Анотація до роботи:

Омельченко С.О. Фізичні властивості кристалів сульфіду та селеніду цинку з дислокаціями. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук по спеціальності 01.04.07 - фізика твердого тіла. - Дніпропетровський національний університет, Дніпропетровськ, 2006.

Дисертація присвячена вирішенню проблеми з'ясування ролі часткових дислокацій у формуванні структури кристалів сульфіду й селеніду цинку в процесі їхнього вирощування з розплаву, а також закономірностей і впливу на фізичні властивості кристалів взаємодії нерухомих дислокацій з електронною підсистемою.

Доведено, що формування структури кристалів сульфіду цинку відбувається в результаті мартенситних перетворень. У кристалах селеніду цинку виявлений невідомий для сполук типу А₂В₆ вид дефектів - тетраедри дефектів упаковки. Виявлено й досліджено ефект стимульованого пластичною деформацією аномального збільшення електричної провідності кристалів ZnS і ZnSe. Доведено, що при зсуві ростових дислокацій в атмосферах Коттрелла відбувається збільшення їхньої електричної активності, що пояснює особливості різних властивостей кристалів сульфіду цинку, спостережувані в області малих деформацій. Пропонується один з механізмів деградації електролюмінесцентних властивостей досліджуваних матеріалів. Встановлено факт збільшення електричного заряду нерухомих дислокацій при збудженні електронної підсистеми кристалів сульфіду цинку.

У дисертації вирішена наукова проблема з'ясування ролі часткових дислокацій у формуванні специфічної структури кристалів сульфіду й селеніду цинку, що відбувається в процесі їхнього вирощування з розплаву, а також закономірностей взаємодії нерухомих дислокацій з електронною підсистемою кристалів. Відповідно до аналізу проведених досліджень можна сформулювати наступні основні висновки:

1. Вперше встановлено, що А-центри – складні асоціації точкових дефектів, до складу яких входять атоми алюмінію, не є стопорами для руху часткових дислокацій. Виявлено, що в процесі пластичної деформації ці центри змінюють свою орієнтацію й відновлюють рівномірність розподілу по кристалографічних напрямках, паралельно із процесом деформаційної переорієнтації кристалічної решітки мікродвійників і політипів сульфіду цинку.

2. Встановлено, що факт збереження гексагональної фази в кристалах ZnS-Al, зв'язаний зі здатністю домішки алюмінію виконувати роль стопорів для руху часткових дислокацій, що здійснюють фазовий перехід 2Н3С. Доведено, що при нормальних умовах, залежно від вмісту домішки алюмінію можливе одержання кристалів ZnS з будь-якою структурою, проміжною між високотемпературною гексагональною модифікацією вюрциту (2Н) і структурою мікродвійників сфалериту (3С). У кристалах ZnS-Al уперше зареєстрований спектр ЕПР іонів Mn²⁺, локалізованих у метастабільній гексагональній 2Н-фазі.

3. У результаті ЕПР досліджень моделі фазового переходу 2Н3С, реалізованої на основі механізму руху часткових дислокацій, з'ясована його “кінетика” і вперше отримано експериментальне підтвердження природи цього переходу як мартенситного перетворення. Виявлено, що зародками 3С-фази сфалериту є дефекти упаковки, які виникають у гексагональній 2Н-фазі кристалів ZnS у процесі її підготовки до фазового переходу.

4. На основі експериментальних фактів і аналізу дислокаційної структури стверджується, що в кристалах селеніду цинку виявлено невідомий для сполук типу А₂В₆ вид дефектів – тетраедри дефектів упаковки. Показано, що відсутність таких дефектів у мікродвійникових кристалах сульфіду цинку пов'язана з неможливістю утворення в цій структурі сидячих (вершинних) дислокацій Ломер-Коттрелла.

5. Виявлено ефект аномального збільшення ізотропної електричної провідності в пластично деформованих кристалах ZnS і ZnSе. Визначено необхідні умови для його існування. Запропоновано й підтверджено модель, що пояснює стійкість збудженого стану електронної системи в деформованих кристалах.

6. Розроблено методику ЕПР діагностики електричних властивостей нерухомих дислокацій у кристалах сульфіду цинку. Вперше експериментально доведено, що при зсуві ростових дислокацій в атмосферах Коттрелла відбувається збільшення їхньої електричної активності. На основі цього факту пояснені особливості різних фізичних властивостей кристалів, спостережуваних на початкових стадіях пластичної деформації.

7. В результаті досліджень впливу зовнішнього електричного поля на спектри ЕПР іонів Mn²⁺, локалізованих в областях дефектів упаковки кристалів ZnS, доведена можливість електропольового зсуву часткових дислокацій і визначена величина лінійної густини електричного заряду нерухомих дислокацій q = 0,4 е/вузол уздовж лінії дислокації.

8. Виявлено, що електричні поля, що викликають електролюмінесценцію сульфіду цинку, приводять до зсуву часткових дислокацій, тобто до деформаційних змін структури кристалів. На основі кореляції між змінами структури й параметрами світіння пропонується одна із головних причин деградації електролюмінесцентних джерел світла.

9. Вперше експериментально встановлено факт збільшення електричного заряду нерухомих дислокацій при збудженні електронної підсистеми кристалів сульфіду цинку.

Публікації автора:

1. Кушнир А.С., Омельченко С.А., Штамбур И.В., Якунин А.Я. Поведение примесных центров хрома и железа при люминесценции. - В кн. Вопросы физики электролюминесценции. Киев. Наукова Думка. - 1975, - С. 106 - 110.

2. Коваленко А.В., Буланый М.Ф., Омельченко С.А., Штамбуp И.В. , Якунин А.Я. и др. // Опpеделение паpаметpов локальных центpов в монокpисталлах ZnS и ZnSe Изв. вузов. Физика. - 1981. - Вып. 12. - С. 99 - 102.

3. Берлов П.А., Буланый М.Ф., Коваленко А.В., Омельченко С.А., Якунин А.Я. Рекомбинационная фотолюминесценция в пластически деформированных монокристаллах сульфида цинка, активированных Al // ФТТ. – 1987. – Т. 29, в. 7. – С. 2184

4. Беpлов П.А., Буланый М.Ф., Омельченко С.А., Дубовский П.Г. Исследование пpоцесса обpазования и диффузии точечных дефектов в ZnS методом ЭПР // Сб. Матеpиалы и пpибоpы pадиоэлектpоники. - Днепpопетpовск. - 1982. - С. 130 - 134.

5. Бредихин С.И., Омельченко С.А., Шмурак С.З. Изменение зарядовых состояний центров в кристаллах сульфида цинка с дислокациями // ЖЭТФ. - 1986. - 90. - 1. - С. 209 - 215.

6. Бредихин С.И, Гончаров В.А., Омельченко С.А., Шмытько И.М., Шмурак С.З. Особенности структурных перестроек микродвойниковых кристаллов сульфида цинка в области упругих деформаций. - Сборник докладов V международной конференции «Свойства и структура дислокаций в полупроводниках», Москва, 1986, с. 46-49.

7. Беpлов П.А., Буланый М.Ф., Омельченко С.А., Якунин А.Я. Способ получения pабочего тела для электpолюминесцентных источников света // АС № 1294243, 1986.

8. Беpлов П.А., Буланый М.Ф., Омельченко С.А., Якунин А.Я. ЭПР исследования влияния дислокаций на стpуктуpу А-центpов в кpисталлах ZnS:Al // ФТТ. - 1987. - Т. 29, Вып. 9. С. 2854 - 2856.

9. Беpлов П.А., Буланый М.Ф., Коваленко А.В., Омельченко С.А. Поведение ассоциаций точечных дефектов в пластически дефоpмиpованных кpисталлах ZnS // Сб. Матеpиалы и пpибоpы pадиоэлектpоники. - Днепpопетpовск. - 1987. -С. 78 - 86.

10. В.И. Клименко, С.А. Омельченко, С.З. Шмурак Влияние структурных изменений на интенсивность электролюминесценции сульфида цинка. ФТТ, т. 30, в. 6, 1988, с. 1803 - 1808.

11. Беpлов П.А., Буланый М.Ф., КлименкоВ.И., Омельченко С.А., Якунин А.Я. // Влияние электpического поля на стpуктуpу кpисталлов сульфида цинка ФТТ. - 1990. - Т. 32, Вып. 7. - С. 2182 - 2184.

12. Буланый М.Ф., Омельченко С.А. Обратимые изменения структуры кристаллов ZnS при упругой деформации // ФТТ. - 1997. - Т. 39, Вып 3. - С. 1230 - 1233.

13. Берлов П.А., Буланый М.Ф., Омельченко С.А. Изменение структуры и локализации центров Mn²⁺ при деформации кристаллов сульфида цинка // Кристаллография. - 1998. -Т. 43, № 3. - С. 457 - 462.

14. Гулевский Ю.А., Буланый М.Ф., Клименко В.И., Омельченко С.А. Люминесценция и ЭПР в пластически деформированных кристаллах сульфида цинка // Вісник ДДУ. Фізика, радіоелектроніка. - 1999. - Вип. 5. - С. 128 - 132.

15. Бредихин С.И., Омельченко С.А., Шмурак С.З., Якунина Н.А. ЭПР Mn²⁺ в пластически деформированных кристаллах ZnS // ФТТ. - 1981. - Т. 23, Вып. 3. - С. 903 -905.

16. Омельченко С.А., Бредихин С.И., Берлов П.А., Буланый М.Ф., Якунин А.Я. Кинетика деформационной переориентации структуры кристаллов сульфида и селенида цинка // ФТТ. - 1982. - Т. 24, Вып. 9. - С. 2803 -2808.

17. Омельченко С.А., Буланый М.Ф. О локализации центров люминесценции в кристаллах сульфида цинка // Вісник ДДУ. Фізика, радіоелектроніка. - 2000. - Вип. 6. - С. 100 - 106.

18. Буланый М.Ф., Горбань А.А., Коваленко А.В., Омельченко С.А. Кинетика процессов изменения концентрации фоточувствительных парамагнитных центров при наложении и снятии возбуждения в монокристаллах А₂В₆ // Журн. прикл. спектр. - 2002. - Т. 69, Вып. 1. - С. 133 - 134.

19. Гулевский Ю.А., Омельченко С.А., Буланый М.Ф., Хмеленко О.В. Деформационное стимулирование электрической проводимости в кристаллах сульфида цинка // Вісник ДДУ. Фізика, радіоелектроніка. - 2002. - № 9. С. 100 - 107.

20. Омельченко С.А., Буланый М.Ф., Хмеленко О.В. Влияние электрических полей неподвижных дислокаций на фотолюминесценцию и ЭПР в деформированных кристаллах ZnS // ФТТ. - 2003. - T. 45, № 9. - C. 1608 - 1613.

21. Буланый М.Ф., Клименко В.И., Коваленко А.В., Омельченко С.А., Полежаев Б.А. Спектры люминесценции ионов Mn²⁺ в монокристаллах ZnS // Вісник ДДУ. Фізика, радіоелектроніка. - 2003. - № 10. - С. 144 - 151.

22. Андреев А.А., Буланый М.Ф., Горбань А.А., Коваленко А.В., Омельченко С.А. Адаптер к автоматизированной установке для исследования оптических характеристик материалов // Системні технології. // Регіон. міжвуз. зб. наук. робіт. Дніпропетровськ: 2003. - 5(28). - С. 95 - 99.

23. Омельченко С.А. Тетраэдры дефектов упаковки в кристаллах ZnSe // Вісник Дніпропетровського університету. Фізика, радіоелектроніка. - 2005. - Вип.13 - С. 3 - 5.

24. Bulanyi M.F., Kovalenko A.V., Omelchenko S.A. Study of plastically deformed ZnS:Mn crystals by EPR // Ukr. J. Phys. 2005. V. 50. № 9. Р. 959 - 961.

25. Kalabukhova E. N., Savchenko D. V., Greulich-Weber S., Bulanyi M.F., Omelchenko S.A., Khmelenko O.V., Gorban A.A., Mokhov E.N. Luminescence and EPR Characterization of Vanadium Doped Semi-Insulating 4H SiC // Materials Science Forum - 2006 - Vols. 527-529. - P 651 - 654.

26. Омельченко С.А., Горбань А.А., Буланый М.Ф., Тимофеев А.А. ЭПР-исследования изменений зарядового состояния Cr по сечению дислокационных трубок в кристаллах ZnS // ФТТ. - 2006. - T. 48, № 5. - C. 638 - 642.