Катодолюминесценция твердых растворов на основе (SiC)1-x(AlN)x
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
µлен (температура подложки больше, чем температура источника). При температуре 1700 К кремний плавится, а при 2000 К происходит интенсивное травление поверхности подложки избыточными парами кремния. После завершения процесса сублимационного травления контейнер с тиглем плавно перемещали в зону печи с положительным (нормальным) градиентом температуры. После этого проводится дальнейшее плавное повышение температуры до 2450-2500К. Эти температуры являются оптимальными для выращивания твердых растворов (SiC)1-x(AlN)х.
2.2 Экспериментальная установка и методика измерения оптических свойств твердых растворов (SiC)1-x(AlN)x
Для исследования люминесцентных свойств получаемых нами образцов использовалась стандартная методика измерений, описанная во многих работах.
Для изучения спектра люминесценции различных объектов необходимо обеспечить освещение образца монохроматическим излучением способным возбуждать его вторичное свечение, а также исследовать состав и интенсивность люминесценции. Схема установки СДЛ-2 представлена на рис. 7.
Рис. 7 - Структурная схема установки СДЛ-2
В установке СДЛ-2 используется источник сплошного спектра - ксеноновая лампа (КС), светосильный монохроматор МДР-12 для освещения образца монохроматическим светом, монохроматор МДР-23, обеспечивающий получение спектра люминесценции в широком диапазоне, и регистрирующие излучение приёмники: ФЭУ-100 или ФЭУ-62 в зависимости от измеряемого спектрального диапазона. Освещение образца может осуществляться также неразложенным светом ксеноновой лампы, ртутной лампы, лампы накаливания или лазера. Исследование вторичного свечения можно производить, кроме того, и в проходящем естественном и поляризованном свете.
Спектральная часть установки состоит из двух частей:
. Входная часть - обеспечивает получение монохроматического излучения, используемого для возбуждения спектра люминесценции исследуемого образца. Она включает в себя источник возбуждения - азотный лазер ЛГИ-21, ксеноновую лампу типа ДКсШ-150 с блоком питания, кварцевый светосильный конденсатор, направляющий излучение ксеноновой лампы на входную щель монохроматора, блок сменных фильтров Ф1, монохроматор возбуждения МДР-12, фокусирующую систему ФС-1, предназначенную для освещения образца монохроматическим светом.
. Выходная часть спектрометра предназначена для исследования спектров люминесценции. Она включает в себя проектирующую систему, монохроматор излучения МДР-23 и сменные приёмные блоки с фотоэлектронными умножителями ФЭУ-62 и ФЭУ-100. В диапазоне длин волн от 200 до 650Нм в качестве приёмника используется фотоэлектронный умножитель ФЭУ-100, а в диапазоне длин волн от 600 до 1200нм фотоэлектронный умножитель ФЭУ-62. Оба фотоэлектронных умножителя охлаждаются термоэлектрическими холодильниками. Регистрация сигнала осуществляется блоком счёта одноэлектронных импульсов с диапазонов счёта от 0 до 100000 имп/сек. Зарегистрированный сигнал с выхода блока счёта поступает на самописец и частотомер, который преобразует число импульсов в кодовый сигнал и передаёт его на устройство ввода-вывода и далее на ЭВМ.
Образец помещался в закрытый светонепроницаемый отсек для устранения влияния рассеянного света. Излучение от образца, через фокусирующую систему ФС-2 направлялся на входную щель монохроматора МДР-23, где он разлагался в спектр. Разложенный монохроматический свет, выходящий через входную щель МДР-23 регистрировался с помощью ФЭУ-100 (область 200-650нм) или ФЭУ-62(область 500-1200нм). Чтобы исключить падение в монохроматор света от источника возбуждения, перед входной щелью устанавливается фильтр (Ф2) с соответствующей полосой пропускания. Для обеспечения наибольшей чувствительности, в установке СДЛ-2 использовалась регистрация в режиме счёта фотонов с последующей записью на самописце или ЭВМ.
Исследование спектров катодолюминесценции твердых растворов (SiC)1-x(AlN)x проводили на установке, собранной на базе электронного микроскопа-микроанализатора ЭММА-2. Для возбуждения использовали электронный пучок, полученный в колонне микроскопа ЭММА-2, при ускоряющем напряжении в 25 кВ. Регистрация спектров производилась с помощью спектрометра МДР-2, фотоэлектронного умножителя и блока регистрации установки КАМАК. Блок-схема измерительной установки представлена на рис.8.
Пучок электронов, испускаемых катодом ЭММА-2, ускоренный напряжением в 25 кВ и сфокусированный конденсорными и объективными линзами микроскопа попадает на образец. Образцы твердых растворов закреплялись на специально изготовленном образцедержателе, который предусматривал возможность охлаждения и нагрева от азотных температур до 500К. Излучение, возникающее в образце в результате катодолюминесценции, выводилось наружу через специальное кварцевое окошко. Для этого стандартное окошко микроскопа было заменено кварцевым. Далее излучение фокусируется кварцевой линзой 2 и попадает в монохроматор МДР-2. С выхода монохроматора излучение регистрируется фотоэлектронным умножителем ФЭУ-106 с термоэлектрическим холодильником для уменьшения шумов, сигнал с которого попадает на импульсный усилитель 5. В дальнейшем измерение сигнала производилось в режиме счета фотонов, так как сигнал катодолюминесценции с образцов был очень малым.
Рис. 8 - Блок-схема установки для измерения спектров катодолюминесценции: 1- колонна микроскопа ЭММА-2; 2 - кварцевая линза; 3- монохроматор МДР-2; 4 - фотоумножитель; 5 - импульсный усилитель; 6 - дискрим