WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

Очевидно, что изменением ширины запрещенной зоны за счет выбора атомного состава соединений и их твердых растворов, а также толщины пластин можно управлять спектральным положеним максимума азимутальной ФЧ в широкой спектральной области от инфракрасного (ИК) до ультрафиолетового (УФ) диапазона.

Приведенные в табл. 2 значения I и ширины спектральных полос демонстрируют пригодность барьеров Шотки на кристаллах AIIIBV для использования в селективных фотоанализаторах ЛПИ.

Рис. 8. Зависимости iP (1), iS (2), i (3) и PI (4) структуры Au/n-GaP0.7As0.3 от угла падения ЛПИ со стороны GaP0.7As0.4. Наведенный фотоплеохроизм ( = 0.57 мкм, T = 300 K).

структур ITO/Si(AIIIBV) Широкозонные высокопроводящие окислы, а среди них смесь окислов индия и олова (ITO), применяются для повышения квантовой эффективности фотопреобразователей естественного излучения [56, 57]. В последние годы были предприняты исследования поляризованной ФЧ таких структур, которые привели к наблюдению ряда интересных особенностей наведенного фотоплеохроизма [58–60].

4.1. Поляризационная фоточувствительность гетеропереходов ITO/GaP(GaPxAs1-x) Структуры создавались магнетронным распылением мишени из индия и олова в окислительной среде, состоящей из кислорода и аргона. Пленки осаждались на плоскость (100) монокристаллов GaP и GaPxAs1-x. Все структуры обладали широкополосными спектрами ФЧ Рис. 9. Спектры PI (1, 2) и i (3, 4) структур Au/n-GaAs (1, 3) и Au/n-GaP0.7As0.3 (2, 4) при освещении со стороны Таблица 3. Фотоэлектрические свойства гетеропереходов полупроводника при T = 300 K. ITO/Si(AIIIBV) при T = 300 K SI, 1/2, PImin, I, Структура А/Вт эВ % А/Вт · град нечувствительного режима (PI 0) к поляриметричеITO/n-Si 0.09 2.0 2(70) 0.скому, как и в геометрии освещения этих структур со ITO/n-GaP 0.1 1.0 15(80) 0.стороны барьерного контакта.

ITO/n-GaP0.42As0.58 0.1 0.9 2(75) 0.В спектральной зависимости коэффициента НФ с пеITO/p+-p-InP 0.1 2.0 2(70) 0.реходом к геометрии освещения барьеров через тол щу полупроводника появляется резкий коротковолновый Примечание. В скобках дано значение угла падения.

Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. Наведенный фотоплеохроизм в полупроводниках энергии падающих фотонов. На рис. 11 приводятся два типа обнаруженных зависимостей фототоков iP(0) и iS(0). В одном из них (рис. 11, a, кривые 1 и 2) угловые зависимости iP(0) и iS(0) сходные, что указывает на снижение потерь на отражение как для p-, так и для s-волны одновременно. Расстояние между iP(0) и iS(0) при одинаковых 0 зависит от энергии фотонов и отличается для разных ГП. Следует подчеркнуть, что обнаруженное возрастание iS с ростом 0 и достижение максимального значения фототока вблизи угла Брюстера не соответствует результатам анализа прохождения излучением границы воздух/ITO на основании формул Френеля [2, 7]. Из рис. 11, b (кривые 1 и 2) можно Рис. 10. Зависимости PI(0) (, эВ: 1 — 1.91, 2 —2.82) и также видеть, что в той же самой структуре имеются PI( ) (0, град: 3 — 75, 4 —80) ГП ITO/GaP0.42As0.58 (1, 2) спектральные области, где зависимости iP(0) и iS(0) и ITO/GaP (3, 4) при T = 300 K.

находятся в полном соответствии с анализом процессов прохождения световой волной границы двух сред на основании формул Френеля [2, 7].

(табл. 3). Угловые зависимости PI(0) в гетеропереСущественно подчеркнуть, что угловая зависимость ходах (ГП) на основе пластин GaP и твердых раствоPI в солнечных элементах на основе ITO описывается ров GaPxAs1-x n-типа проводимости при освещении со квадратичным законом (рис. 11, a и b, кривые 3 и 4).

стороны ITO (рис. 10) следуют квадратичному закону Однако в отличие от барьеров Шотки для ГП ITO/p-Si (11). Обнаруженное при 0 > 30 различие в значениях и ITO/p-InP величина коэффициента НФ колеблется для PI для различных ГП с одинаковой входной плоскостью разных структур и изменяется в области ФЧ. Типичный n-ITO может быть вызвано колебаниями показателя препример спектральной зависимости PI( ) для таких ГП ломления в зависимости от технологических условий.

представлен на рис. 11 (кривая 5). Четко проявляется На основании анализа с помощью (10) экспериментальосциллирующий характер НФ, который авторы [59, 60] ным зависимостям PI(0) можно сопоставить значения связывают с интерференцией ЛПИ во входном окне n = 1.4-1.8, что удовлетворительно согласуется с солнечных элементов. Если обратиться к спектральным известными величинами для ITO [56].

зависимостям квантовой эффективности фотопреобразоТипичные спектры PI( ) для этого типа ГП (рис. 10, кривые 3 и 4) указывают также на значительное понижение величин НФ по отношению к барьерам Шотки на этих же материалах. Это снижение дает основание для вывода о том, что наведенный фотоплеохроизм ГП ITO/GaP(GaPxAS1-x) определяется анизотропией оптических процессов на границе воздух/ITO, тогда как в барьерах Шотки определяющими являлись процессы на границе воздух/ИП. Существенным отличием ГП на основе ITO по отношению к барьерам Шотки является проявившийся дихроизм PI, что противоречит анализу [18]. Эту новую особенность авторы [58] связали с возможным наложением на НФ еще и добавочного селективного фотоплеохроизма неизвестной природы.

4.2. Поляризационная фоточувствительность солнечных элементов ITO/p-Si(p-InP) Структуры получены методом пульверизации спиртовых растворов смеси хлоридов индия и олова на поверхность нагретых пластин (111) Si и (100) InP.

При освещении естественным излучением ГП ITO/p-Si и ITO/p-InP проявляют широкополосную ФЧ (табл. 3), причем в спектрах фототока четко разрешаются максимумы и минимумы, которые указывают на интерференцию излучения. Рис. 11. Зависимости iP(0) (1), iS(0) (2), PI(0) (3 —PI, Именно в случае таких ГП угловые зависимости фо- 4 —PI1/2,, эВ: a —1.0, b —1.27) и PI( ) (0 =70) (5) тотоков для p- и s-волн обретают чувствительность к СЭ ITO/n-Si при T = 300 K.

Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. 522 Ф.П. Кесаманлы, В.Ю. Рудь, Ю.В. Рудь Таблица 4. Фотоэлектрические свойства гетеропереходов AIIIBV/AIV при T = 300 K Структура SI, А/Вт m, эВ 1/2, эВ PIm, % P, эВ I, А/Вт · град p-GaAs/n-Ge 0.02 1.38 0.025 60(78) 0.7–1.6 0.p-GaP/n-Si 0.16 1.4–1.6 0.6 58(75) 1–2.3 0.p-n-GaP/n-Si 0.04 2.6 0.26 46(75) 2.3–2.7 0.n-GaP/p-Si 0.15 1.8–2.0 0.8–1.9 58–68(75) 1.2–3.1 0.n-GaAs/p-Si 0.015 1.33 0.17 57(75) 1.35–1.45 0.n-GaAs0.3P0.7/p-Si 0.1 1.8–1.9 0.69 60(75) 1.3–2.3 0.p-n-GaAs/n-Si 0.02 1.39 0.06 58–60(75) 1.3–1.45 0. Примечание. В скобках приведено значение угла падения ЛПИ.

вания p- и s-волн, то можно обнаружить, что осцилляции недавнего времени изучались только в естественном фототоков iP и iS противоположны по фазе. В результате излучении и только в последние годы развернулись максимуму iP отвечает минимум iS и наоборот. Поэтому также исследования фоточувствительности с применес учетом характерного для НФ неравенства iP > iS мак- нием поляризационной фотоэлектрической спектроскосимальное значение PI достигается в области максимума пии [50, 68–73]. Проведем обзор главных итогов этого iP и минимума iS, а минимум PI реализуется вблизи цикла.

минимума iP и максимума iS, когда поляризационная раз- Объектами поляризационных исследований ФЧ слуность фототоков становится минимальной. На основании жили структуры, полученные методом газофазной эпиэтих исследований выдвинуто новое положение о том, таксии в открытой хлоридной системе [73–76]. В что максимальный эффект просветления соответствует качестве подложек использовались пластины (100) Si условию и Ge с толщинами 0.3–0.4 мм и разориентацией относительно направления [110] около 4–6. ТолщиPI = 0, (16) на эпитаксиальных пленок и структур на их основе когда iP = iS. В этом плане спектральные зависимости контролировалась условиями выращивания в пределах НФ позволяют непосредственно выявить области энер1-25 мкм. Основные типы исследованных структур и гий фотонов, отвечающие максимальному просветлению.

их фотоэлектрические параметры указаны в табл. 4.

Учет этого условия в области максимумов PI позволяет В случае освещения со стороны широкозонной компосделать важный вывод о том, что максимальная поляриненты для всех ГП проявляется широкополосный эфзационная разность фототоков отражает случай максифект. Длинноволновая граница ФЧ по отношению к мального ослабления эффекта просветления для s-волны.

интенсивности излучения определяется EG подложек, Поэтому оценка n из максимума PI дает для солнечных тогда как коротковолновая граница — поглощением в элементов ITO/p-Si и ITO/p-InP практически одинаковое широкозонной пленке. Область максимальной ФЧ m значение n = 1.4-1.8, что близко к известному для и значения полной ширины спектров на их полувысоте ITO [56].

1/2 зависят от условий легирования и толщин плеВ целом рассмотренные работы по исследованиям ГП нок AIIIBV.

на основе ITO с учетом экспериментальных величин При освещении ЛПИ поляризационная фоточувствиазимутальной ФЧ (табл. 3) позволили указать на прительность iP > iS возникает только при 0 > 0.

годность применения этих фотопреобразователей в каВ случае совершенных эпитаксиальных слоев во всех честве широкополосных фотоанализаторов ЛПИ, а сами ГП зависимости iP и iS от угла падения соответствуют поляризационные измерения могут быть использованы результатам анализа процесса прохождения ЛПИ через для контроля просветляющих свойств и корректировки границу воздух/ИП на основании соотношений Френеусловий получения солнечных элементов такого типа.

ля [2, 7] и указывают на понижение потерь на отражение только для p-волны (рис. 12, кривые 1 и 2). В ГП с 5. Наведенный фотоплеохроизм рельефной поверхностью (рис. 12, кривые 3 и 4) сохраняется соотношение iP > iS, однако наклонное падение уже гетеропереходов AIIIBV/Si(Ge) не вызывает увеличения фототока с ростом 0 ни для Интерес к эпитаксиальным пленкам полупроводников p-, ни для s-поляризации. Следовательно, как и в случае AIIIBV на кремниевых и германиевых подложках возник барьеров Шотки, поляризационные измерения фототока относительно давно и исследования в этом направлении имеют очевидную связь с качеством образующих ГП непрерывно расширяются [61–67], поскольку они сулят пленок.

надежду объединить функциональные возможности глав- Путем управления углом падения ЛПИ коэффициных материалов полупроводниковой электроники при ент НФ в рассматриваемом типе структур испытыразработке оптоэлектронных приборов нового поколе- вает плавную перестройку в соответствии с законом ния. Фотоэлектрические явления в таких структурах до PI 0. Оценка показателя преломления с учетом Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. Наведенный фотоплеохроизм в полупроводниках Геометрия фоторегистрации сильно сказывается и на спектральном контуре НФ (рис. 12, кривые 7 и 8).

Так, при освещении ГП со стороны GaP коэффициент НФ в широкой спектральной области сохраняет постоянное значение, тогда как при освещении со стороны более толстой подложки из Si спектр PI превращается в селективный, сохраняя постоянное значение только в пределах 1/2. Коротковолновая граница PI как бы ”следит” за спадом i. Эта закономерность проявилась при создании ГП с эпитаксиальными пленками GaPxAs1-x, когда с ростом x коротковолновая граница PI начинает испытывать закономерное смещение в сторону меньших энергий фотонов из-за снижения EG [70]. В случае структур n-GaP/Si было также установлено, что спектральное положение коротковолновой границы PI смещается в длинноволновую область еще и с увелиРис. 12. Зависимости фототоков (1, 3 — iP, 2, 4 — iS, чением толщины пленок GaP [50, 68]. Следовательно, = 0.49 мкм) от угла падения на поверхность струквозникновение коротковолновой границы в спектрах PI туры p-n-GaP/n-Si (1, 2 — зеркальная поверхность GaP, определяется влиянием поглощения ЛПИ в широкозон3, 4 — рельефная) и спектры i( ) (5, 6) и PI( ) (7, 8) ной компоненте ГП. Справедливость этого положения структуры n-GaP/p-Si (1–5, 7 — освещение со стороны GaP;

находит подтверждение в результатах поляризационных 6, 8 — со стороны Si, 5–8 — 0 = 70) при T = 300 K.

исследований ФЧ барьеров Шотки, для которых коротковолновая граница PI не проявилась вообще [49, 50]. Что касается длинноволновой границы PI, то ее положение экспериментальных данных PI и 0 (табл. 4) дает близкие соответствует началу межзонных переходов в материале к известным значениям n для полупроводников, через подложек [70].

которые ЛПИ поступает в активную область структур.

Важно отметить, что НФ в обеих геометриях фоДля одного и того же ГП данного типа в принципе торегистрации ЛПИ имеет одинаковый положительный существует две различные перестроечные кривые PI(0) знак вследствие iP > iS и в этом плане принципиальи их несовпадение обусловлено только различием поно отличается от ЕФ, который инвертирует свой знак казателя преломления веществ верхнего эпитаксиальнокак только начинает сказываться поглощение в объеме го слоя и подложки [71]. Следует подчеркнуть таканизотропного полупроводника [9, 10]. В случае же же, что во всех ГП PI(0) обращается в нуль при ГП на анизотропных полупроводниках, например GaP/Si, 0 = 0. Это обстоятельство позволяет считать, что рост оптического поглощения в Si при освещении со фотоплеохроизм, который может возникнуть, например, стороны подложек и при >1.2 эВ вызывает снижение из-за направленной деформации тонкой эпитаксиальной PI из-за того, что слой фотогенерированных носителей пленки при ее наращивании на толстую подложку, в заряда удаляется от активной области ГП. Аналогичный полученных ГП оказывается пренебрежимо низким по результат достигается также при > 2.4 эВ в случае сравнению с наведенным наклонным падением ЛПИ освещения со стороны GaP. Именно с этим связано и пофотоплеохроизмом.

явление коротковолновых спадов PI. Однако, поскольку Спектральные зависимости поляризационной разности поглощение ЛПИ в Si и GaP изотропное, следовательно, фототоков ГП AIIIBV/Si(Ge) на рис. 12 (кривые 5 и 6) и глубина поглощения излучения p- и s-поляризаций иллюстрируются на примере структуры n-GaP/Si в двух оказывается одинаковой. Поэтому в результате того, что возможных геометриях фоторегистрации. Спектральный при прохождении ЛПИ границ воздух/Si и воздух/GaP контур i полностью воспроизводит спектральную зав наклонной геометрии коэффициенты поглощения подвисимость фототока в неполяризованном излучении, починяются соотношению P > S, что в свою очередь скольку угол 0 определяет только величины фототоков обеспечивает выполнение соотношения iP > iS. Именно iP и iS. Из рис. 12 (кривые 5 и 6) можно видеть, по этой причине инверсия знаков i и PI во всей области что при освещении ГП со стороны GaP спектр i фоточувствительности ГП из изотропных полупроводширокополосный и его величина отличается от нуля в ников Si, Ge и AIIIBV не обнаруживается, тогда как диапазоне между EG контактирующих полупроводников.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.