ผลกระทบของการฉายรังสีแกมมาต่อสมบัติเชิงโครงสร้างที่มีต่อฟิล์มอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ไนไตรด์

Abstract

ฟิล์มบางอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ไนไตรด์ ได้รับความสนใจเพื่อการผลิตเป็นวัสดุชั้นดูดกลืนที่สามของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดรอยต่อ มีความเหมาะสมกับการใช้งานในสภาวะต่างๆ โดยเฉพาะการใช้งานในอวกาศ สมบัติเชิงโครงสร้างของฟิล์มบางอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ไนไตรด์ปลูกแบบค่าคงที่โครงผลึกเท่ากันกับวัสดุฐานรองเจอร์มาเนียมและฉายรังสีแกมมาถูกนำมาตรวจสอบซึ่งฟิล์มบางอินเดียมแกลเลี่ยมอาร์เซไนด์ไนไตรด์ถูกฉายรังสีแกมมาที่ปริมาณการดูดกลืน 0 0.5 1.0 1.5 และ 2.0 เมกะเกรย์ การฉายรังสีแกมมาอาจส่งผลทำให้เกิดความเสียหายหรือการเสื่อมสภาพต่อฟิล์มบางอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ไนไตรด์ ผลการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดชนิดฟิล์ดอีมิสชันแสดงโดเมนระดับไมครอนจำนวนมากบนพื้นผิวแสดงถึงแอนติเฟสโดเมน ค่าความขรุขระแบบค่าเฉลี่ยยกกำลังสองมีแนวโน้มลดลงเมื่อปริมาณรังสีแกมมาเพิ่มขึ้นตั้งแต่ 1.0 เมกะเกรย์ ผลการตรวจสอบด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนกำลังแยกสูงและการกระเจิงแบบรามานแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงของปริมาณไนโตรเจนและการเกิดความผ่อนคลายในชั้นฟิล์มอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ไนไตรด์หลังจากที่ได้รับการฉายรังสีแกมมา ภาพภาคตัดขวางในโหมดพื้นมืดจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนชนิดส่องผ่านยืนยันว่าพบความหนาแน่นของแอนติเฟสโดเมนปริมาณมากบริเวณร่อยต่อระหว่างช้้นบัฟเฟอร์แกลเลียมอาร์เซไนด์และวัสดุฐานรองเจอร์มาเนียมส่งต่อมายังบริเวณชั้นฟิล์มอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ไนไตรด์ จากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าสาเหตุของการเปลียนแปลงสมบัติเชิงโครงสร้างของฟิล์มบางอินเดียมแกลเลี่ยมอาร์เซไนด์ไนไตรด์เป็นผลมาจากการฉายรังสีแกมมา

The InGaAsN films were proposed to be the third absorbor layer in multijunction solar cell which used for advanced space application. The effect of gamma-ray irradiation on the stuctural properties of InGaAsN grown under the lattice-matching condition with Ge (001) substrate were investigated. The InGaAsN films were irradiated by gamma rays with irradiation strength of 0, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 MGy. This irradiation cause damage and degradation of the InGaAsN films. Atomic force microscopy and field emission scanning electron microscopy results showed a lot of submicron-sized domains on surface morphologies which referred to antiphase domains (APDs). Root mean square roughness was decreased in samples exposed to an irradiation strength above 1.0 MGy. The high-resolution x-ray diffraction and Raman scattering results indicated an increase in N incorporation and strain relaxation after irradiation. Cross-sectional dark-field TEM images confirmed that a high density of APDs clearly shows at the interface of GaAs and Ge through the InGaAsN layers. Based on experimental measurements, the main cause of structural properties change in the InGaAsN films were induces by gamma-ray irradiation.