WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № 12 Влияние различных видов обработки поверхности на фотоэлектрические и оптические свойства CdTe © А. Байдуллаева, А.И. Власенко, П.Е. Мозоль Институт физики полупроводников Национальной академии наук Украины, 252650 Киев, Украина (Получена 10 июня 1996 г. Принята к печати 29 апреля 1997 г.) Исследованы спектры фотопроводимости и поглощения света в монокристаллах p-CdTe при различных обработках. Показано, что в механически полированных и пластически деформированных кристаллах фотопроводимость и край поглощения определяются нарушенным слоем. Выяснена роль дислокаций в формировании края поглощения и спектра фотопроводимости.

Высокоомные монокристаллы CdTe, наряду с тра- 1. Методика эксперимента диционными применениями для изготовления детектоОбразцы CdTe p-типа проводимости с концентрацией ров ядерного излучения, фотоприемников, инфракрасносителей 1015 см-3 и размерами 125мм3 вырезаных фильтров и других оптических элементов, имеют лись таким образом, чтобы широкая грань, являющаяся также применение в качестве подложечного материала рабочей, имела ориентацию [111], а боковые грани были для эпитаксиального выращивания пленок CdxHg1-xTe.

образованы естественными сколами по плоскостям спайВ связи с этим высокие требования предъявляются к ности [110] и [101]. Для получения омических контактов степени структурного совершенства и качеству обрана две свежесколотые торцевые грани химически осаботки поверхности, методам контроля ее состояния, в ждался слой меди, затем припаивались индиевые контакчастности для оптических и фотоэлектрических элементы. Рабочая грань образцов подвергалась различным обтов важны высокая крутизна края поглощения, хороработкам, включая механическое полирование для создашее пропускание в области прозрачности материала, ния структурно-нарушенного слоя, послойное удаление заданная степень компенсации, устойчивость к внешним нарушенного слоя при помощи химико-динамического воздействиям и деградации. Это зачастую определяется полирования и свободного травления, а также химичекачеством обработки поверхности, степенью структурскую обработку с целью удаления продуктов травленого совершенства приповерхностных слоев. Улучшение ния. Для определения толщины удаляемого материала качества обработки может быть достигнуто благодаря при послойном исследовании нарушенного слоя участок использованию безабразивных способов полирования, поверхности защищался хемостойким лаком, а высота основанных на процессе химического растворения пообразующейся после травления ступеньки измерялась на лупроводника, проводимом в специальных гидродинамиинтерферометре МИИ-4.

ческих условиях [1]. При этом, как свидетельствуют Спектральные зависимости фотопроводимости (ФП) и данные стандартных методов структурной диагностики, пропускания измерялись на установке, собранной на базе например, электронографии на отражение, нарушенный монохроматора МДР-3. В процессе снятия нарушенного слой в обычном понимании отсутствует. Однако предслоя проводилось выявление дислокационной структуры ставляет интерес выявление других возможных несоверпутем обработки в селективном травителе, содержащем шенств в приповерхностной области кристалла, потен50%-й раствор CrO3 и HF в объемном соотношении 1 : 2.

циально ухудшающих качество эпитаксиальных слоев:

Исследовалось также влияние объемных структурных полей упругих напряжений, продуктов химической обнарушений на спектры пропускания и ФП. Нарушения работки, связанных на поверхности, и т. д.

вводились путем вдавливания алмазного индентора с Существующие в настоящее время методы анализа и плотностью уколов 500 см-2 (среднее расстояние меконтроля степени структурного совершенства материажду уколами 400 мкм). Для этого использовался микрола, зандирование электронами и ионами, рентгеновская, твердомер ПМТ-3: нагрузка на индентор равнялась 8 гс, оже-, масс-спектроскопия, электронная микроскопия, инглубина отпечатков составляла при этом около 3 мкм.

фракрасная отражательная адсорбционная спектроскоПеред индентированием поверхностные нарушения, ввепия и другие дорогостоящие и трудоемкие методы не денные в процессе предыдущих измерений, полностью всегда могут быть применены для экспрессного контроля удалялись путем полирующего травления на большую материала. Учитывая высокую чувствительность оптичеглубину (200 300 мкм).

ских и фотоэлектрических свойств полупроводниковых материалов к степени их структурного совершенства, а также принимая во внимание большую доступность 2. Результаты и их обсуждение этих измерительных средств для целей эксперсс-анализа, в настоящей работе исследовалось влияние различных На рис. 1 и 2 представлены соответственно спектры видов обработки поверхности CdTe на оптические и фотопроводимости и поглощения (k) кристалла p-CdTe фотоэлектрические свойства. с рабочей поверхностью (111) и контролируемым наруВлияние различных видов обработки поверхности на фотоэлектрические и оптические свойства CdTe шенным слоем, вводимом при различных видах обработки, а также при пластической деформации индентором поверхности образца. В исходном механически полированном образце с диаметром зерна 1 мкм наблюдается селективная полоса ФП (рис. 1, кривая 1).

Измерение оже-спектров показало, что после удаления нарушенного слоя химическим полированием кристалла поверхность последнего обогащается сверхстехиометрическим теллуром, что согласуется с измерениями спектров комбинационного рассеяния света с поверхности CdTe, полученной химико-динамической обработкой [2].

Отмывка пленки Te проводилась в растворе 1 N КОН в метаноле [3]. При удалении 20 мкм нарушенного слоя химическим травлением с последующей отмывкой пленки Te появляется полоса ФП в области фундаментального поглощения (селективная полоса ФП не наблюдается, фоточувствительность возрастает) (рис. 1, кривая 2).

При этом происходит уменьшение коэффициента поглощения света в области прозрачности кристалла (рис. 2, кривая 2). Эти изменения наблюдаются до глубины Рис. 2. Спектры оптического поглощения света в кристаллах 100 мкм (рис. 1, 2, кривые 3). Дальнейшее удаление слоя p-CdTe при различных видах обработки поверхности. Номера химико-динамическим полированием не изменяет вида кривых соответствуют рис. 1. Штриховая линия указывает на спектра, величины ФП и поглощения, что указывает на положения края поглощения CdTe.

отсутствие нарушенного слоя.

Индентирование этого же образца приводило к уменьшению ФП во всей области спектра и увеличению (рис. 1, 2, кривые 4). Последующее химическое или поглощения света в области прозрачности кристалла химико-динамическое полирование приводит к аналогичным выше описанным эффектам, т. е. при удалении индентированно-нарушенного слоя 200 мкм восстанавливаются фотоэлектрические и оптические свойства кристалла (рис. 1, 2, кривые 5).

Послойное травление показало, что изменения ФП и поглощения происходили при стравливании до 200 мкм от обработанной поверхности, что значительно больше глубины поглощения света в области края фундаментального поглощения (для CdTe k 104 см-1). В этом же слое наблюдается увеличение поглощения света в области прозрачности кристалла, которое переходит в экспоненциальный край фундаментального поглощения, сдвинутый относительно края недеформированного кристалла в длинноволновую сторону спектра, что характерно для материала с локальными напряжениями решетки, возникающими за счет введения собственных и примесных дефектов. При k 10 см-1 величина смещения составляет E = 0.33 эВ, что хорошо согласуется с расчетами работ [4,5], где рассмотрено влияние плотности введенных дислокаций на спектры фотопроводимости и поглощения света. Коэффициент поглощения механически полированных и индентированных образцов в области прозрачности кристалла составляет 3 и 2 см-соответственно (рис. 2, кривые 1, 4). Для кристаллов без нарушенного слоя k 0.2см-1 (рис. 2, кривая 5).

Поэтому дополнительное поглощение света в области Рис. 1. Спектры ФП (Iph) кристаллов p-CdTe при различных прозрачности кристалла, возможно, связано с дефорвидах обработки поверхности: 1 — механическая полировка (зерно 1 мкм); 2, 3 — свободное химическое травление на мационными возмущениями кристалла дислокациями, глубину 20 и 100 мкм соответственно; 4 — индентирование; которые появляются при создании в приповерхностной 5 — химико-динамическое травление на глубину 200 мкм.

области кристалла нарушенного слоя.

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № 1430 А. Байдуллаева, А.И. Власенко, П.Е. Мозоль При удалении нарушенного слоя наблюдается уменьшение коэффициента поглощения света, которое сопровождается увеличением ФП в области края фундаментального поглощения и исчезновением селективной полосы. Селективный характер ФП, как было показано нами в [6], обусловлен поглощением света в донорноакцепторных (ДА) парах. Передача энергии возбуждения от ДА пары центрам чувствительности может осуществляться за счет оже-взаимодействия, когда энергия возбуждения ДА пары идет на возбуждение электрона с центра чувствительности в зону проводимости.

Поэтому исчезновение селективной полосы ФП после удаления нарушенного слоя даже в индентированном кристалле можно объяснить уменьшением концентрации собственных дефектов, образующих тройные ассоциаты ДА пара + центр чувствительности. Дислокации являются стоками для дефектов акцепторного типа [7].

Таким образом, исследование характера спектра фотопроводимости и оптического поглощения при различных обработках кристаллов CdTe дают возможность получить сведения о состоянии и степени структурного совершенства поверхности образцов.

Список литературы [1] Г.В. Иденбаум, Р.П. Бароненкова, Н.М. Бойных. Физика и химия обраб. материалов, № 2, 55 (1971).

[2] В.В. Артамонов, М.Я. Валах, В.В. Стрельчук, П.Е. Мозоль, А. Байдуллаева, ЖПС, 48, 990 (1988).

[3] P.M. Amirtharaj, Fred U. Pollak. Appl. Phys. Lett., 45, (1984).

[4] А.В. Баженов, Ю.А. Осипьян. ФТТ, 22, 931 (1980).

[5] А.В. Баженов, Л.Л. Красильников. ФТТ, 26, 590 (1984).

[6] А. Байдуллаева, В.В. Дякин, В.В. Коваль, П.Е. Мозоль, Е.А. Сальков. ФТП, 20, 398 (1986).

[7] А. Байдуллаева, Н.Е. Корсунская, П.Е. Мозоль и др. ФТП, 26, 801 (1992).

Редактор Л.В.Шаронова The influence of various types of surface treatment on photo-electrical and optical properties of cadmium telluride A. Baidullaeva, A.I. Vlasenko, P.E. Mozol Institute of Semiconductor Physics, Academy of Sciences of Ukraine, 252028 Kiev, Ukraine

Abstract

The photoconductivity and light absorbtion spectra in p-CdTe single crystals have been investigated at various types of the surface treatment. It is shown that photoconductivity and the absorbtion edge of mechanically polished and plastically deformed crystals are determined by broken layers due to the surface treatment. The role of dislocations in absorbtion edge and photoconductivity spectra formation is corroborated.

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, №




© 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.