Анотація до роботи:

Ніцук Ю.А. Вплив власних і домішкових дефектів на електрофізичні та оптичні властивості монокристалів ZnSe:In, отриманих методом вільного росту. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 - Фізика напівпровідників і діелектриків. - Одеський національний університет ім. І. І. Мечникова, Одеса, 2003.

Дисертацію присвячено визначенню природи центрів, відповідальних за електрофізичні, оптичні і люмінесцентні характеристики монокристалів ZnSe:In, отриманих методом вільного росту. Показано, що при легуванні кристалів у процесі їх вирощування атоми індію розташовуються як у вузлах катіонної підгратки, створюючи центри , так і міжвузловинах ( ). Поряд з утворенням домішкових центрів відбувається формування власних дефектів - вакансій катіонів. Заряджені вакансії цинку присутні в складі асоціативних центрів , відповідальних за компенсацію провідності і довгохвильову фотолюмінесценцію. Нейтральні вакансії цинку обумовлюють люмінесценцію зв'язаних екситонів у синьо-блакитній області спектру.

Здійснено інверсію типу провідності кристалів ZnSe:In, що забезпечує можливість одержання однорідних кристалів p-ZnSe. Вперше показано, що низькотемпературна діркова провідність кристалів ZnSe:In:Zn:Se обумовлена мілкими акцепторними центрами , рівномірно розподіленими в обємі кристалів.

Отримані результати можуть бути використані при створенні світловипромінюючих діодів на основі кристалів групи A₂В₆. Встановлення природи власних і домішкових центрів дозволяє здійснювати контрольоване керування фізичними властивостями кристалів, отриманих методом вільного росту.

Найбільш важливими результатами і висновками, отриманими в дисертації, є:

1. У результаті комплексних досліджень електрофізичних, оптичних і люмінесцентних характеристик монокристалів ZnSe:In встановлено природу власних і домішкових центрів, що визначають фізичні властивості досліджуваних кристалів, отриманих методом вільного росту. Розроблено методику одержання високопровідних кристалів ZnSe:In (r~0.2 Омсм), що володіють ефективною люмінесценцією в синьо-блакитній області спектру. Запропоновано методику здійснення інверсії типу провідності в досліджуваних кристалах, яка забезпечує можливість одержання однорідних кристалів p-ZnSe.

2. Експериментально показано, що при легуванні індієм у процесі вирощування атоми індію розташовуються як у вузлах катіонної підгратки, створюючи центри , так і міжвузловинах (). Донорні центри заміщення проявляються в домішковому поглинанні ZnSe:In, виконують функції електрично активних донорів і входять до складу асоціативних дефектів, відповідальних за довгохвильову фотолюмінесценцію. Глибокі донори (E_d=0.39 еВ) визначають високотемпературну електропровідність кристалів ZnSe:In.

3. У процесі вирощування кристалів ZnSe:In відбувається формування власних дефектів - вакансій катіонів. Заряджені вакансії цинку присутні в складі асоціативних центрів , відповідальних за компенсацію провідності і довгохвильову фотолюмінесценцію. Нейтральні вакансії цинку обумовлюють люмінесценцію зв'язаних екситонів у синьо-блакитній області спектра.

4. Відпал кристалів ZnSe:In у розплаві цинку призводить до зменшення концентрації катіонних вакансій, що обумовлює розкомпенсацію провідності кристалів ZnSe:In:Zn і підвищення їх електропровідності до 0.2 Омсм у кристалах з концентрацією індію 310¹⁸ см^-3. В таких кристалах електропровідність визначається мілкими донорними центрами .

5. Рухливість електронів у високопровідних кристалах ZnSe:In:Zn обмежена процесами їх розсіювання на LO-фононах і макродефектах індію. Макродефекти утворюються в результаті зменшення розчинності індію в кристалах ZnSe:In у процесі їх відпалу в розплаві цинку.

6. Здійснено інверсію типу провідності кристалів ZnSe:In:Zn шляхом їх високотемпературного відпалу в атмосфері селену. Діркова провідність кристалів ZnSe:In:Zn:Se обумовлена глибокими акцепторними центрами , а також мілкими акцепторними центрами , рівномірно розподіленими в обємі кристалів.

Публікації автора:

1. Ваксман Ю.Ф., Ницук Ю.А., Пуртов Ю.Н., Шапкин П.В. Собственные и примесные дефекты в монокристаллах ZnSe:In, полученных методом свободного роста // ФТП. – 2001. – Т.35, №8. – с. 920-926.

2. Yu. F. Vaksman, Yu. N. Nitsuk, Yu. N. Purtov, S.A. Ignatenko, Yu. V. Korostelin, V.I. Kozlovsky, A. S. Nasibov, P. V. Shapkin. Luminescence of zinc selenide single crystals doped with indium // Photoelectronica. – 2001. - №10. - p. 58-60.

3. Ваксман Ю.Ф., Вашпанов Ю.А., Ницук Ю.А., Пуртов Ю.Н., Шапкин П.В. Механизмы рассеяния электронов в кристаллах селенида цинка, легированных индием // Вісник ОДУ. – 2000. - Т.5, В.3. - С. 174-178.

4. Ницук Ю.А. Электропроводность и люминесценция монокристаллов селенида цинка, отожженных в селене //Фотоэлектроника. – 2002. - № 11. – С. 24-26.

5. Ваксман Ю.Ф., Ницук Ю.А., Пуртов Ю.Н., Шапкин П.В. Инверсия типа проводимости в монокристаллах ZnSe, полученных методом свободного роста // ФТП. - 2003. - Т. 37, №2. - С. 156-158.

6. Ваксман Ю.Ф., Ницук Ю.А., Пуртов Ю.Н., Насибов А.С., Шапкин П.В. Выращивание и физические свойства монокристаллов селенида цинка, легированных индием // Тезисы докладов 1-й Украинской научной конференции по физике полупроводников. - Одесса: Астропринт. – 2002. – с. 164.

7. Насибов А.С., Шапкин П.В., Ваксман Ю.Ф., Ницук Ю.А., Пуртов Ю.Н. Генерационно-рекомбинационные процессы в монокристаллах ZnSe:In, полученных методом свободного роста // Труды международной конференции «Оптика. Оптоэлектроника и технологии». Ульяновск, Россия.-2002.-С.89.

Цитована література

1. Korostelin Yu.V., Kozlovsky V.I., Nasibov A.S., Shapkin P.V. Vapour growth of II-VI solid solution single crystals // J. Cryst. Growth. - 1996. - V. 159. - P. 181-185.

2. Korostelin Yu.V., Kozlovsky V.I., Nasibov A.S., Shapkin P.V. Vapour growth and doping of ZnSe single crystals // J.Cryst.Growth. - 1999. - V. 197. - P.449-454.

3. Недеогло Д.Д., Симашкевич А.В. Электрические и люминесцентные свойства селенида цинка. - Кишинев: Штиинца. - 1980. - 150 с.

4. Балтрамеюнас Р., Вайткус Ю., Куокштис Э. Краевое излучение монокристаллов ZnSe в температурном интервале 77-300 К при сильном оптическом возбуждении // Литовский физический сборник. – 1979. - Т. 19. №6.- С. 809-816.

5. Serdyuk V.V., Korneva N.N., Vaksman Yu.F. Studies of Long-Wave Luminescence of Zinc Selenide Monocrystals // Phys.Stat.Sol.(a).- 1985.- V.91.- P.173-183.

6. Ваксман Ю.Ф., Краснов А.Н. Люминесценция селенида цинка в желто-зеленой области спектра // Фотоэлектроника.- 1996.- №6.- С.8-12.