ВВЕДЕНИЕ 4
1 Рекомбинационное излучение экситонов в алмазе 6
1.1 Физические свойства беспримесного алмаза 6
1.2 Оптические свойства алмаза 8
1.3 Свободные и связанные экситоны 10
1.4 Свободные и связанные экситоны в спектрах люминесценции 12
2.Экспериментальные результаты 17
2.1 Образец 17
2.2. Экспериментальная установка и методика эксперимента 18
2.3 Экспериментальные данные и их обсуждение 20
Заключение 23
Литература 24
Алмаз обладает рядом уникальных свойств: Прочная ковалентная связь, максимальная теплопроводность, высокая радиационная стойкость, высокая электрическая прочность, химическая инертность, высокая подвижность носителей заряда при повышенных температурах и т.д.
Характерные оптические свойства алмаза вместе с его твердостью и обусловили те его качества как драгоценного камня, которые ценятся с давних пор и до настоящего времени.
Неравновесные электронно-дырочные пары в алмазе создают свободные экситоны при температурах до ~ 650 К ввиду большущий энергии связи (~80 мэВ собственно что соответствует температуре ~340 °C для тепловой ионизации свободного экситона в алмазе). При комнатной температуре для алмаза свойственна высочайшая возможность излучательной рекомбинации свободных экситонов с максимумом полосы свечения на 235 нм [1].
Ввиду электронейтральности экситонов, алмазные устройства, излучающие в полосе их рекомбинации, обязаны работать не на основе электролюминесценции, т.е. не использовать дрейф носителей во внешнем электрическом поле. Алмазные катодолюмпнесцентные источники УФ излучения могли бы найти применение в устройствах обеззараживания воды в станциях водоподготовки и очистных сооружениях, для отверждения лаков и красителей при их нанесении на различные поверхности, в фотохимии и биотехнологических приложениях.
Целью настоящей работы является исследование температурного поведения интенсивности экситонной катодолюминесценции номинально (беспримесного) образца синтетического алмаза в диапазоне 80-400К.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
изучить литературные данные по темам «Оптические явления в
полупроводниках» и «Свободные экситоны в полупроводниках»;
• подготовить литературный обзор по теме «Краевая люминесценция алмаза»;
• провести экспериментальные исследования температурной зависимости интенсивности катодолюминесценции алмаза в полосе излучательной рекомбинации свободных экситонов;
• проанализировать полученные экспериментальные результаты;
• написать отчет о проделанной работе, подготовить презентацию доклада.
При проведении данного исследования были рассмотрены физические, оптические свойства беспримесного алмаза, свободные и связанные экситоны, свободные и связанные экситоны в спектрах люминесценции.
Освоен экспериментальный комплекс по измерению спектров пропускания веществ в области излучений от мягкого ультрафиолета, до ближней ПК области в широком диапазоне температур. Измерен спектр оптического пропускания тестовых структур.
Основные результаты исследования: Исследованы перегибы на определенных длинах волн 225 нм, 230 нм, 235 нм , 240 нм.
С повышением температуры интенсивность пика свободного экситона в области 350 нм уменьшается и сдвигается в коротковолновую область.
