http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2018.5-6.44

УДК 535-34; 535-36

Дослідження ширини забороненої зони
в змішаних кристалах ZnS_xSe_1–x

Трубаєва О. Г., Чайка М. А.
(російською мовою)

Ключові слова: ширина забороненої зони, змішані кристали ZnS_xSe_1–x, прямі переходи, непрямі переходи.

Сцинтилятори на основі ZnS_xSe_1–x є перспективними матеріалами для рентгенівських і гамма-детекторів. Для оптоелектронних пристроїв краще використовувати напівпровідникові сполуки з прямозонною енергетичною структурою, спектральний діапазон яких лежить в області фундаментального поглинання. Ширина забороненої зони в таких напівпровідниках є важливим параметром, який впливає на енергетичну роздільну здатність, енергію іонізації, темновий струм і інші сцинтиляційні характеристики.
У даній роботі досліджено вплив вмісту сірки на оптичну ширину забороненої зони в змішаних кристалах ZnS_xSe_1–x.
Зразки для досліджень були вирощені методом Бріджмена — Стокбаргера в графітових тиглях діаметром 25 мм в атмосфері аргону (P_Ar = 2·10⁶ Па) за температури від 1870 до 2000 К залежно від складу вихідної шихти. Отримано шість зразків з різним вмістом компонентів, а саме: ZnS_0,07Se_0,93; ZnS_0,15Se_0,85; ZnS_0,22Se_0,78; ZnS_0,28Se_0,72; ZnS_0,32Se_0,68; ZnS_0,39Se_0,61.Прозорість зразків становила від 61 до 67% на довжині хвилі 1100 нм (товщина зразків 4 мм), що вказує на високу оптичну якість кристалів. Встановлено, що для змішаних кристалів ZnS_xSe_1–x зі зростанням вмісту сірки х від 0,07 до 0,39 оптична ширина забороненої зони зростає від 2,59 до 2,78 еВ для прямих переходів і від 2,49 до 2,70 еВ для непрямих. Проведено порівняння між теоретичними і експериментально отриманими значеннями ширини забороненої зони. Показано, що ширина забороненої зони досліджуваних зразків плавно залежить від складу, при цьому формування нових (дефектних) рівнів в забороненій зоні не відбувається, що вказує на можливість вирощування ZnS_xSe_1–x змішаних кристалів методами спрямованої кристалізації для використання як рентгенівських і гамма-детекторів. Більш широка заборонена зона і більш високе атомне співвідношення напівпровідника ZnS_xSe_1–x в порівнянні з кристалами ZnSe(Te, Al) розширюють область його застосування.

Україна, м. Харків, Інститут сцинтилляційних матеріалів НАН України; Польща, м. Вроцлав, Інститут низьких температур та структурних досліджень ПАН.

Опис статті для цитування: Трубаева О. Г., Чайка М. А. Исследование ширины запрещенной зоны смешанных кристаллов ZnS_xSe_1–x. Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2018, № 5-6, с. 44–49. http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2018.5-6.44

Cite the article as:: Trubaieva O. G., Chaika M. A. Investigation of band gap width in mixed ZnS_xSe_1–x crystals. Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature, 2018, no. 5-6, pp. 44–49. http://dx.doi.org/10.15222/TKEA2018.5-6.44