Регистрация / Вход
Прислать материал

Фазовые превращения в системе твердых растворов кадмий-ртуть-теллур под действием лазерного излучения

ФИО: Щербаков К.А.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: к.ф.-м.н. Кугаенко Ольга Михайловна

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Материаловедения полупроводников и диэлектриков

Академическая группа: ММП-14-2

Ряд твердых растворов с изовалентным замещением КРТ (CdxHg(1-x)Te) является узкозонным полупроводником, с шириной запрещенной зоны, зависящей от соотношения кадмия и ртути в растворе. КРТ применяют для создания высокоэффективных ИК-фотоприемников. Несмотря на технологическую сложность получения КРТ, а также связанную с этим высокую цену, КРТ является одним из самых перспективных фотоактивных материалов, применяемых в фотопринимающем оборудовании.

В процессе эксплуатации материал фотоприемников испытывает термоциклические нагрузки, которые в основном и определяют износ электронно-оптического устройства. Для оценки работоспособности кристаллов CdxHg(1-x)Te в условиях изменения тепловых условий в настоящей работе поставлена задача исследования влияния нагрева и воздействия лазерного излучения на структуру монокристаллов КРТ. Проведены исследования фазового и компонентного состава при воздействии нагрева и импульсного лазерного облучения на монокристаллы CdxHg(1-x)Te состава х = 0,2 и х = 0,3. Для генерации лазерного излучения использовались лазеры на АИГ:Nd (λ = 1,064 мкм) и АИГ:Er (λ = 2,94 мкм) с длительностью импульса 1 мс. Микроструктура поверхности исследована оптическим методом, элементный состав методом рентгеноспектрального анализа, фазовый состав методом рентгенофазового анализа, теплопроводность и теплоемкость кристаллов измерены методом лазерной вспышки.

Моделирование процессов нагрева монокристаллов КРТ в поле импульсного лазерного воздействия показало, что при используемых мощных и коротких импульсах лазерного излучения величина поглощенной энергии превышает значения, необходимые для плавления облучаемого материала, температура в зоне облучения превышает температуру плавления, а расстояния распределения тепла от границы зоны с перегретым расплавом до участка кристалла с начальной комнатной температурой не превышают 10–20 мкм.

При воздействии мощного импульсного лазерного излучения на кристаллы КРТ состава х = 0,2 и х = 0,3 на поверхности образцов образуются прожоги в виде кратеров с застывшим расплавом, в зоне которых обнаружено изменение химического и фазового состава, уменьшение концентрации ртути, вследствие ее большой летучести при высоких температурах, выделения теллура, который образует точечные сегрегации в виде отдельной фазы на поверхности кратера, и образование фазы HgTe.

Состав кристаллов КРТ, определяющий функциональное назначение материала в виде фотоприемников ИК излучения определенной длины волны, в поле мощного импульсного лазерного излучения изменяется от исходного х = 0,2 и х = 0,3 до х = 0,7, что указывает на разложение КРТ и уменьшение содержания ртути.