Научная статья на тему 'СВЕЧЕНИЕ, ОБЯЗАННОЕ СТРУКТУРНЫМ ДЕФЕКТАМ В САМО АКТИВИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛАХ А2В6'

СВЕЧЕНИЕ, ОБЯЗАННОЕ СТРУКТУРНЫМ ДЕФЕКТАМ В САМО АКТИВИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛАХ А2В6 Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
38
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Sciences of Europe
Область наук
Ключевые слова
ИЗОЭЛЕКТРОННЫЕ ЦЕНТРЫ / ТЕОРИЯ АНТИПЕРЕСЕКАЮЩИХСЯ ЗОН / ЛОКАЛИЗОВАННЫЕ ЭКСИТОНЫ / ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ / ДЕФЕКТЫ УПАКОВКИ / ДИСЛОКАЦИИ / ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ СФАЛЕРИТЫ / ИЗОТРОПНОСТЬ / ИОННОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ / МИКРОКАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Морозова Н. К.

Рассмотрены особенности оптических свойств монокристаллов А2В6, связанные со структурными нарушениями и равновесием собственных точечных дефектов. Описание дается на основе представлений bandanticrossing theory (ВАС). Идентифицированы экситонные полосы различной природы в прикраевой области спектра. Получены новые данные об ответственности дефектов упаковки за спектр локализованного экситона. Экспериментально подтверждена роль температуры в возникновении экситонной люминесценции основы или краевого свечения. Для изучения механизма растворения кислорода при росте гидротермальных монокристаллов ZnS и CdS использованы оптические методы контроля. Спектры сегрегаций кислорода на дефектах упаковки и дислокациях представлены в контексте с предыдущими исследованиями системы кислородных центров в A2B6 .

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

LUMINESCENCE DUE TO STRUCTURAL DEFECTS IN SELF-ACTIVATED А2В6 CRYSTALS

The features of the optical properties of A2B6 single crystals associated with structural disorders and equilibrium of intrinsic point defects are considered. The description is given on the basis of bandanticrossing theory (BAC). Exciton bands of different nature are identified in the edge region of the spectrum. New data have been obtained that indicate that stacking faults are responsible for the spectrum of a localized exciton. The role of temperature in the appearance of exciton luminescence of the base or edge emission has been confirmed experimentally. Optical control methods were used to study the mechanism of oxygen dissolution during the growth of hydrothermal ZnS and CdS single crystals. The mechanism of oxygen dissolution in hydrothermal ZnS and CdS single crystals growing at close to room temperatures is considered. Spectra of oxygen segregates at stacking faults and dislocations are presented in context with previous studies of the oxygen centers system in A2B6.

Текст научной работы на тему «СВЕЧЕНИЕ, ОБЯЗАННОЕ СТРУКТУРНЫМ ДЕФЕКТАМ В САМО АКТИВИРОВАННЫХ КРИСТАЛЛАХ А2В6»

PHYSICS AND MATHEMATICS

СВЕЧЕНИЕ, ОБЯЗАННОЕ СТРУКТУРНЫМ ДЕФЕКТАМ В САМО АКТИВИРОВАННЫХ

КРИСТАЛЛАХ А2В6

Морозова Н.К.

Национальный исследовательский университет Московский энергетический институт

LUMINESCENCE DUE TO STRUCTURAL DEFECTS IN SELF-ACTIVATED А2В6 CRYSTALS

Morozova N.

National Research University "Moscow Power Engineering Institute " Moscow, Russia DOI: 10.5281/zenodo.7049710

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены особенности оптических свойств монокристаллов А2В6, связанные со структурными нарушениями и равновесием собственных точечных дефектов. Описание дается на основе представлений bandanticrossing theory (ВАС). Идентифицированы экситонные полосы различной природы в прикраевой области спектра. Получены новые данные об ответственности дефектов упаковки за спектр локализованного экситона.

Экспериментально подтверждена роль температуры в возникновении экситонной люминесценции основы или краевого свечения. Для изучения механизма растворения кислорода при росте гидротермальных монокристаллов ZnS и CdS использованы оптические методы контроля. Спектры сегрегаций кислорода на дефектах упаковки и дислокациях представлены в контексте с предыдущими исследованиями системы кислородных центров в A2B6 .

ABSTRACT

The features of the optical properties of A2B6 single crystals associated with structural disorders and equilibrium of intrinsic point defects are considered. The description is given on the basis of bandanticrossing theory (BAC). Exciton bands of different nature are identified in the edge region of the spectrum. New data have been obtained that indicate that stacking faults are responsible for the spectrum of a localized exciton.

The role of temperature in the appearance of exciton luminescence of the base or edge emission has been confirmed experimentally. Optical control methods were used to study the mechanism of oxygen dissolution during the growth of hydrothermal ZnS and CdS single crystals. The mechanism of oxygen dissolution in hydrothermal ZnS and CdS single crystals growing at close to room temperatures is considered. Spectra of oxygen segregates at stacking faults and dislocations are presented in context with previous studies of the oxygen centers system in A2B6.

Ключевые слова: изоэлектронные центры, теория антипересекающихся зон, локализованные экси-тоны, точечные дефекты, дефекты упаковки, дислокации, гидротермальные сфалериты, изотропность, ионное легирование, микрокатодолюминесценция.

Keywords: isoelectronic centers, anticrossing band theory, localized excitons, point defects, stacking faults, dislocations, hydrothermal sphalerite, isotropy, ion doping, micro cathodo luminescence.

1. Введение.

Соединения группы А2В6 как прямозонные полупроводники обладают высокой эффективностью излучения во всем спектральном диапазоне от ультрафиолетовой до ИК области. Для спектров самоактивированных кристаллов А2В6 характерны перекрывающиеся полосы излучения в области края поглощения, которые в ряде случаев отчетливо разделены, например, при изучении процессов за-гасания свечения. Так, рис.1 позволяет выделить

набор узких экситонных линий низкотемпературного краевого спектра SAL (a), краевое свечение BEex (b) и широкополосное излучение SA, которое превалирует выше 200К (c). Природа этих полос первоначально не имела однозначной интерпретации [1-8], хотя предполагалось возможное участие неконтролируемого активатора, в том числе кислорода, и избытка металлического компонента.

510 НО 53.1 1,пт Ы» 511) £3й 54(Ц,пт

а Ь С

Рис.1. Последовательность загасания полос импульсной рентгено люминесценции (ИРЛ) для образца СйЩО) после отключения возбуждения: а) - экситонные полосы основы, Ь) - спектр краевого свечения ВЕех, с) - полосы 8Л центров. Температура 15К, кристалл № 16, 0=1022см -3с-1. Временное разрешение регистрирующего тракта ~13-нс, спектральное ~1,5мэВ, длительность импульса ~ 10нс [10].

Особая роль кислорода, присутствующего в соединениях А2В6 в узлах решетки Os, определяется сходством химических свойств его с 8, Se, Te. При этом известно, что кислород значительно отличается по величине электроотрицательности от халькогенов VI группы и создает напряжения, которые приводят к изменению зонной структуры кристалла. Работа ставит целью дополнить данные о роли кислорода в оптике соединений А2В6 на базе систематического изложения всех результатов, полученных нами в настоящее время.

2. Широкополосное SA свечение ZnS, ZnSe, CdS было исследовано в работах [9-13] с введением представлений теории антипересекающихся зон (bandanticrossing theory ВАС). В основу интерпретации природы SA центров и зависимости интенсивности свечения от состава «самоактивированных» кристаллов А2В6 заложен анализ дефектооб-разования.

На рис.2 представлена такая зависимость для SA и SAL свечения от концентрации собственных точечных дефектов и кислорода на примере CdS.

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

lgPCd (kPa)

Рис. 2. Изменение самоактивированного свечения от состава кристаллов и концентрации кислорода на

примере CdS [10,11].1

Идентифицированы центры SA свечения как кислородные комплексы {0*8 Са,' ^Са}', которые включают кислород в узле решетки с эффективным отрицательным зарядом 0*8. Эти центры образуют глубокие уровни рекомбинации Б^ в запрещенной зоне.

Максимальная концентрация SA центров, согласно равновесию собственных точечных дефектов, соответствует точке А (рис.2а) - нестехиомет-рическому составу с небольшим избытком кадмия

п-типа проводимости. Это является причиной и максимальной концентрации в них кислорода. Такие составы относятся к области, в которой кислород полностью компенсирован собственными точечными дефектами решетки. Они термодинамически наиболее устойчивы [14].

На базе теории антипересекающихся зон и благодаря обнаружению роли дефектов упаковки (ДУ) достигнуто понимание распределения кислорода и

1 Положение штриха с номером образца на рисунке 2Ь определяет состав кристаллов как совокупность собственных точечных дефектов. Концентрация [О] характеризуется длиной штриха. зарядовые состояния дефектов 0, +, ++, - -, -соответствуют обозначениям: х, •, ••, //, / .

природы широкополосного SA излучения в кристаллах. Показано, что ДУ возникают для компенсации деформаций при растворении кислорода. Образование ДУ с сегрегацией на них кислорода до

концентраций ~1020 см-3 позволяет объяснить «равномерное» распределение этой фоновой примеси в объеме газофазных кристаллов [15-17].

Зонная диаграмма SA свечения на примере кристаллов Сс18(0) с ДУ приведена на рис. 3 а.

Рис. 3. Модель мультизоны кристалла CdS(O) с дефектами упаковки и концентрацией [О$] ~1 мол%: для SA - (а) и краевого свечения - (Ъ).

Согласно теории ВАС вследствие растворения изоэлектронной примеси кислорода происходит расщепления зоны проводимости Ес на две подзоны Е-^ и Е+ Сдвиг краев подзон линейный и составляет 90 мэВ на 1 мол % [Оэ] (см. ниже табл. 1). Излучательные переходы: —>Еэа и —>Еэа определяют наблюдавшиеся две полосы SA свечения. Для сульфида кадмия это ~600 нм SA(H) и SA(L) ~720 нм [10,11,18].

5 ■i

d э

tf

6

БЕех

Изменение положения дна подзоны проводимости при наличии высокой концентрации кислорода на ДУ позволило объяснить также возникновение дополнительного края поглощения EV —> Е SF (ААЕ па рис.За).

3. Краевое свечение ВЕех . Узкополосное свечение, ранее обозначенное нами как SAL [10,11], включает набор полос краевого спектра BEex (рис.1Ь) и экситонный спектр чистых слоев (рис. 1а). Типичные спектры приведены на рис.4 для кристалла CdS по данным работ [10,17] .

515

а

515

БЕех

С

300К

ISO

til ut

H20 MO

î,,pm

Jï±

m

fOO ООО ТОО

î,,pm

300

К пя

Рис.4. Краевое свечение ВЕех и экситонные полосы Аех, Ь, Ь одного и того же кристалла CdS№18

при разных температурах измерения.

Впервые краевое излучение описано в [16], как спектр экситонов, локализованных на кислородных центрах в слоях дефектов упаковки. На рис. 3Ь дана зонная модель краевого излучения для сульфида кадмия с дефектами упаковки.

Отдельные переходы ВЕех с конкретных уровней в валентную зону соответствуют длинам волн полос краевого свечения. Усредненный уровень дна зоны проводимости обозначим (рис.ЗЬ).

Различные полосы краевой люминесценции определяются концентрацией кислорода [Оэ] в слоях ДУ.

Спектральное положение полос ВЕех не изменяется с температурой, например, полоса краевого свечения 515нм на рис.4. наблюдается как при 80, так и при 300К. При более низких температурах (47К рис.4) краевое свечение отсутствует. При этом разрешаются полосы 486нм «бескислородного» CdS и полоса 12 487нм, которая соответствует [Оэ] в

объеме <1019см-3 - пределу возможной очистки CdS от кислорода при данной технологии. Полоса 489нм Ь возникает с образованием ДУ как экситон чистых слоев с [Оэ] ~ (2-3)4019см- 3, существующих в равновесии с 12 и концентрацией примеси в сегрегатах (см. табл.1).

С выяснением природы краевого свечения получает объяснение изменение интенсивности ВЕех с составом кристаллов (рис. 2). Локализованные эк-ситоны образуются в тех же пределах составов, что и SA центры. Однако конкурирующий канал SA свечения влияет на изменение и максимум ВЕех свечения (рис. 2).

Полосы краевого свечения, как предполагалось [17], наблюдаются в спектрах при уменьшении ширины запрещенной зоны основы с повышением температуры. При этом уровень чистых слоев Е_СС опускается до Е_зр слоя дефекта упаковки (рис. 3Ь). Модель рис. 3Ь позволяет определить величину изменения с температурой ширины запрещенной зоны чистых слоев Е_СС по сравнению со неизменным положением Е_зр локализованного экситона в слоях дефектов упаковки.

3

3 630 я ■

со _| ' »4 100К 2 | \ I»9 ■ "2. 105'

6 103- \

4-10 3 | 1 ™ Л/ 73 о\ . /Ч 104-

2 -10 / *

- 2 П / V 1 Х< и У ^ .0« 0-м*- ги

¿80 510 МО 600 700 «00

Уменьшение ширины запрещенной зоны основы возможно и в результате сильного легирования кристалла кислородом. Спектральное положение экситонной полосы объема, насыщенного кислородом, обозначим как Еех1™ (табл.1). Эти образования формируются на базе сегрегатов и в равновесии с выделениями CdO. В работе [18] при уровне предельного легирования отмечалось перекрытие спектра краевого свечения и широкой экси-тонной полосы Еех11™ 497нм (80К) предельно легированных кислородом участков CdS. Только ДВ компоненты краевого свечения, соответствующие наиболее глубоким уровням ВЕех 518 (519) нм, наблюдаются в спектрах.

Рассмотрим влияние уровня легирования на спектры образцов СdS, в которых после ионной имплантации содержание кислорода составляло ~4 1020 см-3 [13]. Для примера выбран образец на подложке №18 примерно стехиометрического состава с максимальной интенсивностью ВЕех. Исследованы спектры микрокатодо люминесценции (МКЛ) в РЭМ по методике [19]. Отжиг помимо улучшения структуры позволяет изменять концентрацию кислорода в ионнолегированном слое в результате частичного выхода кислорода.

Л,пш

т-1-1—

480 510 5<10 600 700 800 X, пш

Рис. 5. Спектры МКЛ при 100 и 300 К ионнолегированных слоев CdS(О) на подложке №18 сразу после ионного легирования кислородом (1) и последующего отжига при 4150С (2). На спектрах указана интенсивность в максимуме полос. О = 21025 см'3с'1.

Как видно из рис.5, после отжига при температуре 4150С экситонная полоса образца №18, при увеличении интенсивности и сужении до 40 мэВ, смещается в коротковолновую сторону. Ее положение 494 нм при 100К определяет концентрацию [Оэ] в основе СdS (чистых слоях) ~ 7-1019 см -3.

Эта экситонная полоса наблюдается только при100К (рис.5). При 300К она отсутствует, а выявляется краевое свечение ВЕех - полоса 513 нм.

Для полосы 513нм расчетная концентрация кислорода на ДУ~1,5-102° см-3 [11,17].

На рис. 6 приведены спектры МКЛ слоев на подложке №20 кристалла, выращенного при избытке серы с более совершенной структурой. Спектры МКЛ снимались на однородных монокристаллических блоках исходного имплантированного кислородом слоя и того же слоя после последовательных отжигов при 375, 415 и 4500С.

480 $10 $40 600 700 800 480 $10 $40 600 700 800 Х,лп» Х.ЯП»

Рис. 6. Спектры МКЛпри 100К(а) и 300(б) К ионнолегированного слоя CdS(O) на монокристалле CdS(О) №20: после ионного легирования кислородом (1) и последующих термообработок при 375(2), 415 (3) и

4500С (4). О = 2 1025 смг3с-1.

Экситонная полоса основы после отжига при 4150С смещается до ~495 нм при 100К (кривые 3-4), а затем до 494нм (кривая 4) после отжига при 4500С. Концентрация [OS] при этом уменьшается до ~(7- 8) •1019см-3. Интенсивность экситонной полосы на порядок выше, чем у образца №18, что согласуется с более высоким совершенством кристаллической структуры кристалла №20 CdS(0)-S, чем CdS(0)-Cd №18.

При 300К экситонная полоса основы отсутствует после отжига и в этом случае. Преобладает в спектре краевое свечение ВЕех 513нм ^ 512нм. Коротковолновый сдвиг и уменьшение интенсивности этой полосы (рис. 5, 6) согласуются с уменьшением концентрации кислорода до <1020 см-3. Более коротковолнового, чем 512 нм, положения полос краевого свечения после отжигов мы не наблюдали, как и слоистой неоднородности кристаллов. Очевидно, при дальнейшем уменьшении [OS] энергии деформационного несоответствия оказывается уже недостаточно для образования дефектов упаковки.

4. Полосы люминесценции SALSW. В кристаллах CdS, выращенных из газовой фазы при больших избыточных давлениях паров серы, содержание [OS] может быть уменьшено до (5-7)-1018 см-3

кие линии экситонной серии SALSW с головной линией 507нм и LO мотивом. Полуширина этих линий (7-8А) существенно меньше, чем сопровождающей их экситонной полосы чистого CdS 487нм (~17-20 А) и тем более полос ВЕех люминесценции (~50 А). Кроме того эта коротковолновая серия 507нм наблюдалась только локально для отдельных участков неоднородных образцов и при низких температурах (47К).

Такие Эти особенности предполагают, что серия узких полос с головной линией 507нм более вероятно связана с дефектами структуры CdS. Кристаллы, выращенные при малой концентрации кислорода, могут удерживать его на дислокациях. При этом постоянно присутствующая полоса А-экси-тона 487нм чистого CdS выявляет локальные области очистки вблизи дислокаций [17]. Узкие экси-тонные линии КВ серии свидетельствуют о малом изменении [Os] в сегрегатах, а возможность наблюдать SALSW серию только при достаточно низкой температуре подтверждает предполагаемую природу полос. Аналогичные SALSW серии обнаружены и для других соединений А2В6 [9-12,17-21].

Таблица 1 демонстрирует это при 80К на примере ZnS и ZnSe.

[10,17]. Для них были обнаружены более КВ и уз-

Сопоставление полос излучения разной природы. Т=80К.

Табл. 1.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Crystal Aex, G, meV I2, nm (eV) Eex cc (li ), nm (eV) -p lim Eex , nm (eV) SALSW, nm (eV) BEex, nm (eV) LO, meV

CdS 486.2(2.550) G=29 487(2.546) [4] 489(2.535) [15] 497(2.495) [55] 507(2.445) [105] 512(2.422) [128] LO=38

ZnS 326.2(3.801) G=40 327(3.792) [9] 329,5(3.763) [38] 331(3.746) [55] 333.5(3.718) [83] 336(3.690) [111] LO= 45

ZnSe 442(2.805) G=30 443(2.799) [6] 444(2.792) [13] 451(2.749) [56] 455(2.725) [80] 460(2.695) [110] LO= 30

Примечание. Для CdS смещение зон соответствует 90 meV на 2 1020 cm-3[Os]; в ZnS сдвиг зон 75s-90w meV на 2,5^102° cm-3[Os], для ZnSе эта величина 100 meV на 2 1020 cm-3[Os]. Смещение полос: I2, Eex cc (li), Eex hm, SALswu BEex относительно Aex, указано в квадратных скобках в мэВ.

Рассмотрим справедливость сделанных выводов на примере других соединений А2В6, в частности ZnS.

5. Гидротермальные сфалериты. Возникновение SALSW полос наблюдалось нами также для гидротермальных сфалеритов ZnS [9, 22-24]. На рис. 7a,b представлены в сравнении спектры КЛ кристаллов CdS и ZnS, выращенных в щелочных гидротермальных растворах КОН. Как видно из рисунка, для ZnS, как и CdS, в области более КВ, чем ВЕех, наблюдается характерная узкая линия SALsw

~333,5 нм. Экситонная полоса ~327(329)нм и сопутствующее краевое свечение ВЕех с головной линией ~336 нм соответствует участкам ZnS•O с ДУ. Концентрация ДУ в щелочных сфалеритах мала порядка 1% [9,11], что согласуется с малой интенсивностью полос краевого спектра (рис.7а).

Что же касается узкой линии ~333,5 нм, то она наблюдаются в областях макронесовершенств объема, например в зоне регенерации, где возможна локальная очистка от кислорода на дислокациях.

S0K

S0K'

489

А

514 507 ft 522

rv

J ж.30

CdS

320 330 340 350

a

480 500 520 540 b Л,пт

Рис. 7. Спектры КЛ при 80К монокристаллов: а) - гидротермального щелочного Ь) - газофазного СёБ №7; с) - микрофото гидротермального сфалерита (2п$е) в режиме ОЭ РЭМ при х600.

При низких температурах роста 300-4000С гидротермальных кристаллов растворимость в них кислорода и количество собственных точечных дефектов ограничены. Однако по данным активаци-онного анализа в щелочных сфалеритах [Оэ] ~0.7-0.8 мол%. Это превышает предел растворимости кислорода в ZnS (табл.1) и предполагает присутствие фазы ZnO•S [8,9,12].

На рис. 7 с в РЭМ показан скол такого образца. Хотя основная часть кристалла это устойчивая гомогенная система, темные пятна выявляют концентрирование кислорода. Видны ступени роста, захватывающие кислород [24].

Присутствие двух составов ZnO•S и ZnS•O отражают спектры КЛ этих кристаллов. Экситонный спектр ZnO•S фазы представлен широкой полосой

~368нм, а фазы ZnS•O - полосой 327нм (рис.7а). В поляризованном свете такие кристаллы выглядят как анизотропные, полосчатые.

Крупные гидротермальные кристаллы ZnS с достаточно совершенной кристаллической структурой растут в водных растворах Н3РО4 - кислые сфалериты (рис. 8-9). Потеря серы в виде Н2S определяет избыток цинка и стабилизирует кислород в объеме кристаллов. По данным активационного анализа кислые сфалериты содержат кислород до 0,3-0,4 мол%. Исследования двулучепреломления показывают, что кристаллы изотропны, а концентрация ДУ <1%. Под микроскопом обнаруживаются множественные микро неоднородности, которые вскрываются иногда в виде каверн [9, 23].

Рис. 8. Спектры МКЛ кислого сфалерита ZnS в зависимости от температуры съемки. Рис. 9. Эволюция спектров МКЛ гидротермального ZnS (100 К) при переходе от кислой затравки к росту щелочного сфалерита:1-кислая затравка; 2 - область, примыкающая к затравке; 3 - переход к росту щелочного ZnS (зонарегенерации); 4 - щелочной сфалерит в середине наросшего слоя; 5-окончание

роста в зоне столбчатой кристаллизации.

Исследование спектров отражения и МКЛ гидротермальных кислых сфалеритов выявляют экси-тонную полосу «бескислородного» ZnS - Aex 326,2нм (рис. 8, 9). При малой концентрации ДУ и отсутствии типичных для ZnS полос краевого свечения на ДУ: 335-336, 340, 344 нм [16] в кислых сфалеритах стабильно проявляется SALSW полоса ~333,5нм на дислокациях, особенно при наибольшем количестве дислокаций вблизи области регенерации (рис. 9, кривая 2).2

Две интенсивные экситонные полосы ~327 и 329,5 нм (I2 и li табл. 1) в спектрах МКЛ кислых сфалеритов свидетельствуют о существовании в основном объеме двух составов ZnS •О: с концентрацией растворенного кислорода~10 19 см-3 и —1-10 20см-3. Усиление длинноволновой области спектра 350360 нм типично для ZnS-O с избытком Zn и [OS] —-10 20см-3 [8-11]. Спектры отражают специфику ступенчатого роста гидротермальных кристаллов [8,12]. Захват кислорода растущей гранью ведет к накоплению примеси с периодическим сбросом ее перед образованием новой ступени [22-24].

О количестве растворенного кислорода [OS] в кислых сфалеритах можно судить и по SA свечению. В частности, при переходе к кислой затравке (рис.9, кривые 2^1) имеет место усиление SA свечения и сдвиг 430^ 415(410) нм в сторону SA(H)

составляющей. По этим данным кислород в объеме кислых сфалеритов содержится в составе ЭА центров.

Подобные изменения наблюдалось при ликвидации ДУ пластической деформацией монокристаллов [8,9,25,26,], когда освобождающийся кислород переходит объем изотропного образца. Аналогично при газостатировании [27] разрушение дефектов упаковки под давлением 1500атм и температуре ~10000С сопровождалось усилением ЭА(Н) свечения.

В целом исследование гидротермальных кристаллов, для которых низкие температуры роста препятствуют образованию ДУ, подтвердило связь с краевого свечения с этими структурными нарушениями.

6. Заключение

Результаты работы могут быть подытожены в виде основных выводов.

1.Изучены особенности спектров сегрегатов кислорода на дефектах упаковки и дислокациях в общем обзоре роли кислородных центров в А2В6.

2. Выявлена широкая распространенность узких линий вблизи Аех, обязанных сегрегатам на дислокациях, при отсутствии ДУ и растворении кислорода в объеме кристалла.

2 При переходе к щелочным кристаллам в зоне регенерации (рис 9, кривая 4) усиливаются полосы, связанные с

возникновением 7пО-Э фазы: 368, 520, 640нм [8]. Возникает также краевое свечение ВЕех с головной линией 336нм.

3. Описаны особенности изменения спектров при растворении кислорода в объеме гидротермальных кристаллов в сравнении с процессами га-зостатирования и пластической деформации.

4. Представлены новые данные, демонстрирующие возможность наблюдения конкурирующих каналов люминесценции BEex или Ee^ при различных температурах.

Литература

1. Physics and Chemistry of AIIBVI Compounds. Ed. M. Aven, D. Prener (M., Mir, 1970).

2. И.Б. Ермолович, А.В. Любченко, М.К. Шей-нкман / Механизм зеленой краевой люминесценции в CdS монокристаллах и параметры центров свечения // ФТП. №2 (11). С. 1639 - 1643 (1968).

3. К.В. Шалимова / Фото люминесценция сублимат-фосфоров: Дис... докт. физ.- мат. наук. М.: ФИАН, 1952.

4. H. Samelson, A. Lempicki / Fluorescence of cubic ZnSoCl crystals // Phys. Rev. В. Vol. 125, № 3. С. 901-909 (1962).

5. Э.Д. Польских, С.С. Галактионов, А.А. Бун-дель / Цинк сульфидные люминофоры, активированные кислородом // ЖПС. 19.(5). С. 877-881 (1973).

6. Н.П. Голубева, М.В. Фок / Связанная с кислородом люминесценция "беспримесного" ZnS // ЖПС. 17 (2). С. 261 - 268 (1972).

7. N.K. Morozova, L.V. Gamosov, E.A. Lakin / UV spectra politipes of ZnS / Optic and Spectroscopy // 37(6). P.1116 -1121 (1974).

8. Н.К. Морозова, В.А. Кузнецов под ред. М.В. Фока, 200 стр. / Сульфид цинка (Получение и оптические свойства) / Монография. М. Наука. 1987.

9. Н. К. Морозова / Спектроскопия различных структурных форм сульфида цинка с изоэлектрон-ными ловушками кислорода: Дис... докт. физ.-мат. наук. М.: МЭИ, 1981.

10. Н.Д. Данилевич Взаимозависимость оптических свойств, кристаллической структуры и состава кристаллов СdS(О) с применением теории ан-типересекающихся зон. Дис... канд. физ.-мат. наук М., МЭИ, 2011.

11. N.K. Morozova. New in the optics of II-VI-O compounds. LAP LAMBERT Academic Publishing. 2021. Riga, Latvia, 214р.

12. Д.А. Мидерос. Оптические свойства соединений А2В6 с изоэлектронной примесью кислорода с позиций теории антипересекающихся зон. Дис... канд. физ.-мат. наук. М.: МЭИ, 2008.

13. А.А. Канахин. Применение модели антипе-ресекающихся зон при сильном легировании кислородом CdS. Дис... канд. физ.-мат. наук М., МЭИ, 2015.

14. N.K. Morozova, A.A. Kanakhin, A.S. Shnit-nikov / Solubility of Oxygen in CdS Single Crystals and Their Physicochemical Properties / Semiconductors. 50 (7). Р. 849-852 (2016).

15. N.K. Morozova / Specificity of cathodolumi-nescence spectra of ZnS-О with stacking faults / Sciences of Europe. 2020. 51-1 (51), 37-43.

16. Н.К. Морозова. Спектры поглощения, возбуждения и излучения кристаллов ZnS-О в свете теории антипересекающихся зон. Sciences of Europe. 2020. 56-1 (56), 21-27.

17. N.K. Morozova, I.I. Abbasov / System of excitons bond at oxygen centers and stimulated emission of CdS crystals / International Journal of Modern Physics B. Vol. 36, No. 22 (2022) 2250136 (15 pages) https://doi.org/10.1142/S0217979222501363

18. Н.К. Морозова. Экситонный спектр и вынужденное излучение кристаллов CdS c дефектами упаковки в свете теории антипересекающихся зон. Sciences of Europe. 2020. 59-1 (59), 57-65.

19. N.K. Morozova, V.G. Galstyan, A.A. Ka-nakhin, I.N. Miroshnikova / Oxygen_Implanted CdS-O Layers in Terms of Band Anticrossing Theory / Semiconductors 47(8),1018-1025 (2013).

20 V. I. Oleshko, S. S. Vilchinskayaa, and N. K. Morozova./ Features of the Luminescence Spectra of ZnSe-O Crystals in Band Anticrossing Theory // Semiconductors. 55 (5), pp. 531-537 (2021).

21. К. Akimoto, Т. Miyajima, Y. Mori /Photolu-minescence spectra of oxygen doped ZnSe grown by molecular-beam epitaxy // Phys. Rev. B. 39 (5). P. 3138-3144. (1989).

22. N. K. Morozova, V.A. Kuznetsov, A.A. Sht-ernberg, I.A. Karetnikov / Possibilities of using optical methods for quality control of single crystals of hydrothermal sphalerite / Сristallography J. 24 (5),1088-92 (1979).

23. В. Г. Галстян, Н. К. Морозова, В. А. Кузнецов, А. А Штернберг, В. И. Муратова / Исследование ростовых неоднородностей монокристаллов гидротермального сфалерита с помощью растрового электронного микроскопа // Кристаллография. 25 (4), 829 - 835 (1979).

24. N.K. Morozova, D.R. Kostomarov, Yu.A. Pashchenko, V.A. Kuznetsov, V.G. Galstyan, T.P. Do-lukhanyan / Features of ZnSe single crystals grown under hydrothermal conditions // Crystallography. 31(4), pp. 720-725. (1986).

25. Н.К. Морозова, Ю.А. Пащенко, С.З. Шму-рак, А.В. Полетаев / Влияние пластической деформации на оптические свойства монокристаллов сульфида цинка // Труды МЭИ. Физика полупроводниковых материалов и приборов. М. МЭИ, в. 443, с.10-13, (1980).

26. N. K. Morozova, I. N. Miroshnikova, V. G. Galstyan / Analysis of the Optical Properties of Plastically Deformed ZnS(O) Using Band-Anticrossing Theory// Semiconductors. 53 (6), pp. 784-788. (2019). DOI: 10.1134/S1063782619060125

27. N.K. Morozova, I. A. Karetnikov, K. V. Golub, E. M. Gavrishchuk, E. V. Yashina, V. G. Plot-nichenko, V. G. Galstyan / Pressure and Temperature Effects on Point-Defect Equilibria and Band Gap of ZnS// Inorganic Materials, 01/ 2004. 40 (11), 11381145 (2004).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.