Photoplastic Effect in Narrow-Gap Mercury Chalcogenide Crystals

Abstract

The paper elucidates the peculiarities of photoplasticization effect (PPE) occurring in narrow-gap crystals of mercury chalcogenides illuminated by white light during the process of uniaxial deformation. As found, the irradiation has an influence on the plastic deformation in narrow-gap CdxHg₁₋xTe crystals. Negative photoplasticization effect (NPPE) described here is concerned with reducing of plastic stress fluidity under white-light irradiation during plastic deformation of crystals at a constant rate. As found, in contrary to wide-bandgap crystals of the II–VI groups exhibiting positive PPE, NPPE observed in CdxHg₁₋xTe occurs without internal photoeffect. A model explaining the nature of NPPE relies on a decreasing of positive charge in a native oxide layer at the surface of crystal. Charge decreasing reduces potential barrier for exiting on surface of dislocations generated by near-surface sources during dynamical loading. As a result, the level of fluidity stress in the deformed crystal is reduced.

В работе рассмотрены особенности фотопластического эффекта (ФПЭ), наблюдаемого в узкощелевых (Eg ≈ 0,2 эВ) кристаллах халькогенидов ртути при облучении белым светом в процессе их одноосной деформации. Установлено, что облучение влияет на пластическую деформацию узкощелевых кристаллов твёрдых растворов CdxHg₁₋xTe (х — молярный состав). Исследованный в работе отрицательный фотопластический эффект (ОФПЭ) связан с уменьшением при облучении белым светом напряжения пластического течения в условиях пластической деформации кристалла с постоянной скоростью нагружения. Установлено, что, в отличие от широкозонных кристаллов соединений II–VI групп, проявляющих положительный ФПЭ, в кристаллах узкощелевых твёрдых растворов CdxHg₁₋xTe ОФПЭ наблюдается в отсутствие внутреннего фотоэффекта. Модель, объясняющая природу ОФПЭ, основывается на установленном факте уменьшения при освещении кристалла положительного заряда в оксидном слое приповерхностной области кристалла. Этот процесс понижает потенциальный барьер для выхода на поверхность дислокаций, порождаемых приповерхностными источниками в процессе динамического нагружения. Следствием является уменьшение напряжения пластического течения кристалла.

У роботі розглянуто особливості фотопластичного ефекту (ФПЕ), що виникає у вузькощілинних кристалах (Eg ≈ 0,2 еВ) халькогенідів ртуті, освітлених білим світлом, у процесі їх одновісної деформації. Встановлено, що опромінення впливає на пластичну деформацію вузькощілинних кристалів твердих розчинів CdxHg₁₋xTe (х — молярний склад). Досліджений в роботі від’ємний фотопластичний ефект (ВФПE) пов’язаний зі зменшенням напруги пластичної плинности при опроміненні білим світлом в умовах одновісної пластичної деформації кристалу за постійної швидкости навантаження. Виявлено, що, на відміну від широкозонних кристалів сполук II–VI груп, які виявляють позитивний ФПЕ, в кристалах твердих розчинів CdxHg₁₋xTe ВФПE спостерігається за відсутности внутрішнього фотоефекту. Модель, що пояснює природу ВФПE, ґрунтується на встановленому факті зменшення при освітленні кристалу позитивного заряду в оксидному шарі приповерхневої области кристалу. Зменшення заряду понижує потенціяльний бар’єр для виходу на поверхню дислокацій, що породжуються приповерхневими джерелами в процесі динамічного навантаження. Наслідком є зменшення напруги плинности деформації кристалу.