- •Влияние примеси Co и Cr на оптические свойства кристаллов ZnS
- •Введение
- •Получение и свойства монокристаллов селенида цинка, легированных хромом и кобальтом
- •1.1.Основные характеристики кристаллов а2в6, легированных переходными элементами
- •1.2.Получение кристаллов ZnSe, легированных ионами хрома и кобальта
- •1.2.1.Выращивание кристаллов, легированных хромом
- •1.2.2.Получение кристаллов, содержащих кобальт
- •1.3.Оптическое поглощение и люминесценция ZnSe:Cr
- •1.4.Оптические свойства монокристаллов Zn1-xCoxSe
- •2. Технология получения исследуемых образцов и методика эксперимента
- •2.1.Технология легирования кристаллов
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ
ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.И.Мечникова
Кафедра экспериментальной физики
Влияние примеси Co и Cr на оптические свойства кристаллов ZnS
Квалификационная работа
студентки 5 курса
заочного отделения
физического факультета
Петковой Алены Владимировны
Научный руководитель
доцент Ницук Ю.А.
Одесса – 2012
СОДЕРЖАНИЕ
Введение……………………………………………………………………..3
Получение и свойства монокристаллов селенида цинка , легированными хромом и кобальтом……………………………….5
Основные характеристики кристаллов А2В6, легированными переходными элементами…………………………………………5
Получение кристаллов ZnSe, легированными ионами хрома и кобальта…………………………………………………………..7
Выращивание кристаллов , легированных хромом………7
Получение кристаллов, содержащих кобальт…………….9
Оптическое поглощение и люминесценция ZnSe:Cr…………10
Оптические свойства монокристаллов Zn1-xCoxSe…………….12
Технология получения исследуемых образцов и методика эксперимента………………………………………………………….17
2.1 Технология легирования кристаллов…………………………….17
Введение
Полупроводниковые соединения группы А2В6 обладают рядом уникальных свойств, определяющих их перспективность как исходного материала для создания монокристаллических окон лазеров и высокоразрешающих катодно-лучевых трубок. Большой интерес сейчас представляет применение этих кристаллов в детекторах рентгеновского излучения и в качестве подложек для формирования структур.
В настоящее время актуально изучение соединений группы А2В6, легированных переходными элементами (Cr, Co, Ni, Fe и др.). Это связано с тем, что для таких кристаллов характерны внутрицентровые переходы в незаполненных 3d-оболочках этих атомов – поглощение и люминесценция, высоким квантовым выходом. Исследуемые кристаллы могут служить активными средами для компактных лазеров с перестраиваемой длиной волны ИК-излучения. Такие лазеры применяют в медицине, биологии, оптической связи, а также в различных спектроскопических исследованиях, например для оптической идентификации химических веществ. В качестве активного элемента лазера использовались образцы, вырезанные из монокристаллического материала, концентрация хрома в котором находилась в пределах 1018-1019 см-3.
Для реализации эффективного внутрицентрового излучения необходимо, чтобы атомы переходных элементов располагались в матрицах с достаточно широкой запрещенной зоной. Наиболее подходящим в этом случае является селенид цинка, обладающий шириной запрещенной зоны равной 2,7 эВ при 300 К, что позволяет создавать на его основе светодиоды сине-голубого свечения. Кроме того, формирование в кристаллах значительного количества собственных и примесных дефектов позволяет реализовывать люминесцентное излучение во всей видимой области спектра.
В данной работе исследованы монокристаллы сульфида цинка, легированные хромом и кобальтом.
Другим важным направлением применений кристаллов ZnSe, активированных кобальтом, является то, что эти вещества (Zn1-xCoxS, Zn1-xCoxSe,…) составляют класс разбавленных магнитных полупроводников (РМП), которые иногда называют полумагнитными полупроводниками. В РМП и квантовых структурах на их основе наблюдаются специфические свойства, обусловленные большим магнитным моментом недостроенной 3d-оболочки, – гигантское зеемановское расщепление электронных уровней, гигантское фарадеевское вращение, магнитный поляронный эффект. Практическое применение РМП с различными магнитными примесями относится к области фотоиндуцированного магнетизма, фарадеевских ячеек, магнито-чувствительных низкоразмерных квантовых структур.
Однако, несмотря на определенный успех, существует ряд важных нерешенных задач, что сдерживает дальнейшее применение кристаллов ZnSe:Cr и ZnSe:Co на практике. Среди них такие: совершенствование технологии получения легированных кристаллов; отсутствие данных о процессах диффузии хрома и кобальта в кристаллах; недостаточные исследования оптических характеристик кристаллов ZnSe:Cr и ZnSe:Co в видимой и ближней ИК-области; определение положения основных уровней примесей переходных элементов в запрещенной зоне селенида цинка.
Таким образом, настоящая работа направлена на выяснение влияния примесей хрома и кобальта на оптические, электрофизические и фотоэлектрические свойства монокристаллов ZnSe.