https://doi.org/10.15407/iopt.2022.57.043
Optoelectron. Semicond. Tech. 57, 43-70 (2022)
O. I. Vlasenko, Z. K. Vlasenko
INDUCED RESTRUCTURING OF THE CRYSTAL STRUCTURE AND ACOUSTIC RESPONSE IN SEMICONDUCTORS BASED ON CADMIUM TELLURIDE FOR USE IN OPTOELECTRONICS AND TOPICAL AREAS OF SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY (REVIEW)
The reliability and competitiveness of modern semiconductor electronic technology are determined by the level of existing technologies. These requirements set the task of increasing the efficiency of methods for obtaining and post-growth processing of semiconductor materials and structures, research and control of their properties at all stages of manufacturing and operation of products.
The question of the quality and maximum reliability of a wide range of various structures and devices for multipurpose purposes, in particular, opto, photoelectronics, sensors, etc., and sometimes the need to use it at the most achievable physical and technical parameters, or in extreme conditions, is becoming increasingly important. The solution to these problems is based on a comprehensive study of the processes of defect formation, failure and destruction of semiconductor structures and devices based on them. In modern conditions, for this purpose, in particular, the method of acoustic emission (AE) is used, based on the registration, theoretical processing of acoustic pulses that arise as a result of the formation, local changes and destruction of the structure of the material under external load. The most widespread practical application in various branches of semiconductor electronics have found materials based on CdTe, given, in particular, basic data on methods and sources of acoustic response induced by external influences.
This method makes it possible to obtain information about the state of a solid in the process of deformation, in particular, to detect in a non-destructive way the presence or appearance of dislocations and microcracks. The AE process allows you to determine the mechanical stresses and deformations at which there is a transition from elastic to plastic deformation (yield strength) of the crystal and subsequent destruction. AE, which occurs during the deformation of a solid in local areas, in particular, under mechanical loads, ultrasound, laser irradiation, radiation exposure and in other cases, may have a thermomechanical nature and occur as a result of heterogeneous heating, for example, during the flow of electric current through a heterogeneous medium. Mechanical, thermomechanical or thermobaric stresses appear in crystals under appropriate phase transformations, in particular, during melting during laser irradiation.
Thus, AE is an effective non-destructive method for identifying the initial stages of degradation and subsequent destruction of semiconductor materials, structures and devices under various external influences. The main purpose of this review is to distribute AE from macro objects (in technical diagnostics and control of industrial and domestic structures) to micro-objects for materials and structures of low-dimensional electronics, to expand the scientifically conscious application of AE in experimental and practical work in various semiconductor materials and structures on the example of CdTe-based semiconductors (wide- and narrow-band).
Keywords: acoustic emission, mechanical loads, movement of dislocations, cracks, restructuring of the crystal structure, phase transitions, laser irradiation, ultrasonic load, radiation exposure, degradation, destruction of crystals.
References
1. Fizika i himiya soedineniy АIIВVI. Perevod s angliyskogo. Pod redaktsiey prof. S. A. Medvedeva. Moskva: MIR. 1970. 624 s.
2. Kalinkin I. P., Aleskovskiy V. B., Simashkevich A.V. Epitaksialnyie plenki soedineniy АIIВVI. L.: Izd-vo Leningr. Un-ta. 1978. 310 s.
3. Fizika soedineniy A2B6. Pod. red. A. N. Georgobiani, M.K.Sheynkmana. M.: Nauka, 1986. 320 c.
4. Gavaleshko N. P., Gorley P. N., Shenderovskiy V. A. Uzkozonnyie poluprovodniki. Poluchenie i fizicheskie svoystva. Kiev: Nauk. Dumka, 1984. 288 s.
5. Melngailis J. Narrow-gap semiconductor detectors and lasers. Lect. Notes Phys. 1980. 133. P.558-570.
https://doi.org/10.1007/3-540-10261-2_62
6. Vovchuk T., Deineko N., Kirieiev O., Lievtierov O. i Shevchenko R. Alternatyvni dzherela zhyvlennia ta ikh dehradatsiina stiikist v umovakh nadzvychainykh sytuatsii tekhnohennoho kharakteru. Naukovyi zhurnal «Inzheneriia pryrodokorystuvannia». 2021. №4(18). S. 7-13. doi: 10.37700/enm.2020.4(18).7-13.
https://doi.org/10.37700/enm.2020.4(18).7-13
7. Maier H., Hesse J. Growth, properties and applications of narrow-gap semiconductors. In: Org. Cryst. Germ. Semiconductor. Berlin etc. 1980. P.145-219.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-67764-9_3
8. Kurilo I.V., Alehin V.P. Struktura i fiziko-mehanicheskie svoystva kristallov i plenok soedineniy АIIВVI. M.: MGIU. 2011. 570 c.
9. Baranskiy P.I., Klochkov V.P., Potyikevich I.V. Poluprovodnikovaya elektronika. Spravochnik. K.: Naukova dumka. 1975. 704 c.
10. Berchenko N.N., Krevs V.E., Sredin V.G. Poluprovodnikovyie tverdyie rastvoryi i ih primenenie: АIIВVI. Spravochnyie tablitsyi. M.: Voenizdat. 1982. 208 c.
11. Zanio K. Semicoduclors and Semimetals. V 13 Cadmium telluride. N.Y.e.a. Асад. Press. 1970. 235 p.
12. Korbutiak D.V., Melnychuk S.V., Korbut Ye.V., Borysiuk M.M.. Teluryd kadmiiu: domishkovo-defektni stany ta detektorni vlastyvosti. K.: Ivan Fedorov. 2000. 198 s.
13. Tsidilkovskiy I.M. Besschelevyie poluprovodniki - novyiy klass veschestv. M.: Nauka. 1986. 240 c.
14. Pashkovskiy M.V., Sokolov E. B., Berchenko N.N., Sokolov A.M. CdхHg1-хTe - novyiy material elektronnoy tehniki. Zarubezh. elektronnaya tehnika. 1974. № 12. C. 3-35.
15. Dornhaus R., Nimtz G. The properties and applications of the Hg1-хCdхTe alloy system. Narrow Gap Semicond. Berlin e.а. 1985. P. 171-225.
16. Vlasenko A. I. Spektralnoe raspredelenie fotochuvstvitelnosti varizonnyih р-n-р-struktur CdxHg1-xТе. Optoelektronika i poluprovodnikovaya tehnika. 1996. №31. S.191-194.
17. Rajavel R.D., Jamba D.М., Wu O.K., Jensen J.E., Wilson J.A., Patten E.A., Kosai K., Goetz Р., Chapman G.R., Radford W.A. High performance HgCdTe two-color infrared detectors grown by molecular beam epitaxy. J. Cryst. Growth. 1997. 175. P.653-658.
https://doi.org/10.1016/S0022-0248(96)01200-6
18. Rajavel R.D., Jamba D.M., Jensen J.E., Wu О.К., Wilson J.А., Johnson J.L., Patten E.A., Kasai К., Goetz Р.М., Johnson S.М. Molecular beam epitaxial growth and performance of HgCdTe-based simultaneous- mode two-color detectors. J. Electron. Mater. 1998. 27. P.747-751.
https://doi.org/10.1007/s11664-998-0047-x
19. Mitra Р., Barnes S.L., Case F.С., Reine М.В., O'Dette Р., Starr R., Hairslon А., Kuhler K., Weiler M.H., Musicant B.L. MOCVD of band gap-engineered HgCdTe p-n-N-P dual-band infrared detector arrays. J. Electron. Mater. 1997. 26. P.482-487.
https://doi.org/10.1007/s11664-997-0181-x
20. Vlasenko O.I., Vlasenko Z.K., Mozol' P.E. Appearance of Enriched Hg Region in Solid State in CdHgTe Crystals. Proc. 23nd International Conference on Microelectronics "MIEL 2002" 12-15 May 2002. 2. Nis, Yugoslavia: IEEE Catalog No. 02TH8595. 2002. P.409-412.
21. Novi metody doslidzhennia fizychnykh vlastyvostei tverdykh til. Akustychna emisiia. Chastyna 1.: V.M. Perha. K.: UMK VO. 1991. 144 s.
22. Liashenko O.V., Vlasenko O.I., Kyseliuk M.P., Veleshchuk V.P. Akusto-emisiini metody doslidzhennia u fizytsi tverdoho tila: navch. posibnyk. 2-e vyd. dop. ta vypr. K.: Vydavnycho-polihrafichnyi tsentr "Kyivskyi universytet". 2013. 204 s.
23. Veleshchuk V. P. Akustychna emisiia v svitlovyprominiuiuchykh strukturakh na osnovi GaR, GaAs ta GaN: dys. … kand. fiz.-mat. nauk: 01.04.07. K., 2008. 150 s.
24. Liashenko O.V. Dynamika akustychnoi emisii u lokalno-neodnoridno termonapruzhenykh heterostrukturakh. SEMT. 2009. №2. S. 35-40.
25. Boyko V.S., Kivshik V.F., Krivenko L.F. Usloviya registratsii impulsov akusticheskoy emissii, generiruemyih pri vyihode na poverhnost otdelnyih dislokatsiy. ZhETF. 1982. 82, №2. S. 504-508.
26. Natsik V.D., Chishko K.A. Formulirovka osnovnoy zadachi teorii akusticheskoy emissii dlya tverdyih tel c dispersiey i zatuhaniem. Akusticheskiy zhurnal. 1992. 38, №3. S.511-519.
27. Bauers C.L. Актуальные вопросы теории дислокаций. М.: Мир. 1968. 98 с.
28. Tatarenkov A. I., Enisherlova K. L., Rusak T. F., Gridnev V. N. Metodyi kontrolya narushennyih sloev pri mehanicheskoy obrabotke monokristallov. M.: Energiya. 1978. 64 s.
29. Vlasenko O.I., Hentsar P.O. Optychna spektroskopiia funktsionalnykh materialiv elektronnoi tekhniky. Druhe vydannia, dopovnene. Kyiv: v-vo "Ar-Okt". 2018. 223 s.
30. Rudolph Р., Neubert M., Muhlberg M. Defects in CdTe Bridgman monocrystals caused by nonstoichiometric growth conditions. J. Cryst. Growth. 1993. 128. Р. 582-587.
https://doi.org/10.1016/S0022-0248(07)80004-2
31. Rudolph P. Fundamemal studies on Bridgman growth of CdTe. Prog. Cryst. Growth and Charact. 1994. 29. Р.275-381.
https://doi.org/10.1016/0960-8974(94)90009-4
32. Bruder M., Schwarz H.J., Schmitt R., Maier Н., Мoller М.О. Vertical Bridgman growth of Cd1-yZnyTe and characterization of substrates for use in Hg1-xCdxTe liquids phase epitaxy. J.Cryst. Growth. 1990. 101. P.266-269.
https://doi.org/10.1016/0022-0248(90)90979-U
33. Sen S., Konkel W.H., Tighe S.J., Bland I.G., Sharma S.R., Taylor R.Е. Crystal growth of large-area single-crystal CdTe and CdZnTe by the computer-controlled vertical modified-Bridgman process. J.Cryst. Growth. 1988. 86. Р.111-117.
https://doi.org/10.1016/0022-0248(90)90707-R
34. Lay K.Y., Nichols D., McDevitt S., Dean B.E., Johnson С.J. High quality, single crystal CdTe grown by a modified horizontal Bridgman technique. J. Crystal Growth. 1988. 86. P. 118-126.
https://doi.org/10.1016/0022-0248(90)90708-S
35. Rudolph P. Non-stoichiometry related defects at the melt growth of semiconductor compound crystals - a review. Cryst. Res. Technol. 2003. 38, №7-8. Р.542-554.
https://doi.org/10.1002/crat.200310069
36. Borsenberger P., Stevenson D. A. Self-diffusion of cadmium and tellurium in cadmium telluride. J. Phys. Chem. Sol. 1968. 29, №8. P.1277-1286.
https://doi.org/10.1016/0022-3697(68)90179-0
37. Greenberg J.Y. Vapor pressure scaning implication of CdTe crystal growth. J. Cryst. Growth. 1999. 197, № 3. P.406-412.
https://doi.org/10.1016/S0022-0248(98)00738-6
38. Rai R. S., Mahajan S., Мс Devitt S., Johnson D. J. J. Vac. Sci. Technol. 1991. B89. Р.1892.
https://doi.org/10.1116/1.585377
39. Chu М., Terterian S., Ting D., Wang С.С., Benson J.D., Dinan J.H., James R.В. Effects of excess tellurium on the properties of CdZnTe radiation detectors. J. Of Electron. Mater. 2003. 32, №7. Р.778-782.
https://doi.org/10.1007/s11664-003-0070-x
40. Sochinskii N.V., Serrano M.D., Diéguez Е., Agullo-Rueda Р., Pal U., Pigueras J., Fernandez P. Effect of thermal annealing on Te precipitates in CdTe wafers studied by Raman scattering and cathodoluminescence. J.of Appl. Phys. 1995. 77, №6. P.2806-2808.
https://doi.org/10.1063/1.358687
41. Chernikh K.F. Vvedenie v fizicheski i geometricheski nelineinuyu teoriyu treshchin. M.: Nauka. Fizmatlit. 1996. 288 s.
42. Alyokhin V.P., Shorshorov M.Kh. Osobennosti mikroplasticheskogo techeniya v podpoverkhnostnikh sloyakh materialov i ikh vliyanie na obshchii protsess makroplasticheskoi deformatsii. M.: IMET AN SSSR im. A.A. Baikova. Preprint. 1973. 83 s.
43. Bentus V.Z., Komnik S.N. Nekotorie osobennosti deformatsionnogo uprochneniya shchelochno-galoidnikh kristallov. Fizika deformatsionnogo uprochneniya monokristallov. K.: Nauk. Dumka. 1972. C. 54-74.
44. Kurilo I.V., Alekhin V.P., Bulichev S.I. Fiziko-mekhanicheskie svoistva telluridov kadmiya, rtuti i ikh tverdikh rastvorov. M.: IMET AN SSSR im. A.A. Baikova. Preprint. 1982. 92 s.
45. Kurilo I.V. Fiziko-mekhanicheskie svoistva i sovershenstvo strukturi kristallov АIIВIV, AIVBVI: Dis. … d-ra fiz.-mat. nauk (01.04.07). Chernovtsi. 1992. 368 s.
46. Kurylo I.V., Rudyi I.O., Lopatynskyi I.Ie., Fruzhynskyi M.S., Virt I.S. Krystaly i plivky spoluk II-VI: morfolohiia, struktura i fizyko-mekhanichni vlastyvosti. Monohrafiia: za red. prof. I.V. Kuryla. Lviv: Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky. 2011. 340 s.
47. Patel J.R., Tramposch R.F., Chaudhuri A.R. Metallurgy of elemental and compound semiconductors. 1961. 12, № 7. P. 230-238.
48. Kurilo I.V., Spitkovskii I.M., Shneider A.D. Termicheski aktivirovannoe skolzhenie v kristallakh HgTe, CdTe, CdxHg1-xTe. Izv. vuzov. Fizika. 1974. №9. S.130-132.
49. Mihara M., Ninomija T. Dislocalion velocities in Indium Antimonide. Phys. Stat. Sol. (a). 1975. 32, № 1. P.43-52.
https://doi.org/10.1002/pssa.2210320104
50. Patel J.R., Chaudhuri A.R. Macroscopic plastic properties of dislocation-free germanium and other semiconductor crystals, I. Yie1d behavior. J. App1. Phys. 1963. 34, №.9. P. 2788-2799.
https://doi.org/10.1063/1.1729812
51. Milvidskii M.G., Stolyarov O.G., Berkova A.V. K voprosu o mekhanicheskikh svoistvakh silnolegirovannikh monokristallov kremniya. Fiz. tverdogo tela. 1964. 6, № 10. C. 3170-3172.
52. Milevskii L.S., Smolskii I.L. Izmenenie podvizhnosti dislokatsii pri vikhode na poverkhnost v kristallakh s visokimi barerami Paierlsa. Fiz. tverdogo tela. 1974. 16, № 4. S.1028-1031.
53. Milevskii L.S., Smolskii I.L. O mekhanizme dvizheniya dislokatsii v kristallakh so strukturoi almaza. Fiz. tverdogo tela. 1977. 19, № 5. C.1328-1331.
54. Buch F. Ahlquist C.N. The yield strength of policrystalline CdTe а function of size. Mater. Sci. and Eng. 1974. 13, № 2. Р. 194-196.
https://doi.org/10.1016/0025-5416(74)90188-8
55. Cole S. Plastic bending of CdxHg1-xТе. J. Mater. Sci. 1980. 15, № 10. P. 2591-2596.
https://doi.org/10.1007/BF00550764
56. Bell R.L., Bonfield W. The plastic deformation of germanium single crystal: yield and ideal easy g1ide. Phi1. Mag. 1967. 9, № 7. Р. 9-36.
https://doi.org/10.1080/14786436408217472
57. Cole S. Willoughby A.F.W., Brown M. The mechanical properties of CdxHg1-xТе. J. Cryst. Growth. 1982. 59, № 1-2. P. 370-374.
https://doi.org/10.1016/0022-0248(82)90353-0
58. Shimizu H., Sumino K. Polarity in bending deformation of InSb crystals. I. Experiments. Phil. Mag. 1975. 32, № 1. Р. 173-142.
https://doi.org/10.1080/14786437508222810
59. Gottschalk H., Раtzer: G., Alexander H. Stacking fault energy and ionicity of cubic III-V compounds. Phys. Stat. Sol (a). 1978. 45, № 1. P. 207-217.
https://doi.org/10.1002/pssa.2210450125
60. Valkovskaya M.I. Issledovanie plastichnosti i khrupkosti nekotorikh poluprovodnikovikh materialov. Deformirovanie kristallov pri deistvii sosredotochennoi nagruzki. Kishinev: Shtiintsa. 1978. C. 114-119.
61. Shimizu Н., Sumino K. Microhardness anisotropy (111)- and (111)-faces of the indium antimonide. J. Phys. Soc. Jap. 1970. 29, №4. P. 1096-1097.
https://doi.org/10.1143/JPSJ.29.1096
62. Tsifudin L.I., Valkovskaya M.I., Radautsan S.I. Izuchenie nekotorikh osobennostei plasticheskoi deformatsii monokristallov fosfida galliya, legirovannogo germaniem. Dokl. Bolt. akad. Nauk. 1975. 28, №2. C. 1481-1484.
63. Korolev V.B., Litvinov Yu.M., Malyukov B.M. Opredelenie kristallograficheskoi polyarnosti monokristallov GaP. Izv. SO AN SSSR. Ser. khim. nauk. 1975. № 4. S. 118-121.
64. Atkins G., Silverio А., Tabor D. Indentation hardness and the creep of solids. J. Inst. Met. 1966. 94. P. 369-378.
65. Roy U., Glassсо D. Hot hardness and indentation creep of InBi single crystals. J. Less. Comm, Met. 1972. 29, № 2. P. 229-231.
https://doi.org/10.1016/0022-5088(72)90197-X
66. Haneman R.E, Westbrook I.H. Effect of adsorbtion of the indentation deformations of non-melallic solids. Phil. Mag. 1968. 18, №. 151. P. 73-88.
https://doi.org/10.1080/14786436808227310
67. Gorelik S.S., Litvinov Yu.M., Lozinskii M.G. Temperaturnaya zavisimost mikrotverdosti elementarnikh poluprovodnikov i poluprovodnikovikh soedinenii AIIIBV. Elektronnaya tekhnika. Ser. 6. Materiali. 1975. № 5. C. 54-57.
68. Valkovskaya M.I., Pushkash B.M., Maronchuk E.E. Plastichnost i khrupkost poluprovodnikovikh materialov pri ispitaniyakh na mikrotverdost. Kishenev: Shtiintsa. 1984. 108 c.
69. Cole S., Brown М., Willoughby A.F.W. The Microhardness of CdxHg1-xTe. J. Mater. Sci. 1982. 17, № 7. P. 2061-2066.
https://doi.org/10.1007/BF00540424
70. Shrivastava U.C. On the microhardness of mixed crystals. J. App1. Phys. 1980. 51, №. 3. P. 1510-1513.
https://doi.org/10.1063/1.327801
71. Swaminatham V., Selim F.A., Kroger F.A. Effect оС heat treatment оn the microhardness of indium-doped CdTe single crysla1s. Phys. Stat. Sol. (a). 1975. 30, №. 2. P. 721-729.
https://doi.org/10.1002/pssa.2210300232
72. Kurilo I.V., Gorbova O.I. Fiziko-mekhanicheskie svoistva kristallov CdTe, legirovannikh indiem. Vestn. Lvov. politekhn. in-ta. 1985. № 196: Teoriya i proektirovanie poluprovodnikovikh i radioelektronnikh ustroistv. C. 74-76.
73. Bulichev S.I. Issledovanie fiziko-mekhanicheskikh svoistv materialov neprerivnim vdavlivaniem indentora: Avtoref. dis. kand. tekhn. nauk. K.: In-t problem materialovedeniya AN USSR. 1977. 19 s.
74. Bulichev S.I., Alekhin V.P. Ispitanie materialov neprerivnim vdavlivaniem indentora. M.: Mashinostroenie. 1990, 224 c.
75. Fizicheskaya akustika. Pod red. U. Mezona. T.1, chast A. Metodi i pribori ultrazvukovikh issledovanii. M.: Mir. 1969. 592 s.
76. Kalitenko V.A., Kucherov I.Ya., Perga V.M. Akustoemissiya poluprovodnikov pri protekanii elektricheskogo toka. FTP. 1988. 22, №4. S. 578-581.
77. Orlov A.M., Skvortsov A.A., Frolov V.A. Akusticheskaya emissiya v dislokatsionnom kremnii pri tokovikh i teplovikh vozdeistviyakh. Pisma v ZhTF. 1999. 25, №3. S. 28-32.
78. Liashenko O.V., Veleshchuk V.P. Akustychna emisiia svitlovyprominiuvalnykh struktur na osnovi spoluk A3B5, obumovlena postiinym priamym strumom. UFZh. 2003. 48, №9. S. 981-985.
79. Skvortsov A.A., Orlov A.M., Nasibov A.S. i dr. Akusticheskaya emissiya v sulfide kadmiya pri tokovikh i teplovikh vozdeistviyakh. Pisma v ZhTF. 2000. 26, №22. S. 36-43.
https://doi.org/10.1134/1.1329695
80. Kalitenko B.A., Korotchenkov O.A., Kucherov I.Ya. i dr. Akusticheskaya emissiya, indutsirovannaya ultrazvukom v monokristallakh. UFZh. 1985. 30, №9. S. 1358-1359.
https://doi.org/10.1360/csb1985-30-17-1358-x
81. Nadtochii A.B, Liashenko O.V., Ostrovskyi I.B. Heneratsiia akustychnoii emisii v monokrystalakh KCl pry dii deformatsii ultrazvukovoi khvyli. Visnyk Kyivskoho universytetu, ser.fiz.-mat. nauky. 1998. №4. S. 343-348.
82. Nedoseka A.Ya., Nedoseka C.A., Voloshkevich I.G. Volni deformatsii, voznikayushchie pri lokalnoi perestroike strukturi materialov. Tekhnicheskaya diagnostika i nerazrushayushchii kontrol. 2004. № 3. S.8-15.
83. Tyapunina N.A., Naimi Ye.K., Zinenkova G.M. Deistvie ultrazvuka na kristalli s defektami. M.: Izd-vo MGU. 1999. 238 s.
84. Natsik V.D., Chishko K.A. Formulirovka osnovnoi zadachi teorii akusticheskoi emissii dlya tverdikh tel s dispersiei i zatukhaniem. Akusticheskii zhurnal. 1992. 38, №3. S.511-519.
85. Guyot M., Сagan V. The acoustic emission along the hysteresis loop of varios ferro and ferrimagnets. J.Mag. and Magn. Mater. 1991. 101, №1. Р. 256-262.
https://doi.org/10.1016/0304-8853(91)90749-Z
86. Olikh Ya.M., Tymochko M.D., Ilashchuk M.I. Chynnyky relaksatsii akustoprovidnosti v CdTe. Optoelektronika ta napivprovidnykova tekhnika. 2018. Vyp. 53. S. 199-212.
https://doi.org/10.15407/jopt.2018.53.199
87. Olikh Ya.M., Tymochko M.D., Olikh O.Ia. Akustoindukovani temperaturni osoblyvosti elektroprovidnosti v CdZnTe:Cl, obumovleni metastabilnymy DX tsentramy. Optoelektronika ta napivprovidnykova tekhnika. 2019. Vyp. 54. S. 134-138.
https://doi.org/10.15407/iopt.2019.54.134
88. Olikh Ya.M., Tymochko M.D., Kladko V.P., Liubchenko O.I., Bieliaiev O.Ie., Kaliuzhnyi V.V. Znachennia DX tsentriv dlia akustoindukovanykh protsesiv perebudovy defektiv v GaN/AlGaN. Optoelektronika ta napivprovidnykova tekhnika. 2021. Vyp. 56. S. 61-70.
89. Duley W. W. Laser processing and analysis of materials. New York, London: Plenum press. 1983.
https://doi.org/10.1007/978-1-4757-0193-7
90. Arutyunyan R. V., Baranov V. Yu., Bolshov L. A. i dr. Vozdeistvie lazernogo izlucheniya na materiali. M.: Nauka. 1989.
91. Krasnov I. B., Shapapev H. Ya., Shkedov I. M. Optimalnie lazernie vozdeistviya. Novosibirsk: Nauka. 1989.
92. Mirzoev F. Kh., Panchenko V. Ya., Shelepin L. A. Lazernoe upravlenie protsessami v tverdom tele. UFN. 1996. 166, №1. S.4-32.
https://doi.org/10.3367/UFNr.0166.199601a.0003
93. Ataev B. M. Impulsnii lazernii otzhig poluprovodnikov. Fiz. i khim. obrabotki materialov. 1988. №4. S.5-15.
94. Emelyanov B. I., Koshkarov P. K. Defektoobrazovanie v pripoverkhnostnikh sloyakh poluprovodnikov pri impulsnom lazernom vozdeistvii. Poverkhnost. 1990. №2. C. 77- 85.
95. Dyakin B. V., Koval B. B., Lyubchenko A. B. i dr. Izmenenie strukturnikh i fotoelektricheskikh kharakteristik kristallov CdxHg1-xТе pri mekhanicheskom vozdeistvii. Izv. AN SSSR. Neorgan. materiali. 1989. 25, № 10. C. 1645-1648.
96. Vavilov V.S., Kiv A.E., Niyazova O.R. Mekhanizmi obrazovaniya i migratsii defektov v poluprovodnikakh. M.: Nauka. Glavnaya redaktsiya fiziko-matematicheskoi literaturi. 1981. 368 s.
97. Galkin G.N. Mezhduzonnie protsessi rekombinatsii v poluprovodnikakh pri visokikh urovnyakh vozbuzhdeniya. Trudi Ordena Lenina Fiz. inst. im. P.N. Lebedeva. 1989. № 1. S.3 - 64.
98. Manenkov A.A., Sokolov S.Yu., Khavryushin D.L. Anomalnoe dalnodeistvie v defektoobrazovanii v poluprovodnikakh pod deistviem ionnikh i lazernikh puchkov. Izv. AN SSSR. Ser. fiz. 1991. 55, № 7. C. 1266-1273.
99. Itoh N. Semiconductors and Insulators. 1983. 5. P. 165.
100. Obukhov L.V., Pruskov Ye.F., Yanushkevich V.A. Mikrostruktura i dvizhenie dislokatsii v kremnii pri lazernom vozdeistvii. Fiz. i khim. obrabotki materialov. 1975. № 2. S.34-38.
101. Yanushkevich V. A., Polyaninov A. B., Prutskov Ye. G., Poligalov G. A. Mekhanizm obrazovaniya i ionizatsii tochechnikh defektov v poluprovodnikakh pri impulsnom lazernom obluchenii. Izv. AN SSSR. Ser. fiz. 1985. 49, № 6. S. 1146-1152.
102. Ударные Udarnie volni i ekstremalnie sostoyaniya veshchestva. M.: Nauka, 2000. 425 s.
103. Kuzemchenko T. A., Sokolov S. Yu. Effekt dalnodeistviya v lazernoi aktivatsii primesi, vnedrennoi ionnoi implantatsiei v pripoverkhnostnom sloe kremniya. Poverkhnost. 1991. № 9. C. 53-58.
104. Manenkov A. A., Prokhorov A. M. UFN. 1986. 148, № 3. C. 179.
https://doi.org/10.3367/UFNr.0148.198601h.0179
105. Yanushkevich B.A. Kriterii vozmozhnosti obrazovaniya udarnikh voln pri vozdeistvii lazernogo izlucheniya na poverkhnost pogloshchayushchikh kondensirovannikh sred. Fiz. i khim. obrabotki materialov. 1975. № 5. C. 9-11.
106. Ivanov L.I., Litvinova N.A., Yanushkevich B.A. Glubina obrazovaniya udarnoi volni pri vozdeistvii lazernogo izlucheniya na poverkhnost monokristallicheskogo molibdena. Kvantovaya elektronika. 1977. № 1. S. 204-206.
107. Slezov B. B., Ostapchuk P. N. K teorii vakansionnogo raspukhaniya metallov. FTT. 1990. 32, № 10. C. 3047-3059.
108. Volodin B. L., Yemelyanov B. I. Defektno-deformatsionnii mekhanizm obrazovaniya por, dislokatsionnikh petel i dislokatsionnikh struktur i yego eksperimentalnie proyavleniya. Izv. AN SSSR. Ser. fiz. 1991. 55, № 7. C. 1274-1285.
109. Emelyanov B. N., Uvarova I. F. Elektronno-deformatsionno-teplovaya neustoichivost i fazovii perekhod poluprovodnik-metall pod deistviem lazernogo izlucheniya s obrazovaniem sverkhstruktur. ZhETF. 1988. 94. B. 8. C. 255-269.
110. Goloshikhin P. V., Mironov K. Ye., Polyakov A. Ya. Fazovie prevrashcheniya v Cd0.2Hg0.8Te pri vozdeistvii impulsnogo lazernogo izlucheniya nanosekundnoi dlitelnosti. Poverkhnost. 1991. № 12. C.12-17.
111. Akhmanov S.A., Yemelyanov V.I., Koroteev N.I., Seminogov V.N. Vozdeistvie moshchnogo lazernogo izlucheniya na poverkhnost poluprovodnika i metallov: nelineinie effekti i nelineino-opticheskaya diagnostika. UFN. 1985. 147. C.675.
https://doi.org/10.3367/UFNr.0147.198512b.0675
112. Druzhinin A.A., Vasyuk N.N., Oseredko S.A. Formirovanie oblastei s povishennoi kontsentratsiei aktseptorov v CdHgTe c pomoshchyu lazernogo izlucheniya. Mater. V Bcec. simp. «Poluprovodniki s uzkoi zapreshchennoi zonoi i polumetalli». Lvov. 1980. Ch.1. S. 135-137.
113. Vasyuk N. N., Lutsiv R. V., Pomortseva L. B. Osobennosti lazernoi obrabotki CdHgTe. Mater. VI Bcec. simp. «Poluprovodniki s uzkoi zapreshchennoi zonoi i polumetalli». Lvov. 1983. C. 56-57.
114. Vasyuk N. N., Druzhinin A. A., Yelizarov A. I., Raskevich A. M. Izmenenie koeffitsienta Kholla v p-CdHgTe pri obluchenii impulsami lazera. Vestnik Lvov. un-ta. Ser. fiz. 1980. № 5. C. 62-66.
115. Vasyuk N. N., Druzhinin A. A., Ilchuk G. A. i dr. Issledovanie koeffitsienta Kholla i elektroprovodimosti tonkikh sloev CdHgTe, podvergnutikh lazernomu oblucheniyu. UFZh. 1983. 28, № 8. C.1218-1220.
116. Virt I. S., Lyubchenko A. V., Mozol P. Ye., Gnatyuk B. A. Osobennosti elektrofizicheskikh i fotoelektricheskikh svoistv monokristallov CdxHg1-xТе, podvergnutikh lazernomu oblucheniyu. FTP. 1989. 23, № 8. C. 1386-1389.
117. Vlasenko A., Babentsov V., Rudoy I., Vlasenko Z. Advanced study of ISO VPE IR Photosensitive HgCdTe/CdTe structure. Proc. 20th Intern. Conf. on Microelectronics. V.1. Nich (Serbia). 1995. P.53-56.
118. Bovina L. A., Meshcheryakova B. P., Stafeev B. I., Banev Ye. S. Issledovanie epitaksialnikh sloev CdxHg1-xТе. FTTP. 1973. 7, №1. S. 40 - 44.
https://doi.org/10.1515/9783110903577.40
119. Matsac E. P., Vlasenko A. I., Salkov E. A., Snitko O. V., Lyubchenko A. V. Fotoprovodimost kristallov Cd0.2Hg0.8Te pri adsorbtsii na ikh poverkhnosti atomov Au i Ag. Ukrainskii fizicheskii zhurnal. 1981. 26, №4. S.670-671.
120. Strekalov B. H. Diffuziya v usloviyakh lazernogo otzhiga poluprovodnikov. FTP. 1986. 20, №. 2. C. 361-363.
121. Akademiia nauk Ukrainskoi RSR sohodni. K.: Naukova dumka. 1977. 200 s.
122. Akademiya nauk Ukrainskoi SSR 1982. K.: Naukova dumka. 1983. 350 s.
123. Baidullaeva A., Vlasenko A.I., Vlasenko Yu.V., Dauletmuratov B.K., Mozol P.E. Izmenenie elektrofizicheskikh svoistv monokristallov CdTe pri prokhozhdenii udarnoi volni ot impulsa izlucheniya lazera. FTP. 1996. 30, №8. C. 1438-1445.
124. Gnatyuk Volodymyr A., Vlasenko Oleksandr I. et al. Laser-lnduced Modification of Properties of CdZnTe Crystals. Advanced Materials Research. 2015. 1117. Р. 15-18.
https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1117.15
125. Baidullaeva A., Bulakh M.B., Vlasenko A.I., Lomovtsev A.V., Mozol P.E. Dinamika razvitiya poverkhnostnikh struktur v kristallakh p-CdTe pri obluchenii impulsnim lazernim izlucheniem. FTP. 2004. 38, № 1. S. 26-29.
https://doi.org/10.1134/1.1641127
126. Baidullaeva A., Vlasenko A.I., Kuzan L.F., Litvin O.S., Mozol P.E. Obrazovanie nanorazmernikh struktur na poverkhnosti kristallov p-CdTe pri odnokratnom vozdeistvii impulsov izlucheniya rubinovogo lazera. FTP. 2005. 39, № 9. C. 1064-1067.
127. Emelyanov V.I., Baidullaeva A., Vlasenko A.I., Kuzan L.F., Litvin O.S., Mozol P.E. Plazmenno-deformatsionnii mekhanizm obrazovaniya ansamblya nanoklasterov na poverkhnosti kristallov CdTe pri odnoimpulsnom lazernom vozdeistvii. Pisma v ZhTF. 2006. 32, B.16. C. 90-94.
128. Emelyanov B.I., Baidullaeva A., Vlasenko A.I., Mozol P.E. Teoriya obrazovaniya ansamblya nanoklasterov na poverkhnosti kristallov CdTe pri odnoimpulsnom lazernom vozdeistvii. Kvantovaya elektronika. 2008. 38, №3. S. 245-250.
https://doi.org/10.1070/QE2008v038n03ABEH013644
129. Vlasenko A.I., Veleshchuk V.P., Gnatyuk V.A., Vlasenko Z.K. i dr. Akusticheskii otklik pri vozdeistvii nanosekundnikh lazernikh impulsov na tonkoplenochnuyu geterosistemu In/CdTe. Fizika tverdogo tela. 2015. 57. Vip. 6. S. 1073-1078.
https://doi.org/10.1134/S1063783415060347
130. Voprosi radiatsionnoi tekhnologii poluprovodnikov. Pod red. L.S. Smirnova. Novosibirsk: "Nauka". 1980. 296 s.
131. Emtsov V.V., Mashovets T.V. Primesi i tochechnie defekti v poluprovodnikakh. M.: Radio i svyaz. 1981. S. 248.
132. Vinetskii V.L., Kholodar G.A. Radiatsionnaya fizika poluprovodnikov. Red. M.P. Lisitsa. K.: Naukova dumka. 1979. 336 s.
133. Vlasenko A.I., Gorbunov V.V., Lyubchenko A.V. Vliyanie γ-oblucheniya na elektrofizicheskie i fotoelektricheskie svoistva CdxHg1-xТе. Ukrainskii fizicheskii zhurnal. 1984. 29, №3. S. 423-428.
134. Dekhtyar I.Ya., Dekhtyar M.I., Dyakin V.V., Zaitov F.A., Vlasenko A.I., Likhtorovich S.P., Lyubchenko A.V., Sakharova S.G., Silantev V.A., Fedchenko R.G. Pozitronnaya annigilyatsiya v obluchennikh kristallakh CdHgTe. Fizika i tekhnika poluprovodnikov. 1984. 18, №11. S. 1970-1974.
135. Khivrych V.I.. Efekty kompensatsii ta pronykaiuchoi radiatsii v monokrystalakh CdTe: Monohr. K.: In-t yadernykh dosl. 2010. 122 s.
136. Selishchev P.A. Samoorganizatsiya v radiatsionnoi fizike: Monografiya. Kiev: OOO "Vidavnitstvo "Aspekt-Polіgraf". 2004. 240 s.
137. Volodymyr Gnatyuk. In/CdTe/Au p-n junction-diode X/γ-ray detectors formed by frontside laser irradiation doping. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 1029. 11 April 2022. 166397. https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.166397.
https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.166397
138. Mazur T. M., Slotov M. M., Slotov O. M., Mazur M. P. Svitlovyprominiuvachi na osnovi CdTe, lehovanykh izovalentnymy domishkamy. Fizyka i khimiia tverdoho tila. 2022. 23, № 2. S. 317-321.
https://doi.org/10.15330/pcss.23.2.317-321
139. H.S. Khrypunov , H.I. Kopach , R.V. Zaitsev , A.I. Dobrozhan , M.M. Kharchenko. Hnuchki soniachni elementy na osnovi bazovykh shariv SdTe, otrymanykh metodom mahnetronnoho rozpylennia. Zh. nano- elektron. fiz. 2017. 9, № 2. 02008-1 - 02008-5, DOI 10.21272/jnep.9(2).02008.
https://doi.org/10.21272/jnep.9(2).02008
140. M. H. Khrypunov, H. S. Khrypunov, A. I. Dobrozhan, T. M. Shelest, S. S. Kryvonis. Metod aktyvatsii plivok telurydu kadmiiu dlia formuvannia efektyvnykh soniachnykh elementiv. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu "KhPI". Ser.: Novi rishennia v suchasnykh tekhnolohiiakh: zb. nauk. pr. Kharkiv: NTU "KhPI". 2022. № 1 (11). S. 23-29. doi.org/10.20998/2413-4295.2022.01.04.
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2022.01.04
141. H. S. Khrypunov, A. V. Meriuts, A. I. Dobrozhan, M. H. Khrypunov, T. M. Shelest.Vplyv «khlorydnykh» obrobok na efektyvnist soniachnykh elementiv na osnovi plivok telurydu kadmiiu, otrymanykh metodom sublimatsii v zamknutomu obiemi. Vidnovliuvana enerhetyka. 2022. №1. https://doi.org/10.36296/1819-8058.2022.1(68).
О. І. Власенко, З. К. Власенко
ІНДУКОВАНА ПЕРЕБУДОВА КРИСТАЛІЧНОЇ СТРУКТУРИ ТА АКУСТИЧНИЙ ВІДГУК В НАПІВПРОВІДНИКАХ НА ОСНОВІ ТЕЛУРИДУ КАДМІЮ ДЛЯ ЗАСТОСУВАННЯ В ОПТОЕЛЕКТРОНІЦІ ТА АКТУАЛЬНИХ НАПРЯМАХ НАПІВПРОВІДНИКОВОЇ ТЕХНІКИ (ОГЛЯД)
Надійність і конкурентоспроможність сучасної напівпровідникової електронної техніки визначаються рівнем існуючих технологій. Ці вимоги ставлять задачі підвищення ефективності методів отримання і післяростової обробки напівпровідникових матеріалів і структур, дослідження і контролю їхніх властивостей на всіх етапах виготовлення і експлуатації виробів.
Питання про якість і максимальну надійність широкого кола різноманітних структур і приладів багатоцільового призначення, зокрема, опто-, фотоелектроніки, сенсорики і інш., а іноді необхідність використання при максимально досяжних фізико-технічних параметрах, або в екстремальних умовах, стає все більш важливим. Вирішення цих проблем базується на всебічному дослідженні процесів дефектоутворення, виходу з ладу та руйнування напівпровідникових структур та пристроїв на їхній основі. В сучасних умовах з цією метою, зокрема, застосовується метод акустичної емісії (АЕ), що базується на реєстрації, теоретичній обробці акустичних імпульсів, які виникають в результаті формування, локальних змін і руйнування структури матеріалу при зовнішньому навантаженні. Найбільш широке практичне застосування в різних галузях напівпровідникової електроніки знайшли матеріали на основі CdTe, наведено, зокрема, основні дані про методи і джерела акустичного відгуку, індукованого зовнішніми впливами.
Цей метод дає можливість отримати інформацію про стан твердого тіла в процесі деформації, зокрема, виявити неруйнівним чином наявність або появу дислокацій і мікротріщин. Процес АЕ дозволяє визначити механічні напруження та деформації, при яких відбувається перехід від пружної до пластичної деформації (межу плинності) кристала і подальше руйнування.
АЕ, яка виникає при деформації твердого тіла в локальних областях, зокрема, при механічних навантаженнях, дії ультразвуку, опроміненні лазером, радіаційним опроміненням і в інших випадках, може мати термомеханічну природу і виникати в результаті неоднорідного нагрівання, наприклад, при протіканні електричного струму через неоднорідне середовище. Механічні, термомеханічні або термобаричні напруження з’являються в кристалах при відповідних фазових перетвореннях, зокрема, під час плавлення при лазерному опроміненні.
Таким чином, АЕ є дієвим неруйнівним методом для виявлення початкових стадій деградації і подальшого руйнування напівпровідникових матеріалів, структур і пристроїв при різних зовнішніх впливах.
Основною метою цього огляду є розповсюдження АЕ з макрооб’єктів (при технічній діагностиці та контролі промислових та побутових споруд) на мікрооб’єкти для матеріалів і структур низьковимірної електроніки, розширення науково усвідомленого застосування АЕ в експериментальних і практичних роботах в різних напівпровідникових матеріалах і структурах на прикладі напівпровідників на основі CdTe (широко- і вузькощілинних).
Ключові слова: акустична емісія, механічні навантаження, рух дислокацій, трищіни, перебудова кристалічної структури, фазові переходи, лазерне опромінення, ультразвукове навантаження, радіаційне опромінення, деградація, руйнування кристалів.