.

Електропровідність та оптичне поглинання скла системи ZnSe….(реферат)

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 1454
Скачать документ

Електропровідність та оптичне поглинання стекол системи
ZnSe-Ga2Se3-SnSe2

Вступ

80-90-і рр. ХХ ст. відрізняються інтенсивним розвитком експериментальних
і теоретичних досліджень в області некристалічних матеріалів. Тепер
можна стверджувати, що наступний виток розвитку мікроелектроніки
відбудеться на базі аморфних напівпровідників.

Метою праці було дослідження спектрального розподілу коефіцієнта
поглинання в області довжин хвиль 500-2500 нм і питомої
електропровідності стекол систем ZnSe-Ga2Se3-SnSe2.

Матеріали та методи

Синтез склоподібних сплавів квазіпотрійних систем ZnSe-Ga2Se3-SnSe2
проводився з елементарних компонентів (для систем ZnSe-Ga2Se3-SnSe2) у
вакуумованих контейнерах з тонкостінного кварцу. Режим синтезу при
нагріванні до максимальної температури аналогічний до режиму для систем
певного класу. Після витримування при максимальній температурі протягом
10 годин проводилося її пониження з метою, щоб вона була на100-150 К
вищою за температуру плавлення цього сплаву. Витримування при цій
температурі складало 10 годин, після чого сплави загартовували в
25 %-ному водному розчині NaCl. Для запобігання розбризкування розплаву
в об’ємі контейнера, а також зменшення втрат на конденсацію з парової
фази по стінках останнього, застосовувалося максимальне зменшення
величини ампули та збільшення температури в її верхній частині за
рахунок теплоізоляції шнуровим азбестом.

Склоподібний стан сплавів контролювався рентгенофазовим (дифрактометр
ДРОН-3М) та мікроструктурним (мікроскоп ММУ-3) аналізами. В межі
областей склоутворення вносилися тільки ті склади сплавів, для яких
методи контролю не виявили кристалічних включень. Одержані стекла являли
собою монолітні злитки чорного кольору з характерним блиском. У деяких
сплавах, відразу після гарту,відбувалося розтріскування, яке пов’язане,
скоріш за все, зі збільшенням внутрішніх напруг внаслідок поступового
переходу від напруг стиснення у зовнішніх шарах, до напруг розтягу – у
внутрішніх.

Приналежність певного сплаву до стекол перевіряли за дифрактограмами,
які знімали на рентгенівському дифрактометрі ДРОН-3М
(CuKa(-випромінювання). Дифракційну картину в неперервному режимі
реєстрували на стрічку самописця. Швидкість руху стрічки – 0,72 м/год,
лічильника – 2 град./хв, величина діаграми – 0,25 та 0,5 мм. На
дифрактограмах склоподібних зразків спостерігалися характерні “галло”,
наявність яких свідчить про відсутність дальнього порядку в структурі
сплаву.

Для оптичних вимірювань проводилася шліфовка зразків абразивним
порошком і поліровка алмазними пастами механічним способом. Зразки
виготовлялись у формі паралелепіпедів розмірами 3x1x2,3 мм та пластинок
товщиною завтовшки 0,1 мм.

Для електричних вимірювань зразки приклеювалися до слюдяної підложки, а
електричні контакти до зразків виконувалися за іскророзрядним методом.

Вимірювання спектрів поглинання проводилося за стандартним методом із
синхродетектуванням.

Результати експерименту

У таблиці 1 подано енергії оптичної іонізації та термічної енергії
активації для зразків ZnSe-Ga2Se3-SnSe2.

Таблиця 1

Залежність енергії іонізації (активації) від компонентного складу
зразків

Компонента 80 % SnSe2

20 % Ga2Se3 77 % SnSe2

23 % Ga2Se3 75 % SnSe2

25 % Ga2Se3 1 % ZnSe

75 % SnSe2

24 % Ga2Se3 1 % ZnSe

77 % SnSe2

22 % Ga2Se3 82 % SnSe2

18 % Ga2Se3

Номер зразка № 6 № 11 № 12 № 13 № 14 № 20

Eg, eV

(T=300K) 1,45 1,45 1,45 1,72 1,52 1,52

Eg, eV

(T=77K) 1,72 1,72 1,6 1,78 1,72 1,72

Egt, eV 0,44 0,4 0,44 0,5 0,59 0,39

На малюнку 2 подано графічну залежність енергії оптичної іонізації та
термічної енергії активації від компонентного складу зразків.

На рисунку 3, 4 показано спектральний розподіл коефіцієнта поглинання
стекол системи ZnSe-Ga2Se3-SnSe2 при Т=77К та Т=300К. Як видно з
отриманих залежностей, при обох температурах оптична енергія іонізації
залежить від компонентного складу. З наведених залежностей видно, що
край фундаментального поглинання зміщується в короткохвильову область
при пониженні температури від кімнатної до температури рідкого азоту
приблизно на 0,15 еВ.

На рисунку 5 подано температурні залежності питомої електропровідності
для стекол системи ZnSe-Ga2Se3-SnSe2 в інтервалі температур 0-150 0С.
Для потрійної системи ZnSe-Ga2Se3-SnSe2 (рис. 5) добре розділяються два
нахили температурної залежності, причому при Т>355 К електропровідність
значно швидше зростає з підвищенням температури і термічна енергія
активації становить 0,5 еВ для стекол 1 % ZnSe – 75 % SnSe2 – 24 %
Ga2Se3 та 0,59 еВ для 1 % ZnSe – 77 % SnSe2 – 22 % Ga2Se3.

Обговорення результатів експерименту

Для густини станів в аморфних напівпровідниках діють такі механізми
провідності, які можна виявити у відповідних інтервалах температур [1].

a

a

ae

e

o

o

o

u

$

.

0

j?

o

u

$

jl

%ратур провідність зумовлена носіями заряду, збуджених за край
рухливості в нелокалізовані стани з енергією, більшою Ес. Провідність
тоді має вигляд:

,

де (мін – мінімальна металічна провідність при нульовій температурі
(Е=ЕС). Величина (ЕC-ЕF) – лінійна функція від Т для високих температур,
тому графіком залежності ln( від 1/Т повинна бути пряма лінія.

II. Провідність пов’язана з носіями, збудженими в локалізовані стани
біля країв зон. Ця провідність має стрибковий характер з енергіями
поблизу ЕА. Для такого процесу маємо:

,

де (1 – енергія активації стрибка, ЕА – енергія носіїв у “хвості”
локалізованих станів, ЕF – енергія Фермі. Енергія (1 при пониженні
температури зменшується, тому що при цьому змінюється довжина стрибка.
Але оскільки основний вклад у провідність вносить член, який відповідає
за активацію носіїв у нелокалізованих станах, ми маємо знову лінійну
залежність ln( від 1/Т, тільки з іншим нахилом. Величина (1 менша ніж
(мін через меншу густину станів поблизу енергії ЕА (“хвоста”
локалізованих станів носіїв зарядів) та через меншу рухливість носіїв
заряду.

III. Якщо густина станів на рівні Фермі ЕF скінченна, то у провідність
будуть вносити вклад носії заряду з енергією поблизу ЕF. Ці носії можуть
здійснювати стрибки між локалізованими станами. Цей вклад у провідність
можна записати так:

,

де – (2

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Ответить

Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020