Вышедшие номера
Некоторые особенности взаимодействия CO2 лазерного излучения с германием
Шкумбатюк П.С., Цюцюра Д.И.
Поступила в редакцию: 29 ноября 1994 г.
Выставление онлайн: 20 октября 1997 г.

При облучении в нормальных условиях прямоугольной пластины германия n-типа проводимости с концентрацией примеси до 1012 cm-3 непрерывным CO2 лазером мощностью 6-8· 102 W/cm2 в облученном материале обнаружено изменение типа проводимости по направлению прохождения лазерного луча. Установлено, что в приповерхностной облученной области формируется перекристализированный слой n-типа проводимости, при этом sigma0<sigma1 (sigma0, sigma1 --- проводимость материала до и после облучения). В объеме по направлению прохождения луча происходит изменение типа проводимости с n-на p-тип. Электрические и фотоэлектрические свойства облученного материала показаны на рис. 1. [!h] Вольт-амперные характеристики облученного n-Ge при T=300 ( 1), 80 K ( 2) ( a) и спектральная зависимость фотоэдс облученного n-Ge при тех же температурах ( b). Для выявления механизма образования изменений типа проводимости в объеме измерялась временная зависимость коэффициента пропускания необлученного материала при непрерывном облучении CO2 лазером мощностью 40 W/cm2. Облучая материал в нормальных условиях с постоянным значением коэффициента теплоотдачи (рис. 2, кривые 1, 2), при H2<H1 для H2 (кривая 2) вблизи максимального значения пропускания T наблюдали колебания. Если ограничиться однородным и постоянным значением мощности падающего излучения на образец, учитывая при этом, что T=(1-a) (a --- коэффициент поглощения в относительных единицах), и незначительным градиентом температуры по объему, то характер изменения коэффициента пропускания можно проанализировать с уравнения теплового баланса [1] W-We-al=H(Tr-T0), l --- толщина облучаемого материала, T0 --- температура окружающей среды, W --- плотность потока падающего излучения, H --- коэффициент теплоотдачи. [!b] Зависимость коэффициента пропускания T от времени облучения n-Ge CO2 лазером мощностью 40 W/cm2 ( a) и зависимость между коэффициентом пропускания и электропроводимостью ( b). При постоянном значении W и H неустойчивость T происходит за счет изменения температуры, что приводит к изменению концентрации свободных носителей. Учитывая изменение концентрации носителей можно предположить, что наблюдаемая неустойчивость T связана с колебаниями их концентрации. Для определения характера изменения концентрации носителей, поглощающих лазерное излучение, и влияния их на неустойчивость T проведено измерение коэффициента пропускания от проводимости (рис. 2, b). Начальное уменьшение тока в образце при изменении температуры в результате лазерного облучения указывает на уменьшение подвижности носителей по отношению к увеличению их концентрации, что связано с взаимодействием носителей, поглощающих лазерное излучение, с решеткой. При последующем увеличении температуры образца в результате взаимодействия преобладающим становится значительное нарастание их концентрации, что приводит к увеличению тока и амплитуды колебаний коэффициента пропускания. И на последнем участке в начальной области T ток в образце изменяется незначительно, что указывает на взаимодействие носителей с решеткой. Таким образом, наблюдаемое изменение тока в образце при лазерном облучении указывает на то, что неустойчивость коэффициента пропускания в области максимального значения связано с колебаниями концентрации носителей, поглошающих излучение, за счет взаимодействия их с решеткой. При этом следует также отметить, что экспоненциальный характер уменьшения коэффициента пропускания до минимального его значения T-> 0 не зависит только от увеличения их концентрации. Если учитывать акцепторные свойства вакансий германия [2,3], то дополнительным механизмом их образования при термическом разогреве CO2 лазерным излучением есть взаимодействие свободных носителей, поглощающих энергию излучения, с атомами решетки, что приводит к изменению типа проводимости в облученном материале n-Ge по направлению прохождения лазерного луча.
  1. Эпштейн Э.М. // ЖТФ. 1978. Т. 48. Вып. 8. С. 1733
  2. Емцев В.В., Машовец Т.В., Назарян Е.Х. // ФТП. 1979. Т. 13. Вып. 1. С. 124
  3. Карпов В.Г., Клингер М.И. // ФТП. 1978. Т. 12. Вып. 10. С. 1887

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.