зразків в інтервалі від 10 с до 60 c призводить до складних змін в спектрах ФЛ, викликаних генерацією як випромінювальних, так і безвипромінювальних центрів. Внаслідок НВЧ-опромінення тривалістю 120 с в монокристалах CdTe:Cl формуються безвипромінювальні центри дефектного походження, що відображається в суттєвому зменшенні інтенсивності ФЛ. The measurements of low temperature (T =2 K) photoluminescence (PL) spectra of single crystals of CdTe: Cl, depending on the dose of microwave irradiation (at 24 GHz) were carried out. It was obtained that the effect of small doses was observed at exposure time up to t = 10 s. Corresponding increase of the photoluminescence intensity of all observed bands was detected. The irradiation of the samples in the range of 10 to 60 s leads to complex changes in PL spectra caused by the generation of both radiative and non-radiative centers. Non-radiative centers of defective origin in CdTe:Cl single crystals were formed due to microwave irradiation during 120 s, that results in a substantial decrease of the PL intensity. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Журнал физики и инженерии поверхности Влияние СВЧ-облучения на спектры фотолюминесценции монокристаллов CdTe: Cl при Т = 2k Вплив НВЧ-опромінення на спектри фотолюмінесценції монокристалів CdTe:Cl при Т = 2 K Effect of microwave irradiation on photoluminescence spectra of CdTe:Cl single crystals at T = 2 K Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние СВЧ-облучения на спектры фотолюминесценции монокристаллов CdTe: Cl при Т = 2k |
| spellingShingle |
Влияние СВЧ-облучения на спектры фотолюминесценции монокристаллов CdTe: Cl при Т = 2k Будзуляк, С.И. Вахняк, Н.Д. Демчина, Л.А. Корбутяк, Д.В. Конакова, Р.В. Лоцько, А.П. Охрименко, О.Б. Редько, Р.А. Березовская, Н.И. Быков, Ю.В. Егоров, С.В. Еремеев, А.Г. |
| title_short |
Влияние СВЧ-облучения на спектры фотолюминесценции монокристаллов CdTe: Cl при Т = 2k |
| title_full |
Влияние СВЧ-облучения на спектры фотолюминесценции монокристаллов CdTe: Cl при Т = 2k |
| title_fullStr |
Влияние СВЧ-облучения на спектры фотолюминесценции монокристаллов CdTe: Cl при Т = 2k |
| title_full_unstemmed |
Влияние СВЧ-облучения на спектры фотолюминесценции монокристаллов CdTe: Cl при Т = 2k |
| title_sort |
влияние свч-облучения на спектры фотолюминесценции монокристаллов cdte: cl при т = 2k |
| author |
Будзуляк, С.И. Вахняк, Н.Д. Демчина, Л.А. Корбутяк, Д.В. Конакова, Р.В. Лоцько, А.П. Охрименко, О.Б. Редько, Р.А. Березовская, Н.И. Быков, Ю.В. Егоров, С.В. Еремеев, А.Г. |
| author_facet |
Будзуляк, С.И. Вахняк, Н.Д. Демчина, Л.А. Корбутяк, Д.В. Конакова, Р.В. Лоцько, А.П. Охрименко, О.Б. Редько, Р.А. Березовская, Н.И. Быков, Ю.В. Егоров, С.В. Еремеев, А.Г. |
| publishDate |
2016 |
| language |
Russian |
| container_title |
Журнал физики и инженерии поверхности |
| publisher |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Вплив НВЧ-опромінення на спектри фотолюмінесценції монокристалів CdTe:Cl при Т = 2 K Effect of microwave irradiation on photoluminescence spectra of CdTe:Cl single crystals at T = 2 K |
| description |
Проведенные исследования спектров низкотемпературной (Т = 2 K) фотолюминесценции (ФЛ) монокристаллов CdTe: Cl в зависимости от дозы СВЧ-облучения (частота 24 ГГц) показали, что при длительности облучения до t = 10 c наблюдается эффект малых доз с соответствующим ростом интенсивности ФЛ всех полос. Облучение образцов в интервале от 10 с до 60 c приводит к сложным изменениям в спектрах ФЛ, вызванных генерацией как излучательных, так и безызлучательных центров. Вследствие СВЧ-облучения продолжительностью 120 с в монокристаллах CdTe:Cl формируются безызлучательные центры дефектного происхождения, что отображается в существенном уменьшении интенсивности ФЛ.
Проведені дослідження спектрів низькотемпературної (Т = 2 K) фотолюмінесценції (ФЛ) монокристалів CdTe:Cl в залежності від дози НВЧ-опромінення (частота 24 ГГц) показали, що при тривалості опромінення до t = 10 c спостерігається ефект малих доз з відповідним ростом інтенсивності ФЛ усіх смуг. Опромінювання зразків в інтервалі від 10 с до 60 c призводить до складних змін в спектрах ФЛ, викликаних генерацією як випромінювальних, так і безвипромінювальних центрів. Внаслідок НВЧ-опромінення тривалістю 120 с в монокристалах CdTe:Cl формуються безвипромінювальні центри дефектного походження, що відображається в суттєвому зменшенні інтенсивності ФЛ.
The measurements of low temperature (T =2 K) photoluminescence (PL) spectra of single crystals of CdTe: Cl, depending on the dose of microwave irradiation (at 24 GHz) were carried out. It was obtained that the effect of small doses was observed at exposure time up to t = 10 s. Corresponding increase of the photoluminescence intensity of all observed bands was detected. The irradiation of the samples in the range of 10 to 60 s leads to complex changes in PL spectra caused by the generation of both radiative and non-radiative centers. Non-radiative centers of defective origin in CdTe:Cl single crystals were formed due to microwave irradiation during 120 s, that results in a substantial decrease of the PL intensity.
|
| issn |
2519-2485 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116930 |
| citation_txt |
Влияние СВЧ-облучения на спектры фотолюминесценции монокристаллов CdTe: Cl при Т = 2k / С.И. Будзуляк, Н.Д. Вахняк, Л.А. Демчина, Д.В. Корбутяк, Р.В. Конакова, А.П. Лоцько, О.Б. Охрименко, Р.А. Редько, Н.И. Березовская, Ю.В. Быков, С.В. Егоров, А.Г. Еремеев // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2016. — Т. 1, № 2. — С. 128-134. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT budzulâksi vliâniesvčoblučeniânaspektryfotolûminescenciimonokristallovcdteclprit2k AT vahnâknd vliâniesvčoblučeniânaspektryfotolûminescenciimonokristallovcdteclprit2k AT demčinala vliâniesvčoblučeniânaspektryfotolûminescenciimonokristallovcdteclprit2k AT korbutâkdv vliâniesvčoblučeniânaspektryfotolûminescenciimonokristallovcdteclprit2k AT konakovarv vliâniesvčoblučeniânaspektryfotolûminescenciimonokristallovcdteclprit2k AT locʹkoap vliâniesvčoblučeniânaspektryfotolûminescenciimonokristallovcdteclprit2k AT ohrimenkoob vliâniesvčoblučeniânaspektryfotolûminescenciimonokristallovcdteclprit2k AT redʹkora vliâniesvčoblučeniânaspektryfotolûminescenciimonokristallovcdteclprit2k AT berezovskaâni vliâniesvčoblučeniânaspektryfotolûminescenciimonokristallovcdteclprit2k AT bykovûv vliâniesvčoblučeniânaspektryfotolûminescenciimonokristallovcdteclprit2k AT egorovsv vliâniesvčoblučeniânaspektryfotolûminescenciimonokristallovcdteclprit2k AT eremeevag vliâniesvčoblučeniânaspektryfotolûminescenciimonokristallovcdteclprit2k AT budzulâksi vplivnvčopromínennânaspektrifotolûmínescencíímonokristalívcdteclprit2k AT vahnâknd vplivnvčopromínennânaspektrifotolûmínescencíímonokristalívcdteclprit2k AT demčinala vplivnvčopromínennânaspektrifotolûmínescencíímonokristalívcdteclprit2k AT korbutâkdv vplivnvčopromínennânaspektrifotolûmínescencíímonokristalívcdteclprit2k AT konakovarv vplivnvčopromínennânaspektrifotolûmínescencíímonokristalívcdteclprit2k AT locʹkoap vplivnvčopromínennânaspektrifotolûmínescencíímonokristalívcdteclprit2k AT ohrimenkoob vplivnvčopromínennânaspektrifotolûmínescencíímonokristalívcdteclprit2k AT redʹkora vplivnvčopromínennânaspektrifotolûmínescencíímonokristalívcdteclprit2k AT berezovskaâni vplivnvčopromínennânaspektrifotolûmínescencíímonokristalívcdteclprit2k AT bykovûv vplivnvčopromínennânaspektrifotolûmínescencíímonokristalívcdteclprit2k AT egorovsv vplivnvčopromínennânaspektrifotolûmínescencíímonokristalívcdteclprit2k AT eremeevag vplivnvčopromínennânaspektrifotolûmínescencíímonokristalívcdteclprit2k AT budzulâksi effectofmicrowaveirradiationonphotoluminescencespectraofcdteclsinglecrystalsatt2k AT vahnâknd effectofmicrowaveirradiationonphotoluminescencespectraofcdteclsinglecrystalsatt2k AT demčinala effectofmicrowaveirradiationonphotoluminescencespectraofcdteclsinglecrystalsatt2k AT korbutâkdv effectofmicrowaveirradiationonphotoluminescencespectraofcdteclsinglecrystalsatt2k AT konakovarv effectofmicrowaveirradiationonphotoluminescencespectraofcdteclsinglecrystalsatt2k AT locʹkoap effectofmicrowaveirradiationonphotoluminescencespectraofcdteclsinglecrystalsatt2k AT ohrimenkoob effectofmicrowaveirradiationonphotoluminescencespectraofcdteclsinglecrystalsatt2k AT redʹkora effectofmicrowaveirradiationonphotoluminescencespectraofcdteclsinglecrystalsatt2k AT berezovskaâni effectofmicrowaveirradiationonphotoluminescencespectraofcdteclsinglecrystalsatt2k AT bykovûv effectofmicrowaveirradiationonphotoluminescencespectraofcdteclsinglecrystalsatt2k AT egorovsv effectofmicrowaveirradiationonphotoluminescencespectraofcdteclsinglecrystalsatt2k AT eremeevag effectofmicrowaveirradiationonphotoluminescencespectraofcdteclsinglecrystalsatt2k |
| first_indexed |
2025-11-25T20:40:23Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:40:23Z |
| _version_ |
1850526184782168064 |
| fulltext |
128128
Журнал фізики та інженерії поверхні, 2016, том 1, № 2, сс. 128–134; Журнал физики и инженерии поверхности, 2016, том 1, № 2, сс. 128–134;
Journal of Surface Physics and Engineering, 2016, vol. 1, No. 2, pp. 128–134
© Будзуляк С. И., Вахняк Н. Д., Демчина Л. А., Корбутяк Д. В., Конакова Р. В.,
Лоцько А. П., Охрименко О. Б., Редько Р. А., Березовская Н. И., Быков Ю. В.,
Егоров С. В., Еремеев А. Г., 2016
УДК: 621.315.592; 535.37
ВЛИЯНИЕ СВЧ-ОБЛУЧЕНИЯ НА СПЕКТРЫ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ
МОНОКРИСТАЛЛОВ CdTe:Cl ПРИ Т = 2 K
С. И. Будзуляк1, Н. Д. Вахняк1, Л. А. Демчина1, Д. В. Корбутяк1, Р. В. Конакова1,
А. П. Лоцько1, О. Б. Охрименко1, Р. А. Редько1, Н. И. Березовская2, Ю. В. Быков3,
С. В. Егоров3, А. Г. Еремеев3
1Институт физики полупроводников им. В. Е. Лашкарева НАН Украины,
Киев, Украина,
2Физический факультет Киевского национального университета им. Тараса Шевченко,
Киев, Украина,
3Институт прикладной физики РАН Нижний Новгород,
Россия
Поступила в редакцию 19.01.2016
Проведенные исследования спектров низкотемпературной (Т = 2 K) фотолюминесценции (ФЛ)
монокристаллов CdTe: Cl в зависимости от дозы СВЧ-облучения (частота 24 ГГц) показали,
что при длительности облучения до t = 10 c наблюдается эффект малых доз с соответствую-
щим ростом интенсивности ФЛ всех полос. Облучение образцов в интервале от 10 с до 60 c
приводит к сложным изменениям в спектрах ФЛ, вызванных генерацией как излучательных,
так и безызлучательных центров. Вследствие СВЧ-облучения продолжительностью 120 с
в монокристаллах CdTe:Cl формируются безызлучательные центры дефектного происхожде-
ния, что отображается в существенном уменьшении интенсивности ФЛ.
Ключевые слова: фотолюминесценция, СВЧ-облучение, теллурид кадмия.
ВПЛИВ НВЧ-ОПРОМІНЕННЯ НА СПЕКТРИ ФОТОЛЮМІНЕСЦЕНЦІЇ
МОНОКРИСТАЛІВ CdTe:Cl ПРИ Т = 2 K
С. И. Будзуляк, Н. Д. Вахняк, Л. А. Демчина, Д. В. Корбутяк, Р. В. Конакова,
А. П. Лоцько, О. Б. Охріменко, Р. А. Редько, Н. І. Березовська, Ю. В. Биков,
С. В. Єгоров, А. Г. Єрємєєв
Проведені дослідження спектрів низькотемпературної (Т = 2 K) фотолюмінесценції (ФЛ)
монокристалів CdTe:Cl в залежності від дози НВЧ-опромінення (частота 24 ГГц) показали,
що при тривалості опромінення до t = 10 c спостерігається ефект малих доз з відповідним
ростом інтенсивності ФЛ усіх смуг. Опромінювання зразків в інтервалі від 10 с до 60 c при-
зводить до складних змін в спектрах ФЛ, викликаних генерацією як випромінювальних,
так і безвипромінювальних центрів. Внаслідок НВЧ-опромінення тривалістю 120 с в моно-
кристалах CdTe:Cl формуються безвипромінювальні центри дефектного походження, що
відображається в суттєвому зменшенні інтенсивності ФЛ.
Ключові слова: фотолюмінесценція, НВЧ-опромінення, телурид кадмію.
EFFECT OF MICROWAVE IRRADIATION ON PHOTOLUMINESCENCE
SPECTRA OF CdTe:Cl SINGLE CRYSTALS AT T = 2 K
S. I. Budzulyak, N. D. Vakhnyak, L. A. Demchina, D. V. Korbutyak, R. V. Konakova,
A. P. Lotsko, O. B. Okhrimenko, R. A. Red’ko, N. I. Berezovskaya, Yu. V. Bykov,
S. V. Egorov, A. G. Eremeev
The measurements of low temperature (T =2 K) photoluminescence (PL) spectra of single crystals
of CdTe: Cl, depending on the dose of microwave irradiation (at 24 GHz) were carried out. It was
obtained that the effect of small doses was observed at exposure time up to t = 10 s. Corresponding
increase of the photoluminescence intensity of all observed bands was detected. The irradiation of the
samples in the range of 10 to 60 s leads to complex changes in PL spectra caused by the generation of
both radiative and non-radiative centers. Non-radiative centers of defective origin in CdTe:Cl single
crystals were formed due to microwave irradiation during 120 s, that results in a substantial decrease
of the PL intensity.
Keywords: photoluminescence, SHF irradiation, cadmium telluride.
С. И. БУДЗУЛЯК, Н. Д. ВАХНЯК, Л. А. ДЕМЧИНА, Д. В. КОРБУТЯК, Р. В. КОНАКОВА, А. П. ЛОЦЬКО, О. Б. ОХРИМЕНКО, Р. А. РЕДЬКО...
129ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 2, vol. 1, No. 2
ВВЕДЕНИЕ
Теллурид кадмия, легированный примесью
хлора (CdTe:Cl) является одним из наиболее
перспективных материалов для изготовле-
ния высокочувствительных неохлаждаемых
детекторов Х- и g-излучения [1]. Хотя
атомы хлора являются донорными центра-
ми в CdTe, их действие компенсируется
акцепторными комплексами (VCd-ClTe), в ре-
зультате чего образуется компенсированный
высокоомный (ρ = 108–109 Ом∙см) мате-
риал с достаточно большой подвижнос-
тью электронов (μe ~ 103 см2/В∙с) и дырок
(μh ~ 102 см2/В∙с). Монокристаллы CdTe:Cl
используются для изготовления детекто-
ров ионизирующего излучения достаточно
давно, однако целый ряд проблем, связанных
со стабильностью (радиационной, терми-
ческой и т. д.) этого материала в процес-
се эксплуатации, остаются нерешенными.
Поэтому до сих пор актуальной задачей яв-
ляется изучение трансформации примесно-
дефектных комплексов в CdTe:Cl под
воздействием внешних факторов.
В последние годы большое внимание уде-
ляется установлению механизмов эволюции
физических свойств полупроводников под
действием различных доз СВЧ-облучения [2–
10]. При этом важно отметить, что трансфор-
мация дефектной структуры полупроводника
под влиянием атермического СВЧ-облучения
существенно зависит от структурно-де-
фектного состояния материала в исходном
состоянии.
В работе [11] проведены исследования
влияния СВЧ-облучение (частота 2,45 ГГц,
мощность 7,5 Вт/см2) на спектры ФЛ CdTe:Cl
при Т = 5 K. Установлено, что микроволновое
облучение монокристаллов CdTe:Cl приво-
дит к активации центров ClTe, что сопровож-
дается увеличением интенсивности линии
экситонов, связанных на донорных центрах
ClTe. Кроме того, обнаружен эффект малых
доз, который заключается в значительном
увеличении интегральной интенсивности
ФЛ CdTe:Cl при малых дозах СВЧ-облучения
(t = 30 c).
В данной работе приведены результаты
исследований влияния СВЧ-облучения
CdTe:Cl (частота 24 ГГц, мощность
1,5 Вт/см2) на спектры низкотемпературной
(Т = 2 K) ФЛ. Проанализированы особен-
ности трансформации примесно-дефектных
комплексов в CdTe:Cl в результате такой об-
работки по сравнению с СВЧ-облучением на
частоте 2,45 ГГц.
МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
Исследуемые монокристаллы CdTe были
выращены методом Бриджмена, легиро-
вание хлором осуществлялось во время
выращивания. С этой целью ампулы из кар-
бонированного кварца диаметром 15 мм
заполняли синтезированным теллуридом
кадмия (предварительно очищенным мето-
дом вертикальной зонной плавки) и зара-
нее определенным количеством соли CdCl2.
Перед началом выращивания ампула с рас-
плавом выдерживалась в диапазоне плато
температур (Т = 1390 К) трубчатой печи
в течение 4 ч и потом опускалась вниз через
температурный градиент 10–12 К/см со ско-
ростью 4,8 мм/ч. На конечной стадии про-
цесса выращивания ампула охлаждалась,
опускаясь через температурный градиент
50 К/см. Концентрация введенной легирую-
щей примеси хлора в выращенных кристал-
лах составляла NCl = 5 × 1019 см–3.
СВЧ-облучение монокристаллов CdТe:Cl
проводилось в гиротронном комплексе для
микроволновой обработки материалов при
частоте 24 ГГц. Для обеспечения в камере ин-
тенсивности 1,5 Вт/см2 выходная мощность
составляла 150 Вт. Полное время экспозиции
набиралось временными интервалами об-
лучения по 10 с с промежутками между об-
лучениями 3 минуты. Измерения показали,
что в каждом процессе облучения изме-
нение температуры не превышало 2 °С по
сравнению с начальной температурой об-
разца. Для исследований люминесцентных
свойств использовались монокристаллы
CdTe:Cl, облученные при различных
экспозициях: 5, 10, 60 и 120 с. После каждо-
го сеанса облучения измерялись спектры ФЛ.
Затем образцы подвергались дополнительно-
му облучению, чтобы достичь следующей за-
данной дозы.
Спектры ФЛ монокристаллов CdTe:Cl
измерялись при температуре 2 K, дости-
гаемой откачкой паров гелия в криоста-
те, с помощью компьютеризированной
ВЛИЯНИЕ СВЧ-ОБЛУЧЕНИЯ НА СПЕКТРЫ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ МОНОКРИСТАЛЛОВ CdTe:Cl ПРИ Т = 2 K
130 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 2, vol. 1, No. 2
установки на базе монохроматора МДР-3
(обратная линейная дисперсия 2,6 нм/мм).
В качестве источника возбуждающего излуче-
ния использовался непрерывный аргоновый
лазер Ar+ с длиной волны 514,5 нм.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ
ОБСУЖДЕНИЕ
На рис. 1 приведены спектры ФЛ монокрис-
таллов CdTe:Cl измеренные при Т = 2 К,
в зависимости от дозы СВЧ-облучения (про-
должительность облучения t = 5–120 c).
Исходный спектр ФЛ практически идентичен
спектру, полученному после СВЧ-облучения
в течение 5 с и на рисунке не показан. Как
видно из рис. 1, зависимость интенсив-
ности ФЛ от дозы СВЧ-излучения носит
немонотонный характер. Очевидно, что
трансформация спектра ФЛ CdTe:Cl в зави-
симости от дозы СВЧ-излучения является
отражением трансформации излучающих
центров, ответственных за отдельные полосы
ФЛ.
Для проведения анализа влияния СВЧ-
облучения на трансформацию примесно-
дефектных комплексов в CdTe:Cl, следует
принять во внимание, что в результате такой
обработки происходит геттерирование
безызлучательных центров к поверхности
кристалла или к границам разделения с ми-
кровключениями и является проявлением так
называемого эффекта малых доз [11]. Кроме
того, в зависимости от дозы СВЧ-излучения,
возможна генерация как излучательных, так
и безызлучательных центров.
Зависимость интегральной интенсивности
ФЛ CdTe: Cl от дозы СВЧ-излучения (рис. 2)
показывает, что при малых дозах (продолжи-
тельностью до 10 c) растет интенсивность
всех полос ФЛ и является результатом про-
явления эффекта малых доз [11].
Отличие заключается в том, что в рабо-
те [11] частота СВЧ-облучения монокрис-
таллов CdTe:Cl составляла 2,45 ГГц и при
времени облучения до 10 с наблюдалось
падение интенсивности ФЛ в результате
генерации безызлучательных центров,
а эффект малых доз (рост интенсивнос-
ти ФЛ) наблюдался при больших дозах (до
t = 30 c). В нашем случае частота СВЧ-
облучения CdTe:Cl составляла 24 ГГц
и эффект малых доз наблюдался при мень-
ших временах экспозиции (до t = 10 с), а ту-
шения ФЛ (генерации безызлучательных
центров) при таких дозах не наблюдалось.
Для более детального анализа трансформа-
ции спектров ФЛ CdTe:Cl под действием СВЧ-
облучения рассмотрим 3 части спектра ФЛ:
экситонную область (E ≈ 1,58–1,60 эВ), область
краевой ФЛ (E ≈ 1,50–1,58 эВ) и область донор-
но-акцепторной ФЛ (E ≈ 1,30–1,50 эВ).
Экситонная область. На рис. 3 приведены
линии ФЛ связанных экситонов в CdTe:Cl
при различных дозах СВЧ-облучения.
Природа этих линий описана в литерату-
ре (см., например [11]): (D0, X) — линии
ФЛ экситонов, связанных на донорных
центрах (CdTe); G — линия экситонов,
связанных на акцепторных комплексах
(VCd-2ClTe); (А0, X) — линии ФЛ экситонов,
связанных на изолированных вакансиях
кадмия (VCd) либо на неконтролируемых
I Ф
Л,
от
н.
е
д.
1,3 1,4 1,5
Е, эВ
1,580
1,585
1,590
1,595
1,600
120 с
60 с
5 с
10 с
Рис. 1. Спектры низкотемпературной фотолюминес-
ценции монокристаллов CdTe:Cl в зависимости от
продолжительности СВЧ-обработки
240
200
160
120
80
40
0
0 20 40
И
нт
ег
ра
ль
на
я
I Ф
Л,
от
н.
е
д.
Продолжительность СВЧ-обработки, с
60 80 100 120
Рис. 2. Зависимость интегральной интенсивности
фотолюминесценции монокристаллов CdTe:Cl от
продолжительности СВЧ-обработки
С. И. БУДЗУЛЯК, Н. Д. ВАХНЯК, Л. А. ДЕМЧИНА, Д. В. КОРБУТЯК, Р. В. КОНАКОВА, А. П. ЛОЦЬКО, О. Б. ОХРИМЕНКО, Р. А. РЕДЬКО...
131ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 2, vol. 1, No. 2
акцепторных центрах (на рис. 3 линии
G и (А0, X) не разделяются); W — линия
экситонов, связанных на акцепторных
комплекс ах (V Cd-C l Te) . Рассмот рим
эволюцию линий ФЛ связанных экситонов
по мере роста дозы СВЧ-излучения.
При низких дозах СВЧ-облучения (t =
10 c) происходит существенный рост ин-
тенсивности всех экситонных линий
ФЛ по сравнению с интенсивностью линий
зафиксированных при продолжительнос-
ти СВЧ-облучения t = 5 c. Как извест-
но, интенсивность экситонных линий ФЛ
существенно зависит от безызлучательных
потерь и является своеобразным индикато-
ром кристаллического совершенства мате-
риала и наличия центров безызлучательной
рекомбинации. Таким образом, полученный
результат подтверждает сделанный выше
вывод об обнаруженном нами эффекте
малых доз при СВЧ-облучении частотой
24 ГГц продолжительностью t = 10 c моно-
кристаллов CdTe:Cl. Дальнейшее увеличение
дозы СВЧ-облучения (длительность t =
60 c) приводит к тушению интенсивности
всех экситонных линий ФЛ кроме W-линии,
что может быть следствием распада
некоторых комплексов (VCd-2ClTe) с по-
следующим образованием (V Cd-Cl Te)
комплексов и одновременной генера-
ции при таких дозах безызлучательных
центров рекомбинации. При больших
дозах СВЧ-облучения (t = 120 c) генера-
ция безызлучательных центров является
превалирующей. Графически, немонотонная
дозовая зависимость интегральной интен-
сивности экситонной ФЛ представлена на
рис. 4.
Область краевой ФЛ. В краевой области
спектра ФЛ CdTe:Cl наблюдаются две полосы
(D-A) и (e-A) (в большинстве случаев они не
разделяются) и их LO-фононные повторения
(рис. 5). (D-A)-полоса обусловлена перехода-
ми электронов с донорного уровня (CdTe) на
акцептор; (e-A)-переходами электронов из
зоны проводимости на акцептор. Акцепто-
ром в данном случае служит один и тот же
центр — изолированная вакансия кадмия
(VCd). Характерной особенностью воздей-
ствия СВЧ-излучения на интенсивность
полос краевой ФЛ является ее рост при
увеличении дозы облучения с 10 c до 60 c
(рис. 6). Можно допустить, что рост интен-
сивности краевой ФЛ при СВЧ-облучении
продолжительностью 10 с вызвано эффектом
малых доз, как и в случае экситонной ФЛ.
В то же время рост интенсивности крае-
вой ФЛ при облучении продолжительнос-
тью 60 с свидетельствует о том, что в этом
случае проявляются два конкурирующих
механизма: генерация безызлучательных
центров, приводящая к тушению ФЛ
I Ф
Л,
от
н.
е
д.
1,580 1,584
Е, эВ
1,588 1,592 1,596 1,600
W
120 c
60 c (D0, Х)
5 с
10 с
(А0, Х); G
Рис. 3. Спектры экситонной ФЛ монокристаллов
CdTe:Cl после СВЧ-обработки.
80
И
ит
ег
ра
ль
на
я
I Ф
Л,
от
н.
е
д. 70
60
50
40
30
20
10
0
0
Продолжительность СВЧ-обработки, с
20 40 60 80 100 120
Рис. 4. Зависимость интегральной интенсивности
экситонной ФЛ монокристаллов CdTe:Cl от продол-
жительности СВЧ-обработки
I Ф
Л,
от
н.
е
д.
1,50 1,52
Е, эВ
1,54 1,56
2LO
1LO
120 c
5 c
10 c
60 c
(D-A) + (e-A)
Рис. 5. Спектры краевой ФЛ монокристаллов CdTe:Cl
после СВЧ-обработки
ВЛИЯНИЕ СВЧ-ОБЛУЧЕНИЯ НА СПЕКТРЫ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ МОНОКРИСТАЛЛОВ CdTe:Cl ПРИ Т = 2 K
132 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 2, vol. 1, No. 2
и фиксируется экситонным спектром и гене-
рация изолированных вакансий кадмия, ве-
дущая к росту интенсивности ФЛ. Причем
последний механизм является преобладаю-
щим для краевой ФЛ при СВЧ-облучении
продолжительностью 60 с. Дальнейшее
увеличение дозы облучения до t = 120 c
приводит к преобладающей генерации
безызлучательных центров и соответствую-
щего тушения интенсивности краевой ФЛ.
Область донорно-акцепторной ФЛ. Ха-
рактерной особенностью ФЛ в этой области
является полоса донорно-акцепторных пе-
реходов (DAP) с достаточно интенсивными
LO-фононными повторениями (рис. 7).
В этих переходах донорами выступают
ClTe, акцепторами — (VCd-ClTe). Кроме того,
с высокоэнергетической стороны от полосы
DAP проявляется так называемая Y-полоса,
обусловленная излучательной аннигиляцией
экситонов, локализованных на дислокациях
[12]. Следует отметить, что в достаточно
совершенных кристаллах CdTe:Cl Y-полоса
не проявляется. В зависимости донорно-
акцепторной фотолюминесценции от дозы
СВЧ-облучения, как и в случае краевой ФЛ
при воздействии СВЧ-облучения на образец
в течение 10 с, наблюдается рост интенсив-
ности ФЛ, что обусловлено эффектом малых
доз, как и в [11]. Слабый рост интенсив-
ности ФЛ DAP при увеличении дозы СВЧ-
излучения (t = 60 c) означает, что генерация
излучающих комплексов (VCd-ClTe) является
преобладающей и интегральная интенсив-
ность ФЛ растет (рис. 8). Однако при СВЧ-
облучении продолжительностью 120 c, как
и в случае краевой ФЛ, преобладает генера-
ция безызлучательных центров дефектного
происхождения, и поэтому интенсивность
ФЛ DAP существенно уменьшается.
ВЫВОДЫ
На основе анализа спектров низкотемпера-
турной (Т = 2 К) ФЛ монокристаллов CdTe:Cl
в зависимости от дозы СВЧ-излучения час-
тотой 24 ГГц, можно сделать следующие
заключения о природе трансформации
примесно-дефектных комплексов в резуль-
тате такой обработки:
1. Обнаружен эффект малых доз при
СВЧ-облучении монокристаллов CdTe:Cl,
который проявляется в росте интенсивности
всех полос ФЛ. Данный эффект наступает
при обработке продолжительностью 10 с,
в то время как при использовании излучения
с частотой 2,45 ГГц он наблюдался при 30 с
облучении [11].
2. При облучении CdTe:Cl в течение 60 с
генерируются как безизлучательные центры,
20
И
нт
ег
ра
ль
на
я
I Ф
Л,
от
н.
е
д.
15
10
5
0
0
Продолжительность СВЧ-обработки, с
20 40 60 80 100 120
Рис 6. Зависимость интегральной интенсивности
краевой ФЛ монокристаллов CdTe:Cl от продолжи-
тельности СВЧ-обработки
I Ф
Л,
от
н.
е
д.
1,32 1,36
Е, эВ
1,40 1,44 1,48
5 с
3LO
120 с
2LO10 c
60 c
1LO DAP
Y
Рис. 7. Спектры донорно-акцепторной ФЛ монокри-
сталлов CdTe:Cl после СВЧ-обработки
160
И
ит
ег
ра
ль
на
я
I Ф
Л,
от
н.
е
д.
120
80
40
0
0
Продолжительность СВЧ-обработки, с
20 40 60 80 100 120
Рис. 8. Зависимость интегральной интенсивности до-
норно-акцепторной ФЛ монокристаллов CdTe:Cl от
продолжительности СВЧ-обработки
С. И. БУДЗУЛЯК, Н. Д. ВАХНЯК, Л. А. ДЕМЧИНА, Д. В. КОРБУТЯК, Р. В. КОНАКОВА, А. П. ЛОЦЬКО, О. Б. ОХРИМЕНКО, Р. А. РЕДЬКО...
133ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 2, vol. 1, No. 2
так и центры, ответственные за краевую и до-
норно-акцепторную ФЛ (VCd, (VCd-2ClTe)).
3. При облучении CdTe:Cl достаточно
большими дозами (t = 120 с) преобладаю-
щей является генерация безызлучательных
центров дефектного происхождения, что при-
водит к существенному падению интенсив-
ности ФЛ во всех рассматриваемых областях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Корбутяк Д. В., Мельничук С. В., Кор-
бут Е. В., Борисюк М. М. Теллурид кадмия:
примесно-дефектные состояния и детек-
торные свойства. — К.: «Иван Федоров»,
2000. — 198 с.
2. Takanashi T., Watanabe S. Recent Progress
in CdTe and CdZnTe detectors // IEEE Trans.
Nucl. Sci. — 2001. — Vol. 48, No. 4. —
Р. 950–959.
3. Del Sordo S., Abbene L., Caroli E., Man-
cini A. M., Zappettini A., Ubertini P. Progress
in the Development of CdTe and CdZnTe
Semiconductor Radiation Detectors for Astro-
physical and Medical Applications // Sensors. —
2009. — Vol. 9, No. 5. — P. 3491–3526.
4. Takahashi T., Watanabe S., Ishikawa S. High-
Resolution CdTe Detectors and Application
to Gamma-Ray Imaging // Chaptrer 8, Semi-
conductor Radiation Detection Systems, edited
by Krzysztof Iniewski. CRC Press. Boca Ra-
ton-London-New York, 2010. — P. 171–192.
5. Alford T. L., Thompson D. C., Mayer J. W.,
Theo dore N. D. Dopant activation in ion
implanted silicon by microwave annealing // J.
Appl. Phys. — 2009. — Vol. 106, No. 11. —
114902 р.
6. Lee Y. -J., Cho Ta. -C., Chuang S. -S., Hsu-
eh Fu-K., Lu Yu. -L., Sung Po-J., Chen H. -C.,
Current M. I., Tseng T. -Y., Chao T. -S., Hu C.,
Yang Fu-L. Low-temperature microwave an-
nealing processes for future IC fabrication —
a review // IEEE Transactions on Electron De-
vices. — 2014. — Vol. 61, No. 3. — P. 651–
665.
7. Hsueh Fu-K., Lee Y. -J., Wu C. -Yi. Microwave
activation annealing process // United States
Pat. Appl. Publ. US2010/0120263 A1, 2010.
8. Yoshino K., Miyano K., Aoyama T. Method of
fabricating semiconductor device // US Patent
US8426285 B2, 2013.
9. Aoyama T., Miyano K. Manufacturing me thod
of semiconductor device // US Patent US8552411
B2, 2013.
10. Ермолович И. Б., Миленин Г. В., Миле-
нин В. В., Конакова Р. В., Редько Р. А. Об
особенностях модификации дефектной
структуры в бинарных полупроводниках
под действием микроволнового облучения
// ЖТФ. — 2007. — Т. 77, № 9. — С. 71–75.
11. Корбутяк Д. В., Лоцько О. П., Вахняк Н. Д.,
Конакова Р. В., Миленин В. В., Редько Р. А.
Влияние СВЧ-облучения на фотолюминес-
ценцию связанных экситонов в монокри-
сталлах CdTe:Cl // ФТП. — 2011. — Т. 45,
№ 9. — С. 1175–1181.
12. Shin H. -Y., Sun C. -Y. Photoluminescence
spectra of Cl-doped CdTe crystals // J. Cryst.
Growth. — 1998. — Vol. 186, No. 3. —
P. 354–361.
LITERATURA
1. Korbutyak D. V., Mel’nichuk S. V., Korbut E. V.,
Borisyuk M. M. Cadmium Telluride: Impurity
States and Detector Performance. – K.: «Ivan
Fedorov», 2000. — 198 p.
2. Takanashi T., Watanabe S. Recent Progress
in CdTe and CdZnTe detectors // IEEE Trans.
Nucl. Sci. — 2001. — Vol. 48, No. 4. —
Р. 950–959.
3. Del Sordo S., Abbene L., Caroli E., Man-
cini A. M., Zappettini A., Ubertini P. Progress
in the Development of CdTe and CdZnTe
Semiconductor Radiation Detectors for
Astrophysical and Medical Applications
// Sensors. — 2009. — Vol. 9, No. 5. —
P. 3491–3526.
4. Takahashi T., Watanabe S., Ishikawa S. High-
Resolution CdTe Detectors and Application
to Gamma-Ray Imaging // Chaptrer 8,
Semiconductor Radiation Detection Systems,
edited by Krzysztof Iniewski. CRC Press. Boca
Raton-London-New York, 2010. — P. 171–192.
5. Alford T. L., Thompson D. C., Mayer J. W.,
Theodore N. D. Dopant activation in ion
implanted silicon by microwave annealing // J.
Appl. Phys. — 2009. — Vol. 106, No. 11. —
114902 р.
6. Lee. Y. -J., Cho.Ta-C., Chuang. S. -S., Hsueh Fu-
K., Lu Yu-L., Sung. Po-J., Chen. H-C., Cur-
rent M. I., Tseng T. -Y., Chao. T. -S., Hu C.,
Yang Fu-L. Low-temperature microwave an-
nealing processes for future IC fabrication —
ВЛИЯНИЕ СВЧ-ОБЛУЧЕНИЯ НА СПЕКТРЫ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ МОНОКРИСТАЛЛОВ CdTe:Cl ПРИ Т = 2 K
134 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 2, vol. 1, No. 2
a review // IEEE Transactions on Electron
Devices. — 2014. — Vol. 61, No. 3. —
P. 651–665.
7. Hsueh Fu-K., Lee Y. -J., Wu C. -Yi. Microwave
activation annealing process // United States
Pat. Appl. Publ. US2010/0120263 A1, 2010.
8. Yoshino K., Miyano K., Aoyama T. Method of
fabricating semiconductor device // US Patent
US8426285 B2, 2013.
9. Aoyama T., Miyano K. Manufacturing
method of semiconductor device // US Patent
US8552411 B2, 2013.
10. Ermolovich I. B., Milenin G. V., Milenin V. V.,
Konakova R. V., Red’ko R. A. Modification of
the defect structure in binary semiconductors
under the action of microwave radiation
// Technical Physics. — 2007. — Vol. 52,
No. 9. — P. 1173–1177.
11. Korbutyak D. V., Lotsko A. P., Vakhnyak N. D.,
Demchina L. A., Konakova R. V., Milenin V. V.,
Red’ko R. A. Effect of microwave irradiation
on the photoluminescence of bound excitons in
CdTe:Cl single crystals // Semiconductors. —
2011. — Vol. 45, No. 9. — P.1133–1139.
12. Shin H. -Y., Sun C. -Y. Photoluminescence spectra
of Cl-doped CdTe crystals // J. Cryst. Growth. —
1998. — Vol. 186, No. 3. — P. 354–361.
|