Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 136
Текст из файла (страница 136)
О И,Э И,О И,О И И Э И,Э Полулроводниковые соединения Ал'В" (рази. 20) Таблица 20.!6. Параметры, характеризующие внешний фомхэффект в полупроводниках А'пВ" состав твердых растворов (баАь<..Р„ ба1 .А1.Аь). Вынужденное излучение. При вгпбужденни полупроводника в нем одновременно с процессом генерации электронно-дырочных пар протекает обратный процесс — рекомбинация носителей заряда. При обычных условиях преобладают спонтанные переходы, определяющие спонтанную некогерентную люминесценцию. Помимо спонтанных переходов возможны вынужденные переходы — электрон может перейти в налентную зону, если его «подтолкнет» фотон с энергией, достаточно близкой к разности энергий электрона и дырки.
С вынужденными переходами связана вынужденная когерентная люминесценция. Для того чтобы процессы вынужденного излучения преобладали над процессами поглощения фотонов, необходимо добиться выполнения условия инверсии. В полупроводниках с прямой структурой энергетических зон это условиеимеет вид лу Рхэ) лгг', где Гйи гав квазиуровни Ферми для электронов и дырок. Состояние с инверсной населенностью может быть достигнуто под действием сильного электрического поля, в результате оптической накачки, при бомбардировке пучком быстрых электронов, а также с помощью инжекции носителей заряда прн прямом включении р — и-перехода.
При этом под действием источника возбуждения в активной среде возникает генерация электромагнитных колебаний. В полупроводниках Ап'ВУ вынужденное излучение наблюдается в прямозонных бинарных соединениях (баАь, !пР, 1пАь), в нх твердых растворах (баЛсч Р„ба,,А! Ль и др ), а также в многокомпонентных системах (!п, .ба„Аз~ „Р„, баь,А1,Асн „Р„и др.). Длина волны лазерного излучения в полуцроводнихах Ап!Вч и методы их накачки указаны в табл. Ю.!5. ОВ (О з2 14 (6 йВ 2,0 2Д 24АВ Рис. 20.30. Спектральные зависимости квантового выхода фотокатодов с отрицательным электронным сродством нз основе полупроводников Ап'Вт Наибольший практический интерес для лазерной техники представляет баАь, а также твердые растворы ба~ „А1„Аь и 1п~,ба„Аз, гРм на основе которых могут быть изготовлены эффективные гетеролазеры.
Фотоэлектрические явления. Фстоэлек. трические явления связаны с изменением электрических свойств под воздействием электромагнитного излучения. В полупроводнииах А!пВУ наблюдается как внешний, так н внутренний фотоэффект. Внешний фотоэффект определяется эмиссией электронов из полупроводника в вакуум под действием квантов света. Эффективность эмиссии характеризуется многими параметрами (табл.
20.!6), из них наиболее часто используют электронное сродство. При активированин поверхности образца оконцом цезия происходит изгиб энергетических зон у границы перехода и возникает состояние с отрицательным электронным срод. ством, когда становится энергетически возможным свободный выход электронов из зоны проводимости в вакуум. Для получения эффективной эмиссии используются материалы с шириной запрещенной зоны Ь(Р~1,2 эВ (баАь, !пйз>;Р, !ш,ба,Аь и т.
д.). Спектральные характеристики фотокатодов на их основе представлены на рис. 20.30. В сравнении с обычными фотокатоды с отрицательныи электронным сродством обладают более выса. ким квантовым выходом п видимой области спектра и имеют порог фотоэффекта, смещенный в область более длинных волн. Получение и основные характеристики лаиакрисгаллов [4 Ю.б! Таблица 20ПТ. Основные характеристика материалов Ам'В" для фотоприемников Максимум спектральной характеристики, мкм чувстви- тельность, мкм Материал Тип структуры 0,35 0,46 0,80 0,85 3,50 5,30 0,58 0,62 0,65 0,2...0,4 0,40...0,55 0,3...0,9 0,30...0,95 1,0...3,6 2,0...5,4 0,20...0,68 0,30...0,68 0,62...0,88 Пар ОаР ПаАз Пвдв 1пАз 1пБЬ Пади~,Р, ОаАз|,Р, Оа1 „А1„Аз Барьер Шоттки р — л-переход Барьер Шотткн р — л-переход р — л-переход р — п-переход Барьер Шоттки р — л-переход Гетеропереход Внутренний фотозффект имеет несколько разновидностей.
Фоторезистивный эффект сводится к увеличению проводимости образца под действием квантов света и может быть связан квк с собственным, так и с примесным поглощением. Поскольку запрещенная зона соединений Ап'В» имеет ширину от десятых долей до единиц электрон-вольт, фотопроводимасть в них наблюдается в ннфраирасной, видимой, ультрафиолетовой областях спектра. Спектры собственной фотопроводимости соединений Ац'В» однотипны.
Длинноволновый край спектра фоточувствительности соответствует краю собственного поглощения. Спад чувствительности в коротковолновой части связан с уменьшением скорости генерации носителей заряда при большой величине коэффициента поглощения. Примесная фотопроводимость наблюдается при более длинных волнах и проявляется значительно схабее, чем собственная. Фотовальтаический эффект заключается в возникновении ЭДС под действием света в результате пространственного разделения возбужденных носителей заряда электрическим полем на границе двух контактирующих материалов.
Этот эффект может иметь место в р — л-переходе, гетеропереходе. структурах с барьером Шоттки и составляет физическую основу работы фотоприемников на основе полупроводников АНГВ» (табл. 20.17). 20.5. ПОЛУЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОНОКРИСТАЛЛОВ СОЕДИНЕНИИ А'нВ» В условиях промышленного производства полупроводники Ац'В» получают в виде моно- кристаллов или эпитаксиальных слоев, в том числе и в составе различного рода гомо- и гетероструктур.
При изготовлении монокристаллов соединений Ан'В»основной является операция синтеза. Под синтезом понимают химическую реакцию, в ходе которой из исходных веществ образуется полупроводниковое химическое соединение. В зависимости ст состояния исходных веществ методы синтеза подразделяют на прямые и косвенные.
При прямом синтезе исходные вещества являются компонентами синтезируемого соединения. При косвенном синтезе хотя бы одно из исходных веществ представляет собой химическое соединение. Синтезируемый материал выделяется при прямом синтезе обычно в результате процесса направленной кристаллизации расплава, позволяющего получать конечвый продукт в виде крупных объемных кристаллов. В методах косвенного синтеза широко используются газотранспортные реакции, лежащие в основе получения эпитаксиальных слоев. Выращивание монокристаллов осуществляют из стехиометрических или близких к ним по составу расплавов при одновременном их легировании в процессе роста.
Для выбора технологических режимов однородного легирования, а также оценки эффективности нристаллизационной очистки материала необходимо знать коэффициенты распределения примесей нв границе раздела фаз. В общем случае значение этого параметра определяется процессами роста на фронте кристаллизации и зависит от скорости роста, ориентировки границы раздела, природы и концентрации примесей.
В условиях реального роста кристаллов обычно пользуются эффективными коэффициентами распределения соответствующих при- Лояулрозодни хоаьте соединения А н'В г 498 [равд. 20] месей между твердой и жидкой фазами (табл. 20.18). Неразлагающиеся соединения АтттВУ— антимониды индия, галлия и алюминия имеют благоприятные физико-химические свойства: низкую упругость паров компонентов и умеренную температуру плавления. Агрессивность их расплавов по отношению к обычно используемым тигельным материалам также не- веника.
Антимоннд индия синтезируют совместным сплавлением исходных комповентов в кварцевом реакторе в атмосфере вьюокочисгого водорода. С целью удаления летучих примесей расплав подвергают вакуумной термообработке при интенсивном перемешивании механическим путем или электромагнитным полем. Эффективным методом кристаллизационной очистки является ванная плавка. Процессы очистки проводят в аппаратах того же типа, что и при зонной плавке гсрмапия, во с нагревателями сопротивхения.
При отношении длины глитна к длине зоны !0...20, после 20...40 проходов расплавленной зоны со скоростью 25...30 мм/ч выход очищенного материала составляет около 60 Уь длины слитка. Очистив монокристаллоз протекает более эффективно, чем поликристаллических слитков. Так, при зонной очистке монокристаллов, ориентированных в направлениях [21 Ц, [3! Ц и [5!Ц, после 30 проходов расплавленной зоны может быть получен материал с подвижностью носителей заряда до !0' см'/В с при 77 К. Монокристаллы выращивают горизонтальной зокной плавкой или вытягиванием иэ расплава по методу Чохральского. Первый способ применяют для выращивании нелегированных кристаллов с концентрацией носителей заряда 10" см ' и их подвижностью до 8 10' см'/В -с при 77 К.
Второй способ используют для получения легированного материала. Свойства моиокристаллов зависят от направления выращивания. Кристаллы, выращенные в направлениях [!!0] и [!00], имеют тенденцию к двойникованию. При выращивании в направлении [11Ц наблюдается разброс свойств в радиальном направлении. Лучшими характеристиками обладают кристаллы, выращенные в направлении )21Ц. Антимонид индия выпускается по техническим условиям ТУ48-4-292 — 74. В материале и-типа электропроводности, легированном теллуром или селеном, концентрация носителей заряда доходит до 10" см з, в материале р-типа, легированном цинком или германием — до 1О" см з Марки и основные характеристики монокристаллов 1п5Ь представлены в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
