Отзыв ведущей организации (Морфология и электрофизические свойства фоточувствительных слоев на основе PbS)

ОТЗЫВведущей организации - федерального государственного бюджетногообразовательного учреждения высшего профессионального образования«Рязанский государственный радиотехнический университет»на диссертационную работуМохаммеда Хемдана Сайеда Хамеда«МОРФОЛОГИЯ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СЛОЕВ НА ОСНОВЕ PbS»,представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук поспециальностямО 1.04.1 О - Физика полупроводников05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микрои наноэлектроника, приборы на квантовых эффектахФоторезисторы на основе PbS являются наиболее распространеннымифотоприемниками инфракрасного диапазона и серийно производятся в Россииуже более 50 лет.В конце 80-х годов Неустроевым Л.Н. и Осиповым В.В. была созданамодель, качественно и количественно объясняющая, по мнению авторов,имеющиеся данные по электрическим и фотоэлектрическимсвойствамполикристаллическиххимически осажденныхслоев сульфида свинца.Уточнение модели было проведено теми же авторами совместно с АтакуловымШ.Б.

и Онаркуловым К.З.Фоторезисторы на основе физически осажденных слоев, обладающихменьшей чувствительностьюпо сравнению с химическими слоями, нолучшими частотнымисвойствами, серийно производилисьтолько намосковском заводе «Сапфир». Такие фоторезисторы характеризуются болеевысокойтехнологическойсовместимостьюсусилительнымиимультиплексорными устройствами на основе кремния. Недостатком структурданного типа является необходимость их высокотемпературного очувствления.Несмотря на многолетний опыт изготовления фоторезисторов, многиевопросы, относящиеся к физике работы приборов, оставались открытыми,поскольку технические возможности измерительной техники не позволялипровести необходимые исследования.

Современная аналитическая аппаратура,примененная в диссертационнойработе,дает возможность детальноисследовать морфологию фоточувствительных слоев (ФЧС), что позволяетсчитать работу автора актуальной.Сдругойстороны,авторпредлагаетиспользованиефоточувствительного слоя фоторезисторов в качестве нижнего (узкозонного )подслоя В тандемных солнечных элементах (СЭ), что является оригинальной иперспективной идеей.На основе предложенной концепции авторпровелэкспериментальные исследования, направленные на определение наиболееприемлемых технологических режимов изготовления ФЧС.Структура диссертацииДиссертациясостоитизвведения,4глав,заключенияибиблиографического списка из 108 наименований.

Общий объем составляет136 страниц машинописного текста.Первая глава содержит аналитический обзор литературы. Авторподчеркивает значение развития солнечной энергетики в Египте, про водитанализ возможных вариантов изготовлениясолнечных элементов (СЭ).Рассмотрены свойства ФЧС на основе PbS и подчеркнута принципиальнаявозможность изготовления СЭ на гетеропереходе: поликристаллическаяпленка (узкозонный компонент тандемного СЭ) и наноразмерные кристаллы(квантовые точки) в качестве широкозонного компонента тандемного СЭ.Проанализированывозможныевариантыизготовленияполикристаллического ФЧС.

Проведен обзор технологии изготовления и, вчастности, последствия введения в структуру кислорода. Особое вниманиеуделено рассмотрению параметров фоторезисторов.Вторая глава посвященаанализу особенностей экспериментальныхметодов исследования ФЧС, применяемых в диссертационной работе. Автордиссертационной работы принимал участие в исследованияхобразцов припомощи как известного в этой области аналитического оборудования дляизучения электрофизических,фотоэлектрическихсвойств и шумовыххарактеристик,так исовременных микроскопов: электронно-ионного,растровогоэлектронногои просвечивающегоэлектронноговысокого2разрешения, а также установки для исследования поверхности твердого тела спомощью рентгена фотоэлектроннойи Оже-электроннойспектроскопии.Необходимо также отметить, что использовалась современная аппаратуравысокого качества и разрешения, что обеспечивает достоверность полученныхв работе результатов.Третья глава посвящена анализу особенностей технологическихметодов изготовления фоточувствительных структур (химическое осаждение ифизическое напыление).В четвертой главе представлены и проанализированы результатыисследования фотоэлектрических параметров и морфологии ФЧС.

Проведеносопоставлениеполученных результатов с технологическимирежимамиизготовления структур.Использование в экспериментах автора невыпрямляющих (омических)контактов оказалось скорее недостатком, чем достоинством, так как непозволило провести спектроскопиюглубоких уровней.

Температурныезависимости сопротивлений (отмеченные как типичные), вероятно, не имеютсамостоятельного значения и подобраны автором с позиции соответствиярезультатам исследования морфологии поверхности ФЧС. Тем не менее,автором диссертации продемонстрирована воспроизводимость результатов иопределен диапазон значений минимального сопротивлениянизкоомныхфизических ФЧС. Анализ результатов исследования образцов с помощьюсовременного аналитического оборудования позволил автору объяснитьзначительный температурный дрейф параметров ФЧС наличием трещин в слоеланаркита и обменом кислородосодержащих примесей (КСП) с атмосферой.Реакция ФЧС на этанал, отмеченная в подразделе 2.1.2, носит скорееслучайный характер, но элементы новизны и практической значимости вданном случае, безусловно, имеются.Исследования спектральной плотности мощности шума не входят вчисло основныхзадач данной работы, особенно после диссертации А.Л.Комиссарова, защищенной в МЭИ в 2011 г.

и посвященной всестороннемуисследованию шумов фоторезисторов на основе PbS. Полученные авторомданные обсуждаются в разделе 4.5 с привлечением результатов изученияморфологии и состава ФЧС.Анализ представленных спектральных характеристик также несколькоповерхностен - можно было бы уделить большее внимание зависимостивремени жизни носителей от механизмов поглощения, длины волныпадающего излучения и т.п.

Изложение материала носит повествовательный3характер и лишь в разделе 4.5 приведены варианты объяснения особенностейспектральных характеристик изучаемых ФЧС.Предположениеавтора о возможности влияния эффекта МоссаБурштейна на спектральные характеристики нельзя считать доказанным, хотявероятность накопления электронов в отдельных кристаллитах может иметьместо.Разделы 4.2 и 4.4, пожалуй, наиболее интересны в данной работе.Автором выполнензначительный объем экспериментальных исследованийморфологии поверхности ФЧС сприменением различной современнойизмерительной аппаратуры.Необходимоотметить,чтоавторомпроведеносопоставлениерезультатов своих исследований с данными, полученными на тех же образцахв Рязанском государственном радиотехническом университете, Курчатовскомнациональном исследовательском центре и в Институте нанотехнологиймикроэлектроникиРАН, чтоподтверждает достоверность результатов,приведенных в диссертации, и целеустремленность автора.ВыявленныеособенностиповерхностиФЧС,спектральныехарактеристики которых пред ставлены в работе ранее (рис.

4.25, 4.36 и 4.37) ,вероятно, послужили причиной того, что автор диссертации обращается кработам г.А. Китаева, но сам факт целенаправленного поиска объясненияполученных результатов и получение возможного варианта ответа напоставленный вопрос вызывает уважение.Данные энергодисперсионного анализа носят поверхностный характер фактически автор заявил о неудовлетворительной применимости данногометода для исследования тонких поликристаллических пленок.Данные по химическому составу ФЧС можно назвать оригинальнымитолько по отношению к наличию углерода в пленке - аналогичныеисследования состава на такой же установке LHS-l О проводились ранее вМИСиСе. Следует отметить тщательность проведения экспериментов и некийэлемент везения - в физических ФЧС был выбран элемент с превалированиемдвухрядной структуры (рис.

4.23 и 4.34).Особенноследуетотметитьданные,полученныес помощьюмикроскопиивысокого разрешениярезультаты,представленныевподразделе 4.4, отражают мировой уровень проведения экспериментаполученнаяатомарнаяструктура ФЧС сама по себе интересна, аиспользованиеэтихданныхдля построенияфизическихмоделей,представленных в диссертации, вполне закономерно.4При обсуждении результатов автор, используя данные из литературы ирезультаты своих исследований, объясняет несколько явлений: шероховатостьповерхности он интерпретирует как оптические ловушки, наличие которыхприводит к уменьшению отражения излучения от пленок; рекомбинационныйуровень связывает с окислами в PbS (РЬО, РЬSОз и PbS04), что не являетсяоригинальной идеей.Большое внимание уделяется кислородосодержащим примесям (КСП),которые не образуют химическую связь (удерживаются силами Ван-дерВаальса) и могут удаляться из ФЧС.

С особенностямипроявленияслаб освязанного кислорода автор связывает изменение сопротивления ФЧС:слабо связанный кислород, так же, как и химически связанный, по мнениюавтора, создает ловушки захвата для электронов, увеличивая концентрациюдырок. Нагрев образцов, полученных химическим методом (или физических,но имеющих трещины на поверхности), приводит к освобождению электронов,их рекомбинации с дырками и возрастанию сопротивления.Большое внимание уделено автором структуре кристаллитов: онсвязывает более упорядоченную структуру химически полученных ФЧС сналичием области преобладания генерационно-рекомбинационногошума, ашум типа 1/Ja - споликристалличностью.В заключенииобобщенывыводы, сформулированные ранеевразделах.

ПредставленыВЫВОДЫпо работе, даны рекомендациипоиспользованию ФЧС в различных областях.Значимость полученных автором результатов для развития физикиПОЛУПрОВОДНИКОВ,твердотельной,МИКрОи наноэлектроникиможносформулировать следующим образом:1.Впервые экспериментально подтверждено образование второйфазы на основе соединений свинца и углерода, возможность существованиякоторой предсказана в работах Г .А. Китаева.2.Высказано предположение о роли слабосвязанного кислорода какпричины уменьшения сопротивления образцов и источника генерационнорекомбинационного шума.Практическая значимость работы:1.Проведенокорректноесравнениеметодовисследованияполикристаллических тонких пленок.2.Проведено комплексное исследование морфологии и структурыФЧС на основе PbS, полученных физическим и химическим методами.53.Высказаны рекомендации по подбору технологических режимовполучения физических и химически осажденных структур.