WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

тического опустошения ГУ (перехода электронов с ГУ По зависимости фототока от интенсивности возбуждав зону проводимости с поглощением фотона), eo — pt ющего света установлено, что имеет место линейная темп оптического заполнения ГУ (перехода электронов рекомбинация. Регистрируются ловушки основных ноиз валентной зоны на ГУ с поглощением фотона), Cnt — сителей заряда. Тогда для объяснения замены уравкоэффициент захвата электрона из зоны проводимости.

нения (1) неравенством следует предположить завиЕсли работает только „термический“ механизм, то сосимость стационарного светового заполнения ГУ — гласно уравнениям (7) и (П.5), при частично заполненnt0 от температуры, искажающую соотношение высот ных ГУ2 ( 1) пика и связанную с частичным заполнением уровня при световом возбуждении. В [9,11,24] оценка концентрации (P ) max = NtWjK/[gl(1 + K)] (P )max (9) j j ГУ по данным PICTS основывается на предположении их насыщенного заполнения. Но заполнение ловушек — сигнал не изменяется. При „оптическом“ механиззависит от их параметров, и всегда можно столкнуться ме заполнения, поскольку при увеличении глубины с ситуацией, когда принципиально невозможно создать проникновения света темпы оптического заполнения достаточный уровень светового возбуждения.

(опустошения) не изменяются, высота пика возрастет При частичном заполнении ГУ также можно оценить в K раз. Таким образом, при наличии конкуренции концентрацию. Из уравнений (7) и (8), учитывая, что в двух механизмов заполнения ГУ увеличение глубины температурной области регистрации сигнала от ГУ — проникновения света в K раз должно привести к увеTPICTS — темп термоэмиссии, опустошающий ловушки, личению сигнала в 1-K раз. Тогда увеличение сигнала изменялся в нашем случае в 50 раз, логично предпри увеличении глубины проникновения возбуждающего положить, что изменение nt0 связано именно с темОценка заполнения ГУ A1 проведена в [4]. пературной зависимостью темпа термоэмиссии. Тогда Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 664 А.П. Одринский Концентрация ГУ — Nt, см-TPICTS, K Знак Et, эВ Snt, смN1 N2 N3 N4 NA1 80-110 Основных 0.066 10-19 2.2 · 10+16 1.2 · 10+14 6.4 · 10+13 8.5 · 10+13 1.1 · 10+A2 120-130 « 0.27 10-12 1.3 · 10+15 8.0 · 10+13 – 2.6 · 10+12 3.7 · 10+A3 130-150 « 0.28 10-13 1.4 · 10+15 – – 1.4 · 10+11 2.9 · 10+A4 150-170 « 0.39 1.1 · 10-12 1.9 · 10+15 6.4 · 10+13 – – 2.1 · 10+A5 170-185 « 0.32 10-13 – – – 4.6 · 10+12 2.1 · 10+A6 190-200 « 0.27 10-12 1.9 · 10+15 5.6 · 10+13 7.8 · 10+11 6.0 · 10+11 6.8 · 10+A7 220-260 « 0.54 10-13 2.9 · 10+15 4.8 · 10+13 2.6 · 10+11 5.5 · 10+12 5.3 · 10+для i-го спектра по высоте пика (Pi)max, используя идентифицирован как связанный с межузельным кадмиуравнение (П5), можно оценить стационарное световое ем [18] Cdi и наблюдался также методом PICTS в [5,26].

заполнение уровня при соответствующем темпе термо- В работе [27] донор с энергетичеcким положением Aэмиссии. В результате получим набор пар значений eth, интерпретируют как примесный литий, находящийся в nt nt0 для температурных точек положения пика в наборе межузлии, либо как межузельную медь [28]. Аналогично спектров. Сделав „классическое“ предположение3 о пре- можно интерпретировать пик A3 слабой интенсивности, небрежении темпом оптического опустошения ГУ:

также наблюдавшийся PICTS-методом в [26].

eo / gnCnt + eo 1 (10) nt l pt и линеаризовав формулу (6), можно оценить концентрацию ГУ методом наименьших квадратов, используя набор значений eth, nt0. На рис. 4 приведены графические nt построения для определения концентрации ГУ на образце N4. Для большинства ГУ экспериментальные точки ложатся на прямую в координатах eth, 1/nt0. Заметный nt разброс точек для глубокого уровня A2 связан, повидимому, с тем, что A2 наблюдается на высокотемпературном крыле более интенсивного пика A1.

5. Обсуждение В таблице приведены параметры ГУ, регистрируемых при возбуждении светом с h = 2.35 эВ, и дана оценка их концентрации для кристаллов, выращенных с варьированием стехиометрического состава. На рис. 5 показано изменение концентрации нескольких регистрируемых Рис. 5. Концентрация регистрируемых ГУ в зависимости ГУ в зависимости от отношения давлений паров S от соотношения парциальных давлений паров собственных и Cd при росте кристалла. Для ГУ, ответственного за компонент Cd и S при росте кристаллов. Соответствие кривых доминирующий пик A1, полученные данные согласуются глубоким уровням: 1 — A1, 2 — A6, 3 — A7, 4 — A2, 5 — A5.

с рассчитанными [25] равновесными концентрациями собственных дефектов в зависимости от отношения давлений паров исходных компонент. Можно выделить уча- Донорный ГУ, ответственный за пик A5, наблюдался только на кристаллах N4 и N5, выращенных при повысток вблизи стехиометрического состава pS/pCd = 4-5, шенном давлении паров серы относительно стехиометгде наблюдается наименьшая концентрация данного ГУ.

рического состава. Согласно диаграмме концентрационРост концентрации при уменьшении давления паров ного равновесия собственных дефектов [25], возможно, серы согласуется с донорной природой ГУ. Уровень ему соответствует дважды ионизованная вакансия серы.

Темпом оптического опустошения ловушек в явном или неявном виде пренебрегают в любом методе, использующем световое возбуждение образца для оценки концентрации (методы ТСП, PICTS и др.).

Обосновать предположение можно следующим. В [19] отмечено, что 6. Заключение франк–кондоновский сдвиг не может быть слишком большим, и при использовании фотовозбуждения с h Eg для уровня, расположенТаким образом, соотношение высоты пика в наборе ного в верхней половине запрещенной зоны, разумно предположить спектров свидетельствует, что при регистрации сигнала eo < eo. „Термический“ механизм также может давать ощутимый nt pt вклад в заполнение ГУ. от ГУ ловушки заполнены лишь частично. Предложена Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. Определение концентрации глубоких уровней в полуизолирующих монокристаллах CdS... методика оценки концентрации ловушек основных но- будет наблюдаться максимум при температуре, при сителей заряда для случая их частичного заполнения. которой темп термоэмиссии с ГУ достигнет значения Увеличение сигнала от ГУ при переходе от возбуждения eth = 1/j ln[1 + 2j /(j + t)]. (П.4) с h Eg к h

(P )max = nt0Wj/gl, (П.5) j Приложение где Wj — характерный числовой коэффициент спектра, Для анализа температурной зависимости кинетики реопределяемый параметрами обработки лаксации используют множество различного вида обработок сигнала [29], развитых в рамках DLTS-метода [30].

Wj = 4/( + 2)(+2), (П.6) Суть анализа сводится к расчету набора данных, описывающих температурную зависимость темпа термоэмис- где ( t/j + 1).

сии и позволяющих рассчитать параметры ГУ. Описание Считая, вместе с авторами [11,19], что при обесфеноменологической модели метода PICTS [5,19] прове- печении достаточного уровня светового возбуждения дено с использованием „двухточечной“ („double-gate“) можно достичь насыщения заполненеия ГУ (nt0 = Nt), из обработки. Обсуждаемые экспериментальные данные уравнения (П.5) получим уравнение (1), описывающее получены с использованием обработки иного вида,4 соотношение высоты пика в наборе спектров. Таким аналогичной „двухточечной“, но изволяющей улучшить образом, критерием правомерности оценки концентраотношение сигнал–шум. Для случая линейной реком- ции по методике, аналогичной работам [9,11,24], с бинации и пренебрежения перезахватом неравновес- использованием уравнения (П.5), является выполнение ное заполнение ловушки основных носителей, согласно соотношения (1).

модели [5], даст составлющую в кинетке релаксации фототока, описываемую Список литературы i n(t) =(nt0/gl)eth · exp(-etht). (П.1) nt nt [1] Ch. Hurter, M. Boilou, A. Mitonneau, D. Bois. Appl. Phys.

Lett., 32, 821 (1978).

Здесь сигнал нормирован на величину стационарного [2] G.M. Martin, D. Bois. In: Semiconductor Characterization фототока.

Techniques, ed. by P.A. Barnes, G.A. Rozgonyi, PV 78-3, В эксперименте по методу PICTS в процессе медленp. 32 (The Electrochemical Society, Inc., Princeton, NJ, ного нагрева при периодическом световом возбуждении 1978).

образца из обработки кинетики релаксации фототока [3] В.П. Кузнецов, Э.М. Омельяновский, А.Я. Поляков, строится набор спектров. Использована обработка, опиВ.А. Фридман, Т.В. Шепекина. ФТП, 19, 735 (1985).

сываемая [4] А.П. Одринский. ФТП, 38, 310 (2004).

[5] O. Yoshie, M. Kamihara. Jap. J. Appl. Phys., 22 (4), P (T ) = in(t)Fj(t) dt, (П.2) j (1983).

[6] N. Benjelloun, M. Tapiero, J.P. Zielinger, J.C. Launay, F. Marsaud. J. Appl. Phys., 64 (8), 4013 (1988).

где j = 1-8-й номер спектра, in(t) — нормированный [7] A.Blondeel, P. Clauws. J. Appl. Phys., 86 (2), 940 (1999).

сигнал релаксации фототока, Fj(t) — весовая функция.

[8] S. Gariazzo, A. Serpi. Phys. Rev. B, 41 (11), 7718 (1990).

Использовались:

[9] R. Kozowski, P. Kamiski, E. Nossarzewska-Orowska. Nucl.

Instrum. Meth. Phys. Res., Section A, 476 (3), 639 (2002).

0 при t + j t > t + 3j, [10] Э.М. Омельяновский, А.Я. Поляков, Н.С. Рытова, Fj(t) = +1 при t + j < t t + 2j, (П.3) В.И. Райхштейн. ФТП, 20, 1428 (1986).

[11] M. Ayoub, M. Hage-Ali, J.M. Koebel, R. Regal, C. Rit, -1 при t + 2j < t t + 3j, F. Klotz, A. Zumbiehli, P. Siffert. Mater. Sci. Engin. B, 83, 173 (2001).

где j — характеристический параметр j-го спектра, [12] S.R. Blight, H. Thomas. J. Appl. Phys., 65 (1), 215 (1989).

t — временная задержка. Можно найти, что для такой [13] A. Zerrai, G. Marrakohi, G. Bremond. J. Appl. Phys., 87, обработки при наличии в кинетике релаксации состав(2000).

ляющей, описываемой уравнением (П.1), в j-м спектре [14] A. Castaldini, A. Cavallini, B. Fraboni, P. Fernandez, Это связано с развитием вычислительной техники, изменившим J. Piqueas. Phys. Rev. B, 56, 14 897 (1997).

схему реализации обработки больших массивов данных, характерных [15] D. Seghier. J. Phys. D: Appl. Phys., 29, 1071 (1996).

для экспериментов по методам кинетических спектроскопий. Если ра[16] Е.В. Марков, А.А. Давыдов. Изв. АН СССР. Неорг. матер., нее „двухточечная“ обработка кинетики релаксации реализовывалась в 11 (10), 1755 (1975).

аналоговом виде на основе специализированного экспериментального [17] О.В. Богданкевич, Н.Н. Костин, Е.М. Красавина, И.В. Крюоборудования („double box car integrator“), то в настоящее время искова, Е.В. Марков, Е.В. Матвиенко, В.А. Теплицкий. Изв.

пользуют математическую обработку кинетики релаксации в цифровом виде, на базе персонального компьютера. АН СССР. Неорг. матер., 23 (10), 1618 (1987).

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 666 А.П. Одринский [18] О.Ф. Вывенко, И.А. Давыдов, А.П. Одринский, В.А. Теплицкий. ФТП, 28, 721 (1994).

[19] J.P. Zielinger, M. Tapiero. J. de Physique III France, 3, (1993).

[20] Э.М. Омельяновский, А.Я. Поляков, Н.С. Рытов, В.И. Райхштейн. ФТП, 20, 1428 (1986).

[21] R. Baubinas, B.P. Kietris, R. Reksnys, A. Sakalas. Phys. Status Solidi A, 50, K63 (1978).

[22] В.Е. Лашкарев, А.В. Любченко, М.К. Шейнкман. Неравновесные процессы в фотопроводниках (Киев, Наук. думка, 1981).

[23] Kousuke Ikeda, Yoshikazu Ishii. Jap. J. Appl. Phys., 26, (1987).

[24] J.C. Balland, J.P. Zielinger, M. Tapiro, J.G. Gross, C. Noguet.

J. Phys. D: Appl. Phys., 19, 71 (1986).

[25] А.Н. Георгобиани, М.К. Шейнкман. Физика соединений AIIBVI (М., Наука, 1986).

[26] H. Ashour, F. El Akkad. Phys. Status Solidi A, 184 (1), (2001).

[27] М.К. Шейнкман, Н.Е. Корсунская, И.В. Маркевич, Т.Г. Торчинская. ФТП, 14, 438 (1980).

[28] Ю.И. Эмиров, С.С. Остапенко, М.А. Ризаханов, М.К. Шейнкман. ФТП, 16, 1371 (1982).

[29] A.A. Istratov, O.F. Vyvenko, H. Hleslmair, E.R. Weber. Meas.

Sci. Technol., 9, 477 (1998).

[30] D.V. Lang. J. Appl. Phys., 45, 3023 (1974).

Редактор Л.В. Беляков Determination of the deep level concentration in a semi-insulating CdS by photoinduced current transient spectroscopy A.P. Odrinsky Institute of Technical Acoustics, National Academy of Sciences, 210717 Vitebsk, Belarus

Abstract

The deep levels in semi-insulating single crystals of CdS with variable nonstoichiometric compositions have been investigated by photoinduced current transient spectroscopy (PICTS).

Electron traps located in range 0.066-0.54 eV below the conductance band have been detected. The relationship between amplitudes of signal from different deep levels in a set of spectra was found to be in conflict with the basic model of PICTS. For this case the procedure of evaluation of traps concentration was developed.

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып.

Pages:     | 1 ||



© 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.