РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ЕКСПЕРІМЕНТУ
2.1 Джерело лазерного випромінювання.
В роботі застосовано твердотільний лазер на рубіні, який працював у режимі
пасивної модуляції добротності оптичного резонатора на плоскопаралельних
дзеркалах, що дозволило одержувати моноімпульс світла на довжині хвилі l » 694
нм [57] тривалістю по напіввисоті не більше за tЛ » 20 нс.
Зазвичай пасивний спосіб модуляції вимагає встановлення в резонаторі
твердотільного модулятора, наприклад, із поліметілкрилату у вигляді пластини
(стопи) або рідинних комірок із плоскопаралельними оптичними гранями [57]. За
рахунок нелінійного ефекту просвітлення активного середовища вдається
одержувати короткий моноімпульс світла із великою інтенсивністю. Активним
середовищем на довжині хвилі l » 694 нм служать, або розчини криптоцианіну міді
(1,1 - диетил -4 - -карбоцианін іодіду) в етиловому спирті або фталоцианін
ванаділу в хлорбензолі [108], часи релаксації яких наведені в Таблиці № 2.1.
У поданій роботі був використаний розчин криптоцианіну міді, вибір якого
виправданий, як можна побачити із Таблиці № 2.1, виходячи з меншого часу
релаксації tр, не токсичності та меншої агресивності розчинника до
конструктивного матеріалу модулятора в порівнянні із фталоцианіном ванаділу,
для якого в якості розчинника використовують хлорбензол. Все це дозволило
одержувати модульоване випромінювання твердотільного лазера на рубіні з
енергією в імпульсі майже до 0.1 Дж/см2.
Головна частота оптичного сигналу рубінового лазера складає f0 = с/l = 4.323
1014 Гц. Огинаюча лазерного імпульсу задається гаусіаном, спект-
ральне розкладання для якого (перетворення Фур'є) є набір частот шириною Df =
1/tЛ = 5Ч107 Гц, tЛ =20 нс - тривалість імпульсу.
2.2. Зразки досліджених напівпровідникових кристалів, методичні особливості їх
опромінення та вивчення фотоелектричних, електричних та структурних
властивостей
Для досягнення поставленої в дисертаційній роботі мети для дослідження був
вибраний модельний ряд монокристалів (LiNbO3, GaAs, СdTe та CdTe:Mn), що
відображає зменшення п'єзоелектричних властивостей, та тверді розчини CdMnTe та
CdHgTe.
Досліджувався вплив імпульсного лазерного випромінювання на властивості
монокристалів CdTe:Mn, твердих розчинів Сd1-xMnxTe (x » 0.08 ё 0.1), а також
спеціально не легованого телуриду кадмію. Монокристали CdTe:Mn та тверді
розчини Сd1-xMnxTe були вирощені за методом Бриджмена в нахилених ампулах, що
обертались. Це сприяло вирівнюванню складу матеріалу під час росту. Марганець
вводився у вигляді лігатури на основі Cd. Зразки Сd1-xMnxTe за кімнатних
температур були фоточутливими, мали n-тип провідності та питомий опір у межах
(5 ё 25) кОмЧсм. Зразки CdTe:Mn були n-типу провідності з концентрацією
електронів n Ј 1015 см-3 (при концентрації Mn в розплаві < 1019 см-3 ).
Зразки напівпровідникових монокристалів піддавалися лазерному навантаженню за
нормальних умов при кімнатній температурі, як в моноімпульсному режимі, так і
дозовою залежністю KW0tЛ [44], де К- кількість імпульсів у дозі опромінення,
(наприклад, W0 = 2 МВт/см2– густина потужності моноімпульсу).
Поверхня монокристалів розділялася на дві майже рівні частини (Рис.2.1 а), одна
з яких (контрольна) закривалася чорним металевим екраном (або покривалася в
декілька шарів чорним лаком). Такий підхід був доцільний з точки зору захисту
тієї половини поверхні, яка служила контрольною, від дії як прямого так і
розсіяного світлового потоку. Відкрита частина, на якій фокусувалося лазерне
випромінювання, мала поперечні розміри порівнянні зі світловою плямою.
Наявність контрольної поверхні надавала, в такий спосіб, можливість порівняння
вихідних електричних та фотоелектричних характеристик із модифікованими
параметрами в області лазерної дії.
Фотоелектричні властивості монокристалів телуриду кадмію та твердих розчинів на
його основі вивчалися до і після лазерного опромінення шляхом дослідження
спектральних розподілів фоточутливості в діапазоні l = (700 ё 900) нм та
кінетики фотопровідності при високому рівні збудження (~ 1025 кв см-1 с-1)
нерівноважних носіїв заряду. Контролювався також світловий та темновий опір
зразків до і після опромінення імпульсами ОКГ.
Була застосована стандартна методика вимірів стаціонарної фотопровідності з
використанням монохроматора МДР–3 із спеціальною лампою накалювання типу ПЖ
[143], потужністю 100 Вт, робочою напругою Uл = 12 В із синхронним
детектуванням у режимі, наприклад, для високоомних зразків - постійного поля
[142]. Такий режим реалізується при досить малому опорі навантаження RНАВ, який
забезпечує лінійну залежність між ФП та сигналом, тому що при малому значенні
RНАВ освітлення не призводить до істотного перерозподілу електричного поля між
зразком та навантажувальним опором, а, отже, поле в зразку залишається
постійним [142].
Фотопровідність Ds у режимі постійного поля визначається спів-відношенням: Ds =
Uс /VRНАВ, де V - напруга джерела зміщення, Uс – падіння напруги на
навантажувальному опорі. Значення питомої фотопровідності при товщині
монокристала d можна визначити за виразом: sф = Uс/VRНАВd.
Ширина забороненої зони досліджуваних монокристалів визначалася по
енергетичному положенню піввисоти червоної границі спектрів ФП, а також по краю
власного поглинання. Отримані результати узгоджуються з літературними
[112-113].
Вихідні спектри ФП було отримано для поверхні на свіжому відколі. На поверхню
зразків наносилися індієві контакти. Омічність контактів контролювалася за їх
вольтамперними характеристиками.
Для виявлення структури поверхні та густини дислокацій поверхня досліджув
- Киев+380960830922