Диссертация (1097819), страница 35
Текст из файла (страница 35)
С ростом температуры частота характеристики незначительно смещается в область высоких частот. Это позволяет предположить, что частота фотоэффекта в этих структурах определяется временем установления равновесия в области квазинейтральности и на границе раздела металла с полупроводником. Разброс значений m, его частотная зависимостьуказывают на необходимость учета в фотоэлектрических процессах диэлектрического зазора между металлом и полупроводником и поверхностных электронных состояний контакта. ПЭСК вносят заметный вклад в проводимость структуры на низких частотах в температурном интервале 330 ÷ 400 К [60]. Дляустановления влияния на фототок границы раздела структуры необходимы исследования энергетического распределения ПЭСК.Выводы: Из выше изложенного следует, что фототок в структурах металл— 2 в области спектра 0.62 ÷ 1.5 мкм связан с фотоэлектронной эмиссиейиз металла в полупроводник, а при длинах волн < 0.62 мкм — с генерацией неравновесных носителей заряда в полупроводнике.
Изменение фототокаот приложенного к барьеру напряжения связывается с влиянием электрического поля барьера на перенос заряда, заполнением поверхностных электронныхсостояний контакта и изменением ширины области пространственного заряда(ОПЗ). Частотные зависимости фототока определяются параметрами полупроводника, контакта и светового потока. Граничная частота , начиная с которой204происходит спад частотной характеристики фототока, связана с обратным значением эффективной постоянной времени , характеризующей скорости рекомбинации на границах ОПЗ, не зависит от приложенного обратного смещения,интенсивности света, рода контактирующего металла и незначительно изменяется с температурой.В выпрямляющих барьерах на контактах металлов с полупроводниками, проводимость которых определяется глубокими донорными уровнями, на частотную характеристику фототока оказывает влияние полное сопротивление выпрямляющего контакта и его частотные свойства и сопротивление области квазинейтральности.3.6Фотоэлектрические свойства барьеров Шоттки на дифосфидецинка тетрагональной модификации.В §3.5 показано, что рекомбинационные процессы в области пространственного заряда (ОПЗ) и перезарядка уровней на границах ОПЗ барьеров Шотткина основе 2 оказывают существенное влияние на фотоэлектрические токив этих структурах.
В структурах металл — − 2 эти эффекты выраженысильнее.Во всех исследуемых структурах −, −, − − 2фототок, связанный с фотоэлектронной эмиссией из металлав полупроводник, имеет оченьмалые величины (рис. 3.21). Сувеличением величины барьера контакта ток фотоэлектронной эмиссии становиться меньРисунок 3.21: Спектральные характеристики фототокаструктуры металл — − 2 :1 —,2 — ,3 —.ше. При приближении энергиифотонов к ширина запрещеннойзоны полупроводника , ток стремиться к нулю. Последнее может иметь место при одновременной эмиссии электронов и дырок из металла при поглощении205фотонов в контакте металл — полупроводник. Используя представления, изложенные в [183], можно предположить, что в случае, когда высота потенциального барьера ≥ /2, существенными становятся процессы захвата на центрыприлипания дырок, эмитированных из металла и рекомбинация неравновесныхносителей в ОПЗ и на поверхности.
В барьерах Шоттки на дифосфиде кадмияв области края фундаментального поглощения наблюдается только провал вспектральных характеристиках.Спектральные характеристики структур со всеми металлами в области длинволн < 590 нм имеют качественно одинаковый характер (рис. 3.21).Фототок в них при энергиях фотонов больших ширины запрещенной зоныполупроводника ( ≥ 2.15 эВ при 300 К) обусловлен генерацией неравновесных носителей заряда в полупроводнике. Небольшие приросты фототока придлинах волн 470 нм и 400 нм обусловлены выше расположенными межзоннымипереходами.
Особенности в коротковолновой области спектра в спектрах фотопроводимости [191] и структур − − 2 [192] выражены в меньшеймере или отсутствуют. Приложенное обратное смещение увеличивает фототок,а характер зависимостей фототока от напряжения определяется длиной волныпадающего на структуру излучения, параметрами барьера, границы раздела ичастотой модуляции света [193, 194]. Как следует из полученных результатов,фототок изменяется от приложенного напряжения, как при выполнении условия ≪ 1, так и при ≫ 1, где — коэффициент поглощения света вполупроводнике, — ширина ОПЗ. Это связано с влиянием электрическогополя барьера на перенос заряда через контакт и процессы перезарядки уровнейв ОПЗ и на ее границах.
Поляризационная зависимость фототока в исследуемых структурах Шоттки незначительна, также как и в структурах металл —полупроводник на дырочном − 2 [191,192]. Спектральная зависимость коэффициента фотоэлектрического плеохроизма представляет широкую полосу смаксимумом ( = 33%) на длине волны = 490 нм.Частотная зависимость фототока содержит две области (рис. 3.22). В первой области в полосе частот = 10 ÷ 100 Гц фототок остается постоянным.При дальнейшем увеличении частоты модуляции интенсивности света фототок206уменьшается в соответствии с зависимостью ℎ ∼ 1/ . Вторая область составляет 500 ÷ 3 · 105 Гц.
Спад фототока в этой области частот происходитпри > 20 кГц. Значения показателей степени 1 и 2 зависит от параметровструктуры и характеристик полупроводника и светового сигнала. Граничныечастоты 1 и 2 , начиная с которых происходит спад частотной характеристикифототока, не зависят от интенсивности света, рода контактирующего металла инезначительно изменяются от температуры и приложенного обратного смещения. Частоты 1 и 2 могут быть связаны с обратными значениями эффективных постоянных времени 1 и 2 , характеризующих скорости рекомбинации награнице ОПЗ и области квазинейтральности и на границе металла с полупроводником.
Значения 1 и 2 составляют (5 · · · 6) · 10−4 и 1.5 · 10−8 сек при 300 Ксоответственно. Амплитуда фототока растет с увеличением энергии падающихна структуру фотонов на всех частотах модуляции света, а затем, при энергияхфотонов ~ > 2.7 эВ и 3.3 эВ для ‖ и ⊥ соответственно, уменьшается.В некоторых структурах − − 2 фототок на частотах < с ростомобратного напряжения до 1 В увеличивается, от 2 до 3 В — уменьшается, затем незначительно растет. Частота , на которой происходит инверсия знакаприращения фототока от напряжения, увеличивается с ростом обратного напряжения и при напряжении 5 В она составляет 50 кГц. Последнее может бытьсвязано с разными зависимостями фототока от напряжения на низких и высоких частотах и возможно с изменением частоты 1 от приложенного обратногосмещения.
Частота 2 сохраняет свое значение при всех значениях обратногосмещения.Дифференциальный показатель наклона ( = ℎ ( )/ℎ ( ) ) является функцией напряжения, длины волны света и частоты модуляции световогопотока и в интервале длин волн 580 ÷ 440 нм увеличивается до максимальныхзначений и затем уменьшается и составляет 0.1 · · · 0.7 В−1 . Показатель m незначительно изменяется при небольших напряжениях, приложенных к барьеру в207 − − 22.5. A — ⊥ , BРисунок 3.22: Спектральные характеристики фототока структурынапряжениях на барьере,В: 1 —0,2 —0.6,3 —1.5,4 —при обратных— ‖ .запорном направлении в интервале частот 10 ÷ 100 Гц. При дальнейшем ростечастоты увеличивает свое значение более чем в два раза.В структурах −−2 и −−2 , с коэффициентами неидеальности > 1.2 величина больше, чем в структурах − − 2 с близкимик единице.
Это обстоятельство указывает на необходимость учета диэлектрического зазора между металлом и полупроводником и токов через ПЭСК. Какпоказано в [180], фототоки электронов и дырок изменяются с приложенным напряжением к барьеру из — за изменения концентрации электронов на ПЭСК.В поверхностно - барьерных структурах на , при фотоэлектроннойэмиссии электронов из металла в полупроводник фототок увеличивается привключении обратного смещения из-за понижения величины барьера. В исследуемых контактах зависимость фототока от приложенного к барьеру напряжения связывается с влиянием электрического поля барьера на перенос заряда изаполнением ПЭСК.
Понижение потенциального барьера силами изображенияоказывает влияние на фототок в припороговой области спектра. Из результатовнаших измерений следует, что с увеличением обратного смещения и температуры величина потенциального барьера уменьшается. Во всех исследуемыхструктурах в этой области спектра отсутствуют особенности в спектральныхзависимостях фототока, связанные с примесным поглощением.Спад частотной зависимости фототока в исследуемом интервале температур и полей определяется в основном эффективной постоянной времени 2 ,имеющей близкие значения к постоянной времени обмена электронами донор-208ных центров с зоной проводимости [195].
С ростом температуры значение 2незначительно смещается в область высоких частот. Это позволяет предположить, что граничная частота 2 частотной характеристики фотоэффекта вэтих структурах определяется временем установления равновесия в областиквазинейтральности и на границе раздела металла с полупроводником. Разброс значений m, его частотная зависимость указывают на необходимость учета в фотоэлектрических процессах диэлектрического зазора между металлом иполупроводником и поверхностных электронных состояний контакта (ПЭСК)аналогично барьерам Шоттки на дифосфиде кадмия. ПЭСК вносят заметныйвклад в проводимость структуры на низких частотах в температурном интервале 330 ÷ 400 К [194]. Расчеты частотных, спектральных характеристикповерхностно-барьерных структур на тетрагональном дифосфиде цинка проведены в рамках тех же моделей, что и для аналогичных структур на дифосфидекадмия.Выводы: Генерационно-рекомбинационные процессы в ОПЗ и на границахОПЗ с областью квазинейтральности и полупроводника с металлом в контактахметаллов с дифосфидом цинка оказывают существенное влияние на спектральную, полевую и частотную зависимости фототока.
Фаулеровская эмиссия электронов из металла подавлена рекомбинационными процессами на поверхностии в приповерхностной области ОПЗ. Зависимость фототока от приложенногок барьеру напряжения определяется не только изменением ширины ОПЗ, но ивеличиной напряженности электрического поля. Время жизни неравновесныхносителей заряда в ОПЗ определяет величину фототока на всех частотах модуляции светового потока и вносит особенности в его частотную характеристику.Частотная зависимость фототока в области частот 10 ÷ 3 · 105 Гц определяется двумя постоянными времени 1 и 2 и их температурными зависимостями.Поляризационная зависимость фототока незначительна.
Спектральная зависимость коэффициента фотоэлектрического плеохроизма представляет широкуюполосу с максимумом ( = 33%) на длине волны = 490 нм.2093.7Фотоэлектрические свойства барьеров Шоттки на дифосфидецинка моноклинной модификации.Фотоэффект на дифосфиде цинка моноклинноймодификации обнаружен вконтактах с металлами [49,50, 62, 65, 154, 157, 192, 196–198], проводящими окислами [49, 51], электролитами [154, 197], на − переходах [199] и гетеропереходах [199, 200]. Максимальные значения фотоэдс,при освещении структурыРисунок 3.24: Зависимости фототока от длины волны барьера5 − 2 (2ℎ)при напряжениях смещения,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 ‖ .интенсивным излучением,составляют 0.82 · · · 0.85 В.Фотоэдс имеет сильно вы-раженную зависимость от поляризации излучения в области края поглощения.5)Исследования показали, что фотоэффект проявляется в материалах 2 (2ℎс электронным типом проводимости [157], а также в кристаллах дырочной спроводимостью в тонких слоях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
