Change of the Optoelectronic Properties of Semiconductor Compounds Induced by Nanosecond Laser Irradiation Pulses

С. Левицький; Ц. Цао; О. Коба; М. Коба

doi:10.15330/pcss.25.4.892-902

Автор(и)

С. Левицький Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ, Україна
Ц. Цао Фізико-техніний інститут Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Київ, Україна
О. Коба Київський інститут Національної гвардії України, Київ, Україна
М. Коба Київський інститут Національної гвардії України, Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.25.4.892-902

Ключові слова:

CdTe, GaAs, AlGaAs, лазерне опромінення, фототермоакустика, фотопровідність

Анотація

Нові дослідження виявили розбіжності в температурах плавлення, утворенні плазми та, як наслідок, зміни в оптоелектронних властивостях напівпровідникових матеріалів A₂B₆ і A₃B₅ під дією лазерного світла, навіть якщо умови експерименту однакові. Тому точне визначення порогів, при яких ці складні напівпровідникові сполуки плавляться і створюють плазму, залишається невирішеним завданням. У даній роботі використовується наносекундне опромінення рубіновим лазером для ретельного вивчення фундаментальних характеристик напівпровідникових сполук A₂B₆ і A₃B₅ під дією лазерного опромінення. Це включає дослідження порогів, за яких відбувається плавлення, утворення плазми та будь-які зміни в оптоелектронних можливостях. Експериментальні результати демонструють помітні розбіжності в температурах плавлення та оптоелектронних характеристиках різних напівпровідникових матеріалів у тих самих експериментальних умовах. Варіації здебільшого виникають через властиві статистичні похибки в параметрах вибірки. Використовуючи фотоакустичні та фотопровідні методи, ми точно встановили температури плавлення кристалів телуриду кадмію, арсеніду галію та арсеніду алюмінію-галію, надаючи точні емпіричні дані щодо характеристик цих відповідних речовин.

Крім того, ми провели випробування фотопровідної спектроскопії на телуриді кадмію під впливом наносекундних імпульсів рубінового лазера. Ми помітили значний вплив створення шару телуру на фотопровідність. Дослідження показали, що існування шару телуру призводить до фотопровідності, яка змінюється залежно від спектру, причому найбільш значне поліпшення спостерігається в короткохвильовій області.

Посилання

V.A. Gnatyuk, O.I. Vlasenko, S.N. Levytskyi, T. Aoki, Electrical and photoelectric properties of M-p-n CdTe diodes, Proceedings of The 6th International Conference on Global Research and Education: Inter-Academia 2007 and Inter-Academia for Young Researchers Workshop, 1, 446 (2007).

S.V. Vinzents, A.V. Zaitseva, V.B. Zaitsev, G.S. Plotnikov, Genesis of nanoscale defects and destructions in GaAs at multiple quasi-static photodeformation of micron regions of semiconductor. FTP, 38(3), 257 (2004).

A. Medvid’, A. Mychko, V. Gnatyuk, S. Levytskyi, Yu. Naseka, Mechanism of nano-cone formation on Cd0.9Zn0.1Te crystal by laser radiation, Optical Materials, 32(8), 836 (2010); https://doi.org/10.1016/j.optmat.2010.03.006.

A.L. Stepanov, V.N. Popok, D.E. Hole, A.A. Bukharev, Interaction of powerful pulses of laser radiation with glasses containing implanted metallic nanoparticles, 43(11), 2100 (2001).

L.A. Golovan, P.K. Kashkarov, V.M. Lakeenko, V.Yu. Timoshenko, Effect of pulsed laser irradiation on the optical characteristics and photoconductivity of solid solutions of CdHgTe, 37(8), 931 (1997).

P.O. Gentsar, O.I. Vlasenko, S.M. Levytskyi V.A. Gnatyuk, Laser-stimulated increase reflectivity of semiconductors, Physics and Chemistry of Solid State, 15(4), 856 (2014).

A. Baidullaeva, V.P. Veleshchuk, O.I. Vlasenko, V.A. Gnatyuk, B.K. Dauletmuratov, S.N. Levytskyi, T. Aoki, Mechanisms of mass transfer of indium in CdTe under nanosecond laser irradiation, Ukrainian Journal of Physics, 56(2), 168 (2011); https://doi.org/10.15407/ujpe56.2.168.

V.P. Veleshchuk, A. Baidullaeva, A.I. Vlasenko, V.A. Gnatyuk, B.K. Dauletmuratov, S.N. Levitskii, O.V. Lyashenko, T. Aoki, Mass transfer of indium in the In-CdTe structure under nanosecond laser irradiation, Physics of the Solid State, 52(3), 469 (2010); https://doi.org/10.1134/S1063783410030054.

G.D. Ivlev, E.I. Gatskevich, V.A. Gnatyuk, V.P. Veleshchuk, A.I. Vlasenko, S.A. Dvoretskyi, N.N. Mikhailov, Dynamics of the reflectivity of cadmium telluride based solid solutions under nanosecond laser action, Proceedings of The IX International Scientific Conference “Laser Physics and Optical Technologies”, Part 2, 171(2012).

F.H. Mirzoev, V.Ya. Panchenko, L.A. Shelepin, Laser control of processes in a solid body, 166(1), 24 (1996).

F.V. Bunkin, V.M. Komissarov, Optical Excitation of Sound Waves, Acoustic Journal, 19(3), 305 (1973).

A.I. Vlasenko, V.P. Veleshchuk, V.A. Gnatyuk, S.N. Levitskii, Z.K. Vlasenko, G.D. Ivlev, E.I. Gatskevich, Acoustic response to the action of nanosecond laser pulses on an In/CdTe thin-film heterostructure, Physics of the Solid State, 57(6), 1089 (2015).

V.E. Gusev, A.A. Karabutov. Laser optoacoustics (m. Science, 1991).

S.P. Zhvavy, G.L. Zykov. Numerical modelling of the dynamics of phase transitions in CdTe initiated by nanosecond excimer laser radiation, FTP, 40(6), 652 (2006).

P.O. Gentsar, O.I. Vlasenko, S.M. Levytskyi, V.A. Gnatyuk, M.S. Zayats, O.M. Strilchyk, Yu.M. Nasieka, Optical properties of high-resistance CdTe single crystals and Cd1-xZnxTe solid solution, Physics and Chemistry of Solid State, 13(4), 874(2012).

S. M. Levytskyi, T. Zhao, Z. Cao, and A. V. Stronski, Modeling of diffusion motion of in nanoparticles in a CdTe crystal during laser-induced doping, Phys. Chem. Solid State, 22(2), 301(2021); https://doi.org/10.15330/pcss.22.2.301-306.

V.P. Veleschuk, V.A. Gnatyuk, T. Aoki, Z.K. Vlasenko, S.M. Levytskyi, A.V. Shefer, A.G. Kuzmich, K.V. Dubyk, V.V. Kuryliuk, M.V. Isaiev, Melting threshold and thermal conductivity of CdTe under pulsed laser irradiation, in: A.R. Varkonyi-Koczy (eds) Engineering for Sustainable Future. INTER-ACADEMIA 2019. Lecture Notes in Networks and Systems, 101, 101 (2020); https://doi.org/10.1007/978-3-030-36841-8_10.