CC BY
9Решетнеескцие чтения. 2015
материалов / А. М. Кутепов, А. Г. Захаров, А. И. Максимов. М. : Наука, 2004, С. 87-94
5. Айнбиндер С. Б. Холодная сварка металлов. Рига : Изд-во АН ЛатвССР, 1957. 162 с.
6. Пеев А. П. Разработка технологических процессов изготовления сваркой взрывом медно-алюми-ниевых элементов токоподводящих узлов для предприятий энергетики и электрометаллургии : дис. ... канд. техн. наук. Волгоград : ВГТУ, 2001. 145 с.
7. Лякишев Н. П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. М. : Машиностроение, 1997. Т. 2. 1024 с.
8. Найдич Ю. В. Изучение роли капиллярных явлений в процессе уплотнения при спекании в присутствии жидкой фазы / Ю. В. Найдич, И. А. Лавриненко, В. Н. Еременко // Порошковая металлургия. 1964. № 1. С. 5-11.
9. Gomes U. U. On sintering of W-Cu composite alloys / U. U. Gomes, F. A. da Costa, A. G. P. da Silva // Refractory Metalls & Hard Mater. 2001. № 1. P. 177-189.
References
1. Panin V. E. [Solitons of curvature as generalized wave structure supports plastic deformation and fracture]. Fizicheskaja mezomehanika. 2013, no. 3 (16), p. 7-26. (In Russ.)
2. Boldyrev V. V. Experimentalnye metody v mehonohimii tverdyh neorganicheskih veshestv. [Experimental methods Mechanochemistry of inorganic solids]. Novosibirsk, 1983, 65 p.
3. Baramboym N. K. [Mechanochemistry polymers]. Moscow, Rostehizdat, 1961, 250 p.
4. Kutepov A. M. Vakuumno-plazmennoe i plazmenno-rastvornoe modifitzirovannoe polimernyh materialov. [Vacuum plasma and plasma-solution modification of polymer materials]. Science, 2004, р. 87-94.
5. Ainbinder S. B. [Cold welding of metal]. Riga, Publishing House of Latvian Academy of Sciences, 1957, 162 p.
6. Peev A. P. Razrabotka tehnologicheskih protzessov izgotovlenija svarkoi vzryvom medno-aljuminievyh elementov tokoprovodyashih uzlov dlja predpriyatii energetiki elektrometallurgii. Dis. kand. nauk. [Development of technological processes of manufacture of explosion welding copper and aluminum elements for current-carrying units of power plants and electric metallurgy. Kand. techn. sci. diss]. Volgograd, VGTU Publ., 2001, 145 p.
7. Lyakishev N. P. [The diagrams of binary metallic systems]. Moscow, Mechanical Engineering, 1997, T. 2, 1024 p.
8. Naidich Y. V. [Study of the role of capillary phenomena in the process of densification during sintering in the presence of liquid phase]. Powder metallurgiya. 1964, no 1, p. 5-11. (In Russ.)
9. Gomes U. U. On sintering of W-Cu composite alloys / U. U. Gomes, F. A. da Costa, A. G. P. da Silva // Refractory Metalls & Hard Mater. 2001. 1. P. 177-189.
© Лесков М. Б., Немцев И. В., Абылкалыкова Р. Б., Квеглис Л. И., 2015
УДК 669.713.7
ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРНЫХ ДЕФЕКТОВ В ТЕЛЛУРИДЕ КАДМИЯ ПРИ ЭЛЕКТРОННОМ ОБЛУЧЕНИИ
Ю. Ю. Логинов*, А. В. Мозжерин, Н. Н. Паклин
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: [email protected]
Теллурид кадмия (CdTe), входящий в класс полупроводниковых материалов A2B6 (солнечные элементы), значимый материал космической техники. Он применяется для создания солнечных батарей, детекторов ионизирующего излучения, фотоприемников. В ближайшей перспективе, при развитии солнечной энергетики в космической технике, он будет крайне необходим ввиду его особенных свойств. Однако при работе в открытом космосе данный материал склонен к деградации из-за эволюции дефектной сети.
Ключевые слова: кадмий теллур, полупроводниковые материалы, облучение электронами.
SIMULATION FEATURES IN FORMING STRUCTURAL DEFECTS IN CADMIUM TELLURIDE
UNDER ELECTRON IRRADIATION
Y. Y. Loginov*, A. V. Mozzherin, N. N. Paklin
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *E-mail: [email protected]
Cadmium telluride (CdTe) belongs to a class of semiconductor materials A2B6 (solar cells), that is an important space technology material. It is used to create solar cells, ionizing radiation detectors, photodetectors. In a short term,
Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли
the development of solar energy in space technology is extremely necessary, in view of its special properties. However, when operating in the open space, the material is prone to degradation due to defective network evolution.
Keywords: cadmium telluride, semiconductor materials, electron irradiation.
Надежная работа современных полупроводниковые приборов сверхмалых размеров требует контроля наличия и плотности не только традиционных структурных дефектов типа дислокаций, дефектов упаковки и микродвойников, но и дефектов размерами < 10 нм. Работа прибора в неблагоприятных условиях, например, на околоземной орбите, вызывает облучения материалов различными энергиями, вызывающими трансформацию и развитие дефектной сети.
Теллурид кадмия - материал чувствительный к подобным воздействиям из-за невысокого значения энергии дефекта упаковки (ЭДУ) (~11±2 мДж/м2). Облучение материала в просвечивающем электронном микроскопе вызывает аналогичную эволюцию дефектов, как и космическое излучение. На основании этого нами был проделано моделирование процессов формирования дефектов в С^Ге при электронном облучении.
Исходя из данных, приведенных в [1], известно, что в С^Ге наряду с образованием междоузельных скоплений наблюдаются скопления вакансий и пор, поэтому в модель доработана с учетом образования вакансионных скоплений.
Используя эффективные параметры энергии активации и эффективные концентрации междоузельных атомов ст и вакансий су, можно записать уравнения, описывающие изменения концентраций ст и су, а также рост междоузельных петель и пор радиусами гт и гу и концентрациями сыи съ„ в следующем виде:
^Ст 2
—— = О - Кстсу - 2К тс, -А
2пгх
- К11 ; с1 сЪ1 - К81 с1 с8,
dcV dt
— G - Kcjcv - 2K„,c2 -
w^v
- K
4nrV
dcb
dt
IV ,2 cVcbV KSVcVcS,
■ = Kuci,
(1)
dc
dt drl dt dry_ . dt
V = K c 2
= Kuclb,
= KwcVb.
активации процесса; с^ - концентрация «стоков» на поверхности; 2пгт/Ъ и 4пг2у/Ъ2 - количество мест присоединения точечных дефектов (ТД) по периметру петли и на поверхности поры соответственно; ъ - параметр порядка величины межатомного расстояния (вектор Бюргерса).
Рекомбинация ТД с поверхностью осуществляется в результате диффузии ТД на поверхность, изменение концентрации ТД в результате их смещения на поверхность можно представить в виде
ôc,
dt
= Kscl,VcS = Dl,V '
d2c,
поверхность
5z2
(2)
где г - координата, перпендикулярная поверхности образца, а = Ъ2\ехр(-Ет1,тУ/кТ) - коэффициент диффузии I, V.
Проводя серию замен и упрощений (1), с учетом (2) получаем:
2 2п
Ù + Dlu1 -1 = Ku1u2 - 2Klu1--Klu1u3u5,
b
4n
u2 + DVu'2 -1 = Ku1u2 - 2KVul —— KVu2u4u6
(3)
u3 = K,uj ,
Ш4 — ^K.vU2 , u5 — Klbu1, u6 — KVbu2.
Решая полученную систему уравнений (численные значения параметров приводятся в [1]), получаем
K ~ 10-30, Kl ~ 10-63, KV '
40-72, Di ~ 4-10-42, DV ~ 4-10-87.
Здесь: генерация пар Френкеля (I и V) со скоростью генерации О = с/ (с - поперечное сечение; / -плотность потока электронов), К = уехр(-ЕДТ) - константа реакции; V - частота колебания атомов; к - постоянная Больцмана; Т - температура; Е, - энергия
Анализ, проведенный по результатам работы, показал, что при решении теоретической модели необходимо дополнительно учитывать два важных фактора: температуру образца при воздействии на него электронного пучка и вклад в энергию активации от облучаемых электронов. В этом случае константа реакции и коэффициенты диффузии существенно вырастут и дадут вклад в изменение концентраций меж-доузельных петель и пор.
Библиографическая ссылка
1. Логинов Ю. Ю., Браун П. Д., Дьюроуз К. Закономерности образования структурных дефектов в полупроводниках А2В6. М. : Логос, 2003. 304 с.
References
1. Loginov Y. Y., Brown P. D., Durose K. The structural defect formation in А2В6 semiconductors. Moscow : Logos, 2003. 304 p.
© Логинов Ю. Ю., Мозжерин А. В., Паклин Н. Н., 2015
