Электронный транспорт и фотопроводимость в нанокристаллических пленках PbTe(In) (1105304)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТим. М. В. ЛОМОНОСОВА_________________________________________________________ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТна правах рукописиДобровольский Александр АлександровичЭлектронный транспорт и фотопроводимостьв нанокристаллических пленках PbTe(In)Специальность 01.04.10 - физика полупроводниковАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 2010Работа выполнена на кафедре общей физики и магнитоупорядоченных сред физического факультета МГУ имени М. В. ЛомоносоваНаучные руководители:доктор физико-математических наук, профессор,член-корреспондент РАНХохлов Дмитрий Ремович,доктор физико-математических наукРябова Людмила ИвановнаОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук, профессорБагаев Виктор Сергеевичкандидат физико-математических наук, доцентОрмонт Михаил АлександровичВедущая организация:Российский Научный Центр “Курчатовский институт”Защита состоится “ 11 ”2010 года в 1700 часов на заседаниимартаДиссертационного совета Д 501.001.70 при Московском Государственном Университете имени М.В.
Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, д.1, стр.35, конференц-зал Центра коллективного пользования физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ имени М. В. Ломоносова.Автореферат разослан “ 8 ”февраля 2010 г.Ученый секретарь Диссертационного совета Д 501.001.70доктор физико-математических наук,профессорГ.С.Плотников2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. Теллурид свинца и твердые растворы на его основе являются одними из базовых материалов микро- и оптоэлектроники ИКдиапазона [1].
К преимуществам данного класса полупроводников можно отнести наличие прямой щели в спектре и возможность плавно варьировать ее величину, изменяя состав. Фактором, ограничивающим возможности их применения, является высокая концентрация электрически активных собственныхдефектов, обусловленных отклонением состава от стехиометрии. В определенной степени преодолеть эту трудность оказалось возможным с помощью легирования. При этом легирование узкощелевых полупроводников на основе теллурида свинца некоторыми элементами III группы приводит к качественномуизменению свойств исходного материала.
При легировании указанных материалов индием наблюдается эффект стабилизации положения уровня Ферми, атакже долговременные процессы релаксации электронных распределений привыведении системы из состояния равновесия с помощью внешних воздействий.К таким процессам относится явление задержанной фотопроводимости принизких температурах [2].В последние годы интерес к материалам на основе теллурида свинца возрос в связи с проблемой создания более эффективных термоэлектрических преобразователей [3], детекторов [4] и лазеров [5] ИК диапазона.
В немалой степени этому способствовали новые возможности роста эпитаксиальных пленок,наноструктур и сверхрешеток, включая сверхрешетки квантовых точек. Легирование и окисление структур позволяют эффективно управлять их свойствами,что может быть важно для целого ряда практических применений.
В оптоэлектронике легирование обеспечивает расширение спектрального диапазона чувствительности в дальней ИК-области [6]. Для нанокристаллических пленок наоснове теллурида свинца введение примеси индия, стабилизирующей положение уровня Ферми, позволяет обеспечивать однородность электрофизическихпараметров отдельных зерен, получать высоковоспроизводимые результатыпри синтезе [7].3Однако в нанокристаллических структурах свойства зерна далеко не всегдаявляются определяющими.
Существенный вклад в проводимость могут вноситьповерхностные эффекты и барьеры, формирующиеся на границах нанокристаллитов. Одним из эффективных методов, позволяющих охарактеризовать механизмы электронного транспорта и разделить вклады в проводимость от различных структурных элементов, является исследование полного импеданса. В данной работе исследованы электрофизические свойства и фотопроводимость нанокристаллических пленок PbTe(In) в статических и переменных электрическихполях в широком диапазоне температур.Целью работы являлось определение вкладов в проводимость от различных структурных элементов пленок PbTe(In), синтезированных в разных условиях, а также определение оптимальных с точки зрения фоточувствительностиусловий измерения и режимов синтеза образцов.Конкретные задачи включали:1.
Исследование электрофизических свойств нанокристаллических пленокPbTe(In) в статических и переменных электрических полях при температурах от 4.2 до 300 К в диапазоне частот 20 Гц – 1 МГц в условиях экранирования от внешнего излучения и при подсветке.2. Исследование влияния микроструктуры пленок PbTe(In) на их транспортныеи фотоэлектрические свойства.3. Анализ частотных зависимостей компонент полного импеданса и импедансспектров исследованных образцов в рамках приближения эквивалентныхсхем.Научная новизна работы и положения выносимые на защиту:1. Показано, что, изменяя условия синтеза, определяющие микроструктурупленок, можно получать как структуры, свойства которых определяются модуляцией зонного рельефа, так и пленки подобные монокристаллическимобразцам PbTe(In) со стабилизированным уровнем Ферми.2.
Изучено влияние температуры и подсветки на соотношение вкладов в проводимость от различных элементов микроструктуры4пленок PbTe(In).Определены параметры (сопротивления и емкости), характеризующие этивклады.3. Обнаружено, что частотные зависимости фотоотклика нанокристаллическихпленок PbTe(In) могут иметь немонотонный характер и достигать максимального значения в узкой области частот.4.
Показано, что транспорт дырок по инверсионным каналам на поверхностизерен нанокристаллических пленок p-PbTe(In) определяется прыжковой проводимостью.Научная и практическая ценность работы:Научная ценность диссертации заключается в том, что полученные в настоящей работе результаты позволяют определить механизмы, характеризующие транспорт в нанокристаллических структурах на основе PbTe(In), и выбрать соответствующие теоретические модели, описывающие данные механизмы.
Совокупность данных об электронном транспорте и фотопроводимости впостоянных и переменных электрических полях в нанокристаллических пленках PbTe(In) необходима для оптимизации параметров современных приемников инфракрасного диапазона. Результаты исследований могут быть положеныв основу разработки нового класса приемников ИК диапазона.Апробация результатов работы:Результаты, полученные в настоящей работе, докладывались на: XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых “Ломоносов” (Москва, Россия, 2008), 11-ом Международном симпозиуме по физике материалов (Прага, Чехия, 2008), 25-ой Международной конференции по физикенизких температур (Амстердам, Нидерланды, 2008), 6-ой Международной конференции по неорганическим материалам (Дрезден, Германия, 2008), X Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, Россия,2008), XIII Международном симпозиуме “Нанофизика и наноэлектроника”(Нижний Новгород, Россия, 2009), Международной конференции по нанотехнологиям “NanoIsrael 2009” (Иерусалим, Израиль, 2009), Международной кон5ференции по оптике и фотонике “SPIE Optics+Photonics 2009” (Сан Диего,США, 2009), 23-ей Международной конференции по аморфным и нанокристаллическим полупроводникам (Утрехт, Нидерланды, 2009), IX Российской конференции по физике полупроводников “Полупроводники’09” (НовосибирскТомск, Россия, 2009), а также на семинарах кафедры общей физики и магнитоупорядоченных сред физического факультета МГУ им.
М.В. Ломоносова.Публикации:По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в томчисле 6 статей в научных журналах.Личный вклад автора в диссертационную работу:Экспериментальные данные по исследованию транспортных, фотоэлектрических и оптических свойств нанокристаллических пленок PbTe(In), приведенные в диссертационной работе, получены автором лично. Автор лично обработал, проанализировал и систематизировал представленные в работе экспериментальные результаты.Структура и объем диссертации:Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, включает список цитируемой литературы из 104 ссылок. Объем диссертации составляет 111 страниц, включая 43 рисунка и 3 таблицы.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации,сформулированы задачи исследования, отмечены научная новизна полученныхрезультатов и их практическая ценность, кратко изложено содержание работыпо главам.В первой главе диссертации содержится обзор литературы, посвященныйсвойствам материалов на основе теллурида свинца и особенностям легированияданного класса полупроводников примесью индия.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
