Formation of dislocations in the surface layer (Ge) under the influence of laser momentum

Abstract

Формулювання проблеми. Стаття є дослідною. Головна проблема яка висувається в статі, це чи зароджуються дислокації, під дією лазерного опромінення. Спочатку ставили задачу визначити умову імпульсного лазерного опромінення, при якій найбільш ефективно створюються напруження зсуву у приповерхневому шарі кристала, а також задачу розрахунку температурного поля у зоні опромінення. Матеріали і методи. Використовували монокристалічний германій з питомим опором 45 Ом•см і щільністю ростових дислокацій 2,5•10 3 см-2. Торець злитка з площиною (111) піддавали шліфуванню, хіміко-динамічному і хімічному поліруванню. Дефектну структуру виявляли у хромовому травнику із суміші CrO3:HF=1:1. Опромінення поверхні (111) Ge здійснювали на лазерній установці типу УИГ-1М з рубіновим оптичним квантовим генератором, працюючим у режимі вільної генерації на довжині хвилі λ =0,694 мкм. Густина енергії опромінення на поверхні германію змінювалась в межах 2-25Дж/см 2 , тривалість імпульсу була 1мс. Опромінення відбувалося сфокусованим на поверхні лазерним променем, в окремих експериментах використовували розфокусований промінь. Діаметр D зони лазерного опромінювання становив 3 мм. Дислокаційну структуру вивчали оптичним методом Результати. За результатами обчислень були отримані залежності температури вздовж радіуса плями для різних моментів часу від початку дії лазерного опромінювання Проаналізовано фізичний механізм виникнення дислокацій на ділянці з температурою ̴ 450 К, де фотонагрівання не є головним фактором дефектоутворення. Структурними дослідженнями встановлено, що найбільш ефективно напруження зсуву у приповерхневому шарі зразка Ge створюються дією розфокусованого променя з енергією опромінення, достатньої для оплавлення кристала лише у центрі лазерної плями. Шляхом розв'язання диференціального рівняння теплопровідності отримані залежності густини оптичної потужності, яка поглинається поверхнею від часу опромінення, а також розподіл температури на поверхні уздовж радіуса лазерної плями.. Висновки. Зроблено висновок, що дислокації в лінійно-періодичних структурах виникають за рахунок гетерогенного зародження і розширення призматичних петель, орієнтованих в періодично-індукованому полі концентрації вакансій.