ХСП - Исследование фотостимулированных превращений в пленках ХСП (991024)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

http://ftemk.mpei.ac.ru/ncsПодготовлено В.А. Воронцовым © 2002e-mail: vlad@ftemk.mpei.ac.ru1УДК537С232УДК 537.311.322:539.213(076.5)Из сборника лабораторных работ по курсу"Физика и технология аморфных полупроводников"Подготовлено на кафедре Физики и технологии электротехнических материалов и компонентовА.И. Попов, Н.И. Михалев, В.А. Лигачев, В.Н. ГордеевИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОСТИМУЛИРОВАННЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ПЛЕНКАХХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЦель работы. Ознакомление с явлением фотостимулированных изменений оптических свойств в пленках халькогенидных стеклообразных полупроводников при их облучении интенсивным светом (с энергией квантов, превышающей ширину запрещеннойзоны этих материалов), а также в экспериментальном исследовании циклов «записьстирание» в свеженапыленных и отожженных образцах.Методические указания: При изучении свойств некоторых ХСП были обнаруженывизуально различимые изменения оптической плотности пленок этих материалов в процессе их облучения интенсивным светом с длиной волны из области края фундаментального поглощения (с энергией квантов, превышающей ширину запрещенной зоны материала).

Это явление в дальнейшем получило название эффекта фотостимулированных(фотоиндуцированных) изменений свойств ХСП. При этом установлены следующие факты и закономерности:1. Фотостимулированные изменения имеют место как в некристаллических пленках,приготовленных испарением в вакууме, так и в монолитных образцах, вырезанныхиз слитков ХСП.2. Эффективность фотостимулированных изменений пропускания зависит от толщиныобразцов, имея максимум при толщине, соизмеримой с эффективной глубиной поглощения возбуждающего излучения.3. При облучении изменяются не только пропускание и отражение, но, что особенноважно и интересно, показатель преломления света.4. Фотостимулированные изменения оптических свойств имеют место в весьма широкой группе бинарных и многокомпонентных ХСП, таких как As-S, As-Se, As-S-Se,As-S-Ge, As-Se-Ge, As-S-I, As-Se-I, As-Se-Tl, As-Sb-S, As-Sb-Se, As-Se-Te, As-Se-Ag,Ge-S-Se и т.д.5.

Наиболее ценным свойством ХСП при фотостимулированных изменениях, являетсяих реверсивность, т.е. возможность «стирания» записанной информации и записи наних новой информации. Стирание информации происходит обычно при нагреванииХСП до температуры, близкой к температуре размягчения и выдержке при этойтемпературе в течение нескольких минут.6. Пленки ХСП имеют очень высокую (до 10 тыс. лин/мм) разрешающую способность.7. Обратимые фотостимулированные изменения свойств не связаны ни с кристаллизацией ХСП, ни со сколько-нибудь значительным изменением его состава.http://ftemk.mpei.ac.ru/ncsПодготовлено В.А.

Воронцовым © 2002e-mail: vlad@ftemk.mpei.ac.ru28. В процессе облучения изменяются, не только оптические параметры пленки, но и еерастворимость и микротвердость.Рассмотрим несколько подробнее процесс фотостимулированных изменений напримере пленок. ХСП, в которых при облучении происходит фотопотемнение. Для этогообратимся к рис.1, на котором приведены качественные спектральные зависимости пропускания пленки ХСП в различных состояниях. Спектральная зависимость пропусканиясвеженапыленной пленки соответствует кривой «а» на рис.1, а пропускание на длиневолны стимулирующего излучения (λизл) в начальный момент воздействия равно «А».Рис.1.

Спектральные зависимости пропускания пленок ХСП в различных состояниях:а – свеженапыленном, б – облученном, в – отожженном (λизл – длина волны стимулирующего излучения).На рис.2 изображены временные зависимости циклов «запись-стирание». Здесь, какна рис.1, точка «А» соответствует начальному пропусканию свеженапыленной пленки надлине волны стимулирующего излучения. Изменение пропускания в процессе облучениясвеженапыленной пленки происходит по кривой АГ (область I, рис.2). При этом пропускание пленки в области края фундаментального поглощения в момент τ1 соответствуеткривой «б» (см. рис.1), а пропускание на длине волны стимулирующего излучения равно«Б».Рис.2.

Временные зависимости циклов «запись – стирание»Новое состояние облученной области пленки при неизменной температуре достаточно устойчиво, а при нагреве образца начинается процесс термостирания записаннойинформации (область II, рис.2). Пропускание изменяется по кривой ГД. Его дальнейшееуменьшение вызвано преобладающим влиянием на пропускание уменьшения шириныhttp://ftemk.mpei.ac.ru/ncsПодготовлено В.А. Воронцовым © 2002e-mail: vlad@ftemk.mpei.ac.ru3запрещенной зоны из-за увеличения температуры.

Строго говоря, на этом участке и заканчивается процесс стирания, а на участке III происходит лишь изменение пропусканияза счет увеличения ширины запрещенной зоны при охлаждении образца (кривая ДЕ,рис.2).Если в момент времени τ3 температура образца соответствует его температуре в моменты τ0 и τ1, то пропускание такого отожженного образца будет равно «В». При полнойрелаксации процессов в пленке, т.е. при полном ее отжиге и законченном процессе стирания, оптическое пропускание облученного участка будет близко по своему значениюоптическому пропусканию необлученных участков, а свойства такой пленки будут близки к свойствам отожженного объемного материала.

Пропускание пленки в области краяфундаментального поглощения в момент τ3 соответствует кривой «в» (см. рис.1).При последующих циклах «запись-стирание» процесс фотопотемнения будет происходить по кривой ЕЖ (область IV, рис.2), а термостирания - по кривой ЖЗ — ЗИ (области IV и V, рис.2), т.е. происходит реверсивный сдвиг края фундаментального поглощения от кривой «в» к кривой «б» и обратно (см.

рис.1).Величина фотостимулированных изменений свойств достаточно сильно зависит отхимического состава ХСП. При этом даже в пределах одной системы можно добитьсяширокого диапазона изменения величины фотопотемнения. В качестве примера на рис.3показано изменение относительного пропускания пленок ХСП системы As-Se.Рис.3. Кривые зависимости относительного пропускания пленок ХСП системы As-Se отвремени воздействия луча He-Ne лазера.Зная спектральную зависимость коэффициента поглощения в материале исследуемого образца (рис.4) можно определить его пропускание на длине волны стимулирующего излучения, пользуясь упрощенной формой закона Буггера — ЛамбертаI = I 0 ⋅ (1 − R)e −αd ,(1)где I - интенсивность излучения на. выходе из образца, %; I0 -интенсивность излучения на входе в образец, %; R - отражение от образца; α - коэффициент поглощения,см-1, d - толщина образца, см.Первоначально фотостимулированное изменение оптических свойств ХСП связывалось с фотохимическими реакциями, сопровождающимися появлением кластеров (например, мышьяка или серы).http://ftemk.mpei.ac.ru/ncsПодготовлено В.А.

Воронцовым © 2002e-mail: vlad@ftemk.mpei.ac.ru4Однако в последующем причина фотостимулированных изменений свойств ХСПвсе больше связывалась с фотоструктурными превращениями. Можно думать, что фотоструктурные превращения есть индуцированные светом изменения полимерной структуры ХСП. В пользу такого заключения говорят опыты по растворению ХСП как в органических растворителях аминного ряда, так и в некоторых неорганических растворителях.Облученные и необлученные участки растворяются с существенно разной скоростью. Врастворе бихромата калия облученные участки растворяются медленнее, чем необлученные, а в растворе натриевой щелочи, облученные участки растворяются быстрее. Этифакты говорят в пользу сложных полимеризационно-деструкционных процессов, протекающих при облучении ХСП.Рис.4.

Экспоненциальная форма края поглощения в аморфных полупроводникахпри комнатной температуре.Стрелками обозначены значения энергии 2Е для материалов, в которых электропроводность удовлетворяет соотношению: σ = С exp −E  . Кривые 1-8 со kT ответствуют следующим материалам: 1 – GeTe, 2 – Te, 3 – As2Te3, 4 – CdGeAs,5 – Ge16As35Te28S21, 6 – As2Se3, 7 – Se, 8 – As2S3В пользу фотоструктурных превращений говорят также результаты измерения микротвердости облученных и необлученных участков ХСП.Рассмотренный эффект представляет практический интерес с точки зрения голографии и оптической обработки информации. Хотя среды на основе ХСП и уступают другим средам по фоточувствительности, они отличаются весьма высокой разрешающейспособностью.

Если при этом учесть отсутствие необходимости химической обработки,радиационную стабильность, хорошую технологичность, дешевизну и другие достоинства ХСП, то становится очевидной перспективность использования этих материалов дляоптической записи информации.Оценивая пригодность использования пленок на основе ХСП в устройствах оптической обработки информации и голографии; следует изучить характеристики этих материалов и характер записи, осуществляемой на них.ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИВ качестве образцов используются тонкие (0,5 - 5 мкм) пленки, нанесенные на стеклянные подложки. Для предотвращения возможных механических повреждений и окис-http://ftemk.mpei.ac.ru/ncsПодготовлено В.А. Воронцовым © 2002e-mail: vlad@ftemk.mpei.ac.ru5ления образца облучение и термическое стирание проводится в вакууме при давлении~10-5 мм.рт.ст.Оптическая схема установки представлена на рис..5.

В качестве источника стимулирующего излучения, используется лазер ЛГН-208A, работающий в одномодовом непрерывном режиме (мощность излучения порядка 2⋅10-3 Вт, λизл=0,63 мкм). Оптический пучок, направленный по оси у, отражается от поворотного зеркала 2 и вдоль оси х вводится.в вакуумную камеру через окно оптического ввода 3. Затем, отразившись от поворотногозеркала 4, по оси z направляется на исследуемый образец 5. Прошедшее через образецизлучение попадает в окошко приемника излучения 6, в качестве которого используетсякремниевый фотодиод ФД-26К.Рис.5. Оптическая схема установки.Электрическая блок-схема установки представлена на рис.6.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов учебной работы