Анотація до роботи:

Юркович Н.В. Моделювання та фізичні властивості модифікованих структур на основі склоподібних халькогенідів германія.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 – фізика напівпровідників та діелектриків. – Ужгородський національний університет, Ужгород, 2004.

Дисертаційна робота присвячена моделюванню формування тонкоплівкових неоднорідних структур на основі склоподібних халькогенідів германія з модифікаторами Al, Bi, Pb, Te, дослідженню їх фізичних властивостей та властивостей об’ємних стекол (GeS(Se)₂)_1-xТе_x. Формування тонкоплівкових структур на основі склоподібного Ge₂S₃ з модифікаторами Al, Bi, Pb, Te описано системою нелінійних диференціальних рівнянь з враховуванням атомного потоку модифікатора, структурної неоднорідності склоподібної матриці (наявність вакансій, мікропор) та дифузії частинок. Проведено дослідження фізичних властивостей тонкоплівкових структур 2S₃:X> (X - Al, Bi, Pb, Te), визначено їх оптичні параметри еліпсометричним та спектрофотометричним методами. По мірі збільшення концентрації введеного модифікатора край власного поглинання зміщується в довгохвильову область спектру, зменшується ширина псевдощілини. Досліджено фізичні властивості модифікованих об’ємних структур з Те при зміні механізму входження модифікатора в матриці GeS₂, GeSe₂: домішкові атоми Те (1-3 ат.%) є електрично неактивними і не приводять до появи домішкової провідності. Із збільшенням концентрації Те максимуми у спектрах збудження фотолюмінесценції зсуваються у низькоенергетичну область спектру, що вказує на зв’язок процесу збудження фотолюмінесценції з оптичними переходами, в яких беруть участь локалізовані стани в хвості дозволених зон.

В електронно-дефектній підсистемі проявляються зміни фізичних власти-востей об’ємних і тонкоплівкових структур, що є наслідком різних механізмів входження модифікатора в некристалічні матриці та основою керованої зміни параметрів функціональних елементів для мікро- і оптоелектроніки.

З метою виявлення нових і встановлення загальних закономірностей поведін-ки домішок - модифікаторів в неоднорідних тонкоплівкових і об’ємних структурах, одержаних на основі склоподібних халькогенідів германія, проведено комп’ютерне моделювання та комплекс експериментальних досліджень фізичних властивостей, результати яких дали змогу зробити наступні висновки:

1. Розроблено комп’ютерну модель формування неоднорідних структур із заданим розподілом концентрації модифікатора по товщині плівки на основі склоподібного Ge₂S₃. Формування неоднорідної градієнтної структури описано нелінійними диференціальними рівняннями, які враховують динаміку числа частинок модифікатора за рахунок джерела атомного потоку, структурну неодно-рідність матриці (наявність вакансій, мікропор) та дифузію частинок.

2. Експериментально підтверджено прогнозований розподіл модифікатора по товщині плівки в градієнтних структурах 2S₃:X> (X-Al, Bi, Pb, Te), одержаних методом термічного випаровування у вакуумі. Концентраційний розподіл складових компонент, досліджений методом масспектроскопії пост-іонізованих нейтральних частинок, узгоджується з прогнозуванням профілю градієнтної структури.

3. Виявлено, що шорсткість склоподібної матриці Ge₂S₃ cтановить 0.5 нм. Шорсткість модифікованих структур з Al (2 ат.%), Bi (14 ат.%), Pb (12 ат.%) складає 17 нм, а для плівки 2S₃:Те> (Те 30,7 ат.%) - досягає ~37 нм. Механізм конденсації у структурах з алюмінієм і телуром проходить по типу пара-тверда фаза, у структурах з свинцем і вісмутом - пара-рідина-тверда фаза з коалесценцією.

4. Показано, що по мірі збагачення тонкоплівкових структур 2S₃:X> (X - Al, Bi, Pb, Te) модифікатором край поглинання зміщується в довгохвильову область спектру, зменшується нахил краю поглинання та ширина псевдощілини. Визначені оптичні параметри модифікованих тонкоплівкових структур еліпсометричним і спектрофотометричним методами.

5. Встановлено, що домішкові атоми Те (1-3 ат.%) в склоподібних GeS₂ i GeSe₂ є електрично неактивними і не приводять до появи домішкової провідності, що узгоджується з моделю насичених зв’язків. Натомість введення телуру у склоподібні дихалькогеніди германія приводить до зсуву краю власного поглинання і максимумів у спектрах фотолюмінесценції та спектрах збудження фотолюмінесценції в низькоенергетичну область спектру, що обумовлено зростанням концентрації локалізованих станів на краю дозволених зон.

6. Зміни в електронно-дефектній підсистемі об’ємних та тонкоплівкових структур проявляються у зміні їх фізичних властивостей і можуть бути наслідком різних механізмів входження домішки в некристалічні матриці (введення в розплав Te під час синтезу скла (GeS(Se)₂)_1-xTe_x, сумісне напилення матриці склоподібного Ge₂S₃ і елементу-модифікатора Te (Al, Bi, Pb)) та служить основою керованої зміни параметрів функціональних структур для потреб мікро – і оптоелектроніки.

Публікації автора:

1. Микуланинець С.В., Миголинець І.М., Попович І.І., Шаркань Й.П., Шовак І.І., Юркович Н.В. Вивчення процесів термічного випаровування стекол системи Ge-S i Ge-Sb-S-J // Вопросы атомной науки и техники.-1998.-Вып.4(5).-С.111-113.

2. Shovak I.I., Migolinets I.M., Pinzenik V.P., Chereshnya V.M., Yurkovich N.V. Electrical and optical properties of thin films layers with chalcogenide gradient structure // Functional Materials.-1999.-Vol.6, №3.-P.493-496.

3. Шовак І.І., Юркович Н.В., Миголинець І.М., Лада А.В., Пинзеник В.П. Електрорушійна сила і фотовольтаїчний ефект у неоднорідних плівках Ge₂S₃+Al (Bi) // Український фізичний журнал.-2000.-Т.45, №6.-С.728-730.

4. Юркович Н.В., Росола І.Й., Миголинець І.М., Лада А.В. Вплив концентрації модифікатора на край власного поглинання структур змінного складу Ge₂S₃ + Bi (Pb, Те) // Фізика і хімія твердого тіла.-2001.-Т.2, №4.-С.669-672.

5. Юркович Н.В., Мар’ян М.І., Миголинець І.М.. Модель формування неоднорідних модифікованих структур на основі склоподібного Ge₂S₃ // Український фізичний журнал.-2004.-Т.49, №10.-С.1010-1013.

6. Блецкан Д.І., Юркович Н.В., Кабацій В.М., Митровцій І.М., Миголинець І.М., Січка М.Ю. Оптичні властивості і ЕПР стекол GeS₂ i GeSe₂, модифікованих телуром // Науковий Вісник Ужгородського університету. Серія Фізика.-1999.-№5.-С.170-177.

7. Юркович Н.В., Мар’ян М.І., Миголинець І.М. Структурні неоднорідності некристалічних матеріалів та їх моделювання в наближенні білого шуму // Науковий Вісник Ужгородського університету. Серія Фізика.-2000.-№6.-С.164-168.

8. Юркович Н.В. Фізичні властивості модифікованих структур на основі склоподібного Ge₂S₃ // Науковий Вісник Ужгородського університету. Серія Фізика.-2003.-№13.-С.46-51.

9. Юркович Н.В., Миголинець І.М., Лада А.В., Лоя В.Ю. Одержання та дослідження фотоелектричних властивостей градієнтних структур на основі склоподібного Ge₂S₃ // Тонкие пленки в электронике МСТПЭ-12.- Харьков.-2001.- C.94-95.

10. Юркович Н.В., Лада А.В., Лоя В.Ю., Миголинец И.М., Крафчик С.С., Пагулич О.И. Особенности получения неоднородных структур Ge₂S₃+Al (Bi, Pb, Te) заданным распределением компонент // Сборник докладов 14-го Международного симпозиума «Тонкие пленки в оптике и электронике».-Харьков: ННЦ ХФТИ.- 2002.-С.138-139.

11. Юркович Н.В., Миголинец И.М., Лада А.В., Лоя В.Ю., Литвин П.М., Пагулич О.И. Морфология поверхности неоднородных модифицированных структур на основе стеклообразных халькогенидов германия // Сборник докладов 15 Международного симпозиума «Тонкие пленки в оптике и электронике» Харьков: ННЦ ХФТИ.-2003.-С.202-203.

12. Юркович Н.В., Шовак І.І., Миголинець І.М., Лада А.В., Пинзеник В.П. Фотовольтаїчний ефект в неоднорідних плівках 2S₃+Al (Bi)> // Збірник тезисів “Міжнародна науково-практична конференція з фізики конденсованих систем”.-Ужгород.-1998.-С.110-111.

13. Shovak I.I., Migolinets I.M., Pinzenik V.P., Chereshnya V.M., Yurkovich N.V. Electrical and optical properties of thin chalcogenide films with gradient of composition // Abstracts ”Physics and technology of nanostructured multicomponent materials”.-Uzhgorod.-1998.-P.63.

14. Mar’yan M., Yurkovich N., Kikineshy A. Influence white noise on dissipative structure formation // Third Inter. Scool-Conf. Of PPMSS’99.- Chernivtsі.-1999.- P.190.

15. Юркович Н.В., Росола І.Й., Миголинець І.М., Лада А.В. Вплив концентрації модифікатора на край власного поглинання структур змінного складу Ge₂S₃+Bi (Pb, Те) // VІII Міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок.- Івано-Франківськ.-2001.-С.207-208.

16. Юркович Н.В., Миголинець І.М., Романюк В.Р., Лада А.В., Лоя В.Ю. Оптичні властивості неоднорідних модифікованих структур на основі склоподібного Ge₂S₃ // ІХ Міжнародна конференція “Фізика і технологія тонких плівок”.-Івано-Франківськ.-2003.-Т.2.-С.133.