Диссертация (1097819), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Характер изменения квантовоговыхода в этой области энергий аппроксимируется выражением ∼ (ℎ−1.1)5/2 ,что характерно для эмиссии с поверхностных состояний. На кривой спектрального распределения фототока наблюдается ряд перегибов при энергиях 1.8÷1.9и 2.4 эВ, однако связывать их с какими — либо переходами сложно, так как вэтой области энергий проявляются переходы при 1.6, 1.7, 1.9, 2.03, 2.4 эВ и т. д.Наблюдаемая кривая является результирующей от вклада всех составляющих.Не менее сложный характер поведения тока фотоэмиссии с монокристаллов2 (48 ), покрытых пленкой цезия (рис. 3.9 кривая 48 ). Как видно из рисунка, фотоэмиссия появляется при энергиях квантов света, намного меньших (2.14 эВ).
Переходы с примесных уровней могут проявляться при энергиях 1.2, 1.8, 2.06, 2.14 эВ, близких к особенностям в спектральной зависимостиквантового вывода.На рис. 3.9(г) показаны спектры фотоэмиссии с монокристаллов 4 ( =1018 см−3 ), активированных цезием (1) и − (2) при освещении неполяризованным светом.Кривые 1' и 2' соответствуют спектральному распределению квантового выхода для поляризаций ⊥ и ‖ после полного установления фотоэмиссии.Край фотоэмиссии для кривых 1' и 2' сдвинут в сторону меньших энергий исоответствует пороговой энергии 0.9 ÷ 1.0 эВ.
Анизотропия квантового выходасоставляет величину от 20 до 80 мэВ в области 1.0 эВ. Это обстоятельство указывает на то, что в данной области энергий происходит эмиссия электронов,возбужденных из валентной зоны. Валентные зоны расщеплены из — за кристаллического поля, что определяет и анизотропию краевого поглощения [4].Порог эмиссии для поляризации ⊥ меньше, чем для поляризации ‖ .Следовательно, эмиссионные характеристики 4 чувствительны к поляризации падающего излучения, что согласуется с анизотропией краевого поглощения в этих кристаллах. Так же как и в случае 2 , резкий рост токафотоэмиссии и начало порога эмиссии при ≥ указывают на зона — зон-179ный характер переходов и реализацию отрицательного электронного сродствав кристаллах 4 .Состав поверхности исследуемых кристаллов после + — очистки и отжигаконтролировался по оже — спектрам.
Спектры были типичными для каждогоиз соединений и содержали интенсивные пики элементов, составляющих кристалл. После нанесения на поверхность кристаллов пленки цезия до максимумафотоэмиссионной чувствительности измерялись оже — спектры. На рис. 3.9(а)5представлены оже — спектры с поверхностей 4 : , 2 (2ℎ) : ,2 (48 ) : . Главной особенностью всех представленных оже — спектровявляется то, что в них сильно подавлены пики и , в то время как пикфосфора (120 эВ) по величине мало меняется.
Это можно объяснить тем, чтоатомы цезия при адсорбции на поверхности в малых концентрациях располагаются над атомами металла и , экранируя выход его оже — электронов.Выдержка кристаллов с пленкой цезия в относительно невысоком (∼ 10−4 Па)вакууме в течение 10 мин приводит к появлению в оже — спектрах пика углерода.
При этом с увеличением пика углерода уменьшается пик фосфора, в товремя как пик цезия мало меняется (рис. 3.9(б)).Появление углерода на поверхности можно объяснить адсорбцией на поверхности кристалла из остаточной атмосферы. Под действием электронногопучка на поверхности образца происходит реакция 2 → 2 + ↓. Атомыуглерода на поверхности располагаются над атомами фосфора, ослабляя выходего оже — электронов. Вторая причина ослабления оже — пиков фосфора привыдержке чистой поверхности кристалла в вакууме 10−4 Па может быть заключена во взаимодействии поверхностного фосфора с кислородом остаточнойатмосферы с образованием летучих соединений.
Подобный механизм обедненияповерхности фосфором наблюдался для [154].Выводы: Изучены методы понижения работы выхода на поверхности —типа 2 и 4 , а также 2 и 2 электронной и дырочной проводимости. Разработана методика процесса активирования поверхности полупроводника из молекулярных и ионных источников цезия, калия, натрия и кислорода, при котором оптимальные соотношения компонентов активационного слоя180определялись по максимуму фотоэмиссионного тока. Исследованы фототокипосле температурных воздействий на активированные поверхности.
Установлено, что в системе 2 : − состояние ЭОЭС сохраняется до температур 160 ÷ 180, что может быть связано с химическими взаимодействиямипри температурах прогрева и образования гетеропереходного слоя в соответствии с моделью [155]. Исследованы характеристики внешней эмиссии в системе 2 : − на различных стадия формирования активационного слоя.Показано, что в этом случае на характеристики фотоэмиссии оказывают влияние процессы перезарядки поверхности обусловленные изменением зарядовыхсостояний глубоких уровней в приповерхностном слое полупроводника.Рассмотрены также спектральные характеристики внешней фотоэмиссии споверхности 2 : − с позиций создания эффективного фотоэмиттерав ИК — области спектра.
Определены частотные и поляризационные характеристики фотокатода на диарсениде цинка. Показаны возможности повышениячувствительности и стабильности характеристик приборов на его основе.3.4 — Модулированная фотоэмиссия с поверхности соединений2 5 .Фотоэмиссионная спектроскопия является универсальным методом исследования зонной структуры [134,136,147]. Зонные параметры определяются такжеизмерением оптических спектров отражения и поглощения, люминесценции ит.д.
Анализ спектров поглощения обычно используется для изучения электронных переходов в области энергий > . В области энергий за фундаментальным краем поглощения измерение поглощения, особенно в прямозонных полупроводниках, затруднено, так как для этого необходимы очень тонкие образцы0.1 ÷ 6 мкм. В связи с этим в области > оптические параметры определяются по спектрам отражения, особенности которых в основном связаны с прямыми межзонными переходами. Исследовать прямые и непрямые оптическиепереходы в полосе собственного поглощения можно по спектрам фотоответаструктур типа металл — полупроводник [4, 152, 153].
Результаты, получаемые181всеми этими методами, определяются как объемными, так и поверхностнымисвойствами полупроводника.Модулированная по длине волны фотоэмиссионная спектроскопия, примененная нами впервые, обладает высоким разрешением и позволяет обнаружитьи исследовать тонкую структуру электронных переходов, формирующих уровень квантового выхода фотоэмиссии. Kроме этого, модуляция длины волны облучающего света позволяет точнее проводить процесс снижения работы выходаповерхности. При нанесении цезия на поверхность полупроводника возможнообразование сложного химического соединения с полупроводником, котороеможет значительно уменьшить выход фотоэмиссии.
Если такое соединение необразуется, то — модулированные спектры фотоэмиссии должны совпадатьсо спектрами отражения — модулированной фотопроводимости и поглощенияструктур металл — полупроводник и 2 — полупроводник [4, 152, 153].Спектры отражения кристаллов 2 в собственной области для разныхполяризаций исследованы в [4, 10, 156–159]. В работе [159] обнаружены дополнительные пики в области 5 ÷ 11.5 эВ.
Однако во всех исследованиях спектровотражения, в которых содержится большое количество максимумов, недостаточно информации в области минимума межзонного промежутка. Прямые инепрямые переходы с сингулярностью Ван — Хова типа , в спектрах отражения не обнаруживаются. В кристаллах 2 в области < 1.9 эВ в [156]обнаружен один переход 1.38 эВ.
На рис. 3.10 представлены спектры отражения 2 в ‖ и фрагменты спектров отражения в поляризации ⊥ вобласти < 3 эВ.Энергии оптических переходов 1 − 10 представлены в табл. 3.2. В спектрахотражения в области начала краевого поглощения в 2 обнаружены экситонные состояния, разрешенные в ‖ (ℎ = 1.0231 эВ, постоянная Ридберга = 0.034 эВ, = 1.057 эВ при 77 K) [150, 153, 159]. При комнатной температуре экситонные пики отражения 1 и 2 слабо проявляются (рис. 3.10),одновременно обнаруживаются 3 и 4 , которые по интенсивности на порядокслабее, чем пики 3 и 5 . В спектрах фотоэмиссии с поверхности 2 обнаруживаются некоторые особенности в собственной области поглощения света.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
