Анотація до роботи:

Мирончук Г.Л. Дефектоутворення в монокристалах CdS і CdS:Cu при опроміненні частинками підпорогової енергії. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 – фізика напівпровідників і діелектриків. Волинський національний університет імені Лесі Українки, Луцьк, 2008.

Дисертація присвячена дослідженню механізмів утворення дефектів і їх впливу на електричні, фотоелектричні і оптичні властивості монокристалів сульфіду кадмію опромінених частинками підпорогової енергії – рентгенівськими квантами з =8,6 кеВ і =17,5 кеВ, електронами з Е=230 кеВ і імпульсами рубінового лазера із густиною потужності світлового потоку Р=710⁷ Вт/см². Встановлено, що основним механізмом підпорогового дефектоутворення є домішково-іонізаційний механізм ефективність якого збільшується в області напружених і спотворених міжатомних зв’язків біля крупних структурних пошкоджень кристалічної гратки напівпровідника. Швидкість утворення дефектів зростає в легованих Cu зразках.

Досліджено лазерний відпал центрів рекомбінації в електронно і нейтронно опромінених CdS і CdS:Cu – монокристалах.

Встановлено, що деградація власної фоточутливості в опромінених зразках CdS:Cu зв’язана з утворенням преципітатів, які складаються з двох міжвузлових атомів кадмію (Сd_i2). Визначена енергія активації дифузії Сd_i (U=2±0,06еВ).

1. Вперше показано, що при опроміненні рентгенівськими променями монокристалів CdS, енергія квантів яких менша порогової енергії зміщення атомів кристалічної ґратки (кеВ і кеВ), має місце підпорогове дефектоутворення центрів повільної рекомбінації, відповідальних за оптичне гашення фотопровідності в інтервалі довжин хвиль 1мкм1,8мкм.

2. Утворення дефектів рентгенівськими квантами зумовлене руйнуванням послаблених міжатомних зв’язків в великих крупних структурних пошкоджень кристалічної ґратки напівпровідникових кристалів.

3. Суттєвий вплив на швидкість введення дефектів в CdS – монокристалах при підпороговому дефектоутворенні спричинюють атоми легуючих домішок і вихідні крупномасштабні структурні дефекти

4. Опромінення монокристалів CdS і CdS:Cu рентгенівськими квантами веде до суттєвих змін фоточутливості зразків. Фоточутливість спеціально нелегованих монокристалів CdS без помітних змін в спектральному розподілі фотопровідності зменшується із збільшенням дози опромінення. В легованих Cu зразках фоточутливість зростає у видимій частині спектральної кривої з розмитим максимумом біля ~ 0,62-0,64 мкм, що пояснюється зменшенням ефективності швидкого каналу рекомбінації і утворенням структурних дефектів з участю Cu, відповідальних за домішкову фотопровідність.

5. Вважається, що за інфрачервону фотопровідність у спектральній області 0,9-1,0 мкм відповідальні преципітати міжвузлових атомів кадмію, які розпадаються під дією квантів рентгенівських променів або при відпалі зразків.

6. Загартування відпалених при високих температурах монокристалів CdS:Cu веде до виникнення (внаслідок взаємодії термоутворених з ) центрів , які відповідальні за зростання фотопровідності зразків в області 0,64-0,70мкм. Визначена енергія активації термоутворення центрів , яка виявилась рівною (0,95-1,00) еВ.

7. Опромінення монокристалів CdS і CdS:Cu зарядженими високоіонізуючими частинками (електронами і протонами) веде внаслідок дії підпорогових механізмів до додаткового утворення радіаційних дефектів. Розрахована концентрація дефектів, утворених іонізуючим випромінюванням: см^-3 (при Е=1,2МеВ, Ф10¹⁷ел./см²) і ~ 610¹⁹см^-3 (при Е=46МеВ, Ф1,610¹⁵пр./см²) для CdS; N10²⁰см^-3 (Е=1,2МеВ, Ф10¹⁷ел./см²) і ~ 210²⁰см^-3 (при Е=46МеВ, Ф1,610¹⁵пр./см²) для CdS:Cu (N_Cu=10¹⁸см^-3).

8. Запропонована і теоретично обґрунтована фізична модель підпорогового дефектоутворення при лазерному опроміненні. Показано утворення під дією наносекундних імпульсів рубінового лазера з густиною потужності 710⁷Вт/см² приповерхневого низькоомного шару (х=0,5-1мкм) і центрів повільної рекомбінації з характерними для кристалів CdS спектрами оптичного гашення фотопровідності, а також випаровування міжвузлових атомів сірки із приповерхневої області зразка.

9. При лазерному відпалі і перебудові центрів повільної рекомбінації в електронно і нейтронно опромінених зразках має місце тепловий ефект, зумовлений нагріванням (при збудженні кристалічної ґратки) зразків імпульсами світла рубінового лазера.

10. На основі комп’ютерного моделювання процесів дефектоутворення при електронному опроміненні монокристалів CdS з використанням програми „CASINO V2.42 - A” (Canada, 2002) обґрунтована модель домішково-іонізаційного механізму підпорогового дефектоутворення, яка пояснює домінуюче утворення дефектів в кадмієвій підґратці електронно опромінених дефектних кристалів CdS і CdS:Cu.

11. З використанням експериментальних результатів і теоретичного обґрунтування запропонованої фізичної моделі релаксаційних процесів в опромінених зразках показано, що відповідальними за деградацію власної фоточутливості в монокристалах CdS:Cu є преципітати, що складаються з двох міжвузлових атомів кадмію (Cd_i), які утворюються при відпалі опромінених зразків при кімнатній температурі. Визначена енергія активації переміщення (U2±0,06еВ).

Публікації автора:

1. Влияние дефектного состояния образцов на спектры люминесценции облученных электронами монокристаллов CdS / Г. Е. Давидюк, В. В. Божко, Г. Л. Мирончук, В. З. Панкевич // Физика твердого тела. – 2007. – Т. 49, № 12. – С. 2133–2136.

Особистий внесок здобувача: вимірювання і аналіз спектрів люмінесценції електронно опромінених зразків.

2. Особенности оптических и фотоэлектрических свойств специально нелегированных и легированных Cu монокристаллов CdS / Г. Е. Давидюк, В. В. Божко, Г. Л. Мирончук, Л. В. Булатецкая, А. Г. Кевшин // Физика и техника полупроводников. – 2008. – T. 42, № 4. – С. 399 – 403.

Особистий внесок здобувача: підготовка зразків до вимірювання, відпал нейтронно опромінених зразків, участь в обговоренні результатів.

3. Давидюк Г. Є. Вплив поверхні зразка на механізми дефектоутворення при електронному опроміненні спеціально нелегованих і легованих міддю монокристалів сульфіду кадмію / Г. Є. Давидюк, В. В. Божко, Г. Л. Мирончук // Фізика і хімія твердого тіла. – 2007. – Т. 8, № 4. – С. 708–712.

Особистий внесок здобувача: оцінка концентрації дефектів відповідальних за розмиття краю смуги власного поглинання, аналіз кінетики деградації фоточутливості.

4. Особливості утворення дефектних комплексів, відповідальних за деградацію фоточутливості електронно опромінених легованих міддю монокристалів CdS / Г. Є. Давидюк, В. В. Божко, Г. Л. Мирончук, В. Кажукаускас // Фізика і хімія твердого тіла. – 2008. – Т. 9, № 3. – С. 493–497.

Особистий внесок здобувача: дослідження кінетики деградації електронно опромінених зразків. Участь в обговоренні моделі деградації фоточутливості.

5. Мирончук Г. Моделювання кінетично-динамічних ланцюжків релаксаційної оптики / Г. Мирончук, П. Трохимчук // Вісник Львівського університету. Серія фізична. – 2006. – № 39 – С. 152–154.

Особистий внесок здобувача: розв’язок кінетично-динамічних рівнянь з використанням імпульсних функцій.

6. Мирончук Г. Л. До питання підпорогового дефектоутворення у вузькозонних напівпровідниках А^ІІІВ^V / Г. Л. Мирончук, П. П. Трохимчук // Науковий вісник ВДУ. Фізичні науки. – 2001. – № 7. – С. 82–87.

Особистий внесок здобувача: участь в обґрунтуванні моделі виникнення структурних пошкоджень при лазерному опроміненні.

7. Мирончук Г. Л. Кінетично-динамічні рівняння релаксаційної оптики // Науковий вісник ВДУ. Фізичні науки. – 2006. – № 4. – С. 189–192.

Особистий внесок здобувача: побудова моделі розподілу донорних центрів після опромінення імпульсами рубінового лазера.

8. Утворення дефектних комплексів і їх відпал у нейтронно опромінених спеціально нелегованих і легованих Cu монокристалах CdS / Г. Є. Давидюк, В. В. Божко, М. С. Богданюк, Г. Л. Мирончук, Л. В. Булатецька, А. Г. Кевшин // Науковий вісник ВДУ. Фізичні науки. – 2007. – № 16. – С. 57–62.

Особистий внесок здобувача: підготовка зразків до вимірювання, участь у дослідженні фізичних параметрів, обговорення результатів.

9. Вплив крупномасштабних структурних пошкоджень кристалічної гратки монокристалів сульфіду кадмію на перебудову центрів червоної та інфрачервоної люмінесценції в опромінених електронами зразках / Давидюк Г. Є., Божко В. В., Мирончук Г. Л., Панкевич В. З. // Науковий вісник ВДУ. Фізичні науки. – 2007. – № 6. – С. 23–28.

Особистий внесок здобувача: підготовка зразків до вимірювання, вимірювання і дослідження спектрів люмінесценції.

10. Мирончук Г. Л. Дослідження підпорогових механізмів утворення центрів повільної рекомбінації в спеціально нелегованих і легованих міддю монокристалах сульфіду кадмію / Г. Л. Мирончук, Г. Є. Давидюк, В. В. Божко // Нові технології – 2008. – № 2(20) – С. 168 – 174.

Особистий внесок здобувача: підготовка зразків до вимірювання, вимірювання спектрів оптичного гашення фотопровідності.

11. Влияние электронного облучения на особенности механизмов образования структурных повреждений монокристаллов CdS / Давидюк Г. Е., Божко В. В., Мирончук Г. Л., Панкевич В. З. // Лазерная и оптико-электронная техника. Сборник научных статей. – Минск : Академия управления при Президенте Республика Беларусь, изд. БГУ, №10, 2006.– С. 120–126.

Особистий внесок здобувача: підготовка зразків до вимірювання, дослідження фотоелектричних властивостей.

12. Мирончук Г. Л. Вплив рентгенівської радіації на спектри фоточутливості в спеціально нелегованих і легованих міддю монокристалах сульфіду кадмію / Мирончук Г. Л., Давидюк Г. Є., Божко В. В., Цьось Ю. А., Татарин Б. А. // Науковий вісник ВНУ імені Лесі Українки. Фізичні науки. – 2008. – № 9. – С. 37 – 50.

Особистий внесок здобувача: вимірювання спектрів люмінесценції та оптичного гашення фотопровідності в опромінених рентгенівськими квантами зразках. Участь в обговоренні результатів.

13. Myronchuk G. Some problems of the modeling kinetic-dynamic chains the equations of relaxed optics / G.Myronchuk, P.Trokhimchuck // Second international young scientists’ conferfnce on applied physics, Kyiv, 19 – 20 june 2002: theses of reports. – K. , 2002. – Р. 25–26.

14. Myronchuk G. The modeling two termal kinetic-dynamic chains the mixed phenomena of relaxed optics / G. Myronchuk, P. Trokhimchuck // Third international young scientists’ conferfnce on applied physics, Kyiv, 18–20 june 2003 : theses of reports. – K., 2003. – Р.61 – 62.

15. Мирончук Г. Моделювання кінетично-динамічних ланцюжків релаксаційної оптики // Еврика–2004 : Міжнар. конф. молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики, Львів, 19 – 21 травня 2004р. : тези. доп. – Львів, 2004. – С. 28–29.

16. Мирончук Г. Кінетично-динамічні ланцюжки релаксаційної оптики // Релаксаційні, нелінійні й акустооптичні процеси та матеріали (РНАОПМ’2005) : матеріали 2-ої міжнар. наук. конф. , 1-5черв. 2005р. : тези доп. – Луцьк : РВВ „Вежа” ВДУ імені Лесі Українки, 2005. – С. 102 – 104.

17. Особливості фотопровідності монокристалів сульфіду кадмію опромінених великими дозами швидких реакторних нейтронів / Давидюк Г.Є., Божко В.В., Шаварова Г.П., Мирончук Г.Л., Булатецька Л.В. // Релаксаційні, нелінійні й акустооптичні процеси та матеріали (РНАОПМ’2006) : матеріали 3-ої міжнар. наук. конф., 6–10 верес. 2006р. : тези доп. – Луцьк : РВВ „Вежа” ВДУ імені Лесі Українки, 2006. – С. 134 – 135.

18. Зависимость образования структурных повреждений при электронном облучении монокристаллов сульфида кадмия от исходного дефектного состояния образцов / Давидюк Г. Е., Божко В. В., Мирончук Г. Л., Панкевич В. З. // Квантовая электроника : Шестая Международная научно –техническая конф., Минск, 14-17 ноября 2006 г. : тезисы докладов. – Минск, 2006. – C. 152–153.

19. Мирончук Г. Зміна параметрів оптично активних центрів у монокристалах сульфіду кадмію зі структурними дефектами під впливом опромінення високоенергетичними електронами / Мирончук Г., Панкевич Л. // Волинь очима молодих науковців: минуле, сучасне, майбутнє : матеріли І міжн. наук.-практичної конф. студентів і аспірантів., 18-19 квіт. 2007 р. : тези доп. – Луцьк : РВВ “Вежа” ВНУ імені Лесі Українки, 2007. – Т.2., С. 59–60.

20. Давидюк Г. Є. Вплив поверхні зразка на механізми дефектоутворення при електронному опромінені спеціально нелегованих і легованих міддю монокристалів сульфіду кадмію / Давидюк Г. Є., Божко В. В., Мирончук Г. Л. // Фізика і технологія тонких плівок та наносистем (МКФТТПН) – XI : матеріали XI міжн. конф., Івано-Франківськ, 8 –11 травн. 2007р. : тези доп. – Івано-Франківськ, 2007. – Т. 2. – С. 66.

21. Давидюк Г. Є. Деградація фоточутливості електронно опромінених монокристалів сульфіду кадмію легованих міддю / Г. Є. Давидюк, В. В. Божко, Г. Л. Мирончук // Фізичні явища в твердих тілах : матеріали 8 міжн. конф., Харків, 11-13 груд. 2007р. : тези доп. – Х. : ХНУ, 2007. – С. 121.

22. Мирончук Г. Л. Роль підпорогових ефектів в перебудові дефектних станів у неопромінених й опромінених електронами спеціально нелегованих і легованих Cu монокристалах CdS / Г. Мирончук, Ю. Цьось // Волинь очима молодих науковців: минуле, сучасне, майбутнє : матеріли ІІ міжн. наук.-практичної конф. студентів і аспірантів., Луцьк, 16-17 квіт. 2008 р. : тези доп. – Луцьк : РВВ “Вежа” Волин. нац. ун-ту імені Лесі Українки, 2008. – С. 187 – 189.

23. Особливості оптичних і фотоелектричних властивостей спеціально нелегованих і легованих Cu монокристалів CdS / Давидюк Г. Є., Божко В. В., Мирончук Г. Л., Головіна Н. А., Булатецька Л. В. // ІІІ Українська наук. конф. з фізики напівпровідників, Одеса, 17-22 червня 2007р. : тези доп. – Одеса : Астропринт, 2007. – С.91.

24. Дослідження підпорогових механізмів утворення центрів повільної рекомбінації в спеціально нелегованих і легованих міддю монокристалах сульфіду кадмію / Мирончук Г. Л. , Давидюк Г. Є. , Божко В. В. // Матеріали електронної техніки та сучасні інформаційні технології : III міжн. наук. – практична конф., Кременчуг, 21 – 23 трав. 2008 р. : тези доп. – Кременчук, 2008. – С. 116–117.

25. Подпороговое радиационно-стимулированное формирование центров рекомбинации в специально нелегированных и легированных медью монокристаллах CdS / Мирончук Г. Л. , Давидюк Г. Е. , Божко В. В. , Барабаненков М. Ю. // XXXVIII международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, Москва, 27 –29 мая 2008 г. : тезисы докладов. – М. : МГУ, 2008. – С. 164.

26. Мирончук Г. Л. Дослідження підпорогового дефектоутворення в кристалах InSb // Структурна релаксація в твердих тілах : міжнар. наук. конф., Вінниця, 23-25 травн., 2006р. : матеріали. – Вінниця, 2006. – С.265–267.

27. Цьось Ю. А. Особливості зміни параметрів повільних центрів рекомбінації в монокристалах CdS під впливом опромінення рентгенівськими променями / Цьось Ю. А., Мирончук Г. Л. // Релаксаційні, нелінійні й акустооптичні процеси та матеріали РНАОПМ’2008 : матеріали 4-ої міжнар. наук. конф., 01–05 черв. 2008р. : тези доп. – Луцьк : РВВ „Вежа” Волин. держ. ун-ту імені Лесі Українки, 2008. – С. 108 – 109.

28. Квазіхімічні реакції між дефектами в опромінених CdS:Cu – монокристалах, відповідальні за деградацію їхньої фоточутливості / Давидюк Г. Є., Божко В. В., Мирончук Г. Л., Кажукаускас В. // Сучасні проблеми електроніки : міжн. наук. семінар., Львів, 31січ.-1лют.2008р. : тези доп. – Львів : Львівський нац. ун.-т. ім. Івана Франка, 2008. – С. 27–28.

29. Утворення радіаційних дефектів в спеціально нелегованих і легованих міддю монокристалах CdS при опроміненні частинками з енергією меншою порогової енергії зміщення атомів з вузлів кристалічної ґратки / Г. Л. Мирончук, Г. Є. Давидюк, В. В. Божко, В. Кажукаускас // Актуальні проблеми фізики напівпровідників : VI міжнародна школа-конференція, Дрогобич, 23 вер. – 26 вер. 2008 р. : тези доповідей. – Дрогобич, 2008. – С. 172.