Диссертация (Оптоэлектронные свойства бирефрактивных кристаллов A2B5 и приборов на их основе), страница 10

Учитывая = 1 (, ), имеем = 2−1 (, ) = 2−1 (1 (, ), ), или аналогично можно указать эквивалентное соотношение: = 1−1 (, ) = 1−1 (2 ( , ), ). Необходимо заметить,что хотя функции 1 , 2 удовлетворяют условию однозначности, обратные имфункции и тому же условию могут не удовлетворять. Из этого следует необходимость включения дополнительных условий для восстановления зависимости () и как следствие — ().Данные условия алгоритмически могут быть сформулированы следующимобразом.

Предположим, что моменту времени (где — индекс) соответствует некоторое -е значение напряжения = (1 ( , ), ), а коэффициентотражения на данной длине волны при из массива данных временной релаксации совпадает с коэффициентом отражения на этой же длине волны приобратном напряжении из другого массива спектральных данных.

Тогда значение напряжения, соответствующее следующему моменту времени +1 , должно быть найдено из условия 2 ( , ) = 1 (+1 , ), причем > . Условие > задает направление хода эволюции остаточного напряжения на барьере.Таким образом, на основе двух массивов может быть восстановлена функция (, ).55Связь между напряженностью поля на поверхности образца и напряжением на нем в нашем случае является не совсем однозначной. Напряжение, приложенное к образцу, определяет распределение напряженности поля в ОПЗ встационарном состоянии структуры. Однако после выключения напряженияраспределение поля не соответствует стационарному состоянию.Учитывая погрешности эксперимента, влияние неоднородности электрического поля и другие показатели, можно утверждать, что сечение массива данных 1 (, ) на определенной длине при разных напряжениях не повторитсечение другого массива данных 2 ( , ) на той же длине .

Это следует также из того, что зависимость 2 ( , ) определяется при стационарных значениях напряженности электрического поля, в то время как временная релаксациядает значения коэффициента отражения, соответствующие неравновесной конфигурации поля. Интенсивности световых потоков при измерении спектрального распределения коэффициента отражения и при измерении релаксационныхкривых также не являются строго одинаковыми.Распределение электрического поля в ОПЗ и на поверхности в каждый момент времени релаксационного процесса определяется распределением зарядаи соответственно поля в предыдущий момент времени +1 .С точки зрения топологии, кривые двух массивов данных являются подобными и по каждой из них при бесконечно малой ошибке измерения характеристикможно восстановить напряженность электрического поля на поверхности, а приненулевых ошибках — последовательность расположения минимумов и максимумов отражения.Применение вышеизложенной процедуры к экстремальным точкам, обсуждаемых выше спектральных распределений, позволяет найти зависимость (, )и установить вид зависимости (, ) по формуле, связывающей напряжениена барьере с граничным значением напряженности электрического поля.На рис.

1.27 представлена зависимость максимального значения электрического поля барьера (, ) от времени после выключения обратного напряжения | | = 8 В.56Из этой зависимости следует, что после выключения обратного смещения напряженность поля уменьшается от значения, соответствующего напряжению,приложенному к барьеру, до выключения к значениям, соответствующим отсутствию внешнего напряжения.

В этой зависимости выделяются два участкаизменения поля от времени. Участок медленного изменения поля соответствуетдолговременной релаксации емкости. Следует заметить, что представленная зависимость () соответствует структуре с ярко выраженным участком быстройрелаксации емкости и на структуру в это время действует световой поток.Исследование влияния электрического поля на резонансные состояния в 2 с малой силой осциллятора в однородном электрическомполе, как следует из предыдущих исследований, не представляется возРисунок 1.27: Зависимость максимальнойнапряженности электрического поля от времени вструктуре − − 2 .можным из—за ТОПЗ в дырочномматериале и образования запорныхслоев с металлами и в − 2электронной проводимости.

В связи с этим, экситонные состояния в поглощенииисследованы по фототокам в структурах с запорными слоями.В таких структурах при небольших обратных смещениях обнаруживаетсяэффект Штарка на экситонных состояниях [44]. Штарковский сдвиг, в соответствии с результатами этой работы, испытывает существенные отклонения отквадратичного по электрическому полю закона и в предионизационном полеизменяет знак. Если следовать аналогиям поведения водородоподобного атомав электрическом поле, следует ожидать многократной смены знака штарковского сдвига и непрерывного уширения линий поглощения водородоподобныхсостояний [48].Спектры экситонных состояний в электрическом поле барьера Шоттки и фотоэдс в выпрямляющих структурах на дифосфиде цинка представлены в работах [49–51].

В дифосфиде цинка коэффициент поглощения света в максимумелинии = 1 экситонной серии не превышает 780 см−1 , на наиболее интен-57сивных линиях БПК — 75 см. Величина фототока в барьерах Шоттки в случае,когда толщина слоя объемного заряда (ОПЗ) много меньше толщины кристалла и ≪ 1 описывается выражением:[︂(︂ℎ = − − + −+ 12 (+)1( + ) − 2)︂]︂,(1.5)+где = − ((′ +)2 −′ −2= , = + ′ −(′ +)+) , , =0√︁2 + 4 ( −1 + + ), = (1 − )ℎ , - заряд электрона, — вели-чина поля барьера на границе металла с полупроводником, — коэффициентотражения света, — коэффициент диффузии неосновных носителей заряда, — ширина области пространственного заряда, ℎ — световой поток, + —концентрация доноров, — коэффициент поглощения света, — подвижностьносителей заряда, — круговая частота модуляции светового потока, — времяжизни неравновесных носителей заряда.Выражение (1.5) для фототока получено без учета ограничения тока поверхностной рекомбинацией.

На рис. 1.28 представлены спектральные характеристики фототока структуры − − 2 при обратном напряжении на барьере в поляризации ‖ при падении излучения на плоскость (010) под углом,не превышающим 7 град, при тех же установках, как при измерении спектровотражения. В этом случае становится возможным сравнение полученных результатов с результатами по спектрам отражения в электрическом поле барьера.

Контуры линий фототока резонансных состояний отражают спектральноераспределение коэффициента поглощения в соответствии с (1.5).Приложенное обратное напряжения смещения в меньшей степени действуетна величину фототока с ростом коэффициента поглощения света. Следствиемэтого является размытие спектра фототока в экситонной области поглощенияпри относительно небольших обратных смещениях и слабая зависимость величины фототока в этой спектральной области при больших обратных напряжениях. Линии экситонных состояний в электрическом испытывают уширение исдвиг в длинноволновую область спектра. Поведение линии = 1 экситонной — серии в электрическом поле напряженностью большей 2 · 104 В/см аналогично поведению 1 состоянию экситона в [42].

В этом же интервале58Рисунок 1.28: Релаксация отражения от структурынапряжения = 10 − 2после отключения приложенного обратногоВ (80 K) при освещении структуры светом с длиной волны в интервале790 ÷ 815нм.напряженностей электрического поля в области длин волн полосы 0 = 4 наблюдается смещение линий, соответствующее квадратичному эффекту Штарка(рис. 1.29).Экстраполяции этих зависимостей в область слабых полей сходятся к энергии 1.520 эВ.

Такая картина поведения, позволяет предположить, что наблюдаемый Штарк — эффект связан с состоянием = 1 — ортоэкситона и егорасщеплением в электрическом поле. При этом линия 0 = 4 ОВС положения в электрическом поле практически не меняет. Полосы = 40 ÷ 80 укладываются в обратную водородоподобную сериальную зависимость, отмеченнуюв [45].

Полевые коэффициенты полос этой сериальной зависимости не превышают 0.01 мэВ и по наиболее выраженным линиям 0 = 5 и 0 = 6 испытываютсдвиг в область больших энергий. Колебания полос 3 ÷ 8 с изменением знака штарковского сдвига с ростом поля связано с изменением интенсивности ичастотного сдвига ПВС у каждой головной линии ОВС, которые значительные из—за существенно меньших энергий связи.

По сравнению с ридбергомОВС (рис. 1.28). Корреляции с указанными выше закономерностями поведенияполос фототока в электрическом поле наблюдаются в спектрах отражения в59электрическом поле барьера. Весь спектр фототока сдвинут относительно спектра отражения (рис.

1.25) при одинаковых приложенных смещениях барьерана величину 0.3 мэВ, что связано с тем, что спектры отражения сняты примаксимальном значении поля на границе контакта, а спектры фототока, принекотором «среднем» поле.Аналогичные результаты получены набарьерах с металлами [51].Выводы: Изучено влияние электрического поля на спектры зеркального отражения света в области экситонного состояния = 1. В электрическом поле происходит сдвиг контура экситонногоотражения света в длинноволновую область и его сглаживание по мере увеличения напряженности электрическогополя.