У монографії представлено результати теоретичних і експериментальних досліджень зібраних як із літературних джерел, так і з праць співавторів роботи, що стосуються фазових діаграм рівноваги бінарних систем Zn-X (X = S, Se, Те), фізико-хімічних властивостей кристалів цинк халькогенідів та твердих розчинів на їх основі ZnS-ZnSe, ZnS-ZnTe, технології їх синтезу та методів дослідження. Основна увага приділена кристалохімічному аналізу точкових дефектів та їх комплексів, пов'язаних із відхиленнями від стехіометрії, легуванням та утворенням твердих розчинів при ізовалентному заміщенні йонів у аніонній підгратці базових сполук. Уперше запропоновано авторами кристалоквазіхімічні формули, які відображають дефектний стан кристалів, можливі механізми легування та утворення твердих розчинів. Для наукових та інженерно-технічних працівників, що займаються проблемами напівпровідникового матеріалознавства, викладачів, аспірантів, магістрів і студентів вищих навчальних закладів. Зміст Передмова………………………………………………………………….....9 Вступ…………………………………………………………………………. 13 Розділ 1. Фазові діаграми рівноваги і фізико-хімічні властивості цинк жалькогенідів……………………………………………………………......15 1.1. Діаграми стану бінарних систем ZnX (X=S, Se, Те)…………………..15 1.1.1. Система Zn-S……………………………………………………15 1.1.2. Система Zn-Se…………………………………………………15 1.1.3. Система ZnTe………………………………………………… 18 1.2. Фізико-хімічні властивості цинк халькогенідів……………………….. 22 1.2.1. Кристалічна структура…………………………………22 1.2.2. Хімічний зв'язок………………………………………………23 1.2.3. Термодинамічні властивості………………………………………….. 24 1.2.4. Електрофізичні властивості…………………………………………... 25 1.2.5. Дефектна підсистема………………………………………………….. 27 Розділ 2. Технологія синтезу, вирощування кристалів та методи дослідження сполук на основі цинк халькогенідів……………………... 33 2.1. Способи очистки елементів та синтезу сполук………………………… 33 2.2. Методи вирощування і відпалу кристалів……………………………… 34 2.2.1. Метод фізичного перенесення пари у вакуумі……………………….. 34 2.2.2. Вирощування кристалів із розплаву………………………………….. 40 2.2.3. Вирощування кристалів з парової фази………………………………. 43 2.2.4. Метод двотемпературного відпалу…………………………………… 50 2.3. Методи дифрактометричних досліджень………………………………. 51 2.4. Методика дослідження електричних параметрів…………………….... 52 2.4.1. Низькотемпературні вимірювання...........................................53 2.4.2. Високотемпературні вимірювання...........................................55 2.5. Методика дослідження фотолюмінесцентних властивостей…………. 56 Розділ 3. Кристалохімія дефектної підсистеми і фізико-хімічні властивості нестсхіометричних цинк халькогенідів………………….... 60 3.1. Кристалохімічні моделі точкових дефектів у кристалах цинк Сульфіду............................................................................................................60 3.1.1. Експериментальні результати і квазіхімічні рівняння утворення точкових дефектів…………………………………………………….……… 60 3.1.2. Кристалоквазіхімічні формули і концентрація точкових дефектів у нестехіометричних кристалах n-ZnS та p-ZnS…………………………….... 64 3.1.3. Процеси самолегування сульфуром n-ZnS:S………………………… 69 3.1.4. Самолегування цинком p-ZnS :Zn…………………………………….. 72 3.2. Кристалохімія власних точкових дефектів у чистих кристалах цинк селеніду……………………………………………………………………….. 74 3.2.1. Експериментальні результати та квазіхімічні рівняння утворення власних точкових дефектів……………………………………...…………… 74 3.2.2. Кристалохімія точкових дефектів у нестехіометричних кристалах n-ZnSe і p-ZnSe……………………………………………………………….. 79 3.2.3. Кристалохімія точкових дефектів у чистих кристалах цинк селеніду із комплексами………………………………………………………………….. 84 3.2.4. Кристалохімія процесів самолегування n-ZnSe:Se, p-ZnSe:Z………. 87 3.3. Дефектна підсистема і кристалохімічні формули нестехіометричного цинк телуриду……………………………………………………………….... 92 3.3.1. Результати експериментів......................................................................92 3.3.2. Кристалоквазіхімічні формули нестехіометричного цинк телуриду. 94 3.3.3.Механізми самолегування нестехіометричного цинк телуриду…….. 97 Розділ 4. Фізико-хімічні властивості та домінуючі точкові дефекти у легованих цинк халькогенідах…………………………………………….. 102 4.1. Дефектна підсистема легованого купрумом цинк селеніду ZnSe:Cu. 102 4.1.1. Аналіз експериментальних результатів…………………………….. 102 4.1.2. Кристалоквазіхімічні формули і концентрація дефектів................. 104 4.2. Дефектна підсистема і властивості кристалів цинк селеніду, легованих ізовалентною домішкою магнію ZnSe:Mg………………………………... 106 4.2.1. Експериментальні результати та їх аналіз………………………….. 106 4.2.2. Кристалоквазіхімічні формули і концентрація дефектів………….. 109 4.3 .Точкові дефекти та їх комплекси у легованих індієм кристалах цинк селеніду ZnSe:In…………………………………………………………….. 111 4.4. Дефектна підсистема і властивості цинк халькогенідів, легованих оксисеном…………………………………………………………………… 116 4.4.1. Експериментальні результати та їх аналіз…………………………. 116 4.4.2. Кристалохімія точкових дефектів у легованих киснем кристалах n-ZnS:0…………………………………………………………………...….. 119 4.4.3. Точкові дефекти і кристалоквазіхімічні формули легованих киснем кристалів цинк селеніду ZnSerO…………………………………………... 122 4.5. Кристалохімія дефектів у подвійно легованих кристалах………….. 124 4.5.1. Кристали ZnX.O:Cu………………………………………………….. 124 4.5.1.1. Експериментальні результати……………………………………... 124 4.5.1.2. Кристалоквазіхімічні формули……………………………………. 128 4.5.1.3. Обговорення результатів дослідження……………………………. 130 4.5.2. Кристали ZnX:0:In……………………………………………………. 133 Розділ 5. Кристалохімічні моделі утворення твердих розчинів у системах ZnS-ZnSe, ZnS-ZnTe, ZnSe-ZnTe………………………………... 137 5.1. Тверді розчини системи ZnS-ZnSe…………………………………….. 137 5.1.1. Фізико-хімічні властивості…………………………………………... 137 5.1.2. Кристалоквазіхімічні моделі точкових дефектів…………………… 142 5.1.3. Результати дослідження та їх аналіз………………………………… 144 5.2. Тверді розчини системи ZnSe-ZnTe та їх дефектна підсистема……... 147 5.2.1. Фізико-хімічні властивості…………………………………………... 147 5.2.2. Кристалоквазіхімічні формули та концентрація точкових дефектів………………………………………………………….………….. 150 5.2.3. Результати дослідження та їх аналіз……………………………...... 152 5.3. Тверді розчини системи ZnS-ZnTe……………………………….…… 154 5.3.1. Діаграма стану та властивості………………………………………. 154 5.3.2. Кристалохімічні формули…………………………………………… 157 Список використаних джерел……………………………………………… 161