Монокристаллы халькогенидов для полупроводниковых детекторов нейтронного излучения

Курусь А.Ф.; Исаенко Л.И.; Елисеев А.П; Лобанов С.И; Криницын П.Г; Коржнева К.Е.; Тарасова А.Ю.

doi:10.25712/ASTU.1811-1416.2019.01.002

Инд. авторы:	Курусь А.Ф., Исаенко Л.И., Елисеев А.П, Лобанов С.И, Криницын П.Г, Коржнева К.Е., Тарасова А.Ю.
Заглавие:	Монокристаллы халькогенидов для полупроводниковых детекторов нейтронного излучения
Библ. ссылка:	Курусь А.Ф., Исаенко Л.И., Елисеев А.П, Лобанов С.И, Криницын П.Г, Коржнева К.Е., Тарасова А.Ю. Монокристаллы халькогенидов для полупроводниковых детекторов нейтронного излучения // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. - 2019. - Т.16. - № 1. - С.16-21. - ISSN 1811-1416.
Внешние системы:	DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2019.01.002; РИНЦ: 37239597;
Реферат:	eng: In this work, new chalcogenide lithium-containing crystals designed for promising semiconductor neutron radiation detectors were investigated. The conditions for the synthesis and growth of LiInSe₂, and LiGa_0.5In_0.5Se₂ crystals have been optimized. The growth of LiInSe₂, LiGa_0.5In_0.5Se₂ crystals was carried out by the Bridgman - Stockbarger method in the vertical version. A complicating circumstance was the fact that above the melting point a process of incongruent evaporation of compounds is observed, components with a high partial pressure Ga(In)₂Se₃ migrate from the melt to the free cavity of the ampoules. In order to prevent the deviation from the stoichiometric composition of the crystal, an excessive pressure Ar was created in the ampoules. The grown crystals reached a diameter of 20 mm with a length of up to 50 mm. Volt-ampere characteristics and amplitude signals under irradiation of semiconductors with thermal and fast neutrons were studied, the electrical resistance values of crystals were obtained in the range from 10¹¹ to 10¹² ohms. Characterization of the grown crystals was carried out by optical spectroscopy. Band gap estimated. The photoluminescence (PL) spectra of crystal LiGa_0.5In_0.5Se₂ obtained at 80 K by light upon excitation by photons with energies of 3.1, 2.75 and 2.48 eV (400, 450 and 500 nm, respectively) demonstrate emission in two main ranges of 1.5 ÷ 2.0 eV and 1.1 ÷ 1.4 eV. rus: В работе исследованы новые халькогенидные литийсодержащие кристаллы, предназначенные для перспективных полупроводниковых детекторов нейтронного излучений. Оптимизированы условия синтеза и выращивания кристаллов LiInSe₂, и LiGa_0.5In_0.5Se₂. Рост кристаллов LiInSe₂, LiGa_0.5In_0.5Se₂ осуществлялся методом Бриджмена-Стокбаргера в вертикальном варианте. Осложняющим обстоятельством был тот факт, что выше температуры плавления наблюдался процесс инконгруэнтного испарения соединений, компоненты с высоким парциальным давлением Ga(In)₂Se₃мигрировали из расплава в свободную полость ампул. Чтобы предотвратить отклонение от стехиометрического состава кристалла, в ампулах создавалось избыточное давление Ar. Выращенные кристаллы достигали диаметра 20 мм при длине до 50 мм. Изучены вольтамперные характеристики и амплитудные сигналы при облучении полупроводников тепловыми и быстрыми нейтронами, получены значения электросопротивления кристаллов в диапазоне от 10¹¹ до 10¹² Ом. Характеризация выращенных кристаллов осуществлялась методами оптической спектроскопии. Оценена ширина запрещенной зоны Eg. Спектры фотолюминесценции (ФЛ) кристаллов LiGa_0.5In_0.5Se₂, полученные при 80 К при возбуждении фотонами с энергией 3.1, 2.75 и 2.48 эВ демонстрировали свечение в двух основных диапазонах 1.5÷2.0 эВ и 1.1÷1.4 эВ.
Ключевые слова:	Photoluminescence spectra; crystals of LiInSe₂ and LiGa_0.5In_0.5Se₂; электросопротивление; рост кристаллов методом Бриджмена-Стокбаргера; спектры фотолюминесценции; кристаллы LiInSe₂ и LiGa_0.5In_0.5Se₂; ширина запрещенной зоны; band gap; electrical resistance; Bridgman-Stockbarger crystal growth;
Издано:	2019
Физ. характеристика:	с.16-21
Цитирование:	1. Wiggins B., Groza M., Tupitsyn E. et. al. Scintillation properties of semiconducting 6LiInSe2 crystals to ionizing radiation // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. - 2015. - V.801. - P. 73-77. 2. Drebushchak V.A., Isaenko L.I., Lobanov S.I. et. al. Experimental heat capacity of LiInS2, LiInSe2, LiGaS2, LiGaSe2, and LiGaTe2 from 180 to 460 K // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. - 2017. - V.129, Iss.1. - P. 103-108. 3. Isaenko L., Yelisseyev A., Lobanov S. et. al. Properties of LiGa0.5In0.5Se2: A Quaternary Chalcogenide Crystal for Nonlinear Optical Applications in the Mid-IR // Crystals. - 2016. - V.6, Iss.85. - P. 1-10. 4. Vedenyapin V.N., Boyko A., Kolker D., Isaenko L. et. al. LiGaSe2 optical parametric oscillator pumped by a Q-switched Nd:YAG laser // Laser Physics Letters. - 2016. - V.13, No.11. - P. 115401. 5. Beister H.J., Ves S., Hönle W. et. al. Structural phase transitions and optical absorption of LiInSe2 under pressure // Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics. - 1991. - V.43. - P. 9635-9642. 6. Yelisseyev A., Liang F., Isaenko L. et. al. Optical properties of LiGaSe2 noncentrosymmetric crystal // Optical Materials. - 2017. - V.72. - P. 795-804. 7. Cui Y., Bhattacharya P., Buliga V. et. al. Defects in 6LiInSe2 neutron detector investigated by photo-induced current transient spectroscopy and photoluminescence // Applied Physics Letters. - 2013. - V.103. - P. 092104.