Влияние электронного облучения на оптические свойства пленок нанокристаллического SiC на подложках из монокристалла Al₂O₃

Abstract

Исследована радиационная стойкость пленок нанокристаллического карбида кремния nc-SiC на подложке из монокристалла сапфира в условиях облучения высокоэнергетическими (10 МэВ) электронами в диапазоне флюенса 5∙10¹⁴—2∙10²⁰ см⁻². Установлено, что радиационные изменения в пленках nc-SiC в первую очередь проявляются в УФ-области спектра поглощения, обусловленной межзонными переходами. Показано, что вслед за начальной разупорядоченностью пленок nc-SiC, полученной при флюенсе 5∙10¹⁴—1∙10¹⁶ см⁻², происходит упорядочение структуры при дозах облучения (1—5)∙10¹⁷ см⁻². Установлено, что начало отжига дефектов в облученных пленках наблюдается уже при 200°C. Существенные изменения оптических свойств в сапфире начинаются при флюенсе 5∙10¹⁷ см⁻², что следует учитывать при использовании этих материалов для оптоэлектронных приборов в условиях интенсивных радиационных воздействий.

Досліджено стійкість до радіації плівок нанокристалічного карбіду кремнію на підкладці з монокристала сапфіра в умовах опромінення високоенергетичними (10 МеВ) електронами в діапазоні 5∙10¹⁴—2∙10²⁰ см⁻². Встановлено, що радіаційні зміни в плівках nc-SiC в першу чергу проявляються в УФ-області спектра поглинання, яка пов'язана з міжзонними переходами. Показано, що слідом за початковою разупорядкованістю плівок nc-SiC при флюенсі 5∙10¹⁴—1∙10¹⁶ см⁻² відбувається впорядкування структури при дозах опромінення (1—5)∙10¹⁷ см⁻². Встановлено, що початок відпалу дефектів в опромінених плівках спостерігається вже за температури 200°C. Істотні зміни оптичних властивостей в сапфірі починаються при флюенсі 5∙10¹⁷ см⁻², що слід враховувати при використанні цих матеріалів для оптоелектронних приладів і сенсорів в умовах інтенсивного радіаційного впливу.

It was studied the effect of irradiation with high-energy (10 MeV) electrons on the optical properties of nanocrystalline carbide film system silicon / sapphire substrates in a wide range of fluences of 5∙10¹⁴ to 9∙1019 cm⁻² and subsequent annealing in vacuum in the range of 200—1200°C. It was found that radiation-induced changes in the optical properties of nc-SiC films is primarily manifested in the UV region of the spectrum associated with interband transitions, as well as in the region of the spectrum due to the absorption of intrinsic defects and disordered regions. It was established in the beginning of the annealing of defects in irradiated films has been observed at 200°C, which indicates the high concentration of carbon vacancies with the lowest activation energy. Significant changes in the optical properties of sapphire begin at fluence 5∙10¹⁷ cm⁻², which should be considered when using these materials under conditions of intense radiation impact.