Диссертация (1097819), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Зависимости фототока гетероперехода от частоты модуляции светового270потока с длинами волн из разных участков его спектральной характеристикипредставлена на (рис. 5.9).При освещении светом с длинами волн < 600 нм, соответствующим поглощению в — области пространственного заряда перехода, фототок остается постоянным в полосе частот = 10 ÷30 Гц. При дальнейшем увеличении частоты модуляции интенсивности света фототок уменьшается в соответствии с зависимостьюℎ ∼ 1/ .
При освещении светомс длинами волн 850 > > 600 нм,соответствующим поглощению в Рисунок 5.9: Частотные характеристики фототока() − () − 2 на длине волны , нм:530, 3 — 600, 4 — 830.1 —460,2 —— области пространственного заряда гетероперехода спад фототока в этой области частот происходит при частотах > 200 Гц. Значения показателей степени 1 и 2 в частотной зависимости фототока и граничных частот 1 и 2 , начиная с которых происходитспад частотной характеристики фототока, определяются свойствами и фаз2 , не зависят от интенсивности света и незначительно изменяются от температуры и приложенного обратного смещения. Частоты 1 и 2 могут бытьсвязаны с обратными значениями эффективных постоянных времени 1 и 2 ,характеризующих скорости рекомбинации на границах ОПЗ с областями квазинейтральности. Значения 1 и 2 составляют 6·10−4 и 9.5·10−5 сек при 300 Ксоответственно.Как следует из вышеизложенного, рекомбинационные процессы в ОПЗ и награницах ОПЗ с областью квазинейтральности, так же как и в случаях выпрямляющих контактов металлов с дифосфидом цинка, оказывают существенноевлияние на полевую и частотную зависимости фототока.
Зависимость фототока от приложенного к барьеру напряжения определяется не только изменением271Рисунок 5.10: Спектральные характеристики фототока гетеропереходанапряжениях на структуре,В: 1 - 3 («+» к1 () − 2 () − 2 при — фазе). А — Освещение— фазе), 2 — 0, 3 — 3(«+» ксостороны широкозонной области. В — Освещение с торца гетероперехода.областей пространственного заряда гетероперехода, но и величиной напряженности электрического поля в слое низкой проводимости — фазы 2 .5.4Энергетическая диаграмма и спектральные характеристики фототока гетероперехода 1 () − 2 () − 2 .Вторая группа гетеропереходов на полиморфных модификациях дифосфидацинка представлена структурами 1 () − 2 () − 2 . Из исследований ВАХгетероперехода и барьеров Шоттки на и областях структуры установленообразование на границе раздела гетероперехода запорных слоев в каждой изфаз.
При любой полярности приложенного к структуре напряжения ток определяется одним из барьеров в запорном направлении. Темновой ток в такихфотоприемниках определяется неосновными носителями заряда.Область спектральной чувствительности 1 () − 2 () − 2 , при освещении со стороны широкозонной области, определяется ширинами запрещенныхзон модификаций (эффект «окна») (рис. 5.10 (А)). С ростом напряжения, приложенного «+» к — фазе и «—» к — фазе, фототок, определяемый генерацией носителей заряда в — фазе растет, при противоположной полярностиприложенного напряжения — падает.
При освещении структуры с торца, спектральная чувствительность определяется, как и в выше изложенном случае,энергетической структурой зон обеих модификаций, однако знак фототока изменяется на противоположный при некоторой длине волны (рис. 5.10 (В)), вдиапазоне напряжений, до спрямления барьера на границе гетероперехода втой или иной фазе.272При напряжениях, превышающих напряжение спрямления барьера в —фазе, знак фототока, связанного с генерацией носителей заряда в — фазе,изменяется на противоположный и совпадает с направлением фототока генерируемого в — фазе.
Природа этой компонента фототока может быть связанас собственной фотопроводимостью — фазы или с фототоком, генерируемымтокосъемным контактом к ней.В отличии от спектральныххарактеристик структур () −() − 2 , представленныхранее, пик фототока при энергиях фотонов 2.07 эВ, не проявляется в виде выделенной структуры. Поглощение в этой областидлин волн приводит к генерироРисунок 5.11: Энергетическая диаграмма гетероперехода1 () − 2 () − 2 .ванию двух встречных фототоков, в области, где коэффици-ент поглощения света определяется переходами в глубине фундаментальнойобласти и имеет большие значения и в — области, где коэффициент поглощения в фундаментальной области незначителен, но велик вклад в фототок,связанный с полосой 2.07 эВ.
В спектрах фототока барьеров Шоттки на — и — фазах 2 других, каких - либо особенностей, не связанных с межзонными переходами обеих фаз, не обнаружено. Учитывая выше изложенное, можносделать выводы, что процессами, приводящими к генерации фототока за счетфотоэмиссии через переход из зоны проводимости и валентной зоны узкозонного материала можно пренебречь из — за отсутствия компонент фототока независящих от приложенного напряжения. Основными механизмами образования фототока являются генерация электронно — дырочных пар в — и —фазах и фотоэмиссия из состояний на границе раздела.Наличие встречных барьеров в этой структуре можно объяснить закреплением уровня Ферми на границе раздела поверхностными состояниями в запрещенной зоне [247] (рис.
5.11).273В соответствии с известными моделями, на границе раздела может быть образовано большое число электрически активных состояний акцепторного типа сбольшими сечениями захвата. Захват электронов из зон проводимости на эти состояния приводит к образованию областей истощения (пространственного заряда) с обеих сторон гетероперехода. Природа такого типа дефектов может бытьсвязана с дислокациями. Вольт — амперные характеристики таких структурподобны аналогичным характеристикам встречно соединенных диодов Шотткии содержат до пробоя области насыщения.Учитывая, что одна фаза растет при избытке фосфора в зоне реакции — ,можно предположить, что дефектность границы связана с фазой.
Последнеесогласуется с выводами [248] об образовании вакансиями фосфора в фазе донорных уровней в запрещенной зоне и электронной проводимости кристаллов.Исследованияформыристикпоказали,cпектральныхчтохаракте-() − () − 2и1 () − 2 () − 2 гетеропереходов (рис.
5.12) определяются⃗ и ⃗также положением векторов световой волны относительно кристаллографическихРисунок 5.12: Спектральные характеристики фототокагетероперехода1 () − 2 () − 2при углах междуплоскостью поляризации света и проекциейкристаллографической оси сперпендикулярную,— фазы на плоскостьград: 1 — 90, 2 — 45, 3 — 0).(Освещение со стороны широкозонной области,напряжение на структуре —0В).направленийфаз и кристаллографической ориентации границы раздела в структуре.Поляризационнаязависимостьфототока в интервале длин волн830 ÷ 740 нм для исследуемых гетеропереходов существенно меньше, чем вструктурах металл — полупроводник (рис.
5.13).В барьерах Шоттки на поверхностях содержащих кристаллографическую осьс полоса наибольшего фотоэлектрического плеохроизма, определенная по уровню 50%, составляет 64 · · · 130 нм. Коэффициент фотоэлектрического плеохроизма в области полосы наибольшей поляризационной чувствительности близокк 100%.274Понижение поляризационной чувствительности в гетеропереходах связано стем, что граница раздела гетероперехода имеют сложную пространственнуюконфигурацию и условие ⊥ , при котором достигается минимум фототока вобласти края поглощения, удовлетворяется для малой ее части.На рис. 5.14 представленыспектральныехарактеристикигетероперехода полученного изжидкой фазы при его освещении с торца.До длинноволнового края фототока, обусловленного поглощением в фундаментальной области — фазы, проявляется широкая примесная полоса,а поляризационная зависимостьРисунок 5.13: Спектральные зависимости отношенияфототоков‖и⊥в поляризацияхсоответственно в структурах Шоттки‖и⊥ − − 2 .фоточувствительности незначительна.
Примесная полоса в спектре фототока связана с фотопроводимостью — фазы. Электрическое поле в гетеропереходе в большей степени влияет нафототок, генерируемый в — фазе.Выводы: Результаты исследований показывают, что при газофазной эпитаксии в системе полиморфных фаз дифосфида цинка, образуются анизотипные()−()−2 и изотипные 1 ()−2 ()−2 гетеропереходы, фотоэлектрические свойства которых определяются оптическими свойствами контактирующих фаз, собственными дефектами фаз и дефектами на границе раздела.Химический состав и структура областей пространственного заряда переходасоответствует и — фазам 2 .
В изотипных структурах на границе раздела образуются выпрямляющие барьеры в обеих фазах, за счет закрепленияуровня Ферми интерфейсными состояниями. Обнаруженная полоса фототокапри 2.07 эВ связывается с дефектами на границе раздела фаз с преимущественным обменом носителями заряда с зонами фазы или мелкими акцепторами вобласти пространственного заряда этой фазы, образуемыми в процессе роста.275Чувствительность к поляризации света исследуемых гетеропереходов меньше,чем в структурах Шоттки на моноклинном дифосфиде цинка.
Это связано стем, что граница раздела гетероперехода составляет с направлениями [001] вмоноклинной фазе некоторый угол. Спектральная и поляризационная чувствительности гетеропереходов на модификациях дифосфида цинка могут быть существенно улучшены за счет оптимизации технологии их получения. Проведенные исследования показывают, что вариацией температуры и давления паровкомпонентов 2 ( и ) при газофазной эпитаксии возможно управлятьэлектрическими и оптическими свойствами и кристаллической структурой растущего слоя и создавать активные структуры с разнообразными функциями ифотоэлектрическими характеристиками.Исследования гетороэпитаксии и свойств гетероэпитаксиальных структур подтверждают кристалло — геометрический прицип Руайе — Фриделяи псевдоморфизма Ван — дерМерве, а также образование островковых зародышей по механизму Странского — Крастанова не только на плоскости, но и вРисунок 5.14: Спектральные характеристики гетероперехода,полученного из жидкой фазы при напряжениях ‖ ();2 — 6 («+» к,В: 1 — 0,— фазе), 3 — 0.5; 4 — 6 («+» кфазе), ⊥ ().—объеме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
