Моделирование деградации радиационно-оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников
Обсуждается проблема деградации радиационно-индуцированного оптического поглощения в халькогенидных стеклообразных полупроводниках. Рассмотрены варианты математического моделирования возможных релаксационных превращений. На примере стекол квазибинарной системы (Sb₂S₃)y(GeS₂)1–y при широкой вариации...
Gespeichert in:
| Datum: | 2000 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2000
|
| Schriftenreihe: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70966 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Моделирование деградации радиационно-оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников / Н.М. Вакив // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2000. — № 5-6. — С. 52-57. — Бібліогр.: 56 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-70966 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-709662014-11-19T03:01:44Z Моделирование деградации радиационно-оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников Вакив, Н.М. Материалы электроники Обсуждается проблема деградации радиационно-индуцированного оптического поглощения в халькогенидных стеклообразных полупроводниках. Рассмотрены варианты математического моделирования возможных релаксационных превращений. На примере стекол квазибинарной системы (Sb₂S₃)y(GeS₂)1–y при широкой вариации их химического состава показано, что адекватная математическая модель для количественного описания деградации может быть развита на основе бимолекулярной релаксационной функции, описывающей процессы аннигиляции характерных для данных аморфных материалов координационных дефектов. The degradation problem of radiation-induced optical absorption in chalcogenide vitreous semiconductors are discussed. Variants of mathematical simulation of possible relaxation transformations have been considered. On example of glasses of (Sb₂S₃)y(GeS₂)1-y quasi-binar system at wide variation their chemical composition it has been shown that adequate mathematical model for quantitative description of degradation can be developed on base of bimolecular relaxation function descripting processes of annigilation featured for data of amorphous materials of coordination defects. 2000 Article Моделирование деградации радиационно-оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников / Н.М. Вакив // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2000. — № 5-6. — С. 52-57. — Бібліогр.: 56 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70966 539.216.2 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Материалы электроники Материалы электроники |
| spellingShingle |
Материалы электроники Материалы электроники Вакив, Н.М. Моделирование деградации радиационно-оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Обсуждается проблема деградации радиационно-индуцированного оптического поглощения в халькогенидных стеклообразных полупроводниках. Рассмотрены варианты математического моделирования возможных релаксационных превращений. На примере стекол квазибинарной системы (Sb₂S₃)y(GeS₂)1–y при широкой вариации их химического состава показано, что адекватная математическая модель для количественного описания деградации может быть развита на основе бимолекулярной релаксационной функции, описывающей процессы аннигиляции характерных для данных аморфных материалов координационных дефектов. |
| format |
Article |
| author |
Вакив, Н.М. |
| author_facet |
Вакив, Н.М. |
| author_sort |
Вакив, Н.М. |
| title |
Моделирование деградации радиационно-оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников |
| title_short |
Моделирование деградации радиационно-оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников |
| title_full |
Моделирование деградации радиационно-оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников |
| title_fullStr |
Моделирование деградации радиационно-оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников |
| title_full_unstemmed |
Моделирование деградации радиационно-оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников |
| title_sort |
моделирование деградации радиационно-оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2000 |
| topic_facet |
Материалы электроники |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70966 |
| citation_txt |
Моделирование деградации радиационно-оптических свойств халькогенидных стеклообразных полупроводников / Н.М. Вакив // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2000. — № 5-6. — С. 52-57. — Бібліогр.: 56 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT vakivnm modelirovaniedegradaciiradiacionnooptičeskihsvojstvhalʹkogenidnyhstekloobraznyhpoluprovodnikov |
| first_indexed |
2025-07-05T20:04:09Z |
| last_indexed |
2025-07-05T20:04:09Z |
| _version_ |
1836838655797231616 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 5�6
52
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
Ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü äëÿ êîëè÷å-
ñòâåííîãî îïèñàíèÿ äåãðàäàöèè ìîæåò
áûòü ðàçâèòà íà îñíîâå áèìîëåêóëÿð-
íîé ðåëàêñàöèîííîé ôóíêöèè.
Îäíîé èç âàæíåéøèõ ïðîáëåì ñîâðåìåííîãî ýëåê-
òðîííîãî ïðèáîðîñòðîåíèÿ ÿâëÿåòñÿ îáåñïå÷åíèå
âûñîêîãî óðîâíÿ ñòàáèëüíîñòè èñïîëüçóåìûõ ìàòå-
ðèàëîâ [1, 2], ïîñêîëüêó äåãðàäàöèîííûå ïðåâðàùå-
íèÿ, ïðîèñõîäÿùèå ñî âðåìåíåì â òàêèõ ìàòåðèàëàõ,
íåðåäêî ñëóæàò ïðè÷èíîé êàòàñòðîôè÷åñêèõ è ïàðà-
ìåòðè÷åñêèõ îòêàçîâ àïïàðàòóðû.
Ìèêðîñòðóêòóðíûå ìåõàíèçìû ïðîöåññîâ äåãðà-
äàöèè, êàê ïðàâèëî, îïðåäåëÿþòñÿ ïðèðîäîé ñàìîãî
èñïîëüçóåìîãî ìàòåðèàëà. Ýòî õîðîøî èçâåñòíûå è
ïîäðîáíî èçó÷åííûå ïðîöåññû ðàññëîåíèÿ ôàç, àìîð-
ôèçàöèè èëè êðèñòàëëèçàöèè, õèìè÷åñêîãî âçàèìî-
äåéñòâèÿ êîíòàêòèðóþùèõ ñðåä, àííèãèëÿöèè ñòðóê-
òóðíûõ äåôåêòîâ, àáñîðáöèè è äåñîðáöèè, õèìè÷åñ-
êîé èëè ýëåêòðîëèòè÷åñêîé êîððîçèè, ýëåêòðîäèô-
ôóçèè è ò. ä. [3].
 çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ñêàçàííîå îòíîñèòñÿ è ê
õàëüêîãåíèäíûì ñòåêëîîáðàçíûì ïîëóïðîâîäíèêàì
(ÕÑÏ) � ïðåäñòàâèòåëÿì êëàññà àìîðôíûõ ñîåäè-
íåíèé ñåðû, ñåëåíà è òåëëóðà, ïîëó÷àåìûõ ïî òðàäè-
öèîííîé òåõíîëîãèè îõëàæäåíèÿ ðàñïëàâà [4, 5]. Ýòè
ìàòåðèàëû îáëàäàþò äîñòàòî÷íî âûñîêîé ïðîçðà÷-
íîñòüþ â ÈÊ-äèàïàçîíå ñïåêòðà, â ñâÿçè ñ ÷åì íàõî-
äÿò øèðîêîå ïðèìåíåíèå â îïòè÷åñêîì ïðèáîðîñò-
ðîåíèè [6�10]. Èçâåñòíî, ïî êðàéíåé ìåðå, íåñêîëü-
êî äåñÿòêîâ ñîñòàâîâ ìíîãîêîìïîíåíòíûõ ñèñòåì
ÕÑÏ äëÿ êîììåð÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ â êà÷åñòâå
âûñîêîïðîçðà÷íûõ ñðåä ÈÊ-èçëó÷åíèÿ (ãëàâíûì îá-
ðàçîì, âîëíîâîäîâ, îïòè÷åñêèõ îêîí, ïðåîáðàçóþùèõ
ýëåìåíòîâ è ò. ï.).
Ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî ÕÑÏ, êàê è ìíîãèå äðóãèå ïðåä-
ñòàâèòåëè àìîðôíûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ, áëàãîäàðÿ íàëè-
÷èþ çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè êîíòèíóàëüíîãî, ïîçèöèîííî-
ãî, òîïîëîãè÷åñêîãî è äð. áåñïîðÿäêà îêàæóòñÿ íå÷óâ-
ñòâèòåëüíûìè ê ðàçëè÷íûì âíåøíèì âîçäåéñòâèÿì [11;
12, ñ. 256]. Îäíàêî íåñìîòðÿ íà îòñóòñòâèå äàëüíåãî ïî-
ðÿäêà â àòîìíîì ðàñïîëîæåíèè, ýòè ìàòåðèàëû çà÷àñòóþ
äåìîíñòðèðóþò âûñîêóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê âîçäåéñòâèþ
íåêîòîðûõ ôàêòîðîâ. Äîñòàòî÷íî óïîìÿíóòü î ïîëó÷èâ-
øèõ ñ íà÷àëà 1970-õ ãîäîâ øèðîêèé ðåçîíàíñ â êðóãàõ
ðàçðàáîò÷èêîâ áåññåðåáðÿíûõ òâåðäîòåëüíûõ ñèñòåì îá-
ðàáîòêè, ïåðåäà÷è è õðàíåíèÿ îïòè÷åñêîé èíôîðìàöèè
ýôôåêòàõ ôîòîèíäóöèðîâàííîãî èçìåíåíèÿ ñâîéñòâ ÕÑÏ
[13�15]. Óïîìÿíóòûå ýôôåêòû ñóùåñòâåííî ïðîÿâëÿþòñÿ,
êàê ïðàâèëî, â òîíêèõ ïëåíêàõ äàííûõ ìàòåðèàëîâ, ïî-
ëó÷åííûõ òåðìîâàêóóìíûì îñàæäåíèåì, à â ñòåêëàõ è
ïîðîøêàõ, ñèíòåçèðîâàííûõ ïðÿìûì ñïëàâëåíèåì èñ-
õîäíûõ õèìè÷åñêèõ êîìïîíåíòîâ, îíè âûðàæåíû íàìíî-
ãî ñëàáåå èç-çà íåáîëüøîé ãëóáèíû ïðîíèêíîâåíèÿ ïî-
ãëîùàåìîãî ñâåòà [15]. Ïîýòîìó ëàçåðíîå èçëó÷åíèå ïðàê-
òè÷åñêè íèêîãäà íå èñïîëüçîâàëîñü ñ öåëüþ òåõíîëîãè-
÷åñêîé ìîäèôèêàöèè òîíêîïëåíî÷íûõ è, òåì áîëåå, ìîíî-
ëèòíûõ ñòåêëîîáðàçíûõ õàëüêîãåíèäîâ. Òåì íå ìåíåå
ñàìî íàëè÷èå ïîäîáíûõ èçìåíåíèé ñâèäåòåëüñòâóåò î
âîçìîæíîñòè öåëåíàïðàâëåííîãî óïðàâëåíèÿ ñâîéñòâà-
ìè ýòèõ îáúåêòîâ. Ê ÷èñëó íàèáîëåå ýôôåêòèâíûõ ìî-
äèôèöèðóþùèõ âîçäåéñòâèé ïðèíàäëåæèò, â ÷àñòíîñòè,
îáëó÷åíèå ïîòîêîì âûñîêîýíåðãåòè÷åñêèõ èîíèçèðóþùèõ
èçëó÷åíèé èëè, äðóãèìè ñëîâàìè, òåõíîëîãèÿ ðàäèàöèîí-
íîé îáðàáîòêè ÕÑÏ [16, ñ. 158�180].
Ïåðâûå ýêñïåðèìåíòû ïî èçó÷åíèþ ðàäèàöè-
îííî-ñòèìóëèðîâàííûõ èçìåíåíèé (ÐÑÈ)
ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ ÕÑÏ ïðîâåäåíû åùå â
íà÷àëå 1960-õ ãîäîâ È. À. Äîìîðÿä. Áûëî óñòàíîâ-
ëåíî, â ÷àñòíîñòè, ÷òî ïîñëå îáðàáîòêè ìîíîëèòíûõ
ñòåêîë òèïà òðèñóëüôèäà èëè òðèñåëåíèäà ìûøüÿêà
ãàììà-êâàíòàìè ðàäèîíóêëèäà 60Ñî ñî ñðåäíåé ýíåð-
ãèåé Ecp=1,25 ÌýÂ â óñëîâèÿõ ñòàöèîíàðíîãî ðàäè-
àöèîííîãî âîçäåéñòâèÿ, ò. å. ïðè ïîìåùåíèè äàííûõ
ìàòåðèàëîâ íà äëèòåëüíîå âðåìÿ â êàíàë ïîñòîÿííî
äåéñòâóþùåãî âûñîêîýíåðãåòè÷åñêîãî èîíèçèðóþ-
ùåãî ãàììà-èçëó÷åíèÿ, ñóùåñòâåííî è íåîáðàòèìî
èçìåíÿþòñÿ èõ ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà � ìèêðî-
òâåðäîñòü, ìîäóëü ñäâèãà, âíóòðåííåå òðåíèå, êîýô-
ôèöèåíò Ïóàññîíà è ò. ï. [17�20].
Âïîñëåäñòâèè (1970-å�1980-å ãîäû) ýòè ðàáîòû
ïðîäîëæàëèñü ðàçëè÷íûìè íàó÷íûìè øêîëàìè [21�
31]. Áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî âûñîêîýíåðãåòè÷åñêîå
îáëó÷åíèå èçìåíÿåò òàêæå âåëè÷èíó è õàðàêòåð òåì-
ïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ýëåêòðîïðîâîäèìîñòè ÕÑÏ,
ðàñøèðÿåò ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí èõ ÷óâñòâèòåëü-
íîñòè, óìåíüøàåò îïòè÷åñêóþ øèðèíó çàïðåùåííîé
ïñåâäîùåëè, óñèëèâàåò êîëåáàòåëüíûå ïîëîñû ïðè-
ìåñíîãî ÈÊ-ïîãëîùåíèÿ. Íàêîíåö, â ðåçóëüòàòå ìíî-
ãî÷èñëåííûõ ýêñïåðèìåíòîâ ïî âëèÿíèþ ðàçëè÷íûõ
óðîâíåé ðàäèàöèè íà îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà ÕÑÏ áûëà
ÌÎÄÅËÈÐÎÂÀÍÈÅ ÄÅÃÐÀÄÀÖÈÈ ÐÀÄÈÀÖÈÎÍÍÎ-
ÎÏÒÈ×ÅÑÊÈÕ ÑÂÎÉÑÒ ÕÀËÜÊÎÃÅÍÈÄÍÛÕ
ÑÒÅÊËÎÎÁÐÀÇÍÛÕ ÏÎËÓÏÐÎÂÎÄÍÈÊÎÂ
Ê. ò. í. Í. Ì. ÂÀÊÈÂ
Óêðàèíà, ã. Ëüâîâ, Íàó÷.-ïðîèçâîäñòâ. ïðåäïðèÿòèå «Êàðàò»
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
13.07 2000 ã.
Îïïîíåíò ê. ô.-ì. í. À. Ã. ÌÈÊÎËÀÉ×ÓÊ
Àâòîð âûðàæàåò áëàãîäàðíîñòü ñîòðóäíèêó Âàðøàâñêîé Ïî-
ëèòåõíèêè äîêòîðó Á. Áóòêåâè÷ó çà ïîëåçíûå çàìå÷àíèÿ è
äèñêóññèè.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 5�6 53
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
îáîñíîâàíà âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ äàííûõ ìà-
òåðèàëîâ â êà÷åñòâå ÷óâñòâèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ òâåð-
äîòåëüíûõ äîçèìåòðè÷åñêèõ ñèñòåì ïðîìûøëåííî-
ãî íàçíà÷åíèÿ [32, 33]. ×òî æå êàñàåòñÿ òåõíîëîãè-
÷åñêîé ìîäèôèêàöèè ÕÑÏ, òî íàèáîëåå ýôôåêòèâ-
íûì ñëåäóåò ñ÷èòàòü ãàììà-îáëó÷åíèå, îáëàäàþùåå
âûñîêîé ñòåïåíüþ ïðîíèêíîâåíèÿ [34, ñ. 72�75] è,
êàê ñëåäñòâèå, õàðàêòåðèçóþùååñÿ íåîáõîäèìîé ðàâ-
íîìåðíîñòüþ ïðîèçâîäèìûõ ñòðóêòóðíûõ èçìåíåíèé
ïî âñåìó îáúåìó ñòåêëîîáðàçíîãî ìàòåðèàëà.
 1990-õ ãîäàõ óäàëîñü ðàñêðûòü ïðèðîäó íà-
áëþäàåìûõ ÐÑÈ ñâîéñòâ îäíîãî èç íàèáîëåå òè-
ïè÷íûõ ìîäåëüíûõ ïðåäñòàâèòåëåé ÕÑÏ � ñòåê-
ëîîáðàçíîãî òðèñóëüôèäà ìûøüÿêà As2S3, îáëàäà-
þùåãî êâàçèñëîèñòîé 2D-ñòðóêòóðîé. Èñïîëüçóÿ ñîá-
ñòâåííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû èçó÷åíèÿ
ðàäèàöèîííî-íàâåäåííîãî îòðàæåíèÿ ìåòîäîì ÈÊ
Ôóðüå-ñïåêòðîìåòðèè [35] è ýëåêòðîííûé ïàðàìàã-
íèòíûé ðåçîíàíñ (ÝÏÐ) [36], à òàêæå áàçèðóÿñü íà
ìíîãî÷èñëåííûõ ðàçðîçíåííûõ äàííûõ äðóãèõ àâ-
òîðîâ [37, 38 è äð.], èññëåäîâàòåëüñêàÿ ãðóïïà Î. È.
Øïîòþêà ïðèøëà ê âûâîäó î âîçìîæíîñòè ðàäèà-
öèîííîãî èíèöèèðîâàíèÿ â ÕÑÏ òàê íàçûâàåìûõ
äåñòðóêöèîííî-ïîëèìåðèçàöèîííûõ ïðåâðàùåíèé,
ò. å. ïåðåêëþ÷åíèé êîâàëåíòíûõ õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé,
ôîðìèðóþùèõ ñòåêëîîáðàçóþùèé ñòðóêòóðíûé êàð-
êàñ [39�41]. Ïðîäóêòû òàêèõ ïåðåêëþ÷åíèé ñòàáè-
ëèçèðóþòñÿ â âèäå àíîìàëüíî-êîîðäèíèðîâàííûõ äè-
àìàãíèòíûõ äåôåêòíûõ ïàð, ïðè÷åì ñâåðõêîîðäè-
íèðîâàííûé àòîì îáëàäàåò èçáûòî÷íûì ïîëîæèòåëü-
íûì, à íåäîêîîðäèíèðîâàííûé � îòðèöàòåëüíûì
ýëåêòðè÷åñêèì çàðÿäîì, îáåñïå÷èâàÿ òåì ñàìûì ïîë-
íîå ñîõðàíåíèå ýëåêòðîíåéòðàëüíîñòè îáðàçöà. Ýíåð-
ãåòè÷åñêèå êîíôèãóðàöèè òàêèõ äåôåêòîâ äîñòàòî÷-
íî ïîäðîáíî ðàññìîòðåíû Ð. Ñòðèòîì [42]. Ìîäåëü
êîîðäèíàöèîííîãî äåôåêòîîáðàçîâàíèÿ íå ìåíåå óñ-
ïåøíî ïðèìåíÿëàñü è äëÿ îáúÿñíåíèÿ ìèêðîñòðóê-
òóðíîãî ìåõàíèçìà ôîòîèíäóöèðîâàííûõ ïðåâðàùå-
íèé â òîíêèõ ïëåíêàõ As2S3 [43].
Âñå âûøåóïîìÿíóòûå ðàçðàáîòêè áàçèðîâàëèñü íà
ïðèçíàíèè ïðåäïîëîæåíèÿ î ñòàáèëüíîñòè íàáëþäàåìûõ
ÐÑÈ â îáëó÷åííûõ îáðàçöàõ ñòåêîë íà ïðîòÿæåíèè äëè-
òåëüíîãî ïåðèîäà ïîñëå ðàäèàöèîííîé îáðàáîòêè. Âïåð-
âûå îíî áûëî âûñêàçàíî È. À. Äîìîðÿä îòíîñèòåëüíî
âðåìåííîé ñîõðàíÿåìîñòè ãàììà-èíäóöèðîâàííîãî óâå-
ëè÷åíèÿ ìèêðîòâåðäîñòè ñòåêëîîáðàçíîãî ñåëåíà (ýôôåêò
ðàäèàöèîííîãî óïðî÷íåíèÿ) [20]. Äåéñòâèòåëüíî, åñëè
èñõîäèòü èç òîãî, ÷òî õîðîøî îòîææåííûå ñòåêëà, êàê
ïðàâèëî, íå ïðîÿâëÿþò çàìåòíûõ èçìåíåíèé ñâîèõ ôèçè-
êî-õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ ïðè íîðìàëüíûõ óñëîâèÿõ õðà-
íåíèÿ, êîãäà òåìïåðàòóðà îêðóæàþùåé ñðåäû íå ïðåâû-
øàåò îïðåäåëåííîãî êðèòè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ (áëèçêîãî ê
òåìïåðàòóðíîìó äèàïàçîíó ðàçìÿã÷åíèÿ ñòåêëà) è (èëè)
íå ïîäâåðæåíà çíà÷èòåëüíûì öèêëè÷åñêèì ïåðåïàäàì
[4, 5, 44], òðóäíî îæèäàòü êàêèõ-ëèáî çíà÷èòåëüíûõ èçìå-
íåíèé ýòèõ ñâîéñòâ è â îáëó÷åííûõ ñòåêëàõ, õðàíÿùèõ-
ñÿ â åñòåñòâåííûõ óñëîâèÿõ.
Îäíàêî ñðàâíèòåëüíî íåäàâíî áûëî ïîêàçàíî, ÷òî
ÐÑÈ ñâîéñòâ ÕÑÏ íåñòàáèëüíû. Â çàâèñèìîñòè îò õè-
ìè÷åñêîãî ñîñòàâà ñòåêëà îíè ñîäåðæàò äâå ñîñòàâëÿþ-
ùèå � ñòàòè÷åñêóþ, îñòàþùóþñÿ ïîñòîÿííîé ïîñëå îá-
ëó÷åíèÿ, è äèíàìè÷åñêóþ, ïîñòåïåííî çàòóõàþùóþ íà
ïðîòÿæåíèè íåñêîëüêèõ ìåñÿöåâ ïîñëå ïðåêðàùåíèÿ ðà-
äèàöèîííîãî âîçäåéñòâèÿ [45, 46].
Ïîäîáíàÿ ñèòóàöèÿ íàáëþäàëàñü â íåêîòîðûõ àìîð-
ôíûõ ìàòåðèàëàõ è ðàíüøå, íî ëèøü â èñêëþ÷èòåëü-
íûõ ñëó÷àÿõ. Òàê, ñîîáùàëîñü î ÿâëåíèè çàòóõàíèÿ â
ñòåêëàõ òðèñóëüôèäà ìûøüÿêà îïòè÷åñêîé àíèçîòðîïèè,
íàâåäåííîé îáëó÷åíèåì íàïðàâëåííûì âûñîêîýíåðãåòè-
÷åñêèì ýëåêòðîííûì ïîòîêîì [47], èëè î ÿâëåíèè ÷àñ-
òè÷íîãî îñëàáëåíèÿ ôîòîèíäóöèðîâàííîãî äèõðîèçìà è
äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ [48]. Îäíàêî â ïåðâîì ñëó÷àå ýô-
ôåêò ñîçäàâàëñÿ îñîáîé ãåîìåòðèåé îáëó÷åíèÿ è ðåãèñò-
ðàöèè çîíäèðóþùåãî ñâåòîâîãî èçëó÷åíèÿ, â ñâÿçè ñ ÷åì
íå ìîã áûòü ïðèçíàí êàê ìåòîä ñòàöèîíàðíîé ðàäèàöè-
îííîé îáðàáîòêè (òåì áîëåå ÷òî ñòàòè÷åñêàÿ ñîñòàâëÿþ-
ùàÿ íàáëþäàåìûõ îïòè÷åñêèõ èçìåíåíèé îòñóòñòâîâàëà
âîîáùå). Âî âòîðîì æå ñëó÷àå èñïîëüçîâàëèñü òîíêî-
ïëåíî÷íûå îáúåêòû â óñëîâèÿõ âîçäåéñòâèÿ ïîëÿðèçî-
âàííîãî ñâåòà ñ ýíåðãèåé êâàíòîâ ïîðÿäêà øèðèíû çàï-
ðåùåííîé ïñåâäîùåëè ÕÑÏ, èíèöèèðóþùåãî äîâîëüíî
ñëàáûå îïòè÷åñêèå ýôôåêòû.
Òàêèì îáðàçîì, ñ ïðîáëåìîé äåãðàäàöèè ðàäèàöè-
îííî-îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ àìîðôíûõ ïîëóïðîâîäíè-
êîâ òèïà ÕÑÏ (à ìû ïîëàãàåì, ÷òî ýòî ÿâëåíèå ïðè-
ñóùå è áîëåå øèðîêîìó êëàññó íåóïîðÿäî÷åííûõ
ìàòåðèàëîâ) èññëåäîâàòåëè ñòîëêíóëèñü ñðàâíèòåëü-
íî íåäàâíî. Äëÿ óïðàâëÿåìîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî
ìîäèôèöèðîâàíèÿ èõ ýêñïëóàòàöèîííûõ ïàðàìåòðîâ
êðàéíå íåîáõîäèìî òî÷íîå çíàíèå êîëè÷åñòâåííûõ
õàðàêòåðèñòèê ïðîèñõîäÿùèõ äåãðàäàöèîííûõ ïðå-
âðàùåíèé, à òàêæå ìèêðîñêîïè÷åñêèõ ìåõàíèçìîâ
ñîïóòñòâóþùèõ ñòðóêòóðíûõ èçìåíåíèé.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðîàíàëèçèðîâàíû âîçìîæ-
íûå ìåõàíèçìû äåãðàäàöèè ðàäèàöèîííî-íà-
âåäåííûõ îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ àìîðôíûõ ïîëóïðî-
âîäíèêîâ ñ öåëüþ èõ àäåêâàòíîãî ìàòåìàòè÷åñêîãî
îïèñàíèÿ, ò. å. ñîçäàíèÿ ïðèåìëåìîé êîëè÷åñòâåííîé
ìîäåëè êèíåòèêè çàòóõàíèÿ äèíàìè÷åñêîé ñîñòàâëÿ-
þùåé ÐÑÈ. Ðàçâèòûé ïîäõîä àïðîáèðîâàí íà ïðèìå-
ðå ñòåêîë êâàçèáèíàðíîé ñèñòåìû (Sb2S3)y(GeS2)1�y,
ñòðóêòóðíûé êàðêàñ êîòîðûõ ïîñòðîåí èç ñòåêëî-
îáðàçóþùèõ åäèíèö, îáëàäàþùèõ âûñîêîé ÷óâñòâè-
òåëüíîñòüþ ê âîçäåéñòâèþ âíåøíèõ ôàêòîðîâ, �
3D-ðàçìåðíûõ òåðàýäðîâ GeS4/2 [4, 5, 49] è êâàçè-
ñëîèñòûõ (2D-ðàçìåðíûõ) ïèðàìèä SbS3/2, îáëàäà-
þùèõ âûñîêîé íàñûùåííîñòüþ õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé
è ïîýòîìó îñëàáëÿþùèõ ýôôåêòû ðàäèàöèîííîãî
âîçäåéñòâèÿ [16, 27, 28].
 êà÷åñòâå ðåëàêñàöèîííîãî ïàðàìåòðà äëÿ îïè-
ñàíèÿ äåãðàäàöèè ðàäèàöèîííî-îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ
óäîáíî èñïîëüçîâàòü îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå êà-
êîãî-íèáóäü ýêñïëóàòàöèîííîãî ïàðàìåòðà ÕÑÏ, íà-
ïðèìåð, îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå êîýôôèöèåíòà îï-
òè÷åñêîãî ïîãëîùåíèÿ ∆α/α0(α0 � êîýôôèöèåíò
îïòè÷åñêîãî ïîãëîùåíèÿ íåîáëó÷åííîãî îáðàçöà).
Êðîìå òîãî, ó÷èòûâàÿ ðàíåå óñòàíîâëåííóþ ñïåêò-
ðàëüíóþ çàâèñèìîñòü ýòîãî ïàðàìåòðà [46], öåëåñî-
îáðàçíî äëÿ êîëè÷åñòâåííûõ ðàñ÷åòîâ âûáðàòü ìàê-
ñèìàëüíóþ âåëè÷èíó χ=(∆α/α0)max, äîñòèãàåìóþ â
îáëàñòè êðàÿ ôóíäàìåíòàëüíîãî îïòè÷åñêîãî ïîãëî-
ùåíèÿ.
Ïðîàíàëèçèðóåì âîçìîæíûå âàðèàíòû ðàññìàò-
ðèâàåìîãî ïðîöåññà äåãðàäàöèè. Ïîñêîëüêó íà ìèêðî-
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 5�6
54
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
ñòðóêòóðíîì óðîâíå ðàäèàöèîííûå ýôôåêòû âûçâà-
íû ïîÿâëåíèåì â èññëåäóåìûõ ìàòåðèàëàõ ñïåöèôè-
÷åñêèõ äåôåêòíûõ ïàð ñ íàðóøåííîé àòîìíîé êîîð-
äèíàöèåé � êîîðäèíàöèîííûõ äåôåêòîâ [41], òî
èìåííî èõ êîíöåíòðàöèþ n öåëåñîîáðàçíî ñîïîñòà-
âèòü ñ êîëè÷åñòâåííûì çíà÷åíèåì êîíòðîëèðóåìîãî
ðåëàêñàöèîííîãî ïàðàìåòðà χ. Äðóãèìè ñëîâàìè, àí-
íèãèëÿöèÿ ýòèõ äåôåêòîâ â ãàììà-îáëó÷åííûõ îá-
ðàçöàõ ÕÑÏ ñîîòâåòñòâóåò äåãðàäàöèè äèíàìè÷åñ-
êîé ñîñòàâëÿþùåé ðàäèàöèîííî-èíäóöèðîâàííîãî ïî-
òåìíåíèÿ, ò. å. îáà ýòèõ ïðîöåññà îïèñûâàþòñÿ îä-
íèì è òåì æå êèíåòè÷åñêèì óðàâíåíèåì.
Î÷åâèäíî, â íàèáîëåå îáùåì ñëó÷àå äåãðàäà-
öèÿ ïðîèñõîäèò ïðè óñëîâèè, ÷òî ñêîðîñòü àííèãè-
ëÿöèè êîîðäèíàöèîííûõ äåôåêòîâ dn/dt ïðîïîð-
öèîíàëüíà α-é ñòåïåíè èõ êîíöåíòðàöèè n è β-é ñòå-
ïåíè âðåìåíè ïîñëå îáëó÷åíèÿ t [50]:
dn/dt=�λnαtβ, (1)
ãäå λ � íåêîòîðàÿ ïîñòîÿííàÿ, çàâèñÿùàÿ, ïðåæäå
âñåãî, îò õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ÕÑÏ.
Äàííîå óðàâíåíèå ýêâèâàëåíòíî äèôôåðåíöè-
àëüíîìó óðàâíåíèþ çàòóõàíèÿ äèíàìè÷åñêîé ñîñòàâ-
ëÿþùåé ÐÑÈ, ïîëó÷àåìîìó ïóòåì çàìåíû êîíöåíò-
ðàöèè êîîðäèíàöèîííûõ äåôåêòîâ n çíà÷åíèåì ðå-
ëàêñàöèîííîãî ïàðàìåòðà χ. Ðåøåíèåì ýòîãî óðàâ-
íåíèÿ ÿâëÿåòñÿ ðåëàêñàöèîííàÿ ôóíêöèÿ (ÐÔ), óäîâ-
ëåòâîðÿþùàÿ óñëîâèÿì ýêñïåðèìåíòàëüíîãî íàáëþ-
äåíèÿ äèíàìè÷åñêèõ ÐÑÈ:
t n n
t n
→ ⇒ → = → =
→ ∞ ⇒ → →
0
0 0
0 0const,èëè const;
,èëè .
χ χ
χ (2)
Âîçìîæíû ïÿòü ðàçëè÷íûõ âàðèàíòîâ ïîñòðîå-
íèÿ ÐÔ (ñì. òàáë. 1), óäîâëåòâîðÿþùèõ óñëîâèÿì
(2). Ïàðàìåòð τ (èñ÷èñëÿåòñÿ â äíÿõ ïîñëå ðàäèà-
öèîííîé îáðàáîòêè) âî âñåõ ýòèõ ôóíêöèÿõ îñîáûì
îáðàçîì õàðàêòåðèçóåò ïðîäîëæèòåëüíîñòü ïîñò-
ðàäèàöèîííîãî ðåëàêñàöèîííîãî ïðîöåññà.
Ïåðâàÿ ÐÔ ñîîòâåòñòâóåò íàèáîëåå îáùåìó
ñëó÷àþ äåãðàäàöèè, ò. å. ïîëíîìó ðåøåíèþ äèôôå-
ðåíöèàëüíîãî óðàâíåíèÿ (1). Îíà ñîäåðæèò ÷åòûðå
àðãóìåíòà (χ0 èëè n0, r, k, τ), â ñâÿçè ñ ÷åì ðåäêî
èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îïèñàíèÿ ðåàëüíûõ ðåëàêñàöèîí-
íûõ ïðîöåññîâ.
Âòîðàÿ ÐÔ, ïðîÿâëÿþùàÿ ñâîåîáðàçíóþ "ïðî-
òÿæåííîñòü" áëàãîäàðÿ ñòåïåííîé êèíåòèêå àííèãè-
ëÿöèè äåôåêòîâ, ÷àñòî èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îïèñàíèÿ
ïîñòðàäèàöèîííûõ òåðìè÷åñêèõ ýôôåêòîâ â íåêî-
òîðûõ îêñèäíûõ ñòåêëàõ, ïðè÷åì ïîêàçàòåëü ñòåïåíè
α, êàê ïðàâèëî, ïðèíèìàåò çíà÷åíèå îò 3 äî 10 [50].
Òðåòüÿ ÐÔ, âûðàæåííàÿ ïðîñòîé ýêñïîíåíöèàëü-
íîé çàâèñèìîñòüþ îò âðåìåíè, ñîîòâåòñòâóåò õîðî-
øî èçâåñòíîìó ñëó÷àþ ìîíîìîëåêóëÿðíîé ðåëàêñà-
öèè [51, ñ. 174�177]. Ýòà ôóíêöèÿ ñàìà ïî ñåáå
ïðàêòè÷åñêè íå èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îïèñàíèÿ ðåëàêñà-
öèîííûõ ïðåâðàùåíèé â ñòåêëàõ, îäíàêî ìíîãèå äåã-
ðàäàöèîííûå ïðîöåññû ÷àñòî ñîîòâåòñòâóþò ëèíåé-
íîé êîìáèíàöèè äâóõ è áîëåå ýêñïîíåíöèàëüíûõ ñî-
ñòàâëÿþùèõ [52].
Åñëè ïðîöåññ äåãðàäàöèè âûçâàí ðåêîìáèíàöèåé
ñïåöèôè÷åñêèõ äåôåêòíûõ ïàð òèïà ýëåêòðîíîâ è
äûðîê, âàêàíñèé è ñìåùåííûõ àòîìîâ è äð., òî õà-
ðàêòåð èõ êèíåòèêè îïðåäåëÿåòñÿ áèìîëåêóëÿðíîé
ÐÔ (÷åòâåðòàÿ â òàáë. 1) [50�52].
Ïÿòàÿ ÐÔ äîâîëüíî ÷àñòî èñïîëüçóåòñÿ äëÿ îïè-
ñàíèÿ ñòðóêòóðíîé, ìåõàíè÷åñêîé, à òàêæå ýëåêòðè-
÷åñêîé äåãðàäàöèè â ìîëåêóëÿðíûõ è ýëåêòðîííûõ
ñòåêëàõ [53]. Ýòî òàê íàçûâàåìàÿ ÐÔ ÄåÁàñòà�
Äæèëàðäà [54] èëè Óèëüÿìñà�Óîòòñà [55]. Íåîá-
õîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ýòà ôóíêöèÿ âïîëíå ïðèåìëå-
ìà äëÿ êîëè÷åñòâåííîãî âûðàæåíèÿ êèíåòèêè çàòó-
õàíèÿ íåêîòîðûõ èíäóöèðîâàííûõ ÿâëåíèé â ÕÑÏ,
íàïðèìåð, ôîòîèíäóöèðîâàííîé àíèçîòðîïèè [56].
Äðóãèå ñëó÷àè äåãðàäàöèîííûõ ïðîöåññîâ ÿâëÿ-
þòñÿ, âîîáùå ãîâîðÿ, ÷èñòî ãèïîòåòè÷åñêèìè, ïîñêîëüêó
ñîîòâåòñòâóþùèå èì ÐÔ íå óäîâëåòâîðÿþò óñëî-
âèþ (2). Êðîìå òîãî, â íàñòîÿùåé ðàáîòå ìû íå ðàñ-
ñìàòðèâàåì áîëåå ñëîæíûå ñëó÷àè äåãðàäàöèè, îïè-
ñûâàþùèåñÿ àëãåáðàè÷åñêîé ñóììîé íåñêîëüêèõ ÐÔ.
Ðàññìîòðèì âîçìîæíîñòè ïðèìåíåíèÿ äàííîãî ïîä-
õîäà ê îïèñàíèþ êèíåòèêè çàòóõàíèÿ ðàäèàöèîííî-èí-
äóöèðîâàííîãî ïîòåìíåíèÿ ÕÑÏ êâàçèáèíàðíîé ñèñòå-
ìû (Sb2S3)y(GeS2)1�y.
Èññëåäóåìûå îáðàçöû ÷åòûðåõ ðàçëè÷íûõ ñîñòàâîâ,
õàðàêòåðèçóþùèåñÿ ðàçëè÷íûìè çíà÷åíèÿìè ñðåäíåãî
êîîðäèíàöèîííîãî ÷èñëà Z (ò. å. êîëè÷åñòâîì êîâàëåíò-
íûõ õèìè÷åñêèõ ñâÿçåé íà îäèí àòîì ôîðìóëüíîé åäè-
íèöû ñòåêëà) ïîëó÷àëè òðàäèöèîííûì ìåòîäîì îõëàæ-
äåíèÿ ðàñïëàâà [4]. Ðàäèàöèîííóþ îáðàáîòêó äàííûõ
ñòåêîë ïðîâîäèëè ãàììà-êâàíòàìè ðàäèîíóêëèäà 60Co
(Eñð.=1,25 MýÂ) ïðè ñóììàðíîé ïîãëîùåííîé äîçå
3,0 MÃé (ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà â êàìåðå íà ïðî-
òÿæåíèè âñåãî ïåðèîäà îáëó÷åíèÿ íå ïðåâûøàëà 320�
330 Ê). Äëÿ îïòè÷åñêèõ èçìåðåíèé êîíòðîëèðóåìîãî ðå-
ëàêñàöèîííîãî ïàðàìåòðà χ èñïîëüçîâàëè äâóõëó÷åâîé
ñïåêòðîôîòîìåòð «Specord M-40», ðàáîòàþùèé â ñïåêò-
ðàëüíîé îáëàñòè 200�900 íì. Áîëåå ïîäðîáíî òåõíîëî-
ãè÷åñêèå îñîáåííîñòè ïîëó÷åíèÿ îáðàçöîâ ÕÑÏ è ìåòî-
äèêà ïðîâîäèìûõ îïòè÷åñêèõ èçìåðåíèé îïèñàíû â ðà-
áîòàõ [45, 46].
Êîëè÷åñòâåííûå çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ âñåõ ïÿòè ÐÔ
(n0 èëè χ0, τ, k è r), ðàññ÷èòàííûå òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû
ìèíèìèçèðîâàòü ñîîòâåòñòâóþùèå èì ñðåäíèå êâàäðà-
òè÷åñêèå îòêëîíåíèÿ err îò ýêñïåðèìåíòàëüíî èçìåðåí-
íûõ çíà÷åíèé ðåëàêñàöèîííîãî ïàðàìåòðà χ, ïðèâåäåíû
â òàáë. 2.
Îò÷åòëèâî âèäíî, ÷òî âðåìåííàÿ äåãðàäàöèÿ ïàðàìåò-
ðà χ (à ñëåäîâàòåëüíî, è êîíöåíòðàöèè ðàäèàöèîííî-
èíäóöèðîâàííûõ êîîðäèíàöèîííûõ äåôåêòîâ n) àäåê-
âàòíî îïèñûâàåòñÿ áèìîëåêóëÿðíîé ÐÔ. Äåéñòâèòåëüíî,
â ýòîì ñëó÷àå äîñòèãàåòñÿ äîñòàòî÷íî íèçêîå ñðåäíåå îò-
êëîíåíèå (err=2,2·10�3) ïðè ìèíèìàëüíîì (2) êîëè÷å-
ñòâå "ïîäãîíî÷íûõ" ïàðàìåòðîâ. Êðîìå òîãî, êîíöåíòðà-
öèîííûå çàâèñèìîñòè ïàðàìåòðîâ áèìîëåêóëÿðíîé ÐÔ
χ0 è τ íîñÿò ïëàâíûé, ìîíîòîííûé õàðàêòåð ïîñòåïåííî-
ãî óâåëè÷åíèÿ ïî ìåðå âîçðàñòàíèÿ ñðåäíåãî êîîðäèíà-
öèîííîãî ÷èñëà Z, êàê è ñëåäîâàëî îæèäàòü èç àíàëèçà
àíàëîãè÷íûõ çàâèñèìîñòåé ÐÑÈ äëÿ äðóãèõ êâàçèáè-
íàðíûõ ñèñòåì ÕÑÏ [16, 27, 28]. Â ýòîì îòíîøåíèè, íå-
ñìîòðÿ íà íèçêèå çíà÷åíèÿ err, ïðàêòè÷åñêè íåïðèåìëå-
ìîé ñëåäóåò ñ÷èòàòü àïïðîêñèìàöèþ ðàññìàòðèâàåìûõ çà-
âèñèìîñòåé ñ ïîìîùüþ ïåðâîé è âòîðîé ÐÔ (ñì. òàáë. 1),
ïàðàìåòðû τ êîòîðûõ ïðåòåðïåâàþò çíà÷èòåëüíûé ðàç-
áðîñ ïðè èçìåíåíèè õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ñòåêëà.
Äàííûé âûâîä ÿâëÿåòñÿ åùå îäíèì íåçàâèñè-
ìûì ïîäòâåðæäåíèåì ïðèðîäû ðàäèàöèîííî-èíäó-
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 5�6 55
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
Òàáëèöà 2
Ïàðàìåòðû ðåëàêñàöèîííûõ ôóíêöèé, îïèñûâàþùèõ ïîñòðàäèàöèîííûå äåãðàäàöèîííûå ïðîöåññû
â õàëüêîãåíèäíûõ ñòåêëàõ ñèñòåìû (Sb2S3)y(GeS2)1�y
y Z
χ0 τ k r err χ0 τ k err χ0 τ err
0,1 2,63 0,76 1,88 18,8 0,005 1,5⋅10�3 0,80 1,83 0,11 1,6⋅10�3 0,72 242,4 6,5⋅10�3
0,2 2,59 0,49 1587 0,41 2,31 7,5⋅10�4 0,45 5,32 0,18 8,6⋅10�4 0,42 171,4 2,4⋅10�3
0,3 2,55 0,40 455,4 0,27 1,62 2,4⋅10�4 0,32 1,59 0,14 2,6⋅10�4 0,28 168,8 1,6⋅10�3
0,4 2,53 0,10 2,15 32,43 0,006 1,3⋅10�5 0,11 2,39 0,23 2,2⋅10�3 0,09 112,5 3,3⋅10�4
y Z
χ0 τ err χ0 τ k err
0,1 2,63 0,72 197,5 5,5⋅10�3 0,97 900,1 0,21 1,2⋅10�3
0,2 2,59 0,42 130,5 1,8⋅10�3 0,50 314,8 0,36 7,5⋅10�4
0,3 2,55 0,28 126,6 1,2⋅10�3 0,42 171,3 0,20 2,4⋅10�4
0,4 2,53 0,09 72,1 2,1⋅10�4 0,16 40,7 0,23 3,3⋅10�3
n
n
t
k r=
+
0
1
τ
n
n
t
k
=
+
0
1
τ
n n e
t
=
−
0
τ
n
n
t
=
+
0
1
τ
n n e
t k
=
−
0
τ
Äåãðàäàöèîííîå óðàâíåíèå
1) Îáùåå äèôôåðåíöèàëüíîå
óðàâíåíèå äåãðàäàöèè
dt
dn
=�λnαtβ (0≤β≤ 1)
2) dt
dn
=�λnα
3) dt
dn
=�λn
4) dt
dn
=�λn2
5) dt
dn
=�λntβ
Ðåëàêñàöèîííàÿ ôóíêöèÿ è óñëîâèÿ åå îïðåäåëåíèÿ
; k=1+β; ; ;
c � const, α≠1, β≠�1, λ≠0
1
1
0
−α= cn ;
)1( −αλ
=τ c
;
1
1
−α
=χ ; c � const, α≠1, λ≠0
Ìîíîìîëåêóëÿðíàÿ ÐÔ n=n0exp(�t/τ)
n0=exp c, τ=1/λ, c � const, λ≠0
Áèìîëåêóëÿðíàÿ ÐÔ
n0=exp c, τ=1/λ, c � const, λ≠0
ÐÔ ÄåÁàñòà�Äæèëàðäà èëè Óèëüÿìñà�Óîòòñà
n n
t
k
= −
0 exp
τ
; k=1+β; n0=exp c; c � const, β≠�1, λ≠0
Òàáëèöà 1
Îñíîâíûå äèôôåðåíöèàëüíûå óðàâíåíèÿ è èõ ðåøåíèÿ (ðåëàêñàöèîííûå ôóíêöèè)
äëÿ îïèñàíèÿ ïîñòðàäèàöèîííûõ äåãðàäàöèîííûõ ïðîöåññîâ â àìîðôíûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ
β+
−α
β+
λ
=τ
1
1
1
1c
1
1
−α
=r
n
n
t k r
=
+
0
1
τ
n c0
1
1= −α
n
n
t
k
=
+
0
1
τ
n
n
t
=
+
0
1
τ
β+
λ
β+=τ
1
1
1
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 5�6
56
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
öèðîâàííîãî äåôåêòîîáðàçîâàíèÿ â ÕÑÏ � ñîçäàí-
íûå êîîðäèíàöèîííûå äåôåêòû àííèãèëèðóþò ïî-
ïàðíî ïðè ñîõðàíåíèè îáùåé ýëåêòðîíåéòðàëüíîñòè
îáðàçöà ïóòåì ïåðåêëþ÷åíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ õè-
ìè÷åñêèõ ñâÿçåé, êàê ýòî áûëî äîêàçàíî ýêñïåðè-
ìåíòàëüíî ðàíåå [39�41].
Êàê è ñëåäîâàëî îæèäàòü èñõîäÿ èç ðåçóëüòàòîâ
ïðåäûäóùèõ èññëåäîâàíèé ðåëàêñàöèîííûõ ïðåâðà-
ùåíèé â ÕÑÏ [52, 53], ìîíîìîëåêóëÿðíàÿ ÐÔ (ò. å.
ýêñïîíåíöèàëüíàÿ çàâèñèìîñòü ðåëàêñàöèîííîãî ïà-
ðàìåòðà îò âðåìåíè) ïëîõî ñîîòâåòñòâóåò ýêñïåðè-
ìåíòàëüíî íàáëþäàåìîé êèíåòèêå äåãðàäàöèè, ïîñêîëü-
êó äëÿ íåå õàðàêòåðíî ìàêñèìàëüíîå ñðåäíåå êâàä-
ðàòè÷åñêîå îòêëîíåíèå � err=2,7·10�3.
Èñïîëüçîâàíèå ðåëàêñàöèîííîé ôóíêöèè ÄåÁàñ-
òà�Äæèëàðäà [54] èëè Óèëüÿìñà�Óîòòñà [55] ïî-
çâîëÿåò âïîëíå àäåêâàòíî îïèñàòü äåãðàäàöèþ ðà-
äèàöèîííî-íàâåäåííîãî îïòè÷åñêîãî ïîãëîùåíèÿ â
èññëåäóåìûõ ÕÑÏ, îäíàêî äëÿ ýòîãî òðåáóåòñÿ áîëü-
øå "ïîäãîíî÷íûõ" ïàðàìåòðîâ (χ0, τ è k). Çàìåòèì
â îòíîøåíèè ïîêàçàòåëÿ ñòåïåíè k äàííîé ÐÔ, ÷òî
îí îñòàåòñÿ ïðàêòè÷åñêè íåèçìåííûì, íåçíà÷èòåëüíî
îòêëîíÿÿñü îò ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ 0,25 ïðè èçìåíåíèè
Z (ò. å. õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà ñòåêëà). Ñðåäíåå æå
çíà÷åíèå err, ñîñòàâëÿþùåå 5,6·10�4, ÿâëÿåòñÿ ìèíè-
ìàëüíûì ñðåäè âñåõ ðàññìàòðèâàåìûõ ñëó÷àåâ.
***
Òàêèì îáðàçîì, àäåêâàòíàÿ ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìî-
äåëü äëÿ êîëè÷åñòâåííîãî îïèñàíèÿ äåãðàäàöèè ðà-
äèàöèîííî-îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ èññëåäóåìûõ ÕÑÏ
ìîæåò áûòü ðàçâèòà íà îñíîâå áèìîëåêóëÿðíîé ðå-
ëàêñàöèîííîé ôóíêöèè, ñîîòâåòñòâóþùåé êèíåòèêå
àííèãèëÿöèè ñîçäàííûõ ðàäèàöèåé êîîðäèíàöèîííûõ
äåôåêòîâ. Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ïðîöåññû ðàäèàöèîííî-èí-
äóöèðîâàííîãî êîîðäèíàöèîííîãî äåôåêòîîáðàçîâà-
íèÿ â òîé èëè èíîé ìåðå ïðèñóùè øèðîêîìó êëàññó
àìîðôíûõ ïðîâîäíèêîâ [38�41], ìîæíî ïîëàãàòü,
÷òî ïîäîáíàÿ ñèòóàöèÿ ñâîéñòâåííà è èì.
Ðàññìàòðèâàåìûå äåãðàäàöèîííûå ïðåâðàùåíèÿ
íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü ïðè ðàçðàáîòêå òåõíîëîãèè
ðàäèàöèîííîãî ìîäèôèöèðîâàíèÿ ÕÑÏ [16], à òàê-
æå ïðè ñîçäàíèè ñåíñîðíûõ óñòðîéñòâ ðàäèàöèîí-
íîãî ìîíèòîðèíãà íà èõ îñíîâå [32�34].
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Ôèçèêà îòêàçîâ / Ïîä ðåä. È. Å. Äåêàáðóíà.�
Ì. : Íàóêà, 1981.
2. Åôèìîâ È. Å., Êîçûðü È. ß., Ãîðáóíîâ Þ. È. Ìèê-
ðîýëåêòðîíèêà. Ôèçè÷åñêèå è òåõíîëîãè÷åñêèå îñíîâû,
íàäåæíîñòü.� Ì. : Âûñø. øê., 1986.
3. ×åðíÿåâ Â. Í. Ôèçèêî-õèìè÷åñêèå ïðîöåññû â òåõ-
íîëîãèè ÐÝÀ.� Ì. : Âûñø. øê., 1987.
4. Áîðèñîâà Ç. Ó. Õàëüêîãåíèäíûå ïîëóïðîâîäíè-
êîâûå ñòåêëà.� Ë. : Èçä-âî Ëåíèíãð. óí-òà, 1983.
5. Ôåëüö À. Àìîðôíûå è ñòåêëîîáðàçíûå íåîðãàíè-
÷åñêèå òâåðäûå òåëà.� Ì. : Ìèð, 1986.
6. Voigt B., Linke D. Optical glasses for infrared
transmittance. Synthesis and properties of chalcogenide
glasses // In: Physics and Application of Non-Crystalline
Semiconductors in Optoelectronics. Ed. Andriesh A. and
Bertolotti M. NATO ASI Series. Partnership Sub-Series.
3: High Technology.� Dordrecht�Boston�London:
Kluwer Academic Publishers, 1996. � P. 155�169.
7. Seddon A.B. Chalcogenide glasses: a review of their
preparation, properties and applications // J. Non-Cryst.
Solids. � 1995. � Vol. 184. � P. 44�50.
8. Savage J. A. Infrared optical materials and their
antireflection coatings. � Bristol � Boston: Adam Hilger
Ltd, 1985.
9. Feltz A., Burckhardt W., Voigh B., Linke D. Opti-
cal glasses for IR transmittance // J. Non-Cryst. Solids.�
1991.� Vol. 129.� P. 31�39.
10. Hilton A. R. Optical properties of chalcogenide
glasses // Ibid.� 1970.� Vol. 2.� P. 28�39.
11. Ovshinsky S. R., Evans E. J., Nelson D.L., Fritzsche
H. Radiation hardness of ovonic devices // IEEE Trans.
on Nuclear Science.� 1968.� Vol. NS-15, N 6.�
P. 311�321.
12. Çàõàðîâ Â. Ï., Ãåðàñèìåíêî Â. Ñ. Ñòðóêòóðíûå
îñîáåííîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâ â àìîðôíîì ñîñòîÿíèè.�
Êèåâ : Íàóê. äóìêà, 1976.
13. DeNeufville J. P., Moss S. C., Ovshinsky S. R.
Photostructural transformations in amorphous As2Se3 and
As2S3 films // J. Non-Cryst. Solids.� 1974.� Vol. 13,
N 2.� P. 191�223.
14. Tanaka K. Photoinduced processes in chalcogeni-
de glasses // Current Opinion in Solid State and Materi-
als Science.� 1996.� Vol. 1.� P. 567�571.
15. Elliott S. R. A unified model for reversible photo-
structural effects in chalcogenide glasses // J. Non-Cryst.
Solids.� 1986.� Vol. 81.� P. 71�98.
16. Ìàòêîâñêèé À. Î., Ñóãàê Ä. Þ., Óáèçñêèé Ñ. Á. è
äð. Âîçäåéñòâèå èîíèçèðóþùèõ èçëó÷åíèé íà ìàòåðèà-
ëû ýëåêòðîííîé òåõíèêè.� Ëüâîâ : Ñâ³ò, 1994.
17. Ñòàðîäóáöåâ Ñ. Â., Äîìîðÿä È. À., Õèçíè÷åíêî
Ë. Ï. Èçìåíåíèå ìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê àìîðô-
íîãî ñåëåíà ïîä äåéñòâèåì ãàììà-ëó÷åé // Äîêë. ÀÍ
ÑÑÑÐ.� 1961.� Ò. 139, ¹ 3.� Ñ. 594�595.
18. Ñòàðîäóáöåâ Ñ. Â., Àçèçîâ Ñ. À., Äîìîðÿä È. À. è
äð. Èçìåíåíèå ìåõàíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê íåêîòîðûõ
òâåðäûõ òåë, ïîäâåðãíóòûõ âîçäåéñòâèþ γ-ðàäèàöèè // Â
ñá.: Äåéñòâèå ÿäåðíûõ èçëó÷åíèé íà ìàòåðèàëû.� Ì. :
ÀÍ ÑÑÑÐ, 1962.� Ñ. 347�354.
19. Äîìîðÿä È. À., Êàéïíàçàðîâ Ä., Õèçíè÷åíêî
Ë. Ï. Äåéñòâèå ãàììà-îáëó÷åíèÿ íà óïðóãèå ñâîéñòâà ñòåê-
ëîîáðàçíîãî òðèñóëüôèäà ìûøüÿêà // Èçâ. ÀÍ ÓçÑÑÐ.
Ñåð. ôèç.-ìàò. í.� 1963.� ¹ 5.� Ñ. 87�89.
20. Ñòàðîäóáöåâ Ñ. Â., Äîìîðÿä È. À. Èçìåíåíèå
ìèêðîòâåðäîñòè àìîðôíîãî ñåëåíà ïîä äåéñòâèåì ãàì-
ìà-îáëó÷åíèÿ //  êí.: Ñòàðîäóáöåâ Ñ.Â. Ïîëíîå ñî-
áðàíèå íàó÷íûõ òðóäîâ. Ò. 6.� Òàøêåíò : Ôàí, 1971.�
Ñ. 283�285.
21. Sarsembinov S. S., Abdulgafarov E. E., Tumanov
M. A., Rogachev N. A. Radiation-induced defects influence
on the electrical, photoelectrical and optical properties of
chalcogenide glasses // J. Non-Cryst. Solids.� 1980. �
Vol. 35�36, N 2, pt. 2.� P. 877�882.
22. Ñàðñåìáèíîâ Ø. Ø., Àáäóëãàôàðîâ Å. Å. Ýëåê-
òðîííî-ñòèìóëèðîâàííàÿ ìîäèôèêàöèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ
ñâîéñòâ õàëüêîãåíèäíûõ ñòåêëîîáðàçíûõ ïîëóïðîâîäíè-
êîâ // Âåñòí. ÀÍ Êàç. ÑÑÐ.� 1981.� ¹ 5.� Ñ. 51�57.
23. Ãóðàëüíèê Ð. Ì., Ëàíòðàòîâà Ñ. Ñ., Ëþáèí Â. Ì.,
Ñàðñåìáèíîâ Ø. Ø. Ýëåêòðîííî-ñòèìóëèðîâàííûå ðå-
âåðñèâíûå èçìåíåíèÿ îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ è ìèêðîòâåð-
äîñòè ñòåêëîîáðàçíîãî As2S3 // Ôèç. òâåðä. òåëà.� 1982.
� Ò. 24, ¹ 5.� Ñ. 1334�1337.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2000, ¹ 5�6 57
ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ
24. Ñàðñåìáèíîâ Ø. Ø., Ãóðàëüíèê Ð. Ì. Êîìïëåêñ-
íûé ìåòîä óïðàâëåíèÿ îïòè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè ÕÑÏ //
 ñá.: Ôèç. òâåðä. òåëà.� Àëìà-Àòà : Èçä-âî ÊàçÃÓ,
1986.� Ñ. 12�22.
25. Ñàðñåìáèíîâ Ø. Ø., Ãóðàëüíèê Ð. Ì., Æàêóïáå-
êîâ Á. Ñ. è äð. Î âëèÿíèè ñòðóêòóðíûõ äåôåêòîâ íà
îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà õàëüêîãåíèäíûõ ñòåêîë // Ôèç. è
õèìèÿ ñòåêëà.� 1987.� Ò. 13, ¹ 1.� Ñ.143�146.
26. Êîíîðîâà Ë. Ô., Êèì Ò. È., Æäàíîâè÷ Í. Ñ., Ëè-
òîâñêèé Ì. À. Âëèÿíèå γ-êâàíòîâ íà ÈÊ ïîãëîùåíèå â
õàëüêîãåíèäíûõ ñòåêëîîáðàçíûõ ñïëàâàõ // ÆÒÔ.�
1985.� Ò. 55, ¹ 4.� Ñ. 788�791.
27. Ìàòêîâñêèé À. Î., Øïîòþê Î. È., Ñàâèöêèé
È. Â., Êàþøêèí Â. À. Ìèêðîòâåðäîñòü õàëüêîãåíèä-
íûõ ñòåêîë ñèñòåìû (As2Se 3)õ (Bi2Se3)1�x // Äîêë. ÀÍ
ÓÑÑÐ. Ñåð. À.� 1983.� ¹ 1.� Ñ. 84�87.
28. Øïîòþê Î. É. Âïëèâ ãàììà-îïðîìiíåííÿ íà ñïåê-
òðè îïòè÷íîãî ïðîïóñêàííÿ i ìiêðîòâåðäiñòü ñêëîïîäiá-
íîãî As2S3�Sb2S3 // Âiñíèê Ëüâiâ. óí-òó. Ñåð. ô³ç.�
1985.� Âèï 19: Ïðîáëåìè ôiçèêè òâåðäîãî òiëà.�
Ñ. 25�31.
29. Øïîòþê Î. È. Òåìïåðàòóðíàÿ ñòàáèëüíîñòü èí-
äóöèðîâàííûõ ãàììà-îáëó÷åíèåì ýôôåêòîâ â ñòåêëîîá-
ðàçíîì òðèñóëüôèäå ìûøüÿêà // Æ. ïðèêë. cïåêòðî-
ñêîïèè.� 1987.� Ò. 46, ¹ 1.� Ñ. 122�126.
30. Shpotyuk O. I., Kovalsky A. P., Vakiv M. M., Mrooz
O. Ya. Reversible radiation effects in vitreous As2S3.
1. Changes of physical properties // Phys. Stat. Sol. A.�
1994.� Vol. 144, N 2.� P. 277�283.
31. Shpotyuk O. I., Matkovskii A. O., Kovalsky A. P.,
Vakiv M. M. Radiation-induced changes of amorphous
As2S3 physical properties // Radiation Effects and Defects
in Solids.� 1995.� Vol. 133, N 1. � P. 1�4.
32. Shpotyuk O. I., Balitska V. O., Vakiv M. M.,
Shpotyuk L. I. Sensors of high-energy radiation based on
amorphous chalcogenides // Sensors and Actuators. A:
Physical.� 1998.� Vol. 68, N 1�3.� P. 356�358.
33. Shpotyuk O. I. Amorphous chalcogenide semicon-
ductors for dosimetry of high-energy ionizing radiation //
Rad. Phys. Chem.� 1995.� Vol. 46, N 4�6.� P. 1279�
1282.
34. Ïèêàåâ À. Ê. Ñîâðåìåííàÿ ðàäèàöèîííàÿ õèìèÿ.
Îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ, ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ òåõíèêà è ìå-
òîäû.� Ì. : Íàóêà, 1985.
35. Øïîòþê Î. È. Î ìåõàíèçìå ðåâåðñèâíûõ ðàäèà-
öèîííî-ñòðóêòóðíûõ ïðåâðàùåíèé â õàëüêîãåíèäíûõ
ñòåêëîîáðàçíûõ ïîëóïðîâîäíèêàõ // Æ. ïðèêë. ñïåêò-
ðîñêîïèè. � 1993.� Ò. 59, ¹ 5�6.� Ñ. 550�553.
36. Øâåö Ä. È., Øïîòþê Î. È., Ìàòêîâñêèé À. Î. è
äð. ÝÏÐ ðàäèàöèîííî-ñòèìóëèðîâàííûõ ïàðàìàãíèòíûõ
öåíòðîâ â ñòåêëîîáðàçíîì òðèñóëüôèäå ìûøüÿêà // Óêð.
ôèç. æ.� 1986.� Ò. 31, ¹ 8.� Ñ. 1226�1228.
37. Taylor P. C., Strom U., Bishop S. G. Paramagnetic
states induced in amorphous As, Se and As2Se3 by electron
bombardment at 77 K // Phys. Rev. B.� 1978.� Vol. 18,
N 1.� P. 511�512.
38. Ñàðñåìáèíîâ Ø. Ø., Àáäóëãàôàðîâ Å. Å. Ïîçèò-
ðîííàÿ àííèãèëÿöèÿ â ñòåêëîîáðàçíîì As2S3, ïîäâåðãíó-
òîì ýëåêòðîííîé áîìáàðäèðîâêå // Âåñòí. ÀÍ Êàç.
ÑÑÐ.� 1980.� ¹ 2.� Ñ. 48�55.
39. Shpotyuk O.I. Reversible radiation effects in vitreous
As2S3. 2. Mechanism of structural transformations // Phys.
Stat. Sol. A.� 1994.� Vol. 145, N 1.� P. 69�75.
40. Shpotyuk O. I. Mechanism of radiation-structural
transformations in amorphous As2S3 // Rad. Effects and
Defects in Solids.� 1994.� Vol. 132, N 4.� P. 393�396.
41. Shpotyuk O. I., Balitska V. O. Coordination de-
fects in vitreous As2S3 induced by γ-irradiation // Acta
Phys. Pol. A.� 1997.� Vol. 92, N 3.� P. 577�583.
42. Street R. A. Recombination in amorphous semi-
conductors // Phys. Rev. B.� 1978.� Vol. 17, N 10.�
P. 3984�3995.
43. Øïîòþê Î. È., Êîðíåëþê Â. Í., ßñêîâåö È. È.
Ðåâåðñèâíûå ôîòîñòðóêòóðíûå ïðåâðàùåíèÿ â òîíêèõ
ïëåíêàõ òðèñóëüôèäà ìûøüÿêà // Æ. ïðèêë. ñïåêòðî-
ñêîïèè.� 1990.� Ò. 52, ¹ 4.� Ñ. 602�606.
44. Âàêèâ Í.Ì., Øïîòþê Î.È. Âëèÿíèå êëèìàòè÷åñ-
êèõ âîçäåéñòâèé íà õàëüêîãåíèäíûå ñòåêëîîáðàçíûå
ïîëóïðîâîäíèêè â ñèñòåìàõ îïòè÷åñêîé îáðàáîòêè èí-
ôîðìàöèè //  êí.: Îïòè÷åñêèå è îïòèêî-ýëåêòðîííûå
ñðåäñòâà îáðàáîòêè èíôîðìàöèè.� Ë. : Èçä-âî ÔÒÈ
èì. À. Ô. Èîôôå, 1989.� C. 227�232.
45. Øïîòþê Î. È., Ñêîðäåâà Å. Ð., Ãîëîâ÷àê Ð. ß. è
äð. Ðàäèàöèîííî-ñòèìóëèðîâàííûå èçìåíåíèÿ ïðîïóñ-
êàíèÿ õàëüêîãåíèäíûõ ñòåêîë As2S3�Ge2S3 // Æ. ïðèêë.
ñïåêòðîñêîïèè.� 1999.� Ò. 66, ¹ 5.� Ñ. 657�660.
46. Shpotyuk O. I., Kovalskiy A. P., Skordeva E. et al.
Effect of gamma-irradiation on the optical properties of
GexAs40�xS60 glasses // Phys. B: Condensed Matter.�
1999.� Vol. 271.� P. 242�247.
47. Shpotyuk O. I., Balitska V. O. Electron-induced
dichroism in vitreous As2S3: physical features and micro-
structural mechanism // Phys. Stat. Sol. A.� 1998.�
Vol. 165.� P. 295�302.
48. Ëþáèí Â. Ì., Òèõîìèðîâ Â. Ê. Ôîòîèíäóöèðóå-
ìûé äèõðîèçì â ïëåíêàõ õàëüêîãåíèäíûõ ñòåêëîîáðàç-
íûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ // Ôèç. òâåðä. òåëà.� 1991.�
Ò. 32, ¹ 6.� Ñ. 1838�1844.
49. Onari S., Inokuma T., Kataura H., Arai T. Absor-
ption edge of the amorphous (GeS2)x(As2S3)1�x system
under hydrostatic pressure // Phys. Rev. B.� 1987.�
Vol. 35, N 9.� Ð. 4373�4379.
50. Griscom D. L., Gingerich M. E., Friebele E. J.
Radiation-induced defects in glasses: origin of power-law
dependence of concentration on dose // Phys. Rev. Let-
ters.� 1993.� Vol. 71, N 7.� P. 1019�1021.
51. Àìîðôíûå ïîëóïðîâîäíèêè / Ïîä ðåä. M. Áðîä-
ñêè.� Ì. : Ìèð, 1982.
52. Mazurin O. V. Relaxation phenomena in glass // J.
Non-Cryst. Solids.� 1977.� Vol. 25, N 1�3.� P. 130�69.
53. Phillips J. C. Stretched exponential relaxation in
molecular and eletronic glasses // Rep. Progr. Phys.�
1996.� Vol. 59, N 9.� P. 1133�1207.
54. De Bast J., Gilard P. Variation of the viscosity of
glass and relaxation of stresses during stabilisation // Phy-
sics and Chemistry of Glasses.� 1963.� Vol. 4, N 4.�
P. 117�128.
55. Williams G., Watts D. C. Non-symmetrical dielec-
tric relaxation behaviour arising from a simple empirical
decay function // Trans. Faraday Soc.� 1970.� Vol. 66.�
P. 80�85.
56. Hertogen P., Tikhomirov V. K., Adriaenssens G. J.
Photoinduced dichroism in chalcogenides: influence of
temperature and light intensity // J. Non-Cryst. Solids.�
1999.� Vol. 256�257.� P. 343�347.
|