Диссертация (1097819), страница 36
Текст из файла (страница 36)
В последнем случае контакты являются омическими и контактная ЭДС не превышает 50 мВ [49].Спектры фототока 3.24 в целом отражают анизотропию края поглощениякристалла и содержит особенности, связанные с переходами в области фундаментального поглощения, в том числе, обнаруженные по спектрам отраженияи поглощения (главы 1 и 2). В поляризации ‖ проявляется максимум фототока в области экситонного перехода = 1 и состояний = 4, 5, 6 ОВС, атакже рост фототока обусловленный переходами , 1 , 2 , 3 . Кроме этого,в спектрах фототока в поляризации ⊥ в большей степени, чем в спектрахкраевого поглощения проявляются дипольно — запрещенные состояния в = 0.210Отношения фототоков в двух ортогональных поляризациях ⊥ и ‖ исследуемого барьера Шоттки равны:1 − ‖‖≈ ⊥,⊥ ( + ) (1 − ⊥ )(3.8)в области длин волн, где выполняется соотношение ‖ ≫ ⊥ и диффузионныедлины неосновных носителей заряда достаточно велики (‖ ≥ 1, ⊥ ≪ 1)и(︀)︀‖ 1 − ‖‖≈ ⊥,⊥ (1 − ⊥ )(3.9)в случае ‖ ≫ ⊥ и ‖ ≪ 1, ⊥ ≪ 1.
На рис. 3.25 и 3.26 представленызависимости отношений ‖ /⊥ и ‖ / ⊥ от энергий фотонов и приложенного напряжения. (Теоретические расчеты ‖ / ⊥ проведены по моделям учитывающимрекомбинационные процессы в ОПЗ и поверхностную рекомбинацию неравновесных носителей заряда.)Поляризационнаячувствитель-ность фототока проявляется во всемспектральномдиапазоне.Полосанаибольшегофотоэлектрическогоплеохроизма, определенная по уровню 50%, составляет 100 · · · 130 нм(720 · · · 850 и 750 · · · 840 нм для максимальных значений ‖ / ⊥ равных 4и 40 соответственно). Максимум отношений ‖ / ⊥ смещается от 798 до830 нм при изменении напряжения ‖ в поляризации ‖ к фототоку в поляризации ⊥ от длины5волны барьера − 2 (2ℎ ) при напряженияхсмещения , В: 1, 7 — 0; 2 — 1; 3 — 4.Рисунок 3.25: Отношение фототока⊥смещения от нуля до −4 В.
Коэффициент фотоэлектрического плеохроизма,введенный в работах ряда авторов [192], в области полосы наибольшей поляризационной чувствительности близок к 100%. При длинах волн > 840 · · · 850чувствительность структур резко спадает до нуля.В коротковолновой области наибольшей поляризационной чувствительности ‖ / ⊥ спадает до величин 1.2 · · · 1.5, причем, в области 360 · · · 700 нм практиче-211ски не зависит от длины волны излучения и приложенного к барьеру напряжения. Слабый подъем поляризационной чувствительности начинается с длиныволны 420 нм в полосе длин волн 420 ÷ 480 нм. В области края поглощения поляризационная чувствительность фототока связана с экситонным поглощениемсвета, линией = 1 серии, разрешенной в поляризации ‖ и запрещенной вполяризации ⊥ . Поляризационная чувствительность фототока, т.о.
максимальна в области края и падает по мере выравнивания коэффициентов поглощения разрешенного и запрещенного переходов в ортогональных поляризациях. Одновременно уменьшается чувствительность фототока от приложенномунапряжению к барьеру. Если не учитывать экситонного механизма поглощения света, то ⊥ / ‖ ≃ (~ − ) в небольшом интервале энергий фотонов, гдекоэффициенты поглощения имеют небольшие значения. Такая зависимость наблюдается в интервале длин волн 700 ÷ 800 нм. В глубине области фундаментального поглощения сохраняется чувствительность фототока к поляризацииизлучения, связанная с дихроичным характером оптических переходов, но онанезначительна. Характер кривых поляризационной чувствительности испытывает некоторые изменения в зависимости от концентрации доноров и степеникомпенсации полупроводника и характеристик барьера.
Поляризационная чувствительность зависит от концентрации ионизированной примеси полупроводника в ОПЗ и характеристик барьера.На рис. 3.26(А) представлены зависимости отношений параллельной к перпендикулярной составляющих фототока от напряжения смещения барьера5 − 2 (2ℎ) при длинах волн излучения , нм: 1 — 830, 2 — 550, 3 —670, 4 — 850, на рис. 3.26(В) — зависимости отношений параллельной к перпендикулярной составляющих фототока от относительной толщины ОПЗ барьера5 − 2 (2ℎ) при длинах волн излучения , нм: 1 — 735, 2 — 729.3.8Фотоэлектрические токи в активных структурах на диарсенидецинка.На диарсениде цинка не получены убедительные данные о инверсии типапроводимости, не созданы p-n переходы и гетеропереходы.
На контактах кристаллов р — типа с металлами образуется низкий барьер. По этой причине фото-212Рисунок 3.26: А — зависимости отношений параллельной к перпендикулярной составляющих фототока отнапряжения смещения барьера5 − 2 (2ℎ)при длинах волн излучения,нм: 1 — 830, 2 — 550, 3 —670, 4 — 850. В — зависимости отношений параллельной к перпендикулярной составляющих фототока ототносительной толщины ОПЗ барьера5 − 2 (2ℎ)при длинах волн излучения,нм: 1 — 735, 2 — 729.электрические свойства кристаллов и структур на его основе изучены недостаточно.
Фотоэффект на контакте электролит — полупроводник позволил получить первую информацию по фотоэлектрическим свойствам диарсенида цинкаи структуре зон в области энергий фотонов больше ширины запрещенной зоны(рис. 3.27) [62, 157, 201].Из этих исследований установлена поляризационная зависимость фотоэффекта и определены значения энергий оптических переходов. В этих спектрахпроявляются особенности при2 − 2 втемпературе = 300 К.Рисунок 3.27: Спектры фототока контактаполяризации‖(1) и‖(2) приэнергиях 0.934, 0.96, и 0.969,1.00 эВ в поляризациях ‖ и ⊥ соответственно.Диарсенид цинка при росте кристаллов из газовой фазы проявляет склонность к образованию двойников, связанных когерентной двойниковой границей213— зеркальной плоскостью.
Установлено, что на границе двойников образуютсязапорные слои [25, 62].В спектрах фототока двойниковой структуры 2 /2 в узком интервале длин волн (∼ 20 нм) при температуре жидкого азота проявляет ряд особенностей, имеющих свои характерные зависимости от величины и полярностиприложенного к структуре напряжения и направления вектора поляризациисвета плоскости двойникования.
Рассмотрим спектры фототока, снятые в поляризации ‖ (рис. 3.28) при полярности смещения, соответствующей наибольшей величине фототока ( — коллинеарный вектор границе раздела двухобластей).В области спектра, прилегающей к краю поглощения, проявляется ярко выраженный экстремум 1 ,сдвигающийсявобластьменьших энергий с ростомприложенного напряжения.В области больших энергий проявляются слабыеособенности при энергиях2 = 1.041 и 3 = 1,043 эВ,которые можно связать спереходами в экситонныеРисунок 3.28: Cпектры фототока в поляризациитемпературе= 78К и,‖приВ: 1 —, 2 — 2, 3 — 3.состояния = 1 и = 2 [62].Слабо выраженные экстремумы 1 , 2 при всех напряжениях проявляютсяодинаково, интенсивность 3 с ростом напряжения увеличивается.
Перегибы4 , 5 , 6 с напряжением не меняют своих очертаний, 7 с ростом напряжения растёт. Значительно растёт по интенсивности пик 9 и слабо меняется 8 .Эволюция спектра фототока в электрическом поле показывает, что природаособенностей 1 и 2 ; 3 , 7 и 9 и остальных пиков разная. При низких напряжениях ( < 5 В) подавлена вся структура в области 1.02 ÷ 1.028 эВ. При214изменении поляризации наблюдается в основном одна полоса фототока, сдвинутая в длинноволновую область (рис.
3.29).Интенсивные структуры и коротковолновая область фототока, проявляющиеся в поляризации ‖ , в данном случае полностью подавлены. С ростом приложенного напряжения коротковолновая часть растёт по интенсивности. Основная спектральная полоса фототока локализована в области 1.0 ÷ 1.02 эВ ив целом бесструктурная, хотя по контуру можно предположить, что она имеетсложный спектральный состав. Незначительные изменения вектора поляризации света приводят к значительной трансформации интенсивности полос, составляющих спектр в этой области. С ростом напряжения интенсивно растётполоса с энергией = 1.013 эВ.Величинафототокадвойниковойструктуры2 существенно уменьшаетсяприизмененииполярности приложенногонапряжения.
Незначительныйперегибвобласти1.03 эВ превращается вкраевой пик. Максимум 1следует после него в видеполосы меньшей интенсивности. Особенности 2 и3 сохраняются в менееРисунок 3.29: Cпектры фототока в поляризациитемпературе= 78⊥приК.выраженном виде. С увеличением приложенного напряжения 1 смещаетсяв длинноволновую область, а 2 — практически не проявляется. В длинноволновой области сложная структура исчезает и остаётся полоса с двумямаксимумами при энергиях 1.025 и 1.03 эВ, которые сдвигаются с ростомнапряжения в коротковолновую область. При изменении поляризации света( ⊥ ) длинноволновая полоса фотоответа сохраняется, при этом происходит перераспределение интенсивностей её составляющих. Особенностей215спектров в этой поляризации при первоначальной полярности кроме пика 4не проявляются.Если особенности при энергиях 1.041 и 1.043 эВ соответствуют переходам вэкситонные состояния = 2 и = 3 соответственно, то по формуле = −/2 мы можем определить энергию связи экситона и ширину запрещённойзоны: = 14.4 мэВ; = 1.045 эВ, что в пределах погрешностей экспериментасовпадает с аналогичными величинами из спектров отражения и поглощениясвета.На рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
