ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-04-35-47

УДК: 538.975

Модификация оптических и электрических свойств плёнок селенида свинца PbSe наносекундными импульсами лазерного излучения с длиной волны 1,064 мкм

Дубкова М.А., Ольхова А.А., Патрикеева А.А., Сергеев М.М.

Полный текст на elibrary.ru

Ссылка для цитирования:

Ольхова А.А., Патрикеева А.А., Дубкова М.А., Сергеев М.М. Модификация оптических и электрических свойств плёнок селенида свинца PbSe наносекундными импульсами лазерного излучения с длиной волны 1,064 мкм // Оптический журнал. 2023. Т. 90. С. 35—47. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-04-35-47

 

Olkhova A.A., Patrikeeva A.A., Dubkova M.A., Sergeev M.M. Modification of optical and electrical properties of lead selenide PbSe films by nanosecond laser pulses with a wavelength of 1.064 microns // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 4. P. 35–47. http: //doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-04-35-47

Ссылка на англоязычную версию:
test
Аннотация:

Предмет исследования. В работе представлены результаты исследования по изменению оптических и электрических характеристик плёнок PbSe при воздействии наносекундными лазерными импульсами. Цель работы. Исследование особенностей модификации структуры и свойств плёнок селенида свинца (PbSe) толщиной до 1 мкм, нанесённых на пластины силикатного стекла, после воздействия наносекундными лазерными импульсами с длиной волны 1064 нм в режиме построчного сканирования пятном излучения. Основные результаты. Изменение оптических свойств плёнок зависело от интенсивности лазерного излучения. При плотностях мощности 1,45 кВт/см2 и скорости сканирования 120 мм/с лазерное облучение приводило к потемнениею плёнки PbSe, а её отражение снижалось в видимом спектральном диапазоне. При этом пропускание и отражение плёнки в инфракрасной области спектра практически не изменялось, а её электрическое сопротивление изменялось более чем в 1,5 раза: возрастало при измерении перпендикулярно лазерным трекам и снижалось при измерении параллельно им. Понижение плотности мощности до 0,39 кВт/см2 и скорости сканирования до 30 мм/с приводило к просветлению плёнки PbSe, что вызвано изменением отражения в видимой области спектра. Также происходило изменение пропускания и отражения в инфракрасной области спектра, а электрическое сопротивление возрастало более чем в 10 раз. Практическая значимость. Показано, что отражение плёнок PbSe, широко используемых в устройствах газового анализа в качестве фоточувствительных элементов, может быть снижено в результате лазерной обработки импульсами лазерного излучения. Лазерная обработка также приводит к повышению фоточувствительности плёнки в среднем инфракрасном диапазоне длин волн. Таким образом, лазерная обработка может успешно заменить менее успешную в технологическом применении тепловую обработку в печи, которая приводит к аналогичны результатам.

 

Благодарность: представленные исследования были выполнены за счёт гранта Российского научного фонда (проект № 19­79­10208).

Ключевые слова:

халькогенидные плёнки, лазерное воздействие, структурирование поверхности, наносекундные лазерные импульсы, фоточувствительность, сопротивление плёнки

Коды OCIS: 140.3390.

Список источников:
  1. Sati D.C., Jain H. Coexistence of photodarkening and photobleaching in Ge­Sb­Se thin films // Journal of Non­Crystalline Solids. 2017. V. 478. P. 23–28. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2017.10.003
  2. Tran D., Gorius N., Quilligan G. et al. Gas analyzer for monitoring H2O and CO2 partial pressures in space instrumentation // IEEE Sensors Journal. 2022. V. 22. № 13. P. 12576–12587. https://doi.org/10.1109/JSEN.2022.3177079
  3. Maskaeva L.N., Yurk V.M., Markov V.F. et al. Structure and photoelectric properties of PbSe films deposited in the presence of ascorbic acid // Semiconductors. 2020. V. 54. P. 1191–1197.  http://doi.org/10.1134/S106378262010022X
  4. Weng B., Qiu J., Zhao L., Yuan Z., Chang C., Shi Z. Recent development on the uncooled mid­infrared PbSe detectors with high detectivity // Quantum Sens. Nanophoton. Devices XI. 2014. V. 8993. P. 178–185. https://doi.org/10.1117/12.2041276
  5. Bakanov V.M., Maskaeva L.N., Markov V.F. Thermosensitization of nanostructured PbSe films // Chimica Techno Acta. 2015. V. 2. № 2. P. 164–170. https://doi.org/10.15826/chimtech.2015.2.2.018
  6. Hemati T., Weng B. Theoretical study of leaky­mode resonant gratings for improving the absorption efficiency of the uncooled mid­infrared photodetectors // Journal of Applied Physics. 2018. V. 124. № 5. P. 053105. https://doi.org/10.1063/1.5040373
  7. Yang Y., Liu, H.C., Hao, M.R., Shen W.Z. Investigation on the limit of weak infrared photodetection // Journal of Applied Physics. 2011. V. 110. № 7. P. 074501. https://doi.org/10.1063/1.3642986
  8. Nepomnyaschy S.V., Pogodina S.B. Method for manufacturing a semiconductor structure on the basis of lead selenide // Patent WO2013/154462 A2. 2013.
  9. Nian Q., Callahan M., Saei M., Look D., Efstathiadis H., Bailey J., Cheng G. J. Large scale laser crystallization of solution­based Alumina­doped Zinc Oxide (AZO) nanoinks for highly transparent conductive electrode // Sci Rep. 2015. V. 5. P. 15517. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26515670
  10. Olkhova A.A., Patrikeeva A.A., Dubkova M.A., Kuzmenko N.K., Nikonorov N.V., Sergeev M.M. Comparison of CW NUV and Pulse NIR laser influence on PbSe films photosensitivity // Applied Sciences. 2023. V. 13. № 4. P. 2396. https://doi.org/10.3390/app13042396
  11. Вейко В.П. Лазерная обработка пленочных элементов. Л.: Машиностроение, 1986. Т. 248. С. 4.
  12. Popov V.P., Tikhonov P.A., Tomaev V.V. Investigation into the mechanism of oxidation on the surface of lead selenide semiconductor structures // Glass physics and chemistry. 2003. V. 29. P. 494–500.
  13. Ahmed R., Gupta M.C. Mid­infrared 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
  14. Tomaev V.V.,  Miroshkin V.P., Gar'kin L.N., Tikhonov P. Dielectric properties and phase transition in the PbSe+ PbSeO3 composite material // Glass Physics and Chemistry. 2005. V. 31. P. 812–819.
  15. Томаев В.В., Петров Ю.В. Получение окисленных пленок PbSeO3 из пленок PbSe // Физика и химия стекла. 2012. Т. 38. № 2. С. 276–281.
  16. Silverman S.J., Levinstein H. Electrical properties of single crystals and thin films of PbSe and PbTe // Physical Review. 1954. V. 94. № 4. P. 871. https://doi.org/10.1103/PhysRev.94.871