Автореферат (Оптоэлектронные свойства бирефрактивных кристаллов A2B5 и приборов на их основе), страница 5

Установлено, что в системе 2 : − состояние ЭОЭС сохраняется до температур (160 ÷ 180) C, что может быть связано с химическими взаимодействиями притемпературах прогрева и образования гетеропереходного слоя в соответствии с моделями[12] (рис.

13). Исследованы характеристики внешней эмиссии в системе 2 : − наразличных стадиях формирования активационного слоя. Показано, что на характеристики фотоэмиссии оказывают влияние процессы перезарядки поверхности, обусловленныеизменением зарядовых состояний глубоких уровней в приповерхностном слое полупроводника.В §3.4. изучены фотоэмиссионные спектры с чистых и активированных поверхностейдифосфидов и диарсенидов цинка и кадмия. Установлено, что в спектрах — модулированной фотоэмиссии обнаруживаются как прямые переходы центре зоны Бриллюэна,так и непрямые переходы.

Спектры — модулированной фотоэмиссии сопоставлены соспектрами — модулированного фотоответа и спектрами отражения. Показано, что иссле20дование модулированных по длине волны фотоэмиссии и фотоответа диодных структурпозволяют получать дополнительную информацию об электронных переходах в областиэнергий < 1 (1 — длинноволновой переход, проявляющийся в спектрах отражения).В §3.5 и §3.6 рассматриваются фотоэлектрические токи вповерхностно-барьерных структурах на дифосфидах цинка и кадмия. В структурах металл — 2край фотоэффекта определяетсяэмиссией электронов из металлав полупроводник.

Показано, что вбарьерах металл — 2 рекомбинационные процессы в ОПЗ и награницах ОПЗ с областью квазинейтральности и полупроводникас металлом оказывают существенное влияние на полевую и частотную зависимости фототока. Зависимость фототока от приложенного к барьеру напряжения опреде-Рис. 14: Зависимости фототока от длины волны5барьера − 2 (2ℎ) при напряженияхсмещения , В: 1, 7 — 0; 2, 8 — 0.5; 3, 9 — 1; 4, 10 —2; 5, 11 — 3; 6, 12 — 4. Зависимости 1-6 — вполяризации ⊥ , 7-12 — в поляризации ‖ .ляется не только изменением ширины ОПЗ, но и величиной напряженности электрического поля барьера. В барьерах, сформированных глубокими донорными уровнями, награничную частоту частотной характеристики фототока оказывает влияние сопротивление области квазинейтральности.В структурах металл-полупроводник на кристаллах 2 электронной проводимостиполевую и частотную зависимости фототока, как и в выпрямляющих структурах на 2 ,определяют рекомбинационные процессы в ОПЗ и на границах ОПЗ с областью квазинейтральности и полупроводника с металлом.

На зависимость фототока от приложенного кбарьеру напряжения также влияет электрическое поле барьера. Однако частотная зависимость фототока в области частот 10 ÷ 3 · 105 Гц определяется двумя постоянными времени1 и 2 и их температурными зависимостями.В §3.7 рассмотрен фотоэффект на дифосфиде цинка моноклинной модификации в контактах с металлами и проводящими окислами. Спектральная характеристика чувствительности в области края фундаментального поглощения имеет сильно выраженную зависимость от поляризации излучения (рис.

14). Спектры в целом отражают анизотропию21края поглощения кристалла (главы 1-3) и содержат особенности, связанные с переходами в области фундаментального поглощения. В поляризации ‖ проявляется максимум фототока в области экситонного перехода = 1, перегибы, связанные с состояниями = 4, 3, 2 ОВС, а также рост фототока, обусловленный переходами , 2 , 3 , 4 (§1.2,§2.8).Полоса наибольшего фотоэлектрического плеохроизма, определенная по уровню 50%,составляет (100 ÷ 130) нм (720 ÷ 850 и 750 ÷ 840) нм для максимальных значений ‖ / ⊥ ,равных 4 и 40 соответственно. Коэффициент фотоэлектрического плеохроизма в областиполосы наибольшей поляризационной чувствительности близок к 100%.В §3.8. исследованы спектры фотоответа на контакте диарсенида цинка с электролитоми на выпрямляющих барьерах границ двойникования кристаллов.

В спектрах фототокадвойниковой структуры 2 /2 в узком интервале длин волн (∼ 20 нм) при температуре жидкого азота обнаружен ряд особенностей, характеристики которых зависятот величины и полярности приложенного к структуре напряжения и направления вектора поляризации света относительно линии пересечения плоскостей двойникования,выходящей на поверхность структуры.

Природа обнаруженных особенностей связываетсяс интерференцией электронных состояний в потенциальных ямах на границе раздела.Основные результаты по главе 3 опубликованы в [1, 5, 8, 14, 15, 18–22].ГЛАВА4.Контактныеявления.Переносзарядавструктурахметалл-полупроводник.В §4.1 рассматриваются энергетические диаграммы контактов дифосфидов цинка икадмия электронной и дырочной проводимости с металлами. Особенности диаграмм состояния связаны с природой проводимости исследуемых материалов, с энергетическойструктурой дефектов в запрещенной зоне и характеристиками этих дефектов. Уровнисобственных дефектов кристаллов, определяющие тип и другие характеристики проводимости являются глубокими, так что полная их ионизация не достигается при температуреначала собственной проводимости.

Например, в кристаллах электронной проводимостидонорами в 2 являются центры с глубиной залегания 0.3 эВ, в −и − 2 — 0.36 и0.1 эВ соответственно.Показано, что на кристаллах электронной проводимости образуются запорные барьеры, величина которых зависит от работы выхода металла, технологии получения структури характеристик кристаллов.

На рис. 15 представлены зависимости высот барьеров от работы выхода металла для кристаллов с электронным типом проводимости.22На кристаллах дырочной проводимости образуется слабо выпрямляющие контакты сметаллами с низкой работой выхода. Тонкие слои 2 и − 2 дырочной проводимости с образуют контакты, в которых реализуется режим токов ограниченных пространственным зарядом (ТОПЗ). Характерными особенностями вольт — амперной характеристики (ВАХ) таких контактов является наличие омического, квадратичного участковв зависимости тока от напряжения и почти вертикального изменения тока, характерногодля захвата основных носителей на ловушки в момент их полного заполнения. ТОПЗ вдиарсениде цинка проявляется при низких температурах.В §4.2.

разработаны технологические методы получения выпрямляющих контактов на дифосфидахцинка и кадмия и представлены результаты экспериментальных исследований электрических характеристик поверхностно-барьерныхструктур металл — 2 , − и − 2 — типа проводимости.Показано, что в контактах на полупроводниках с низкой подвижностью носителей заряда, к которымотносятся исследуемые кристаллы,токопрохождение в прямом и обратном направлениях может бытьРис. 15: Зависимость высоты барьера контактаметалл-полупроводник от работы выхода металла иметода получения: 1 — − 2 , 2, 3 - 2 , 4, 5 − 2 (1,2,4 — термическое распыление ввакууме, 3,5 — электрохимическое осаждение).интерпретировано в рамках диффузионной модели, учитывающей понижение барьера силами изображения и рекомбинацию носителей заряда в ОПЗ, а также участие в переносезаряда поверхностных электронных состояний контакта (ПЭСК).

В структурах с высотойбарьера, превышающей половину ширины запрещенной зоны, ток определяется носителями заряда обоих знаков, и в переносе заряда растет роль рекомбинационных процессов вобласти пространственного заряда (ОПЗ) и ПЭСК [10].В §4.3. рассматриваются характеристики полной проводимости поверхностнобарьерных структур и их зависимости от частоты сигнала, электрического поля барьера итемпературы. Следствием проводимости, обусловленной глубокими уровнями в запрещенной зоне, являются ярко выраженная частотная зависимость комплексной проводимостии ВФХ (рис.

16). Установлены частотные и температурные свойства зависимостей емкости23Рис. 16: Частотные зависимости емкости (a) и проводимости (b) барьера − − 2при напряжении = 0 B и температурах , K: a, b) 1 — 320, 2 — 300, 3 — 292, 4 — 285, 5— 265, 6 — 80; c, d) 1 — 320, 2 — 310, 3 — 300, 4 — 292, 5 — 285. (сплошные линии —теоретический расчет).от напряжения смещения барьера. Построены теоретические модели контакта для расчетахарактеристик и параметров барьера и сравнения с экспериментальными данными.В §4.4 рассматриваются емкость ипроводимость барьеров Шоттки металл — − 2 — типа проводимости.

В области температур 78 < < 250 K в частотных характеристиках полной проводимости обнаружена долговременная релаксация емкости и проводимости. Временная зависимость емкости после выключенияобратного смещения при температурах < 250 K содержит участкибыстрой и долговременной релаксации (рис. 17).

Установлены характеристики релаксации проводимости отРис. 17: Темновая релаксация емкости структуры − − 2 при температурах , К: 1 — 80, 2— 98, 3 — 122, 4 — 154, 5 — 216, 6 — 234, 7 — 373,8 — 298.температуры, времени и освещения. Обнаруженное явление связывается с образованиемпотенциальной ямы в ОПЗ для основных носителей заряда после выключения обратногосмещения на структуре.24В §4.5 рассматриваются контакты металл — полупроводник на диарсениде и дифосфиде цинка — типа проводимости.

Для исследуемых кристаллов дырочной проводимости высоты барьеров с металлами являются низкими: (0.2 ÷ 0.3) эВ для барьеров −, − 2 , 0.47 для барьера − 2 , 0.5 эВ для барьера − − 2 . Материалы с большим значением электронного сродства являются эффективными инжекторамидырок и контакты с ними не обладают выпрямляющими свойствами. Линейность ВАХ таких контактов выполняется для большого интервала приложенных напряжений, вплотьдо начала эффективного разогрева кристаллов джоулевым теплом и в широком диапазонетемператур (77 ÷ 550) К.В сэндвич — структурах − − 2 − , когда толщина слоя полупроводникасоставляет нескольких десятков микрон, обнаружена монополярная инжекция дырок иограничение тока объемным зарядом на ловушках для основных носителей заряда (ТОПЗ). Экспериментально показано, что электрическое поле на аноде равно нулю и достигаетмаксимальных значений на катоде.

Освещение катода приводит к падению напряженностиполя. При больших уровнях световых потоков электрическое поле в прикатодной областипадает до нуля. Построена модель ТОПЗ при освещении полупроводника. Показано, чтопадение электрического поля на границе катода до нулевых значений происходит в случаеловушек для неосновных носителей заряда, которыми в исследуемых кристаллах являются собственные дефекты - доноры с глубиной залегания 0.11 эВ.Основные результаты опубликованы в [3, 8, 19–21, 23–28], а также в [2].ГЛАВА 5.