WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Рис. 6. Энергетическая диаграмма электрически активных 1 1 2S = +, L2 = Dn, vol уровней в CdxHg1-x Te. Образцы CdxHg1-x Te: 1, 1 — A1;

L2 L2 dD eff vol 2, 2 — A2; 3, 3 — C1; 4 — C2; 5 — B1. (1-5) — до где D — коэффициент диффузии носителей, d —толщиотжига; 1 -3 — после отжига. Остальные точки — данные для фотодиодов (таблица). на образца.

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. Исследование глубоких уровней в CdHgTe методом туннельного тока фотодиодов На первый взгляд, из рис. 7 можно сделать вывод, что уровни с Et - Ev 0.4Eg не являются рекомбинационными, а рекомбинационные расположены выше, на что указывает резкое падение Rd max при Et - Ev > 40 мэВ.

Для фотодиодов с большими co эта зависимость не так явно выражена, а сам пик Rd max, предположительно, смещается к меньшим значениям Et - Ev (штриховая кривая на рис. 7).

Для выяснения этого вопроса были выполнены следующие эксперименты и вычисления. Из прямой ветви ВАХ были определены длины диффузионного смещения носителей заряда Ln, по которым была проведена оценка времени жизни электронов n в p-базе. Так, например, для фотодиода 5, изготовленного на образце B3, такая Рис. 8. Зависимость R0A фотодиодов на CdxHg1-x Te и вероятоценка дала n = 2.6 · 10-8 с. При измерении с испольности рекомбинации G от глубины залегания уровней Et - Ev.

зованием ультракоротких импульсов лазера на CO2 для этого же фотодиода 5 было получено n = 5 · 10-8 с, т. е.

в 2 раза выше. На исходном образце B3 измеренное Из уравнений переноса [26] получаем выражение для значение времени жизни дырок после термоконверсии в энергии демаркационного уровня p-тип составляло p = 1 · 10-7 с, т. е. в данном образце p-типа n

Vn и Vp, из зоны проводимости (валентной зоны) Вклад рекомбинации Шокли–Рида в n примерно в 2 раза на свободный (занятый) центр с энергией Er ; n и меньше. Поэтому зависимость параметров фотодиодов, p — эффективные сечения захвата электрона и дырки а из них наиболее чувствительного R0A (удельного дифсоответственно.

ференциального сопротивления при U = 0В), от плотИз соотношения (3) видно, что энергия ED через сланости рекомбинационных центров Nt и энергии уровней гаемое с рекомбинационными коэффициентами сильно Et - Ev имеет слабо выраженный характер (рис. 8).

зависит от типа центров. В нелегированном CdxHg1-x Te С другой стороны, Rd max, определяемое на стыке двух для уровня Et = Ev + 0.4Eg n 10-15-10-16 см2, механизмов токов, сильнее зависит от концентрации p 10-17-10-18 см2, а уровень Et = Ev + 0.75Eg имесвободных носителей заряда pp (фотодиоды 9, 11, ет n 10-16 см2, p 10-17-10-20 см2 [5]. Используем и 14 —см. таблицу и рис. 7), что характерно для ожеэти параметры рекомбинационных центров для оценки рекомбинации.

вероятности рекомбинации на уровнях Et = Ev + 0.26Eg Важным энергетическим уровнем для рекомбинации и Et = Ev + 0.6Eg. При этом примем m = 0.55mo, а p Шокли–Рида является демаркационный уровень ED, свяэффективную массу электронов в зависимости от Eg, как занный с неосновными носителями. Демаркационный обычно, в виде m = 0.075Eg m0 (здесь Eg в эВ) [15].

n уровень расположен между уровнем захвата неоснов- Вероятность рекомбинации на уровне Et оценим как ных носителей и уровнем рекомбинационных центров G = ED/Et при Et > ED и G = Et/ED при Et < ED. Для с концентрацией Nr и определяет вероятность захва- фотодиода 8 с энергией Et - Ev = 22 мэВ даже при наита электрона центром, занятым дыркой, равную веро- большем расхождении n и p в 103 раз ED = 26 мэВ, т. е.

ятности возвращения дырки назад в валентную зону этот уровень не попадает в диапазон между p = 44 мэВ под действием термической энергии. Для полупровод- и ED, и его следует соотнести с ловушкой. Все остальника, находящегося в равновесном состоянии, уровень ные уровни с Et = Ev + 0.26Eg попадают в диапзон Ферми, одинаковый для электронов и дырок, является между p и ED, и их можно считать рекомбинационными.

демаркационным уровнем. При нарушении равновесия, Большой разброс значений n и p, используемых нами например смещением U, p и ED уже не совпадают. Все в расчетах для уровней Et = Ev + 0.6Eg показывает, уровни, лежащие между p и ED, являются в основном что их можно отнести к рекомбинационным центрам рекомбинационными центрами, так же как уровни между при минимальном расхождении по n и p: наприp и Ec, ED и Ev являются главным образом ловушками. мер, при n/p = 10 для фотодиода 14 p = 66 мэВ и Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. 1134 В.И. Туринов ED = 78 мэВ при Et - Ev = 76 мэВ. Если же в расчетах [15] M.A. Kinch, D.D. Buss. J. Phys. Chem. Sol. Suppl 1, 32, (1971).

принять n/p = 104 (штриховые кривые на рис. 8, [16] H. Overhof. Phys. St. Sol. B, 43, 315 (1971).

фотодиоды 11, 14 и 19), то тогда они выступают уже как [17] E.O. Kanе. J. Phys. Chem. Sol., 1, 249 (1957).

ловушки, когда для этого же фотодиода 14, становится [18] M.Y. Pines, O.M. Stafsudd. Infr. Phys., 20, 73 (1979).

ED = 31 мэВ.

[19] M.A. Berding, A. Sher, A.-B. Chen. J. Vac. Sci. Technol. A, 5, Из зависимостей рис. 8 следует удовлетворитель3009 (1987).

ная корреляция экспериментальных R0A, ограниченных [20] V.A. Cotton, J.A. Wilson, C.E. Jones. J. Appl. Phys., 58, генерационно-рекомбинационными процессами, и G от (1985).

Et - Ev. Для фотодиода 11 заниженное значение R0A [21] П.В. Бирюлин, В.И. Туринов, Е.Б. Якимов. ФТП, 38, (рис. 8) обусловлено повышенной величиной тока Ids (2004).

(см. [21], рис. 2). [22] M. Cutler, H.M. Bath. Proc. IRE, 45, 39 (1957).

[23] П.В. Бирюлин, С.А. Дудко, С.А. Коновалов, Ю.А. Пелевин, Итак, на фотодиодах CdxHg1-x Te при исследовании В.И. Туринов. ФТП, 37, 1431 (2003).

туннельного тока Jt через уровни в запрещенной зоне [24] S.P. Tobin, S. Iwasa, T. Tredwell. IEEE Trans. Electron. Dev., были определены их энергии Et - Ev и концентрация Nt.

ED-27, 43 (1980).

Практически во всех фотодиодах имелись мелкие ак[25] T.N. Casselman. J. Appl. Phys., 52, 848 (1981).

цепторные уровни с Et - Ev = 8-12 мэВ, создаваемые [26] M.A. Kinch, M.J. Brau, A. Simmons. J. Appl. Phys., 44, + однозарядными вакансиями VHg [1]. Эти уровни являются (1973).

ловушками, они не участвуют в процессах рекомбинаРедактор Л.В. Шаронова ции, но через них проходит туннельный ток Jt при больших напряжениях смещения. В ряде фотодиодов были отмечены также глубокие уровни Et = Ev + 0.26Eg, ве- Investigation of deep levels in CdHgTe by дущие себя как рекомбинационные. Возможная природа the method of tunneling current in этих уровней была высказана в работе [6]. При этих photodiodes измерениях были обнаружены еще и более глубокие V.I. Turinov уровни Et = Ev + 0.6Eg с концентрацией Nt, намного превышающей концентрацию других уровней. Эти уровState Research & Production Corporation Istok“, ” ни функционально могут вести себя и как рекомбинаци141190 Fryazino, Russia онные, и как глубокие ловушки с маленьким сечением захвата дырок p. Отмеченный необычный „всплеск“ на зависимости Rd max фотодиодов от Et - Ev не связан с рекомбинацией через уровни, а обусловлен сменой механизмов тока.

Список литературы [1] M.A. Kinch. J. Vac. Sci. Technol., 21, 215 (1982).

[2] E. Finkman, Y. Nemirovsky. J. Appl. Phys., 59, 1205 (1986).

[3] B. Schlicht, A. Alpsancar, G. Nimtz, N.F. Schroeder. Proc. 4th Int. Conf. Physics of Narrow-Gap Semiconductors (Springer, Berlin, 1981) p. 439.

[4] R. Faston, Y. Nemirovsky. J. Vac. Sci. Technol. A, 8, (1990).

[5] C.E. Jones, V. Nair, J. Lingquist, D.L. Polla. J. Vac. Sci.

Technol., 21, 187 (1982).

[6] C.E. Jones, K. James, J. Merz, R. Braunstein, M. Burd, M. Eetemadi, S. Hutton, J. Drumheller. J. Vac. Sci. Technol. A, 3, 131 (1985).

[7] D.L. Polla, C.E. Jones. J. Appl. Phys., 52, 5118 (1981).

[8] D.L. Polla, C.E. Jones. J. Appl. Phys., 51, 6233 (1980).

[9] P.K. Chakraborty. Sol. St. Electron., 34, 665 (1991).

[10] J.Y. Wong. IEEE Trans. Electron. Dev., ED-27, 48 (1980).

[11] W.W. Anderson, H.J. Hoffman. J. Vac. Sci. Technol. A, 1, (1983).

[12] В.И. Туринов. Электрон. техн., сер. 11 Лазерная техника и оптоэлектрон., 4, 61 (1989).

[13] П.В. Бирюлин, В.И. Кошелева, В.И. Туринов. ФТП, 38, в печати (2004).

[14] C.T. Sah. Phys. Rev., 123, 1594 (1961).

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, 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.