journal-opt - abstr118-123

https://doi.org/10.15407/iopt.2024.59.118

Optoelectron. Semicond. Tech. 59, 118-123 (2024)

L.A. Demchyna, J.P. Kyiak, A.М. Мynaylo, P.О. Gentsar, М.S. Zayats, O.I. Vlasenko

OPTICAL SPECTROSCOPY OF HIGH –RESISTTNCE CdTe SINGLE CRYSTALS

Recently, more and more attention has been paid to the technology of growing high-resistance CdTe crystals. The development of the technology is based on the control of the synthesis processes, the determination of the defective structure and its effect on the physical properties of the material. The conditions for obtaining the material determine the composition and distribution of point defects, which significantly affect the electronic processes in the material. Cadmium telluride is used to make uncooled gamma radiation detectors. CdTe doped with chlorine turned out to be especially promising in this regard. One of the main problems when using the A2B6 semiconductor compounds as the basic material of optoelectronics is obtaining a homogeneous material.

This paper presents the experimental results of the study of optical reflection and transmission spectra in the spectral range 800 nm - 1100 nm, optical reflection and transmission spectra in the spectral range (1.4 – 25) 10-6 m of high-resistance CdTe single crystals of (111) orientation with with specific resistance ρ = 2.109 Om∙cm -5∙109 Om∙cm, doped with chlorine. Optical spectra of reflection and transmission in the region of the fundamental optical transition E0 of CdTe (111) single crystals (spectral range 800 nm - 1100 nm) were measured using a diffraction grating monochromator MDR-23. The resolution of the MDR-23 diffraction grating monochromator is 2.10-4 eV. Registration of optical spectra of reflection and transmission in the spectral range (1.4 - 25) 10-6 m was carried out on a PerkinElmer SpectrumBXII infrared Fourier spectrometer. The measurement error of the optical spectra is equal to 2 cm-1. The measurements were carried out at room temperature.

It was determined that the energy of the fundamental optical transition E0 of CdTe single crystals doped with chlorine of the (111) orientation with a resistivity ρ = 2 .109Om∙cm - 5∙109Om∙cm at T = 300 K is equal to 1.44 eV. The energy relaxation time of free charge carriers τ and the effective optical mobility of free charge carriers for high-resistance single crystals of CdTe (111) were estimated. It is shown that the studied crystals have a high (detector) quality, which is decisive for the manufacture of highly sensitive and high resolution sensors of ionizing radiation.

Keywords: reflection, transmission, absorption, p-CdTe (111), single crystals, optical spectroscopy.

PDF

References

1. Ільчук Г. A., Петрусь Р.Ю., Кашуба А.І., Семків І.В., Змійовська Е.О. Оптико-енергетичні властивості об'ємного та тонкоплівкового телуриду кадмію (CdTe). Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. 2018. 16, №3.С. 519–533. DOI:10.15407/nnn.

2. Корбутяк Д. В., Коваленко О. В., Будзуляк С. І., Мельничук О. В. Наноструктури напівпровідникових сполук А2 В2.. Ніжин: Видавництво НДУ ім. М. Гоголя, 2020. 183 с. ISBN 978-617-527-223-7.

3. Kupchak I.M., Korbutyak D.V. Spectral characteristics of passivated CdTe quantum dots with coordinate-dependet parameters. Ukr. J. Phys. 2023. 68. P 38-46. doi. org/10.15407/ujpe68.1.38.

4. Корбутяк Д.В., Мельничук С.В., Корбут Є.В., Борисюк М.М. Телурид кадмію: домішково-дефектні стани та детекторні властивості. К: «Іван Федоров». 2000. 200 с.

5. Хіврич В.І. Ефекти компенсації та проникаючої радіації в монокристалах CdTe. К: Ін-т ядерних досл., 2010. 122 с.

6. Баранський П.І., Бєляєв О.Є., Гайдар Г.П. Кінетичні ефекти в багатодолинних напівпровідниках. Київ: Наукова думка, 2019. 448. с. ISBN 978-966-00-1616-3.

7. Физика твердого тела. Энциклопедический словарь. Киев: Наукова думка, 1996. I. 652 с.

8. Физика твердого тела. Энциклопедический словарь. Киев: Наукова думка, 1998. II. 648 с.

9. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. М.: Наука, 1978. 616 с.

10. Ю П., Кардона M. Основы физики полупроводников. Москва: Физматлит., 2002. 560 с.

11. Cardona M., Shaklee K.J., Pollak F.H. Electroreflectance at a Semiconductor-electrolyte interface. Phys. Rev. 1967. 154, № 3. P. 696-720.

12. Физико-химические свойства полупроводниковых веществ: справочник. Под.ред. А.В. Новоселовой, В.Б. Лазарева. М.:Наука, 1979. 340 с.

13. Евстигнеев А.М., Генцар П.А., Груша С.А., Конакова Р.В., Красико А.Н., Снитко О.В., Тхорик Ю.А. Столкновительное уширение оптических спектров и его связь с подвижностью. ФТП. 1987. 21, №6. С. 1138-1141.

14. Физика и химия соединений АIIBIV. Пер. с англ. под ред. С.А. Медведева. М.: Мир, 1970. 624 с.

Л.А. Демчина, Ю.П. Кияк, А.М. Міняйло, П.О. Генцарь, М.С. Заяць, О.І Власенко

ОПТИЧНА СПЕКТРОСКОПІЯ ВИСОКООМНИХ МОНОКРИСТАЛІВ CdTe

Останнім часом все більша увага приділяється технології вирощування високоомних кристалів СdТе. Розвиток технології базується на контролі процесів синтезу, визначенні дефектної структури та її впливу на фізичні властивості матеріалу. Умови отримання матеріалу визначають склад і розподіл точкових дефектів, які суттєвим чином впливають на електронні процеси в матеріалі. Телурид кадмію використовується для виготовлення неохолоджуваних детекторів гамма - випромінювання. Особливо перспективним у цьому відношенні виявився СdТе, легований хлором. Однією із основних проблем при використанні напівпровідникових сполук типу А2В6 як базового матеріалу оптоелектроніки є отримання однорідного за об'ємом матеріалу.

В даній роботі викладено експериментальні результати з дослідження оптичних спектрів відбивання і пропускання в спектральному діапазоні 800 нм-1100 нм, оптичних спектрів відбивання і пропускання в спектральному діапазоні (1,4 – 25)·10-6 м високоомних монокристалів CdTe орієнтації (111) з питомим опором ρ = 2.109 Oм∙cм -5∙109 Oм∙cм , легованих хлором. Оптичні спектри відбивання та пропускання в області фундаментального оптичного переходу Е0 монокристалів CdTe (111) (спектральний діапазон 800 нм - 1100 нм) вимірювались за допомогою дифракційного ґраткового монохроматора МДР-23. Роздільна здатність дифракційного ґраткового монохроматора МДР-23 становить 2.10-4 еВ. Реєстрація оптичних спектрів відбивання та пропускання в спектральному діапазоні (1,4 – 25)·10-6 м здійснювалася на інфрачервоному Фур’є - спектрометрі “PerkinElmer” SpectrumBXII. Похибка вимірювань оптичних спектрів дорівнює 2 см-1.. Вимірювання проводилися при кімнатній температурі.

Визначено, що енергія фундаментального оптичного переходу Е0 монокристалів CdTe, легованих хлором, орієнтації (111) з питомим опором ρ = 2 .109 Oм∙cм -5∙109 Oм∙cм при Т = 300 К дорівнює 1,44 еВ. Оцінено час енергетичної релаксації вільних носіїв заряду τ і ефективну оптичну рухливість вільних носіїв заряду для високоомних монокристалів CdTe (111). Показано, що досліджувані кристали мають високу (детекторну) якість, що є визначальним для виготовлення високочутливих та високороздільних сенсорів іонізуючого випромінювання.

Ключові слова: відбивання, пропускання, поглинання, p-CdTe (111), монокристали, оптична спектроскопія.

Back / Повернутися