Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Температурная зависимость оптического пропускания монокристаллов германия

А.И. Иванова, К.А. Мариничева, С.А. Третьяков, А.М. Иванов, С.В. Молчанов, И.А. Каплунов

ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.177

Оригинальная статья

Аннотация: Проведены исследования оптического пропускания в диапазоне длин волн 2—14 мкм монокристаллов германия, легированных донорными и акцепторными примесями (удельное сопротивление германия 1—3 Ом·см), в интервале температур от 86К до 523К. Рассчитаны значения коэффициентов ослабления α для исследуемых кристаллов; минимальные значения коэффициентов ослабления (0,0015—0,0231 см-1) в интервале температур от 86К до 323К характерны для монокристаллов германия, легированных сурьмой, в диапазоне 2—11 мкм. Исследования показали, что низкие значения α и коэффициента пропускания τ на длине волны 3,39 мкм для кристаллов Ge:Sb и Ge:Bi позволяют применять эти низкоомные кристаллы германия для газовых гелий-неоновых лазеров при температурах от 86К до 323К. Исследованы температурные изменения геометрии поверхности кристалла на наноразмерном уровне. Показано, что нагрев кристаллического германия приводит к увеличению диффузного отражения излучения от поверхности. Сделан вывод о возможности использования низкоомных кристаллов германия, легированных сурьмой, в качестве элементов инфракрасной оптики в интервале температур 86—373К.

Ключевые слова: монокристаллы германия, температурная стабильность, оптическое пропускание, коэффициент ослабления, нанорельеф поверхности, диффузное отражение

  • Иванова Александра Ивановна – к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Мариничева Кристина Александровна – ведущий инженер кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Третьяков Сергей Андреевич – к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Иванов Алексей Михайлович – ведущий программист кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Молчанов Сергей Вячеславович – аспирант третьего года обучения кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Каплунов Иван Александрович – д.т.н., профессор, заведующий кафедрой прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Ссылка на статью:

Иванова, А.И. Температурная зависимость оптического пропускания монокристаллов германия / А.И. Иванова, К.А. Мариничева, С.А. Третьяков, А.М. Иванов, С.В. Молчанов, И.А. Каплунов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2021. — Вып. 13. — С. 177-186. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.177.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Bosi, M. Germanium: Epitaxy and its application / M. Bosi, G. Attolini // Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials. – 2010. – V. 56. – I. 3-4. – P. 146-174. DOI: 10.1016/j.pcrysgrow.2010.09.002.
2. Depuydt, B. Germanium: from the first application of Czochralski crystal growth to large diameter dislocation- free wafers / B. Depuydt, A. Theuwis, I. Romandic // Materials Science in Semiconductor Processing. – 2006. – V. 9. – I. 4-5. – P. 437-443. DOI: 10.1016/j.mssp.2006.08.002.
3. Claeys, L. Germanium-based technologies: from materials to devices / L. Claeys, E. Simoen. – Oxford: Elsevier Science, 2007. – 449 p. DOI: 10.1016/B978-0-08-044953-1.X5000-5.
4. Sullivan, R.M. A historical view of germanium as an infrared window material / R.M. Sullivan // Window and Dome Technologies and Materials XI: proceedings of SPIE. – V. 7302, 15-16 April 2009, Orlando, Florida, United States. – Washington: SPIE Publ., 2009. – P. 73020L-1-73020L-11. DOI: 10.1117/12.819812.
5. Каплунов, И.А. Оптические свойства и области применения германия в фотонике / И.А. Каплунов, В.Е. Рогалин // Фотоника. – 2019. – Т. 13. – № 1. – С. 88-106. DOI: 10.22184/FRos.2019.13.1.88.106.
6. Potter, R.F. Germanium ( Ge ) / R.F. Potter // Handbook of Optical Constants of Solids. – 1997. – V. 1. – P. 465-478. DOI: 10.1016/B978-012544415-6.50020-0.
7. Kaplunov, I.A. Optical transparency of crystalline germanium / I.A. Kaplunov, Yu.M. Smirnov, A.I.Kolesnikov // Journal of Optical Technology. – 2005. – V. 72. – I. 2. – P. 214-220. DOI: 10.1364/JOT.72.000214.
8. Маколкина, Е.Н. Влияние высокотемпературной термообработки на спектр поглощения кристаллов германия / Е.Н. Маколкина // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2005. – № 18. – С. 198-202.
9. Podkopaev, O.I. Study of the effect of doping on the temperature stability of the optical properties of germanium single crystals / O.I. Podkopaev, A.F. Shimanskiy, S.A. Kopytkova, R.A. Filatov, N.O. Golubovskaya // Semiconductors. 2016. — V. 50. — I. 10. — P. 1287-1290. DOI: 10.1134/S1063782616100213.
10. Shimanskii, A.F. Thermal stability of the properties of germanium crystals for IR optics / A.F. Shimanskii, A.N. Gorodishcheva, S.A. Kopytkova, T.V. Kulakovskaya // Journal of Physics: Conference Series. — 2019. — V. 1353. — Art. № 12062. — 7 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1353/1/012062.
11. Astaf'ev, N.I. Features of semiconductor materials as infrared optical media / N.I. Astaf'ev, I.M. Nesmelova, E.A. Nesmelov // Journal of Optical Technology. — 2008. — V. 75. — I. 9. — P. 608-610 DOI: 10.1364/jot.75.000608.
12. Голенищев-Кутузов, В.А. Перспективные материалы и приемники излучения фотоэлектроники и фотоэнергетики: монография / В.А. Голенищев-Кутузов, А.В. Голенищев-Кутузов, И.М. Несмелова. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2013. – 171 с.
13. Kurik, M.V. Accuracy of the determination of absorption and reflection coefficients in absorbing media / M.V. Kurik // Journal of Applied Spectroscopy. 1966. — V. 4. — I. 3. — P. 199-201. DOI: 10.1007/BF00612152.
14. Kaplunov, I.A. Measuring the light-attenuation coefficients of germanium and paratellurite crystals / I.A.Kaplunov, A.I. Kolesnikov, I.V. Talyzin, L.V. Sedova, S.L. Shaǐovich // Journal of Optical Technology. 2005. — V. 72. — I. 7. — P. 564-571. DOI: 10.1364/JOT.72.000564.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒