Der photorefraktive Effekt in vanadiumdotierten CdTe- und (Cd,Zn)Te-Kristallen
Es wird der Einfluss der Vanadiumdotierung auf den photorefraktiven Effekt sowohl in CdTe als auch in (Cd,Zn)Te untersucht. Sowohl die Kristallzüchtung als auch die Materialcharakterisierung, insbesondere mittels photorefraktiver Zweiwellenmischung, sind Bestandteil der Arbeit. Mittels Sessile-Drop-Messungen wird gezeigt, dass sich der Kontaktwinkel zwischen einer CdTe-Schmelze und einem Quarzglassubstrat durch Aufrauen des Substrates deutlich erhöhen lässt. Dieser Effekt führt bei der Kristallzüchtung in aufgerauten Quarzglaszüchtungsampullen zu einem verringerten Wandkontakt und somit zu geringeren mechanischen Spannungen und einer Erhöhung der Kristallqualität. Die Vanadium- und Zinkverteilung sowie deren Einfluss auf das Störstellenspektrum und den spezifischen Widerstand wird mittels EDX, AAS, TDCM, PL, PICTS, IR-Absorptions- und ESR-Messungen untersucht. Zur Untersuchung des photorefraktiven Effektes wurde ein Messplatz zur photorefraktiven Zweiwellenmischung im infraroten Wellenlängenbereich aufgebaut. Die Messung der Abhängigkeit des photorefraktiven Verstärkungskoeffizienten von der Kristallorientierung zeigt, dass der photorefraktive Effekt in CdTe durch den linearen elektrooptischen Effekt dominiert wird. Die Methode des bewegten Gitters bei einem externen E-Feld ermöglicht die sonst bei hochohmigem Material schwierige Unterscheidung der Ladungsträgerart. Während bei einer Wellenlänge von 1,5 µm sowohl in CdTe als auch in (Cd,Zn)Te immer die Löcher als die für den photorefraktiven Effekt dominanten Ladungsträger identifiziert werden konnten, werden bei 1,3 µm in CdTe auch Kristalle mit einer Elektronendominanz beobachtet. Aus der Messung der Temperaturabhängigkeit des photorefraktiven Effektes ergeben sich die Löcher als thermisch anregbare Ladungsträger. Eine sehr effiziente Erhöhung des Verstärkungskoeffizienten konnte durch die Anwendung einer zusätzlichen inkohärenten Beleuchtung geeigneter Wellenlänge erhalten werden. Auf der Grundlage dieses Verfahrens konnte eine neuartige Methode zur Infrarotspektroskopie demonstriert werden, die sich durch eine extrem hohe Messempfindlichkeit auszeichnet. Anhand der, aus den photorefraktiven Messungen sowie der elektrischen und optischen Materialcharakterisierung gewonnenen, Materialparameter, wird ein Störstellenmodell zur Erklärung des photorefraktiven Effektes in CdTe und (Cd,Zn)Te aufgestellt: die für den photorefraktiven Effekt entscheidende Störstelle ist der tiefe Donator V_Cd, der durch substitionell auf Cd-Platz eingebautes Vanadium gebildet wird. Die Zugabe von Zink übt eine stabilisierende Wirkung auf den photorefraktiven Effekt aus, die durch die Aufnahme von überschüssigem Vanadium durch Bildung von V-Zn Komplexen erklärt werden kann. In CdTe hängt das photorefraktive Verhalten hingegen empfindlich von der Vanadiumkonzentration ab.
Wellenmischung, CdTe, (Cd,Zn)Te, Materialcharakterisierung, Kontaktwinkel, photorefractive effect, two-wave mixing, crystal growth, sessille drop, cadmium telluride
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