Реєстраційний номер
0216U005850,
0111U002161
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Вплив дефектів радіаційної природи на фізичні властивості елементарних напівпровідників та композитних наноструктур (Si-Ge, AlGaN/GaN, вуглецеві нанотрубки).
Назва етапу роботи
Керівник роботи
Данильченко Борис Олександрович,
Дата реєстрації
29-02-2016
Організація виконавець
Інститут фізики НАН України
Опис етапу
Об'єктом дослідження є германій, кремній з високим вмістом бору, нітрид галію, вуглецеві нанотрубки. Метою досліджень є встановлення ролі власних міжвузельних атомів і вакансій у формуванні дефектів в германії, розробка методів цілеспрямованої зміни електричних і оптичних властивостей германію; вивчення транспортних явищ в нітридних гетероструктурах в сильних електричних полях; вивчення впливу умов опромінення на електрофізичні та сорбційні властивості вуглецевих нанотрубок та структур з їх пучків. Методи дослідження: інфрачервона Фур'є спектроскопія, ефект Хола, вольт-амперні характеристики та провідність в імпульсному режим, шумова спектроскопія. Встановлено, що легування Ge ізовалентною домішкою - оловом, докорінно змінює канали реакцій за участю власних вакансій і міжвузлових атомів. Під час опромінення вакансії V ефективно взаємодіють з атомами олова з утворенням центрів SnV і SnV2. Це приводить до значного зниження ефективності утворення основних рекомбінаційних центрів, дивакансій і вакансія + кисень, причому останній виникає лише при температурах вищих за 310 К, що свідчить про нерухомість вакансій до цих температур, і існує в значно вужчому інтервалі температур (310 380 К) ніж в нелегованому Ge (80 420 К). Нерухомість вакансій до високих температур дала можливість експериментально підтвердити, що власний міжвузловий атом І в Ge стає рухливим при температурах Т 180 К. Показано, що при дифузії І ефективно взаємодіють з киснем з утворенням центрів ІО. Відпал центрів ІО відбувається за двома механізмами: дисоціаціацією і дифузією. Дисоціація ІО супроводжується захопленням вивільнених І іншими центрами ІО з утворенням комплексів І2О. При дифузії ІО взаємодіють з центрами вакансія + кисень, що приводить до зростання концентрації димерів О2. Ідентифіковано лінії поглинання, що відповідають кожному із дефектів, які містять власні міжвузілля і кисень. Досліджено залежність швидкості електронів в гетероструктурах на основі GaN від напруженості електричного поля до 0.3 МВ/см. Отримана швидкість 6.8?107см/сек відповідає квазібалістичному руху електрона і перевищує відомі на сьогодні швидкості в напівпровідниках, що дозволяє істотно збільшити швидкодію приладів на основі GaN. Експериментально виявлено, що у вуглецевих нанотрубках реалізується перенос електричного заряду за моделлю електронної рідини Томанаги-Латтинжера незалежно від виду опромінення (гама кванти, високоенергетичні електрони) та оточуючого середовища (вакуум, водень). За допомогою шумової спектроскопії виявлено, що провідність пучків металевих вуглецевих нанотрубок в залежності від температури змінюється від стрибкової (4.2 20 K) до квантової за механізмом рідини Латинжера (20 200 K) і до дифузійної (200 300 K). Розвинуто теорію утворення радіаційних дефектів при опроміненні ВНТ у газовому середовищі, згідно якої високоенергетична частинка спочатку передає енергію атому газу, який в подальшому взаємодіє з поверхнею нанотрубки з утворенням дефектів. Такий механізм може реалізовуватись крім ВНТ при опроміненні графену та наношарів. Експериментально та теоретично показано, що ефективність дефектоутворення немонотонно залежить від маси атомів газового оточення використаного при опроміненні. Досліджено кінетику десорбції ізотопів гелію (3He та 4He) та молекул водню H2 і дейтерію D2 із в'язок вуглецевих нанотрубок. Встановлена залежність температури переходу від класичної дифузії до квантової від атомної маси газу. Експериментально доведено, що критична температура переходу від класичної дифузії до квантової, є оберненою функцією маси атомів або молекул газу. Всі вищенаведені результати не були відомими в міжнародній літературі до теперішнього часу. Результати роботи можуть бути використані при розробці технології виготовлення приладів твердотільної електроніки із заданими параметрами та підвищеною стійкістю до впливу іонізуючого опромінення. Реалізація в приладах на нітридних гетероструктурах високих швидкостей носіїв струму є істотним кроком до опанування терагерцевого діапазону частот. Результати отримані при дослідженні електричних властивостей вуглецевих нанотрубок, опромінених в різних газових середовищах є важливими з огляду на практичне застосування радіаційних технологій для модифікації властивостей вуглецевих нанотрубок, які широко використовуються для створення новітніх твердотільних приладів та у водневій енергетиці.
Опис продукції
Встановлено, що легування германію оловом кардинально змінює реакції за участю власних міжвузельних атомів і вакансій при опроміненні високоенергетичними електронами і може бути використано як метод керованого впливу на реакції між компонетами пар Френкеля і домішками в гратці. Під час опромінення вакансії V ефективно взаємодіють з атомами олова з утворенням центрів SnV і SnV2. Це приводить до значного зниження ефективності утворення основних рекомбінаційних центрів, дивакансій і вакансія + кисень, причому останній виникає лише при температурах вищих за 310 К, що свідчить про нерухомість вакансій до цих температур. Нерухомість вакансій до високих температур дала можливість експериментально підтвердити, що власний міжвузловий атом І в Ge стає рухливим при температурах Т 180 К. Показано, що власні міжвузілля ефективно взаємодіють з киснем з утворенням центрів ІО, які в свою чергу трансформуються в ІО2. Встановлено механізми утворення міжвузловинних дефектів в германії. Виявлено рекомбінаційно-прискорену д
Автори роботи
Войцехівська Олена Олександрівна
Данильченко Борис Олександрович
Дуванський Андрій Володимирович
Крайчинський Анатолій Миколайович
Лев Сергій Богданович
Самочерних Сергій Володимирович
Соснін Михайло Георгійович
Трипачко Микола Олександрович
Хіруненко Людмила Іванівна
Ясковець Іван Іванович
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-02
