Recombination of charge carriers in heterostructures with Ge nanoislands grown on Si(100)

In this paper, the study of the recombination of non-equilibrium charge carriers and determination of recombination mechanisms in Ge/Si heterostructures with nanoislands have been presented. The effects of long-term photoconductivity decay in Ge/Si heterostructures with Ge nanoislands have been found as caused by variations of the electrostatic potential in the near-surface region of Si(100) substrate and spatial separation of electron-hole pairs between localized states of Ge nanoislands and states of wetting layer and Si. It has been shown that the photoconductivity decay depends on the excitation energy and temperature, while Ge nanoislands are Shockley-Read recombination centers with a higher recombination rate as compared with Si

Photoresponse in Ge/Si nanostructures with quantum dots

Photovoltaic properties of Si samples with Ge quantum dots were studied. Photosensitivity spectra and current-voltage characteristics at 90 and 290 K were investigated. Negative photoconductivity of samples was revealed in the spectral range of 0.6 to 1.1 eV. Irregular temperature dependence of photo-emf in the temperature interval from 100 to 250 K was measured and analyzed

Varistor-like current-voltage characteristic of porous silicon

The porous silicon (PS) current-voltage characteristic (CVC) has measured in transverse and longitudinal applied electric field. The obtained CVC has a varistor-like shape. Besides the practical application this confirms the PS grain structure whose influence is discussed in analizing the mechanism of the visible luminescence in PS

Some features of polarization modulation in spectroscopy of optical and photoelectric effects

We analyze usage of modulation of electromagnetic radiation polarization in investigations of optical and photoelectric effects in anisotropic crystals. It is shown that when transmission spectra are studied with the polarization modulation technique, then the results obtained can be represented as a product of two factors. One of them is the derivative of the transmission coefficient with respect to the absorption coefficient, while another characterizes the absorption coefficient anisotropy. Our analysis demonstrates improved information ability of this technique that enables one to explain some previously obtained results

Structural-phase transformations in magnetron deposited films of Ti-Zr-Ni systems during annealing in vacuum

Structural and phase changes in thin films obtained by magnetron sputtering of a target with the composition Ti41Zr38.3Ni20.7 (at.%) were studied under isothermal vacuum annealing in the temperature range from 400 to 800 °C. The boundaries of the thermal stability of the phases have been determined. Coatings consisting of a single icosahedral quasicrystalline phase, as well as films consisting of the 2/1 crystal-approximant phase were obtained. The features of the phase transformation of a quasicrystal into an approximant crystal were investigated, and the activation energy of this transformation was determined at a level of 94 kJ/mol. The dependence of the degree of phase transformation on the temperature and duration of annealing has been established.Досліджено структурно-фазові зміни в тонких плівках, отриманих магнетронним розпиленням мішені складу Ti41Zr38,3Ni20,7 (ат.%), при ізотермічних вакуумних відпалах в інтервалі температур 400…800 °C. Визначено межі термічної стабільності фаз. Отримано однофазні покриття з ікосаедричної квазікристалічної фази, а також з фази кристала-апроксиманта 2/1. Досліджено характер фазового перетворення квазікристала в кристал-апроксимант, і визначена енергія активації цього перетворення на рівні 94 кДж/моль. Встановлено залежність ступеня фазового перетворення від температури і тривалості відпалу.Исследованы структурно-фазовые изменения в тонких плeнках, полученных магнетронным распылением мишени состава Ti41Zr38,3Ni20,7 (ат.%), при изотермических вакуумных отжигах в интервале температур 400…800 °C. Определены границы термической стабильности фаз. Получены однофазные покрытия из икосаэдрической квазикристаллической фазы, а также из фазы кристалла-аппроксиманта 2/1. Исследован характер фазового превращения квазикристалла в кристалл-аппроксимант, и определена энергия активации этого превращения на уровне 94 кДж/моль. Установлена зависимость степени фазового превращения от температуры и продолжительности отжига

Photoconductivity mechanism in structures with Ge-nanoclusters grown on Si(100) surface

Interband optical transitions in the epitaxial Si/Ge heterostructures with Ge nanoislands grown on Si(100) surface were investigated using photocurrent spectroscopy. The mechanism of photoconductivity was discussed. It was shown that electron transitions from the ground state of the valence band in a quantum dot to the conduction band of Si surrounding make the main contribution into monopolar photoconductivity below the fundamental absorption edge of crystalline Si. Photoexcited holes were found to be localized in Ge nanoislands inducing the lateral conductivity changes in the near-surface depletion layer of p-Si substrate due to the field-effect

Thermally stimulated conductivity in InGaAs/GaAs quantum wire heterostructures

Thermally stimulated conductivity of the InGaAs-GaAs heterostructures with quantum wires was studied using different quantum energies of exciting illumination. The structures reveal long-term photoconductivity decay within the temperature range 100 to 200 K, and effect of residual conductivity after turning-off the illumination. Analyzing the data of thermally stimulated conductivity, the following energies of electron traps were found: 90, 140, and 317 meV. The role of deep traps in recombination process as well as the photoconductivity mechanism was discussed

Stability of thin quasi-crystalline Ti-Zr-Ni films and related crystalline phases under low-energy transient plasma irradiation

The properties of Ti41Zr38.3Ni20.7 thin films under radiation-thermal action of hydrogen plasma with a surface heat load of 0.2 MJ/m² was studied at the QSPA Kh-50 quasi-stationary plasma accelerator (NSC KIPT). The phase composition, structural state, and surface morphology were studied using X-ray diffraction and scanning electron microscopy. It was found that the quasicrystalline phase and related crystalline phases, the Laves phase, the α-solid solution, and the 2/1 phase of the Ti-Zr-Ni approximant crystal were stable under irradiation with up to 20 hydrogen plasma pulses. The phase composition did not change. It is shown that the changes in the coatings mainly manifest themselves as changes in the substructure of the observed phases. With an increase in the plasma exposure dose, the structure of the quasicrystalline icosahedral phase improves, and the size of the coherence regions increases. In the films consisting of crystalline phases, a partial phase transformation is observed with a redistribution of components between the 2/1 phase of the approximant crystal and the α-solid solution phase. It was found that thin films of the Ti-Zr-Ni system containing a quasicrystalline icosahedral phase, irradiated with radiation-thermal plasma pulses, are less prone to cracking than coatings with crystalline phases of the same system.На квазістаціонарному плазмовому прискорювачі КСПП Х-50 (ННЦ ХФТІ) досліджено характеристики тонких плівок Ti41Zr38.3Ni20.7 при радіаційно-термічному впливі водневої плазми з тепловим навантаженням на поверхню 0,2 МДж/м². Фазовий склад, структурний стан та морфологія поверхні були досліджені методами рентгенівської дифракції та скануючої електронної мікроскопії. Встановлено, що квазікрісталічна фаза, а також споріднені з нею кристалічні фази: фаза Лавеса, α-твердий розчин і фаза 2/1 кристала-апроксиманта Ti-Zr-Ni-системи виявилися стійкими при опроміненні до 20 імпульсів водневої плазми. Фазовий склад якісно не змінюється. Показано, що зміни, які відбуваються в покриттях, в основному проявляються як зміни в субструктурі спостережуваних фаз. Структура квазікристалічної ікосаедричної фази з накопиченням імпульсів впливу вдосконалюється, і розмір областей когерентності збільшується. У плівках, що складаються з кристалічних фаз, спостерігається часткове фазове перетворення з перерозподілом компонентів між фазою 2/1 кристала-апроксиманта і фазою α-твердого розчину. Встановлено, що тонкі плівки Ti-Zr-Ni-системи, що містять квазікристалічну ікосаедричну фазу, при радіаційно-термічних навантаженнях у сумі 20 імпульсами менш схильні до утворення тріщин, ніж покриття з кристалічними фазами тієї ж системи

Structural-phase changes in thin films and surface layers of Ti41.5Zr41.5Ni17 alloy, stimulated by radiation-thermal impact of hydrogen plasma

X-ray diffraction and SEM microscopy were used to study structural and phase changes in the surface layers of a Ti41.5Zr41.5Ni17 alloy bulk sample (target) and a thin film (deposited by magnetron sputtering of the target) under radiation-thermal action of pulsed hydrogen plasma with a thermal load of 0.6 MJ/m² in QSPA Kh-50 installation. It is established that the irradiation results in the formation of a two-phase state: the icosahedral quasicrystalline phase together with the phase of the 1/1 approximant crystal (W-phase). As a result of isothermal (550°C) annealing, the content of the quasicrystalline phase increases.Методами рентгенівської дифракції та SEM-мікроскопії вивчені структурні і фазові зміни в поверхневих шарах масивного зразка (мішені) сплаву Ti41.5Zr41.5Ni17 і тонкої плівки, отриманої магнетронним розпиленням мішені, при радіаційно-термічному впливі імпульсною водневою плазмою з тепловим навантаженням 0,6 MДж/м² на КСПП Х-50. Встановлено, що в результаті опромінення формується двофазний стан: ікосаедрична квазікристалічна фаза спільно з фазою кристала-апроксиманта 1/1 (W-фаза). В результаті ізотермічного (550°C) відпалу зміст квазікристалічної фази збільшується.Методами рентгеновской дифракции и SEM-микроскопии изучены структурные и фазовые изменения в поверхностных слоях массивного образца (мишени) сплава Ti41.5Zr41.5Ni17 и тонкой пленки, полученной магнетронным распылением мишени, при радиационно-термическом воздействии импульсной водородной плазмой с тепловой нагрузкой 0,6 MДж/м² на КСПУ Х-50. Установлено, что в результате облучения формируется двухфазное состояние: икосаэдрическая квазикристаллическая фаза совместно с фазой кристалла-аппроксиманта 1/1 (W-фаза). В результате изотермического (550°C) отжига содержание квазикристаллической фазы увеличивается

Behavior of the Ti-Zr-Ni thin film containing quasicrystalline and approximant phases under radiative-thermal action in transition modes

X-ray diffraction and SEM microscopy were used to study the structural and phase changes in a thin film obtained by magnetron sputtering of a Ti52Zr30Ni18 target (at.%) on a steel substrate under the radiation-thermal influence of pulsed hydrogen plasma on an QSPA Kh-50 accelerator. A technique has been worked out for the formation of the quasicrystalline and crystal-approximant phases as a result of high-speed quenching using pulsed action with a heat load of 0.6 MJ/m². The changes in the contents of these phases as well as in their structure and substructure parameters were studied during isothermal vacuum annealing at a temperature of 550 ℃ and also as a result of irradiation with 5 plasma pulses in the range of heat load from 0.1 to 0.4 MJ/m². The quasicrystalline phase was found to be resistant to irradiation with hydrogen plasma.Методами рентгенівської дифракції та СЄМ вивчені структурні і фазові зміни в тонкій плівці, отриманої магнетронним розпиленням мішені складу Ti52Zr30Ni18 (ат.%) на підкладці зі сталі, при радіаційнотермічному впливі імпульсної водневої плазми на прискорювачі КСПП Х-50. Відпрацьована методика формування квазікристалічної фази і фази кристала-апроксиманта в результаті швидкісного загартування за допомогою імпульсного впливу з тепловим навантаженням 0,6 MДж/м². Вивчено зміну параметрів структури і субструктури, а також вмісту зазначених фаз при ізотермічному вакуумному відпалі при температурі 550 ℃, а також в результаті опромінення 5 імпульсами плазми в інтервалі теплового навантаження від 0,1 до 0,4 МДж/м². Квазікристалічна фаза виявилася стійкою до опромінення водневою плазмою.Методами рентгеновской дифракции и СЭМ изучены структурные и фазовые изменения в тонкой пленке, полученной магнетронным распылением мишени состава Ti52Zr30Ni18 (ат.%) на подложке из стали, при радиационно-термическом воздействии импульсной водородной плазмы на ускорителе КСПУ Х-50. Отработана методика формирования квазикристаллической фазы и фазы кристалла-аппроксиманта в результате скоростной закалки с помощью импульсного воздействия с тепловой нагрузкой 0,6 MДж/м². Изучены изменение параметров структуры и субструктуры, а также содержания указанных фаз при изотермическом вакуумном отжиге при температуре 550 ℃, а также в результате облучения 5 импульсами плазмы в интервале тепловой нагрузки 0,1…0,4 МДж/м². Квазикристаллическая фаза оказалась устойчивой к облучению водородной плазмой