Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Оптоэлектронное переключение в природном и синтетическом алмазе при управлении УФ излучением и электронными пучками

Диссертация: Оптоэлектронное переключение в природном и синтетическом алмазе при управлении УФ излучением и электронными пучками
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось на основе лабораторных экспериментов и математических оценок. В исследованиях оптических свойств алмазных образцов применялись стандартные методики спектральных измерений с использованием современных измерительных приборов. При определении лучевой стойкости металлических пленок, напыленных на неметаллические прозрачные подложки… Читать ещё >

Оптоэлектронное переключение в природном и синтетическом алмазе при управлении УФ излучением и электронными пучками (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Применение алмаза в оптоэлектронике
    • 1. 1. Физические свойства алмаза
      • 1. 1. 1. Способы синтеза алмазов
      • 1. 1. 2. Классификация алмазов на основе спектров оптического поглощения
      • 1. 1. 3. Основные дефекты в алмазе, влияющие на оптические и электрические свойства 1.1.4.Электрические контакты к алмазу
    • 1. 2. Алмазные оптоэлектронные приборы
      • 1. 2. 1. Светодиоды
      • 1. 2. 2. Устройства СВЧ-диапазона, управляемые оптическим ^ излучением
      • 1. 2. 3. Фотодетекторы УФ диапазона 34 1.2.4.Оптоэлектронные коммутаторы
  • Глава 2. Методики эксперимента и экспериментальные установки
    • 2. 1. Объекты исследований
      • 2. 1. 1. Алмазные образцы
      • 2. 1. 2. Образцы тонких металлических пленок, напыленных на диэлектрические подложки
      • 2. 1. 3. Алмазные оптоэлектронные коммутаторы
    • 2. 2. Аппаратура и методики, применяемые для измерений и расчетов
      • 2. 2. 1. Оптическая спектроскопия алмазных образцов
      • 2. 2. 2. Оптическая микроскопия металлических пленок, подвергнутых лазерному излучению
      • 2. 2. 3. Измерение фототока, протекающего через алмазный коммутатор
  • Глава 3. Исследование спектрально-кинетических характеристик оптического пропускания и люминесценции алмазных образцов
    • 3. 1. Спектры оптического пропускания алмазных образцов
    • 3. 2. Фотолюминесценция алмазных образцов
      • 3. 2. 1. Выбор длины волны для возбуждения фотолюминесценции алмазных образцов
      • 3. 2. 2. Фотолюминесценция алмазных образцов при возбуждении эксилампами
      • 3. 2. 3. Фотолюминесценция алмазных образцов при возбуждении лазерным излучением
    • 3. 3. Импульсная катодолюминесценция алмазных образцов
    • 3. 4. Идентификация алмаза и его имитаторов
      • 3. 4. 1. Проблема экспресс-идентификации алмазов и их имитаторов
      • 3. 4. 2. Неалмазные образцы
      • 3. 4. 3. Экспресс-идентификация алмазов и их имитаторов с помощью измерения спектров оптического пропускания и 98 фотолюминесценции 3.5.Выводы
  • Глава 4. Устойчивость к воздействию лазерного излучения металлических и ^^ керамических покрытий на поверхности оптически прозрачных материалов
    • 4. 1. Воздействие лазерного излучения на тонкие металлические пленки
    • 4. 2. Оценка величины термических напряжений при нарушении адгезии металлических пленок к подложкам при воздействии УФ лазером 4.3.Выводы
  • Глава 5. 0птоэлектронное переключение в природном и синтетическом алмазе
    • 5. 1. Основные характеристики алмазных оптоэлектронных коммутаторов
    • 5. 2. Режим фото детектора
      • 5. 2. 1. Работа алмазных коммутаторов в режиме фотодетектора
    • 5. 3. Оптоэлектронное переключение в алмазе
      • 5. 3. 1. Оптоэлектронное переключение в алмазных коммутаторах при управлении УФ лазерами
      • 5. 3. 2. Оптоэлектронное переключение в алмазных коммутаторах при управлении электронными пучками
      • 5. 3. 3. Оптоэлектронное переключение в алмазном коммутаторе при ^ управлении УФ импульсной ксеноновой лампой
    • 5. 4. Факторы, ограничивающие работу алмазных оптоэлектронных коммутаторов
      • 5. 4. 1. Лазерно-стимулированный оптический пробой межэлектродной поверхности при поперечной геометрии
      • 5. 4. 2. Накопление объемного заряда при продольной геометрии
    • 5. 5. Моделирование токопереноса неравновесных носителей в алмазе наведенных внешним воздействием
    • 5. 6. Снижение влияния факторов, ограничивающих работу коммутатора
    • 5. 7. Идеальный алмазный коммутатор
      • 5. 7. 1. Параметры алмазного образца
      • 5. 7. 2. Контакты к образцу
      • 5. 7. 3. Источник управляющего излучения
      • 5. 7. 4. Конфигурация идеального коммутатора
    • 5. 8. Выводы
  • Заключение
  • Литература

Акгуальность работы: Коммутаторы высоких напряжений и больших мощностей нашли свое применение 01 научно-исследовательских до промышленных приложений [1,2]. Широко применяются коммутаторы на основе газовых разрядников, таких как тиратроны и тригатроны, и полупроводниковых приборов, таких как тиристоры. При этом газовые разрядники работают только на включение, тем самым ограничивается их сфера применения емкостными накопителями энергии. Для них достигаются следующие рабочие параметры: время коммутации (передний фронт) менее 10 не, рабочее напряжение до 3 МВ, частота повторения импульсов до 1 кГц (в условиях прокачки газовой смеси). Полупроводниковые коммутаторы работают как на включение, так и на выключение, т. е. как с емкостными, так и с индуктивными накопителями энергии. При этом полупроводниковые коммутаторы проигрывают газовым по рабочему напряжению (обычно до 5 кВ), выигрывая по скорости коммутации (до 100 пс передний фронт, и до 1 не задний фронт) и по частоте повторения импульсов (до 100 кГц).

Полупроводниковые коммутаторы по типу управления можно разделить на два вида: инжекционныеоптоэлектронные.

В инжекционных коммутаторах переключение происходит при инжекции электронно-дырочных пар через контакты, что является сравнительно медленным 1 мм/мке), но энергетически выгодным процессом. По эюй причине инжекционные полупроводниковые коммутаторы эффективно работают в микрои наносекундиом временном диапазоне.

В оптоэлектронных коммутаторах управление происходит путем создания в рабочем теле высокой концентрации неравновесных носителей заряда при поглощении фотонов оптического диапазона (от УФ до БИК в зависимости от полупроводникового материала), т. е. с помощью оптоэлектронного переключения.

Основой создания оптоэлектронных коммутаторов обычно выступают традиционные полупроводники — кремний и арсенид галлия [1]. Оптопарой для кремния выступает Ыс1: УАО-лазер (кл = 1062 нм), для ОаА8 — светодиод на его основе (/-сид = 870 нм). При этом достигнуты фрошы включения и выключения в десятки пикосекунд. Однако величины рабочих напряжений для коммутаторов на основе 81 и ваАз не превышают нескольких сотен киловольт. Значшельно повысить рабочие напряжения полупроводниковых коммутаторов можно при использовании широкозонных полупроводников.

Интерес к алмазу в качестве материала для твердотельных коммутаторов возник ввиду наилучших ¡-ребуемых характеристик по сравнению с другими полупроводниками (см. таблицу 1).

Алмаз характеризуется большой шириной запрещенной зоны, крайне высоким удельным сопротивлением и напряжением пробоя, что обеспечит низкие токи утечки, высокое рабочее напряжение и электрическую прочность (влияющую на срок службы).

Скорость выключения оптоэлектронного коммутатора (длительность заднего фронта /с) целиком и полностью определяется временем жизни носителей /ж. Скорость включения оптоэлектронного коммутатора (длительность переднего фронта tp) ограничена временем распространения электромагншной волны /, в материале рабочего тела [3,4]:

Таблица 1. Физические характеристики некоторых беспримесных полупроводников.

Материал Ширина запрещенной зоны, эВ Напряжение пробоя, В-см" 1 Удельное сопротивление, Ом-см Диэлектрическая постоянная Подвижность, см2-В" '-с" 1 электронов дырок.

Алмаз© 5.5 Ю7 >1012 5.7 4500 3800.

Карбид кремния (БЮ) 3 26 5-Ю6 10ю 9.8 900 320.

Нитрид галлия (ОаЫ) 3 3-Ю6 109 8.9 2000 350.

Арсенид галлия (ОаАэ) 1.42 4−105 107 12.9 8500 400.

Кремний ф) 1.12 3.7−105 104 11.7 1500 450.

Германий (Се) 0.66 2-Ю5 ю2 16.2 3900 1900 = • а.

Е ¦ — С.

1) где е, с/ и с — диэлектрическая постоянная материала, межэлектродный зазор и скорость света в вакууме. Для получения минимального необходимо использовать материал рабочего тела с наименьшей диэлектрической постоянной и высокой электрической прочностью (чтобы минимизировать межэлектродный зазор). Алмаз имеет наилучшие характеристики из известных материалов. Для ?/=0.1 мм время переключения не может быть быстрее = 1.2 пс (рабочее напряжение ограничено 100 кВ/см).

В условиях больших напряженностей электрического поля происходит насыщение скорости носителей заряда за счет снижения их подвижности [5]. При этом ток через коммутатор /ф определяе гея как ф а'.

2) где е, п и ун — заряд электрона, концен грация носителей заряда и насыщенная скорость носителей заряда (для алмаза 2.7−107 см/с, что почти в 3 раза больше, чем для ОаАэ).

Недостаточное развитие технологий допирования алмаза и создания на его основе р-п-р-п — структур [6] определило необходимость управления работой алмазных твердотельных коммутаторов внешним импульсным воздействием энергетичных частиц, создающим высокую концентрацию неравновесных носителей заряда, т. е. с помощью оптоэлектронного переключения [5,7].

Первоначальные исследования (80-е годы) оптоэлектронного переключения в алмазе проводились на природных образцах 2а [8−13], 26 [12] и 1а [5,7,12] типов (подробно физическая классификация природных алмазов рассмотрена в [5,7,14]). В то время природные образцы значительно превосходили синтетические по оптическим, электронным и прочим свойствам. При этом доступными для промышленного применения являлись природные алмазы небольших размеров до 10 мм, что недостаточно для применения в сильноточной электронике.

Размерные ограничения характерны и для синтетических образцов, выращенных в условиях высоких давлений (>10 кбар) и высоких температур (>1 200 К) [15,16], т. е. ВДВТ методом.

В 90-е годы началось успешное развитие технологии синтеза алмазов ХПО методом (химическое парогазовое осаждение, по аналогии с англ. — chemical vapor deposition, CVD) [17−20]. В настоящее время доступны поликристаллические алмазные пластины диаметром до 10 см и толщиной до 3 мм [20]. Постоянно совершенствуются их оптические и электронные свойства, что необходимо для создания алмазных оптоэлектронных коммутаторов больших мощностей.

Для управления оптоолектронными алмазными коммутаторами использовалось импульсное лазерное излучение на длине волны 193 нм [11], 220−222 нм [8,10,21], 248 нм [3,4,13,22], 266 [12], 353−355 нм [9,12,21], 532 нм [12] и электронные пучки с энергией электронов в максимуме распределения 100−160 кэВ [23,28].

Управление алмазным оптоэлектронным коммутатором с помощью лазерного и спонтанного излучения, а так же электронного пучка обеспечивает стабильность запуска и высокую эффективность переключения. Управление алмазными оптоэлектронными коммутаторами с помощью источников спонтанного излучения предполагает принципиальную возможность обеспечить компактность размеров и экономическую обоснованность. Помимо этого, развитие алмазных светодиодов с длиной волны излучения Хсид = 235 нм [24−26] предполагает появление полноценной оптопары для алмазных оптоэлектронных коммутаторов.

Работа выполнялась в рамках: 1) гранта CRDF № RP2−538-TO-02 «УФ Хе лампы с высокой плотностью мощности излучения для коммутаторов на основе алмаза», 2002.

2004 г.- 2) договора с ИТЭС ОИВТ РАН по созданию мощной импульсной ксеноновой лампы, 2003;2004 г.- 3) гранта РФФИ 05−08−33 621-а «Исследование и создание эффективных газоразрядных источников спонтанного излучения в ВУФ области спектра»,.

2005 — 2007 г.- 4) проекта «Проведение исследований и разработка эскизного проекта оконечного усилителя для создания лазерного комплекса петаваттной мощности, в том числе с оптической накачкой» в рамках Программы «Фундаментальные проблемы нанои пикосекундной электроники большой мощности», х/д-240/05−3, 2005 г.- 5) гранта МНТЦ № 2706, «Исследование и создание импульсных УФ и ВУФ источников спонтанного излучения с большой мощностью излучения», 2006 — 2007 г.

Целью настоящей работы, начатой в 2000 г., является формулировка требований к оптическим характеристикам алмазных образцов, экспериментальное исследование оптического пропускания, фотои катодолюминесценции образцов природного и синтетического алмаза, формирование и исследование стойкости к УФ излучению металлических контактов к алмазу, создание на их основе оптоэлектронных алмазных коммутаторов и исследование их коммутационных характеристик.

Для реализации поставленной цели решались следующие задач": 1. Анализ спектров оптического пропускания и фотои катодолюминесценции природных и синтетических алмазных образцов, оценка концентрации и измерение кинетики затухания оптических центров.

2. Определение порога лучевой стойкости контактов к алмазным образцам в зависимости от материала и способа напыления при облучении импульсным лазерным излучением наносекундной длительности;

3. Определение режимов эффективной работы оптоэлектронных алмазных коммутаторов ¦ для различных конфигураций образцов, электрических контактов и управляющих источников излучения.

4. Уменьшение влияния факторов, ограничивающих эффективную работу алмазных оптоэлектронных коммутаторов.

Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось на основе лабораторных экспериментов и математических оценок. В исследованиях оптических свойств алмазных образцов применялись стандартные методики спектральных измерений с использованием современных измерительных приборов. При определении лучевой стойкости металлических пленок, напыленных на неметаллические прозрачные подложки, использовались стандартные методы оптической микроскопии и методы измерений энергетических характеристик импульсного лазерного, излучения. Для исследования режимов эффективной работы оптоэлектронных алмазных коммутаторов применялись стандартные методы измерений временных и энергетических характеристик импульсов лазерного излученияи методы измерений амплитудно-временных параметров' электрических импульсов наносекундной длительности.

Научные положения, выносимые на защиту: 1. В спектрах люминесценции природных алмазов, демонстрирующих электронно-колебательную систему N3, в наносекундном временном диапазоне после начала импульса возбуждения доминирует система N3 с бесфононной линией X — 415.2 нм с характеристическим временем затухания 20−5О нс при комнатной температуре. При этом в миллисекундном временном диапазоне после начала импульса возбуждения в спектральной области 350−700 нм наблюдается, бесструктурная .¿—полоса люминесценции с характеристическим временем затухания 7−10.'мс, которая обусловлена собственными структурными дефектами:

• 2. Для тонких металлических пленок до 1 мкм, осажденных методом вакуумно-дугового распыления на неметаллические подложки, при* воздействии лазерным излучением^ длительностью 10−50 не существует диапазон плотностей поглощенной о ' энергии (50−350 мДж/см) для которого наблюдается адгезионный режим разрушения пленки. При этом максимальная температура разрушаемых пленок не превышает температуру плавления объемного материала. Пороговая плотность энергии для-^ разрушения пленок в адгезионном режиме уменьшается на 10−20% при суммировании лазерных импульсов.

3. При поперечной геометрии алмазного коммутатора рост эффективности переключения при увеличении интенсивности управляющего лазерного излучения ограничен развитием лазерно-стимулированного пробоя межэлектродной поверхности коммутатора. При продольной геометрии алмазного коммутатора рост эффективности переключения при увеличении интенсивности управляющего лазерного излучения ограничен накоплением объемного заряда и стойкостью контактов к управляющему излучению.

4. Для алмазных коммутаторов с продольной геометрией снижение амплитуды импульса напряжения при накоплении управляющих лазерных импульсов на длине волны в области несобственного поглощения предотвращается чередованием полярности прикладываемого напряжения в диапазоне ± 0.5−20 кВ/см. При управлении алмазным коммутатором с помощью электронного пучка или лазерного излучения на длине волны в области фундаментального поглощения, чередование полярности не предотвращает снижения амплитуды импульса напряжения при накоплении управляющих импульсов.

Достоверность защищаемых положений и других результатов подтверждается: 1) согласием экспериментальных данных с результатами работ других авторов в случае близких условий проведения экспериментов, например, наблюдение электронно-колебательной системы N3V-дефектов в наносекундном временном диапазоне [27,29] и ее отсутствие в спектрах люминесценции, регистрируемых с задержкой в 1 мкс после импульса возбуждения [30]- скачкообразное увеличение амплитуды и длительности токовых импульсов при развитии лазерно-стимулированного электрического пробоя межэлектродного зазора алмазного коммутатора [8,9,11]- 2) воспроизводимостью полученных данных в пределах интервала 15% в одинаковых условиях для различных образцов- 3) согласием полученных экспериментальных данных с результатами численных оценок, например, при облучении лазерным излучением металлических пленок на диэлектрических подложках в адгезионном режиме разрушения^ максимальная расчетная температура не превышает температуру плавления для объемного материалаоценочные концентрации азотной примеси в образцах, полученные из спектров оптического пропускания, согласуются с величинами при численном моделировании зависимостей амплитуды фототока от приложенного электрического поля и интенсивности излучения.

Новизна полученных результатов:

1. Исследованы спектрально-кинетические характеристики с временным разрешением 10 не фотои катодолюминесценции природных и синтетических алмазов при импульсном возбуждении. Исследована трансформация спектров люминесценции алмазов с течением времени после импульса возбуждения. Впервые получены спектры времени затухания фотои катодолюминесценции природных и синтетических алмазов [2007].

2. Обнаружен адгезионный механизм разрушения тонких мешллических пленок на неметаллических подложках при облучении лазерным излучением [2002]. Показано, что при лазерном облучении металлической пленки сквозь прозрачную подложку пороговая плотность энергии излучения для разрушения пленки меньше, чем пороговая плотность энергии для адгезионного разрушения при прямом облучении пленки.

3. Показано, что лазерно-стимулированный пробой межэлектродной поверхности оптоэлектронного алмазного коммутатора с поперечной геометрией при высоких напряженностях поля и/или плотностях энергии лазерного излучения вызывает аномальное увеличение амплитуды и/или длительности токового импульса коммутатора [2004].

4. Показано, что в алмазных оптоэлектронных коммутаторах с продольной геометрией при управлении излучением в области несобственного (на дефектах и примесях) поглощения эффект уменьшения амплитуды токового сигнала за счет накопления объемного заряда на глубоких ловушках в запрещенной зоне алмаза преодолевается при смене полярности потенциала с каждым управляющим импульсом [2004].

Научная ценность:

1. На основе изменения спектров фотои катодолюминесценции природных алмазов разделены во времени электронно-колебательная система N3V-дефектов, доминирующая в наносекундном временном диапазоне, и бесструктурная А-полоса люминесценции алмаза, доминирующая в миллисекундном временном диапазоне. В спектрах времени затухания электронно-колебательной системы N3 V-дефектов наблюдались всплески в локальных областях бесфононной линии А. = 415.2 нм и ее фононных повторений в спектральной области 420−460 нм.

2. Продемонстрирован адгезионный механизм разрушения тонких металлических пленок (~ 1 мкм) на неметаллических подложках при облучении лазерным излучением без возникновения расплава за счет лазерно-индуцированных термических напряжений. Показано уменьшение порога плотности энергии для разрушения пленки по адгезионному механизму при облучении пленки сквозь прозрачную подложку за счет дополнительного влияния ударного воздействия лазерного излучения.

3. Установлена ошибочность принятой интерпретации (оптоэлектронная неустойчивость) аномального увеличения амплитуды и/или длительности токового импульса алмазного коммутатора при высоких напряжеиностях поля и/или плотностях энергии лазерного излучения. Данный эффект и «линейность» вольтамперной характеристики объясняются лазерно-стимулированным пробоем межэлектродной поверхности коммутатора.

Практическая значимость:

1. Продемонстрировано, что природный и ХПО алмаз, а также основной имитатор алмаза — фианит (стабилизированный диоксид циркония) — характеризуются различными спектрами оптического пропускания и люминесценции, ввиду оптических центров с различной природой, спектральными и временными характеристиками.

2. Продемонстрирована работа оптоэлектронных алмазных коммутаторов с продольной и поперечной геометрией с высокой эффективностью переключения г| при управлении лазерным излучением на 222, 248 и 308 нм (г) до 0.65), широкополосным импульсным излучением в диапазоне 200−250 нм (г| до 0.1) и электронными пучками нанои пикосекундной длительности (г| до 0.95).

3. Определены механизмы, ограничивающие эффективную работу алмазных оптоэлектронных коммутаторов. Для коммутаторов с поперечной геометрией — это лазерно-стимулированный пробой межэлектродной поверхности. Для коммутаторов с продольной геометрией — это накопление объемного заряда на ловушечных уровнях в запрещенной зоне. Предложены способы преодоления данных ограничивающих механизмов.

Сведения о внедрении результатов диссертации:

1. Предложен способ экспресс-идентификации природного и ХПО алмаза и его материалов-имитаторов на основе измерения интегральных спектров оптического пропускания и фотолюминесценции.

2. Предложен способ экспресс-оценки величины силы адгезии ме! аллических и керамических пленок к неметаллическим подложкам путем определения пороговой плотности энергии лазерного излучения необходимой для адгезионного разрушения пленки.

3. Предложено для управления алмазными высоковольтными коммутаторами использовать источник УФ излучения, основанный на микросекундном искровом разряде в ксеноне (грант CRDF № RP2−538-TO-02 «УФ Хе лампы с высокой плотностью мощности излучения для коммутаторов на основе алмаза», 2002;2004 г., договор с Alameda Applied Science Corp, Сан Леандро, США).

4. Предложена концепция алмазного оптоэлектронного коммутатора высоких мощностей и напряжений для приложений сильноточной электроники.

Апробация работы:

1. 5-й Международный Российско-Китайский Симпозиум по лазерной физике и лазерным технологиям, Томск, Россия (2000 г.);

2. Международная конференция Lasers 2000, Albuquerque, USA (2000 г.);

3. Школы-семинара молодых ученых «Современные проблемы физики и технологии», Томск, Россия (2001 г.);

4. Международная конференция Atomic and Molecular Pulsed Laseis V, Томск, Россия (2001 г.);

5. Международная конференция High-power laser ablation IV, Taos, USA (2002 г.);

6. Международный симпозиум Symposium on the Physics of Ionized Gases «21st SPIG», Ниш, Югославия (2002 г.);

7. 6-я Международная конференция Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows, Томск, Россия (2002 г.);

8. 8-я Международная школа-семинар по люминесценции и лазерной физике, Иркутск, Россия (2002 г.);

9. Международная конференция Atomic and Molecular Pulsed Lasers VI, Томск, Россия (2003 г.);

10. 13-й Международный симпозиум High current electronics, Томск, Россия (2004 г.);

11. 7-й Международный Российско-Китайский Симпозиум по лазерной физике и лазерным технологиям, Томск, Россия (2004 г.);

12. Международная конференция ICONO/LAT 2005, Санкт-Петербург, Россия (2005 г.);

13. Международная конференция Atomic and Molecular Pulsed Lasers VII, Томск, Россия (2005 г.);

14. 13-я Международная конференция Radiation Physics and Chemistry of Inorganic Materials, Томск, Россия (2006 г.);

15. Международная конференция Atomic and Molecular Pulsed Lasers VIII, Томск, Россия (2007 г.);

16. 9-я Международная конференция Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows, Томск, Россия (2008 г.);

17. Международная конференция Atomic and Molecular Pulsed Lasers IX, Томск, Россия (2009 г.);

18. XVIII Международный симпозиум Gas Flow and Chemical Lasers and High Power Lasers, София, Болгария (2010 г.).

Личный вклад:

Все результаты диссертации получены лично автором, либо при его прямом участии. При его непосредственном участии были проведены постановка, подготовка и выполнение экспериментов, а также обработка и интерпретация результатов экспериментов. Часть экспериментов по исследованию катодолюминесценции алмазных образцов были проведены на лабораторной базе кафедры лазерной и световой техники ТПУ на установке и при участии доцента, к.ф.-м.н. О. И. Олешко (глава 3). На основании полученных экспериментальных данных при участии н.с., к.ф.-м.н. A.B. Феденева был проведен расчет максимальной температуры тонкой металлической пленки на неметаллической прозрачной подложке при воздействии лазерным излучением (глава 4). Часть экспериментов и математического моделирования протекания фототока в алмазных образцах были проведены в Alameda Applied Science Corp. (Сан Леапдро, США) при участии J. Schein, М. Krishnan (глава 5).

Постановка задачи и общее руководство работой осуществлялось профессором, д.ф.-м.н. (специальность 01.04.03 — радиофизика) В. Ф. Тарасенко.

Публикации:

Основные результаты диссертации опубликованы в 23 работах: из них 16 статьи в рецензируемых журналах, включенных в список ВАК, 5 — в Proceedings of SPIE, 2 — в сборниках научных трудов и материалов конференций.

Структура и объем работы:

Диссертация изложена на 159 листе машинописного текста, иллюстрируется 89 рисунками, 9 таблицами, состоит из Введения, пяти глав, Заключения и списка литературы из 154 наименований.

Основные результаты и выводы настоящей диссертационной работы состоят в следующем:

1. Установлено, что электронно-колебательная система N3 и бесструктурная Л-полоса люминесценции природных алмазов лежат в одном спектральном диапазоне, но характеризуются существенно различными временами затухания. Для системы N3 характеристическое время затухания составляет 20−50 не, поэтому интенсивная система N3 наблюдается в наносекундном временном диапазоне после импульса возбуждения. Л-полоса люминесценции алмаза характеризуется временем затухания 7−9 мс, при этом миллисекундном временном диапазоне система N3 не наблюдается, но наблюдается Аполоса.

2. Положение максимума-полосы 460−480 нм одинаково для всех типов алмазов вне зависимости от способа синтеза, т.к. природа данной полосы связана с собственным типом дефектов (я/Г-гибридизированный углерод). Смещение Л-полосы в интегральных спектрах люминесценции связано с наложением электронно-колебательных полос других центров люминесценции (ИзУ, ЫгУ и т. п.).

3. В спектрах люминесценции природных и ХПО алмазов 2а типа присутствуют общие характеристики, такие как Л-полоса, но при этом качественным ХПО алмазам присуще демонстрировать полосу излучательной рекомбинации свободных экситонов.

4. Предложен метод экспресс-идентификации алмаза и его имитаторов путем измерения спектров оптического пропускания и люминесценции образцов, поскольку совокупность этих данных несет информацию о способе синтеза алмазного образца и дает возможность выделять алмазные образцы среди образцов, изготовленных из основных материалов-имитаторов алмаза.

5. Обнаружен «адгезионный» механизм разрушения тонких металлических и композиционных пленок осажденных методом вакуумно-дугового напыления на подложки из стекла, кварца и алмаза за счет нарушения адгезии пленки к подложке лазерно-индуцированиыми термическими напряжениями. При неоднородном распределении интенсивности по сечению лазерного пучка в зоне разрушения тонкой пленки можно выделить характерные области, размеры которых коррелируют с распределением энергии в пучке, и соответствуют режимам испарения, плавления и адгезионного разрушения.

6. Определены пороговые значения плотности энергии лазерного излучения для адгезионного разрушения пленок титана, нитрида титана, циркония, ниобия, меди и нержавеющей стали 12X18Н9Т на стеклянных, кварцевых и алмазных подложках. Полученные оценки значений температуры поверхности и термических напряжений, возникающих в пленке, и сравнения этих величин с полученными экспериментально значениями силы адгезии показывают, что усредненная величина силы адгезии превышает усредненную величину лазерно-индуцированных термических напряжений в 1.3−10 раз. Однако локальные значения силы адгезии могут быть существенно ниже усредненных. Ввиду этого даже при плотностях энергии лазерного импульса недостаточной для возникновения лазерно-индуцированных термических напряжений превышающих силу адгезии возникают локальные адгезионные разрушения на неоднородностях границы пленка-подложка. Локальные адгезионные разрушения за счет возникающих тангенциальных сил релаксирующих термических напряжений увеличиваются по площади, при этом возникают порывы и дальнейшее отслоение пленки.

7. Предложен метод экспресс-диагностики силы адгезии металлических и композиционных пленок к стеклянным и кварцевым подложкам путем определения пороговой величины плотности энергии лазерного излучения для адгезионного разрушения.

8. При инверсном облучении (облучение сквозь подложку) сквозь прозрачную подложку воздействие лазерного излучения на неоднородности на границе пленка-подложка приводит к усилению эффекта адгезионного разрушения пленки. При этом оценка поверхностной силы адгезии с помощью расчета величины лазерно-индуцированных термических напряжений дает завышенные значения, ввиду усиления тангенциальных сил лазерно-индуцированных термических напряжений сцепление пленки с подложкой за счет градиентов температуры, возникающих на неоднородностях границы пленка-подложка.

9. Во избежание разрушения контактов алмазных оптоэлектронных коммутаторов с продольной геометрией необходимо не превышать плотность энергии управляющего излучения выше величины вдвое меньшей, чем пороговое значение плотности энергии адгезионного разрушения данной пленки. Пороговое значение плотности энергии лазерного излучения для адгезионного разрушения зависит от силы адгезии пленки к подложке.

10. Достигнута эффективность работы алмазных оптоэлектронных коммутаторов до г) = 0.9 при управлении электронными пучками и до т| = 0.65 при управлении УФ излучением на X — 222 нм при поперечной конфигурации коммутатора и до г = 0.5 при управлении УФ излучением на X — 248 нм при продольной конфигурации коммутатора. Дальнейшее увеличение эффективности переключения алмазных оптоэлектронных коммутаторов путем увеличения интенсивности управляющего излучения ограничено развитием лазерно-стимулированного пробоя межэлектродной поверхности коммутатора при поперечной геометрии и накоплением объемного заряда при продольной геометрии. Продемонстрирована работа алмазного оптоэлектронного коммутатора с поперечной геометрией при управлении спонтанным излучением импульсной ксеноновой лампы. При этом эффективность переключения достигала г = 0.08.

11. Доказана неверность гипотез об «оптоэлектронной неустойчивости» и «инжекции носителей через контакты за счет объемного заряда» приведенных в литературных источниках для объяснения резкого увеличение длительности и амплитуды токового импульса алмазного коммутатора при увеличении плотности энергии и/или приложенного поля выше определенных пороговых значений. Описанное явление обусловлено лазерно-стимулированным электрическим пробоем межэлектродной поверхности коммутатора.

12. Для алмазных оптоэлектронных коммутаторов с поперечной геометрией наилучшие рабочие характеристики наблюдаются при управлении лазерным излучением в области собственного поглощения алмаза (А, < 226 нм). Для коммутаторов с продольной геометрией выгодно использовать излучение с длиной волны вблизи края фундаментального поглощения (226 < X < 270 нм).

13. Чередование полярности прикладываемого к алмазному коммутатору электрического поля в диапазоне Ео~±- 2−50 кВ/см позволяет предотвратить снижение амплитуды токового импульса протекающего в алмазном образце с накоплением управляющих лазерных импульсов ввиду разрушения объемного заряда при смене полярности.

14. Масштабирование алмазного оптоэлектронного коммутатора с управлением спонтанным излучением ксеноновой импульсной лампой позволит достичь эффективности переключения г| = 0.99 и рабочего напряжения 1/о~ 100 кВ.

15. Дальнейшее развитие алмазных оптоэлектронных коммутаторов возможно при совершенствовании ХПО технологии синтеза высококачественных алмазных образцов большого диаметра и улучшении рабочих параметров алмазных светодиодов с длиной волны Хсид = 235 нм, которые являются идеальной оптопарой для алмазных оптоэлектронных коммутаторов.

Заключение

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Месяг{ Г. А. Импульсная энергетика и электроника. — М.: Наука, 2004. — 704 с.
  2. ИВ. Импульсная коммутация больших мощностей полупроводниковыми приборами // Физика и техника мощных импульсных систем / Под ред. Велихова Е. П. М.: Энергоагомиздат, 1987. — С. 237−253.
  3. Yoneda Н., Ueda K.-i., Aikawa Y. et al. Photoconductive properties of chemical vapor deposited diamond switch under high electric field strength // Applied physics letters. -1995. V. 66, № 4. — P. 460—462.
  4. Aikawa Y., Baba K., Shohata N. et al. Photoconductive properties of polycrystalline diamond under high electric field strength // Diamond and related materials. 1996. — V. 5.-P. 737−740.
  5. П.П., Журавлев В. В., Квасков В. Б. и др. Природные алмазы России. М.: Полярон, 1997.-304 с.
  6. Kohn Е., Adamschik М., Schmid P. el al. Prospects of diamond devices // Journal of physics D: Applied physics. 2001. — V. 34. — P. 77−85.
  7. Алмаз в электронной технике / Под ред. В. Б. Кваскова. М.: Энергоатомиздат, 1990.-248 с.
  8. Bharadwaj Р.К., Code R.F., van Driel Н.М., IValentynowicz E. High voltage optoelectronic switching in diamond // Applied physics letters. 1983. — V. 43, № 2. — P. 207−209.
  9. Но P.-Т., Lee C.H., Stephenson J.C., Cavanagh R.R. A diamond opto-electronic switch // Optics communications. 1983. — V. 46, № 3−4. — P. 202−204.
  10. Glinski J., Gu X.-J., Code R.F., van Driel H.M. Space-charge-induced optoelectronics switching in Ha diamond // Applied physics letters. 1984. — V. 45, № 3. — P. 260−262.
  11. Huo Y.S., Gu X.-J., Code R.F., Fuh Y.G. Optical switching mechanism in type Ha diamond // Journal of applied physics. 1986. — V. 59, № 6. — P. 2060−2067.
  12. Panchhi P. S., van Driel H.M. Picosecond optoelectronic switching in insulating diamond // IEEE Journal of quantum electronics. 1986. — V. QE-22, № 1.- P. 101 107.
  13. S., Но P.-Т., Goldhar J. Photoconductive switching in diamond under high bias field // IEEE Transactions on electronic devices. -1990. V. 37, № 12. — P. 2511−2516.
  14. Zaitsev A.M. Optical properties of diamond. Berlin: Springer, 2001. — 502 p.
  15. Kiflawi I., Kanda II., Lawson S.C. The effect of the growth rate on the concentration of nitrogen and transition metal impurities in HPHT synthetic diamonds // Diamond and related materials. 2002. — V. 11. — P. 204−211.
  16. Yelisseyev A., Lawson S., Sildos I. et al. Effect of HPHT annealing on the photoluminescence of synthetic diamonds grown in the Fe-Ni-C system // Diamond and related materials. 2003. — V. 12. — P. 2147−2168.
  17. Piano M.A., Landstrass M.I., Pan L.S. et al. Polycrystalline CVD diamond films with high electrical mobility//Science. 1993.-V. 260.-P. 1310−1312.
  18. Schaffer C.P., Chen I.C., Sturdivant R.L. et al. Commercial CVD diamond films -material properties and their effects on microwave characteristics // Diamond and related materials. 1998. -V. 7. — P. 585−588.
  19. Nebel C.E. Electronic properties of CVD diamond // Semiconductors science and technology.-2003.-V. 18.-P. Sl-Sll.
  20. В., Конов В. CVD-алмазы: Применение в электронике // Электроника: Наука, технология, бизнес. 2007. — № 4. — С. 58−67.
  21. PrasadR., Schein J., Gensler S.JV., Krishnan M. Optically triggered diamond switch // Proceedings of the 12th IEEE Pulsed Power conference. Monterey, С A, USA, 1999. -P. 142−145.
  22. Yoneda H., Veda K.-i., Aikawa Y. et al. The grain size dependence of the mobility and lifetime in chemical vapor deposited diamond photoconductive switches // Journal of applied physics. 1998.-V. 83, № 3.-P. 1730−1733.
  23. Joshi R.P., Kennedy M.K., Schoenbach КН., Hofer W.W. Studies of high field conduction in diamond for electron beam controlled switching // Journal of applied physics. 1992. — V. 72, № 10. — P. 4781^1787.
  24. Koizumi S., Watanabe K, Hasegawa M. et al. Formation of diamond p-n junction and its optical emission characteristics // Diamond and related materials. 2002. — V. 11. — P. 307−311.
  25. Makino Т., Kato II., Ogura M. et al. Electrical and optical characterizations of (001)-oriented homoepitaxial diamond p-n junction // Diamond and related materials. 2006. -V. 15,№ 4−8.-P. 513−516.
  26. Makino Т., Tokuda N., Kato H. et al. Electrical and light-emitting properties of (001)-oriented homoepitaxial diamond p-i-n junction // Diamond and related materials. 2007. -V. 16, № 4−7.-P. 1025−1028.
  27. С.Г., Соломонов В.PI. Импульсная катодолюминесценция алмазов // Оптика и спектроскопия. 1996. — Т. 80, № 5. — С. 781−784.
  28. Krishnan М&bdquo- Хи X., Schein J. et al. Fast opening diamond switch for high voltage, high average power inductive energy store modulators // Proceedings of the 12th IEEE Pulsed Power conference. Monterey, CA, USA, 1999. — P. 1222−1225.
  29. Thomaz M.F., Davies G. The decay time of N3 luminescence in natural diamond // Proc. Of Royal Society of London A. 1978. — V. 362. — P. 405−419.
  30. Е.И., Панченко A.H., Тарасенко В. Ф., Шейн Дж., Кришнан М. Фоточувствительность алмазного детектора к лазерному излучению в диапазоне 220−355 нм//Квантовая электроника.-2001.-Т. 31, № 12. С. 1115−1117.
  31. Tarasenko V.F., Fedenev A.V., Goncharenko I.M., Koval' N.N., Lipatov E.I., Orlovskii V.M., Shulepov M.A. UV and IR laser interaction with metal surfaces // Proceedings of SPIE High-power laser ablation. 2002. — V. 4760. — P. 93−102.
  32. М.И., Рыбка Д. В., Тарасенко В. Ф., Липатов Е. И., Кришнан М, Томпсон Дж., Парке Д. Влияние плотности мощности излучения на чувствительность алмазного детектора // Известия ВУЗов: Физика. — 2004. — № 1. — С. 81−84.
  33. Е.И., Панчеико А. Н., Тарасенко В. Ф. Особенности импульсной фотопроводимости в 2-А алмазе при облучении лазерным УФ излучением с длиной волны 308 нм // Оптика атмосферы и океана. 2004. — Т. 17, № 2−3. — С. 215−220.
  34. Е.И., Панчеико А. Н., Тарасенко В. Ф. Аномальное увеличение амплитуды и длительности фототока в алмазе 2-А типа при облучении ХеС1-лазером // Известия ВУЗов: Физика. 2004. — № 2. — С. 98−99.
  35. А.В., Липатов Е. И., Тарасенко В. Ф., Орловский В. М., Шулепов М. А., Коваль II. Н., Гончаренко КМ. Нарушение адгезии в процессе абляции тонких пленок импульсным лазерным излучением // Квантовая электроника. 2004. — Т. 34, № 4.-С. 375−380.
  36. Lipatov E.I., Panchenko A.N., Tarasenko V.F., Thompson J., Krishnan M. Optoelectronic switching in natural diamond with UV triggering // Proceedings of the 13th international symposium on High current electronics, Tomsk, Russia. 2004. P. 187−190.
  37. Е.И., Лисицын B.M., Олешко В. И., Тарасенко В. Ф. Спектрально-кинетические характеристики импульсной катодолюминесценции природного алмаза 2а типа // Известия вузов. Физика. 2007. — № 1. — С. 53−57.
  38. Е.И., Тарасенко В. Ф. Оптоэлектронное переключение в алмазе и оптический пробой по поверхности // Квантовая электроника. 2008. — Т. 38, № 3. — С. 276−279.
  39. Е.И., Авдеев С. М., Тарасенко В. Ф., Соснин Э. А., Новоселов Ю. Н. Идентификация алмаза и его имитаторов с помощью KrCl эксилампы // Известия ТПУ,-2009.-Т. 314,№ 2.-С. 137−141.
  40. Lipatov E.I., Avdeev S.M., Tarasenko V.F. Photoluminescence and optical transmission of diamond and its imitators // Journal of luminescence. 2010. — V. 130. — P. 21 062 112.
  41. Физические свойства алмаза. Справочник / Под ред. Новикова Н. В. Киев: Наукова думка. — 1987. — 192 с.
  42. Polyakov V.I., Rukovishnikov A J., Rossukanyi N. М., et al. Photodetectors with CVD diamond films: electrical and photoelectrical properties photoconductive and photodiode structures // Diamond and related materials. — 1998. V.7. — P.821−825.
  43. McKeag R.D., Jackman R.B. Diamond UV photodetectors: sensitivity and speed for visible blind applications // Diamond and related materials. 1998. — V.7. — P.513−518.
  44. Prasad R., Schein J., Gensler S. W., Krishnan M. Optically triggered diamond switch // Proceedings of the 12th IEEE Pulsed Power conference. Monterey, CA, USA. — 1999. -P.142−145.
  45. Pan L.S., Kania D.R., Pianetta P., Landen O.L. Carrier density dependent photoconductivity in diamond I I Applied physics letters. 1990. — V.57. — № 6. — P.623−625.
  46. Pan L.S., Kania D.R., Pianetta P., et al. Temperature dependent mobility in single-crystal and chemical vapor-deposited diamond // Journal of applied physics. 1993. -V.73. — № 6. — P.2888−2894.
  47. А.Д., Кваснгща В.К, Сафронов А. Ф., Зипчук Н. Н. Типоморфизм алмаза и его минералов-спутников из кимберлитов. — Киев: Наукова думка. 1989. — 183 с.
  48. Bovenkerk Н.Р., Bundy F.P., Chrenko R.M., et al. Errors in diamond synthesis // Nature. 1993. — V.365. — P.19.
  49. Lawson S.C., Kanda H., Watanabe K, et al. Spectroscopic study of cobalt-related optical centers in synthetic diamond // Journal of applied physics. 1996. — V.79. -№ 8. -P.4348−4357.
  50. Yelisseyev A., Lawson S., Sildos I., et al. Effect of HPHT annealing on the photoluminescence of synthetic diamonds grown in the Fe-Ni-C system // Diamond and related materials. 2003. — V.12. — P.2147−2168.
  51. Robins L.H., Cook L.P., Farabaugh E.N., Feldman A. Cathodoluminescence of defects in diamond films and particles grown by hot-filament chemical-vapor deposition // Physical review B. -V.39. -№ 18. P. 13 367−13 377.
  52. Kawarada H., Yokota Y., Mori Y., et al. Cathodoluminescence and electroluminescence of undoped and boron-doped diamond formed by plasma chemical vapor deposition // Journal of applied physics. 1990. — V.67. — № 2. — P.983−989.
  53. Konov V.I., Prokhorov A.M., Uglov S.A., et al. C02 laser-induced plasma CVD synthesis of diamond // Applied physics A: Materials science and processing. 1998. -V.66. — P.575−578.
  54. Robertson R.J., Fox J. J., Martin A.E. Two types of diamond // Phil. Transactions of the Royal Society of London A. 1934. — Y.232. — P.463−465.
  55. Wight D.R., Dean P.J. Extrinsic recombination from natural diamond: exciton luminescence associated with the N9 center // Physical’review. — 1967. — V.154. № 3. — P.689−696.
  56. Dean P.J., Jones I.H. Recombination radiation from diamond // Physical review. -1964. V.133. -№ 6A. — P. A1698-A1705.
  57. Г. Б., Безруков F.H., Клюев Ю. А. и др. Природные и синтетические алмазы. — М.: Наука.- 1986.-224 с.
  58. А. Т. Things we still don’t know about optical centres in diamond // Diamond and related materials. 1999. — V.8. — P. 1455−1462.
  59. Goss J.P., Coomer B.J., Jones R., et al. Extended defects in diamond: The interstitial platelet // Physical review B. 2003. — V.67. — P. 165 208.
  60. Iakoubovskii K, Adriaenssens G.J., Vohra Y.K. Nitrogen incorporation in CVD diamond // Diamond and related materials. 2010. — V.10. — № 3−7. — P.485−489.
  61. Walker J. Optical absorption and luminescence in diamond I I Reports on progress in physics. 1979. — V.42. — P. 1607−1659.
  62. M.C., Квасков В. Б. Алмаз и алмазные структуры в УФ-оптоэлектронике // Наукоемкие технологии. — 2003. — № 2. С.67−74.
  63. Werner М. Diamond metallization for device applications // Semiconductors science and technology. 2003. — V. 18. — № 3. — P. S41-S46.
  64. Ihm J., Louie S.G., Cohen M.L. Diamond-metal interfaces and the theory of Shottky barriers // Physical review letters. 1978. — V.40. — № 18. — P.1208−1211.
  65. Looi H.J., Whitfield M.D., Jackman R.B. Metal-semiconductor-metal photodiodes fabricated from thin-film diamond // Applied physics letters. — 1999. — V.74. — № 22. — P.3332−3334.
  66. Collins A. T. The Fermi level in diamond // Journal of physics: Condensed matter. -2002. V.14. — P.3743−3750.
  67. Vescan A., Ebert W., Borst Т., Kohn E. I/V characteristics of epitaxial Schottky Au barrier diode on p+ diamond substrate // Diamond and related materials. 1995. — V.4. — P.661−665.
  68. Huang B.-R., Wu C.-H., Sheu R.-F. The annealing effect on the electrical property of the Al/undoped diamond film // Diamond and related materials. — 2000. — Y.9. P.73−81.
  69. Spielmann R. A five-channel, diamond photoconducting X-ray detector array for z-pinch experiments // Review of science instruments. — 1992. — V.63. № 10. — P.5056−5058.
  70. Meier D., Adam W., Bauer C., et al. Proton irradiation of CVD diamond detectors for high-luminosity experiments at the LHC // Nuclear instruments and methods in physics research A. 1999. — V.426. — P.173−180.
  71. Moazed K.L., Zeidler J.R., Taylor M.J. A thermally activated solid state reaction process for fabricating ohmic contacts to semiconducting diamond // Journal of applied physics. 1990. — V.68. — P.2246−2254.
  72. Khomich A.V., Ralchenko KG., Vlasov A.V., et al. Effect of high temperature annealing on optical and thermal properties of CVD diamond // Diamond and related materials. — 2001. -V.10. -P.546−551.
  73. Pimenov S.M., Shafeev GA., Konov VI, Loubnin E.N. Electroless metallization of diamond films // Diamond and related materials. 1996. — V.5. — P. 1042−1047.
  74. Э., Винтер Б Оптоэлектроника. — М.: Техносфера. 2004. — 592 с.
  75. А.Н. Оптоэлектронные приборы и устройства. М.: Эко-Трендз. — 2006. — 272 с.
  76. Wolfe R., Woods J. Electroluminescence of semiconducting diamonds // Physical review. 1957. — V. l 05. — № 3. — P.921 -922.
  77. Korsun' V.M., Mal’tsev E.K., Perekrestova L.G., et al. Certain characteristics of electroluminescence in natural diamonds // Journal of applied spectroscopy. 1972. -P.1211−1213
  78. Melnikov A.A., Denisenko A.V., Zaitsev A.M., et al. Electrical and optical properties of light-emitting p-i-n diodes on diamond // Journal of applied physics. 1998. — V.84. -№ 11. — P.6127−6134.
  79. Wang X., Wang L., Zhang В., et al. Electroluminescence of diamond: Ce thin films // Semiconductors science and technology. 2003. — V.18. — P.144−146.
  80. Nebel C.E., Miskys C.R., Garrido J.A., et al. AIN/Diamond np-junctions // Diamond and related materials. 2003. — V. 12. — № 10−11. — P. l873−1876.
  81. Prins J.F. Using ion implantation to dope diamond an update on selected issues // Diamond and related materials. — 2001. — V. 10. — P. 1756−1764.
  82. Takeuchi D., Watanabe H., Yamanaka S" et al. Origin of band-A emission in diamond thin films // Physical review B. 2001. — V.63. — P.245 328.
  83. Wang X., Wang L., Zhang 13., et al. Dominant free-exciton recombination radiation in chemical vapor deposited diamonds // Applied physics letters. 1994. — V.64. — № 4. -P.451−453.
  84. Robins L.H., Farabaugh E.N., Feldman A. Cathodoluminescence spectroscopy of free and bound excitons in chemical-vapor-deposited diamond // Physical review B. 1993. -V.48. -№ 19. -P.14 167−14 181.
  85. Teofilov N., Sauer R., Thonke K, Koizumi S. Bound exciton luminescence related to phosphorus donors in CVD diamond // Physica B. 2003. — V.340−342. — P.99−105.
  86. Kawarada II, Yokota Y., Hiraki A. Intrinsic and extrinsic recombination radiation from undoped and boron-doped diamonds formed by plasma chemical vapor deposition // Applied physics letters. 1990. — V.57. -№ 18. — P. 1889−1891.
  87. Yokota Y., Tachibana T., Miyata K, et al. Cathodoluminescence of boron-doped heteroepitaxial diamond films on platinum // Diamond and related materials. 1999. -V.8. -P.1587−1591.
  88. Takiyama K, Abd-Elrahman M.I., Fujita T., Oda T. Photoluminescence and decay kinetics of indirect free excitons in diamonds under the near-resonant laser excitation // Solid state communications. 1996. — Y.99. -№ 11.- P.797−797.
  89. Dean P.J., Lightowlers E.C., Wight D.R. Intrinsic and extrinsic recombination radiation from natural and synthetic aluminum-doped diamond // Physical review. 1965. -V.140. — № 1 A. — P. A352-A368.
  90. Sharp S.J., Collins A.T., Davies G., Joyce G.S. Higher resolution studies of shallow bound exciton luminescence in diamond // Journal of physics: Condensed matter. 1997.- V.9. -P.L451-L455.
  91. Schein J., Campbell K.M., Prasad R.R., el al. Radiation hard diamond laser beam profiler with subnanosecond temporal resolution // Review of scientific instruments. -2002. V.73. -№ 1. — P. 18−22.
  92. Salvatori S., Rossi M.C., Galluzzi F., et al. Transient photoresponse of CVD diamond0 1 ¦based detectors in the time domain 10″ s 10 s // Diamond and related materials. — 1999. -V.8. — P.871−876.
  93. Foulon F., Bergonzo P., Jany C., et al. CVD diamond photoconductors for picosecond radiation pulse characterization // Diamond and related materials. 1996. — V.5. — P.732−736.
  94. Hayashi K" Yokota Y., Tachibana T., et al. Temporal response of UV sensors made of highly oriented diamond films by 193 and 313 nm laser pulses // Diamond and related materials. 2001. — V. 10. — P. 1794−1798.
  95. Chan S.S.M., McKeag R.D., Whitfield M.D., Jackman R.B. UV photodetectors from thin film diamond // Physica status solidi A. 1996. — V.154. — P.445−454.
  96. Kawarada K, Tsutsumi T., Hirayama IL, Yamaguchi A. Dominant free-exciton recombination radiation in chemical vapor deposited diamonds // Applied physics letters.- 1994. V.64. — № 4. — P.451−453.
  97. Umezawa H., Miyamoto S., Matsudaira H., et al. RF performance of diamond surface-channel field-effect transistors // IEICE Transactions on electronics. 2003. — V. E86-C. -№ 10.-P. 1949−1954.
  98. Auciello O., Pacheco S., Siimant A. V., et al. Are Diamonds a MEMS' Best Friend? // IEEE Microwave Magazine. 2007. — V.8. — № 6. — P.61−75.
  99. Kohn E., Adamschik M., Kusterer J., et al. Electrostatically driven diamond microwave switch // Private communication. 2002. — P. 1−4.
  100. Schmid P., Hernandez-Guillen F.J., Kohn E. Diamond switch using new thermal actuation principle // Diamond and related materials. 2003. — V.12. — P.418−421.
  101. Garnov S.V., Ritus A.I., Klimentov S.M., et al. Time-resolved microwave technique for ultrafast charge-carrier recombination time measurements in diamonds and GaAs // Applied physics letters. 1999. — V.74. — № 12. — P. 1731−1733.
  102. Tantawi S.G., Ruth R.D., Vlieks A.E., Zolotorev M. Active high-power RF pulse compression using optically switched resonant delay lines // IEEE Transactions on microwave theory and techniques. 2002. — Y.45. -№ 8. — P. I486−1492.
  103. Xu X, Schein J., Oi N., et al. The development of a diamond switch for RF pulse compression systems // IEEE Transactions on plasma science. 2001. — V.29. — № 1. -P.85−91.
  104. Yoneda H, Tokuyama K., Ueda K.-i., et al. High-power terahertz radiation emitter with a diamond photoconductive switch array // Applied optics. 2001. — V.40. — № 36. -P.6733−6736.
  105. Canali C., Gatti E., Kozlov S.F., et al. Electrical properties and performances of natural diamond nuclear radiation detectors // Nuclear instruments and methods. 1979. -Y.160. — P.73−77.
  106. Bauer С., Baumann I., Colledani C., et al. Radiation hardness studies of CVD diamond detectors // Nuclear instruments and methods in physics research A. 1995. -V.367. -P.207−211.
  107. Adam W., Bauer C., Berdermann E., et al. Review of the development of diamond radiation sensors // Nuclear instruments and methods in physics research A. 1999. -V.434. -P.131−145.
  108. Alekseyev A., Amosov V., Kaschuk Yu., et al. Study of natural diamond detector spectrometric properties under neutron irradiation // Nuclear instruments and methods in physics research A. -2002. -V.476. -P.516−521.
  109. Bergonzo P., Tromson D., Mer С. Radiation detection devices made from CVD diamond // Semiconductors science and technology. -2003. -V. 18. P. S105-S112.
  110. Wedenig R., Adam W., Bauer C., et al. CVD diamond pixel detectors for LHC experiments // Nuclear physics В. 1999. — V.78. — P.497−504.
  111. Keil M., Adam W., Berdermann E., et al. New results on diamond pixel sensors using ATLAS frontend electronics // Nuclear instruments and methods in physics research A. -2003. V.501. -P.153−159.
  112. А.Г., Амосов В.H., Растягаев КН. и др. Детекторы импульсного рентгеновского и нейтронного излучения на основе природного алмаза // Приборы и техника эксперимента. 2004. — № 2. — С.21−24.
  113. Foulon F., Bergonzo P., Borel C., et al. Solar blind chemically vapor deposited diamond detectors for vacuum ultraviolet pulsed light-source characterization // Journal of applied physics. 1998. — V.84. — № 9. — P.5331−5336.
  114. HiscockJ., Collins A.T. Comparison of diamond and silicon ultraviolet photodetectors // Diamond and related materials. 1999. — V.8. — P. 1753−1758.
  115. Nebel C.E., Waltenspiel A., Stutzmann M., et al. Persistent photocurrents in CVD diamond // Diamond and related materials. 2000. — V.9. — P.404−407.
  116. Whitfield M.D., Lansley S.P., Gaudin O., et al. High-speed diamond photoconductors: a solution for high rep-rate deep-UV laser applications // Diamond and related materials. -2001. -V.10. -P.650−656.
  117. Lefeuvre E., Achard J., Castex M.C., et al. Bulk photoconductivity of CVD diamond films for UV and XUV detection // Diamond and related materials. 2003. — V.12. -P.642−646.
  118. Lansley S.P., McKeag R.D., Whitfield M.D., el al. Diamond photodetector response to deep UV excimer laser excitation // Diamond and related materials. 2003. -V.12. -P.677−681.
  119. B.F., Савельев A.B., Конов В. И. и др. УФ детекторы на основе поликристаллических алмазных пленок для эксимерных лазеров // Квантовая электроника. 2006. — Т.36. — № 6. — С.487−487.
  120. С.Н. Генерирование мощных наносекундных импульсов на основе полупроводниковых прерывателей тока. Диссертация на соискание доктора физ.-мат. наук. — Институт электрофизики УрО РАН. — 1998.
  121. Schanin P.M., Koval N.N., Kozyrev A.V., et al. Interaction of the droplet fraction of a vacuum arc with the plasma of a gas discharge // Journal of technical physics (Special issue, Warszawa). 2000. — V.41. — № 2- P. 177−184.
  122. Л.Г., Григорьев C.B., Коваль H.H. и др. Дуговые разряды низкого давления с полым катодом и их применение в генераторах плазмы и источниках заряженных частиц // Известия ВУЗов: Физика. 2001. — Т.44. — № 9. -С.28−35.
  123. B.C., Ломаев М. И., Панченко А. Н., Тарасенко В. Ф. Универсальные импульсные лазеры серии «Фотон» // Квантовая электроника. 1995. — Т.22. — № 1.- С.9−11.
  124. Tarasenko V.F., Baksht Е. Н, Fedenev A.V., et al. Ultraviolet and infrared lasers with high efficiency // Proceedings of SPIE. 1998. — V.3343. — P.715−724.
  125. В.В., Тгшонов А. П., Соболев В.Вал. Спектры оптических функций и переходов алмаза // Оптика и спектроскопия. 2000. — Т.88. — № 2. — С.355−358.
  126. Prins J.F. Recombination luminescence from defects in boron-ion implantation-doped diamond using low fluencies // Materials research innovations. 1998. — V.l. — P.243−253.
  127. E.B., Дубов Ю. И. О природе рентгенолюминесценции алмаза // Физика твердого тела. 1975. — Т. 17. — № 4. — С. 1142−1144.
  128. Manfredotti С., Fizzotti F., Lo Giudice A., et al. Ion beam induced luminescence maps in CVD diamond as obtained by coincidence measurements // Diamond and related materials. 1999. — Y.8. — P. l592−1596.
  129. Lawson S.C., Kanda K, Watanabe K, et al. Spectroscopic study of cobalt-related optical centers in synthetic diamond // Journal of applied physics. 1996. — V.79. — № 8.- P.4348−4357.
  130. Moses T.M., Reinitz I.M., Johnson M.L., et al. A contribution to understanding the effect of blue fluorescence on the appearance of diamonds // Gems and gemology. 1997. -V.33. — № 4. — P.244−259.
  131. В.И., Михайлов С. Г. Импульсная катодолюминесценция и ее применение для анализа конденсированных веществ. Екатеринбург: Издательство УрО РАН. — 2003. — 182 с.
  132. Е.А., Иванов-Омский В.И., Помазанский Б. С. и др. Тушение люминесценции N3 центра примесью азота в природном алмазе // Письма в ЖТФ. -2004. Т.30. — № 19. — С.7−11.
  133. Iakoubovskii К, Adriaenssens G.J. Luminescence excitation spectra in diamond // Physical review B. 2000. — V.61. -№ 15. — P. l0174−10 182.
  134. Lawson S.C., Kanda H., Kiyota H., et al. Cathodoluminescence from high-pressure synthetic and chemical-vapor-deposited diamond // Journal of applied physics. 1995. -V.77. — № 4. — P.1729−1734.
  135. Lipatov E.I., Orlovskii V.M., Tarasenko V.F., Solomonov V.I. Comparison of luminescence spectra of natural spodumene under KrCl laser and e-beam excitation // Journal of luminescence. 2007. — 126. — № 2. — P.817−821.
  136. В.E., Соболев Е. В. О некоторых особенностях спектров возбуждения люминесценции природных алмазов // Журнал прикладной спектроскопии. 1967.- Т.7. — № 3. С.432−434.
  137. Yelisseyev A., Lawson S., Sildos /., et al. Effect of HPHT annealing on the photoluminescence of synthetic diamonds grown in the Fe-Ni-C system // Diamond and related materials. 2003. — V.12. — P.2147−2168.
  138. Lu Т., Shigley J.E. Nondestructive testing for identifying natural, synthetic, treated, and imitation gem materials // Materials evaluation. 2000. — V.58. — № 10. — P. 1204−1208.
  139. O.L. / Diamond detecting apparatus and method // Patent US 6 439 766- Menashi S., Barrett D., Duderwick W, et al / Electrical conductivity gem tester // Patent US 6 265 884 '
  140. Nassau K. Synthetic moissanite: A new man-made jewel // Current science. V.79. -№ 11. — P.1572−1577.
  141. Noble C.J., Pawlik Tk, Spaeth J-M. Electron paramagnetic resonance investigations of nickel defects in natural diamonds // Journal of physics: Condensed matter. 1998. -V.10.-P. 11 781−11 793.
  142. Johnston K, Mainwood A. Properties of nickel nitrogen complexes in diamond: stability and electronic structure // Diamond and related materials. 2003. — V.12. — P.516−520.
  143. Rodrigues N.A.S., Giao M.A.P., Silveira C.A.B., et al. Ablation of molybdenum and niobium with a HyBrlD copper laser // Applied surface science. 2002. — V.200. — № 14. — P.68−75.
  144. C.M., Гарное C.B., Конов В. И. и др. Роль низкопорогового пробоя воздуха в абляции материалов короткими лазерными импульсами // Труды института общей физики. 2004. — Т. 60. — С. 13−29.
  145. Vladoiu /., Stafe М, Negutu С. et al. The dependence of the ablation rate of metals on nanosecond laser fluence and wavelength // Journal of optoelectronics and advanced materials.-2008.-V. 10, № 12. P. 3177−3181.
  146. H.H., Углов A.A., Зуев КВ., Кокора А. Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов. М.: Машиностроение, 1985. — 496 с.
  147. С.П., ГудъерДж. Теория Упругости. М.: Наука, 1979. — 560 с.
  148. Sitch Р. К, Jungnickel G., Kaukonen М., et al. A study of substitutional nitrogen impurities in chemical vapor deposited diamond // Journal of applied physics. 1998. -V.83. — № 9. — P.4642−4646
  149. Park M., Choi W.B., Schlesser R., et al. The effect of substitutional nitrogen incorporation on electron emission from CVD diamond // Proc. of Vacuum microelectronics Conference. 1998. — P.269−270.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!