Штеплюк І. І. Закономірності впливу домішки кадмію на мікроструктуру, оптичні, електронні та фононні властивості плівок ZnO

В роботі досліджено фізичну природу впливу низьких концентрацій ізоелектронної домішки кадмію на структуру, електронний, фононний та випромінювальний спектри оксиду цинку, виявлено закономірності формування твердих розчинів з високим вмістом кадмію в залежності від умов вирощування (тип підкладки, співвідношення парціальних тисків робочих газів, потужність розряду) та термічної обробки. Показано, що концентрація кадмію 0,4 ат.% приводить до суттєвого підвищення інтенсивності катодолюмінісценції оксиду цинку, що вказує на збільшення ймовірності процесів випромінювальних рекомбінації внаслідок захоплення екситону ізоелектронною пасткою і може бути використано для підвищення квантової ефективності пристроїв на основі ZnO. Показано, що зміна співвідношення парціальних тисків робочих газів та потужності магнетрона приводить до зміни вмісту кадмію в результуючій плівці, до зміщення краю власного поглинання в довгохвильову область та до зменшення оптичної ширини забороненої зони. Це свідчить про можливість цілеспрямованого керування енергетичним спектром Zn1-xCdxO. Знайдено, що тип підкладки впливає на концентрацію кадмію в плівках твердих розчинів та їх оптичні характеристики (випромінювальний час життя, квантова ефективність). Встановлено, що відпал приводить до удосконалення кристалічної структури плівок, збільшення сили електрон-фононної взаємодії, перерозподілу каналів випромінювальної рекомбінації, зміщення максимуму крайової емісії в низько-енергетичну область, а також до зникнення LO-фононів та емісійних смуг, пов'язаних з існуванням додаткової фази. Отримані результати дозволяють зрозуміти процеси формування твердих розчинів і відкривають потенційний шлях відносно легкого та дешевого контролю властивостей такої нерівноважної системи як Zn1?xCdxO. Створено та досліджено гетероструктури n-Zn1-xCdxO/p-SiC, вольт-амперні характеристики котрих виявили випрямляючу поведінку, характерну для діодів. Виявлено, що контролюючи концентрацію акцепторної домішки в шарах p-SiC, можна впливати на електричні характеристики (напруга включення, коефіцієнт випрямлення, послідовний опір) вихідних гетероструктур.