<div>
	Лазерно-индуцированное тепловое воздействие на электрические характеристики фоточувствительных пленок селенида свинца</div>

Ольхова Анастасия Александровна, Патрикеева Алина Александровна, Бутяева Мария Алексеевна, Пушкарева Александра Евгеньевна, Авилова Екатерина Александровна, Москвин Михаил Константинович, Сергеев Максим Михайлович, Вейко Вадим Павлович

doi:10.17586/2226-1494-2024-24-1-30-40

2024 , ТОМ 24, НОМЕР 1 ( январь-февраль )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-1-30-40

УДК 538.975

Лазерно-индуцированное тепловое воздействие на электрические характеристики фоточувствительных пленок селенида свинца

Ольхова А.А., Патрикеева А.А., Бутяева М.А., Пушкарева А.Е., Авилова Е.А., Москвин М.К., Сергеев М.М., Вейко В.П.

Читать статью полностью

Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:

Ольхова А.А., Патрикеева А.А., Бутяева М.А., Пушкарева А.Е., Авилова Е.А., Москвин М.К., Сергеев М.М., Вейко В.П. Лазерно-индуцированное тепловое воздействие на электрические характеристики фоточувствительных пленок селенида свинца // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 1. С. 30–40. doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-1-30-40

Аннотация

Введение. В работе представлено исследование влияния лазерного облучения кристаллических халькогенидных пленок селенида свинца на их электрические характеристики, вызванные необратимой модификацией структуры за счет валентной переконфигурации свинца в результате его окисления. Метод. Исследование особенностей модификации электрических свойств пленок выполнено в результате лазерного воздействия наносекундных импульсов с длиной волны 1064 нм. Измерения электрических характеристик пленок селенида свинца проводились с помощью четырехзондового метода. Основные результаты. Показано, что при направлении тока параллельно лазерным трекам, записанным в режиме потемнения, сопротивление модифицированной пленки снизилось на 44 % по сравнению с исходным образцом, а при перпендикулярном направлении тока сопротивление возросло на 153 %. Сопротивление пленки увеличилось более чем в 27 раз после лазерного облучения в режиме просветления вне зависимости от направления тока относительно лазерных треков. Экспериментально измеренные температура и ее градиент по лазерному пятну на пленке в режимах потемнения и просветления оказались в хорошем соответствии с предложенной математической моделью теплового воздействия лазерных импульсов. Показано, что процессы лазерной модификации пленок происходят при более низких температурах, чем при стандартной тепловой обработке в печи. Обсуждение. Полученные результаты могут быть применены при разработке фотодетекторов в среднем инфракрасном диапазоне спектра на основе пленки селенида свинца.

Ключевые слова: лазерная модификация, пленки PbSe, оптические характеристики, режим потемнения, режим просветления, термообработка, лазерные импульсы

Благодарности. Работа выполнена за счет средств гранта Российского научного фонда и гранта Санкт-Петербургского научного фонда (проект № 23-29-10081). Исследование структуры методом СЭМ-электронной микроскопии проведено в Центре нанотехнологий Научного парка Санкт-Петербургского государственного университета в рамках проекта № АААА-А19-119091190094.

Список литературы

Tan C.L., Mohseni H. Emerging technologies for high performance infrared detectors // Nanophotonics. 2018. V. 7. N 1. P. 169–197. https://doi.org/10.1515/nanoph-2017-0061
Karim A., Andersson J.Y. Infrared detectors: Advances, challenges and new technologies // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2013. V. 51. N 1. P. 012001. https://doi.org/10.1088/1757-899x/51/1/012001
Kasiyan V., Dashevsky Z., Schwarz C.M., Shatkhin M., Flitsiyan E., Chernyak L., Khokhlov D. Infrared detectors based on semiconductor p-n junction of PbSe // Journal of Applied Physics. 2012. V. 112. N 8. P. 086101. https://doi.org/10.1063/1.4759011
Weng B., Qiu J., Yuan Z., Larson P.R., Strout G.W., Shi Z. Responsivity enhancement of mid-infrared PbSe detectors using CaF2 nano-structured antireflective coatings // Applied Physics Letters. 2014. V. 104. N 2. P. 021109. https://doi.org/10.1063/1.4861186
Томаев В.В., Егоров С.В., Стоянова Т.В. Исследование фоточувствительности композита из селенида и селенита свинца в ультрафиолетовой области спектра // Физика и химия стекла. 2014. Т. 40. № 2. С. 268–276.
Alekseeva G.T., Gurieva E.A., Konstantinov P.P., Prokofeva L.V., Fedorov M.I. Thermoelectric figure of merit of hetero- and isovalently doped PbSe // Semiconductors. 1996. V. 30. N 12. P. 1125–1127.
Avery D.G., Goodwin D.W., Lawson W.D., Moss T.S. Optical and photo-electrical properties of indium antimonide // Proceedings of the Physical Society. Section B. 1954. V. 67. N 10. P. 761. https://doi.org/10.1088/0370-1301/67/10/304
Paul W., Jones D.A., Jones R.V. Infra-Red Transmission of Galena // Proceedings of the Physical Society. Section B. 1951. V. 64. N 6. P. 528. https://doi.org/10.1088/0370-1301/64/6/109
Gibson A.F. The absorption spectra of single crystals of lead sulphide, selenide and telluride // Proceedings of the Physical Society. Section B. 1952. V. 65. N 7. P. 555. https://doi.org/10.1088/0370-1301/65/7/516
Humphrey J.N., Scanlon W.W. Photoconductivity in lead selenide. Experimental // Physical Review. 1957. V. 105. N 2. P. 469–476. https://doi.org/10.1103/physrev.105.469
Danilov E.A., Veretennikov M., Dronova M., Kalyakin T., Stepashkin A.A., Tcherdyntsev V.V., Samoilov V. Simple route to increase electrical conductivity and optical transmittance in graphene/silver nanoparticles hybrid suspensions // Applied Sciences. 2023. V. 13. N 3. P. 1922. https://doi.org/10.3390/app13031922
Непомнящий С.В., Погодина С.Б. Способ изготовления полупроводниковой структуры на основе селенида свинца. Патент RU 2493632 C1. Бюл. 2013. № 26.
Kolobov A.V., Tominaga J. Chalcogenide glasses in optical recording: recent progress // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. 2002. V. 4. N 3. P. 679–686.
Olkhova A.A., Patrikeeva A.A., Sergeev M.M. Electrical and optical properties of laser-induced structural modifications in PbSe films // Applied Sciences. 2022. V. 12. N 19. P. 10162. https://doi.org/10.3390/app121910162
Silverman S.J., Levinstein H. Electrical properties of single crystals and thin films of PbSe and PbTe // Physical Review. 1954. V. 94. N 4. P. 871–876. https://doi.org/10.1103/physrev.94.871
Ahmed R., Gupta M.C. Mid-infrared photoresponse of electrodeposited PbSe thin films by laser processing and sensitization // Optics and Lasers in Engineering. 2020. V. 134. P. 106299. https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2020.106299
Вейко В.П., Киеу К.К. Лазерная аморфизация стеклокерамик: основные закономерности и новые возможности изготовления микрооптических элементов // Квантовая электроника. 2007. Т. 37. № 1. С. 92–98.
Voznyi A., Kosyak V., Onufrijevs P., Grase L., Vecstaudža J., Opanasyuk A., Medvid’ A. Laser-induced SnS2-SnS phase transition and surface modification in SnS2 thin films // Journal of Alloys and Compounds. 2016. V. 688. Part B. P. 130–139. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.07.103
Miyamoto I., Horn A., Gottmann J., Wortmann D., Yoshino F. Fusion welding of glass using femtosecond laser pulses with high-repetition rates // Journal of Laser Micro/Nanoengineering. 2007. V. 2. N 1. P. 57–63. https://doi.org/10.2961/jlmn.2007.01.0011

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License