ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
2
Введение
Воздействие излучения на твердое тело (классические полупроводники,
кристаллофосфоры...) вызывает разнообразные физические явления, к которым
можно отнести : люминесценцию, фотопроводимость , вспышку люминесценции,
фотохимические процессы ... Световое воздействие на кристаллы с ∆Е
g
≤ Е
св
(
ν
h >0.5 эВ ) в настоящее время стало одним из мощных и легко управляемых
средств контролируемого изменения кристаллической структуры и свойств
материалов.
В первой части курса рассматриваются так называемые фотохимические
реакции (ФХР), в основе которых лежат процессы , стимулированные излучением
и связанные :
- с образованием структурных дефектов;
- с миграцией примесей и дефектов;
- с взаимодействием примесей с компонентами основной матрицы;
- с изменением агрегатного состояния и т.д.
Причем, такие явления могут быть как обратимыми , так и необратимыми .
Иногда для восстановления исходной структуры требуется внешнее воздействие ,
в том числе и световое.
Воздействие светового излучения на кристаллы сопровождается тепловыми ,
термоупругими , термопластическими , электрическими и фотоэлектрическими
эффектами . Поглощение излучения из области собственного поглощения
приводит к:
- созданию неравновесной концентрации свободных носителей заряда ;
- появлению внутренних электрических полей в приповерхностной
области ;
- локальному и быстрому нагреву этих областей вплоть до их плавления;
- возникновению в этих областях термоупругих и термопластических
деформаций.
Дополнительная плотность свободных электронов и дырок, генерированных
эл. магнитным излучением, в свою очередь существенно влияет на такие свойства
кристалла , как:
- диффузия, рекомбинация и захват носителей заряда ;
- оптическое поглощение ;
- перенос дефектов и примесей...
Электромагнитное излучение из области собственного или примесного
поглощения вызывает перезарядку примесных и других дефектных центров.
Поглощение света на колебаниях атомов (как примесных, так и собственных
атомах решетки ) может усилить эти колебания и увеличить вероятность перехода
атомов в активированное состояние . Такие процессы , стимулированные
излучением, способствуют:
- образованию или аннигиляции (исчезновению, распаду) дефектов;
- вефектов,;возникновению внутренних электрических, упругих,
температурных полей;
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
2
В ве де ни е
В о зде йстви е и злуче ни я на тве р до е те ло (кла сси че ски е по лупр о во дни ки ,
кр и ста лло ф о сф о р ы ...) вы зы ва е т р а зно о б р а зны е ф и зи че ски е явле ни я, к ко то р ы м
мо ж но о тне сти : люми не сце нци ю, ф о то пр о во ди мо сть, вспы шку люми не сце нци и ,
ф о то хи ми че ски е пр о це ссы ... Све то во е во зде йстви е на кр и ста ллы с ∆Еg ≤ Есв
( hν >0.5 эВ ) в на сто ящ е е вр е мя ста ло о дни м и з мо щ ны х и ле г ко упр а вляе мы х
ср е дств ко нтр о ли р уе мо г о и зме не ни я кр и ста лли че ско й стр уктур ы и сво йств
ма те р и а ло в.
В пе р во й ча сти кур са р а ссма тр и ва ются та к на зы ва е мы е ф о то хи ми че ски е
р е а кци и (Ф Х Р), в о сно ве ко то р ы х ле ж а тпр о це ссы , сти мули р о ва нны е и злуче ни е м
и связа нны е :
- с о б р а зо ва ни е м стр уктур ных де ф е кто в;
- с ми г р а ци е й пр и ме се й и де ф е кто в;
- с вза и мо де йстви е м пр и ме се й с ко мпо не нта ми о сно вно й ма тр и цы ;
- с и зме не ни е м а г р е г а тно г о со сто яни я и т.д.
Пр и че м, та ки е явле ни я мо г ут б ы ть ка к о б р а ти мы ми , та к и не о б р а ти мы ми .
И но г да для во сста но вле ни я и схо дно й стр уктур ы тр е б уе тся вне шне е во зде йстви е ,
в то м чи сле и све то во е .
В о зде йстви е све то во г о и злуче ни я на кр и ста ллы со пр о во ж да е тся те пло вы ми ,
те р мо упр уг и ми , те р мо пла сти че ски ми , эле ктр и че ски ми и ф о то эле ктр и че ски ми
эф ф е кта ми . По г ло щ е ни е и злуче ни я и з о б ла сти со б стве нно г о по г ло щ е ни я
пр и во ди тк:
- со зда ни ю не р а вно ве сно й ко нце нтр а ци и сво б о дны х но си те ле й за р яда ;
- по явле ни ю внутр е нни х эле ктр и че ски х по ле й в пр и по ве р хно стно й
о б ла сти ;
- ло ка льно му и б ы стр о му на г р е ву эти х о б ла сте й впло ть до и х пла вле ни я;
- во зни кно ве ни ю в эти х о б ла стях те р мо упр уг и х и те р мо пла сти че ски х
де ф о р ма ци й.
Д о по лни те льна я пло тно сть сво б о дны х эле ктр о но в и ды р о к, г е не р и р о ва нны х
эл. ма г ни тны м и злуче ни е м, в сво ю о че р е дь сущ е стве нно вли яе тна та ки е сво йства
кр и ста лла , ка к:
- ди ф ф узи я, р е ко мб и на ци я и за хва тно си те ле й за р яда ;
- о пти че ско е по г ло щ е ни е ;
- пе р е но с де ф е кто в и пр и ме се й...
Э ле ктр о ма г ни тно е и злуче ни е и з о б ла сти со б стве нно г о и ли пр и ме сно г о
по г ло щ е ни я вы зы ва е т пе р е за р ядку пр и ме сны х и др уг и х де ф е ктны х це нтр о в.
По г ло щ е ни е све та на ко ле б а ни ях а то мо в (ка к пр и ме сных, та к и со б стве нны х
а то ма х р е ше тки ) мо ж е туси ли ть эти ко ле б а ни я и уве ли чи ть ве р о ятно сть пе р е хо да
а то мо в в а кти ви р о ва нно е со сто яни е . Т а ки е пр о це ссы , сти мули р о ва нны е
и злуче ни е м, спо со б ствуют:
- о б р а зо ва ни ю и ли а нни г и ляци и (и сче зно ве ни ю, р а спа ду) де ф е кто в;
- ве ф е кто в,;во зни кно ве ни ю внутр е нни х эле ктр и че ски х, упр уг и х,
те мпе р а тур ны х по ле й;
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
