WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. Структурно сложные двухдырочные и двухэлектронные медленные ловушки с бикинетическими... близки к теоретически предсказанным [1] уровням этих термоопустошение уровней I и гашение ИПФ. Энергия центров (ср. схемы a, b на рис. 3). активации процесса гашения ИПФ в p-ZnTe (n-ZnS) равПредлагаемые модели включают не только представ- на энергии Et наиболее удаленного от v- (c)-зоны уровня EV + 0.66 эВ (EC - 0.65 эВ) в системе состояний I.

ления о микроструктуре и физико-химической природе Интенсивность ИПФ в температурной области эфловушек в p-ZnTe и n-ZnS. Одновременно допускается, фективного заполнения уровней I возрастает в обоих что ловушки p-ZnTe и n-ZnS, как и в CdS, CdSe [17], соединениях с увеличением уровня фонового возбуZnSe [18], -La2S3 [9], локализованные в области макрождения зона-зонным светом, оцениваемого по величине скопических неоднородностей с отталкивающими основсобственного фототока (рис. 6, вставка, кривые a, b ).

ные носители заряда коллективными электрическими В температурной же области, где имеет место захват полями, благодаря которым сечения St приобретают носителей заряда на уровни II, налицо обратные завиэффективный характер.

симости интенсивности ИПФ от величины собственного фототока (кривые c –e ).

4. Обсуждение экспериментальных На рис. 6 представлены значения проводимости в результатов точках максимумов полос ИПФ и низкотемпературных полос ТСТ в девятнадцати исследованных нами образцах 4.1. Фотоэлектрические свойства p-ZnTe и n-ZnS. Видно, что между ними существует возрастающая корреляция, что непосредственно следует Две серии ловушечных уровней в каждом из исследоиз факта связи обоих явлений в каждом из соединений с ванных соединений (рис. 3) — результат двухдырочной одними и теми же ловушками.

и двухэлектронной природы вакансий VK и VA. Низкотемпературные полосы ТСТ (рис. 1, 2, кривые a) —резуль4.2. Энергетический спектр ловушек тат термической ионизации уровней II, которые в p-ZnTe пребывают в (VK-D+)+-состоянии, а в n-ZnS находятся Энергия ионизации дырочной (электронной) ловушки, K 0 в (VA - AK )--состоянии. После однократной ионизации взаимодействующей с донором D+ (акцептором A-), активизируются уровни I ВПП (VK - D+)0 в p-ZnTe и в первом приближении Etm = Et - e2/ · rm. Здесь K + ВПП (VA - Ak )0 в n-ZnS. Их термическая ионизация Et — глубина уровня изолированной дырочной (элекобусловливает высокотемпературные полосы ТСТ. Спек- тронной) ловушки, e2/ · rm — смещение этого уровня тры ТСТ складываются из элементарных полос, каждая за счет близости ионизированного донора (акцептора). В соответствии с экспериментальными результаиз которых связана с ВПП определенной конфигурации.

Вывод об интегральном характере спектров ТСТ под- тами рассчитанные значения Etm как в p-ZnTe (диэлектрическая проницаемость = 11.6, rm = a(m/2)1/2, тверждает их анализ методом „термоочистки“ (рис. 1, параметр решетки a = 6.01 [21]), так и в n-ZnSe кривые b–k, рис. 2, кривые b–d).

( = 8.4 [21], rm 30 ) укладываются в две серии j-сдвиг полос ИПФ, наблюдаемый по мере накачки pуровней (рис. 3, схемы c, c ). Значения Et приравнены ZnTe, n-ZnS зона-зонным светом, вызван постепенным энергиям ионизации изолированных (m ) вакансий заселением основными носителями заряда уровней I, - 0 + VK, VK в p-ZnTe и VA, VA в n-ZnS (рис. 3). Разность начиная с наиболее глубоких.

Etm - Et для каждого из уровней в p-ZnTe увеличиваУровни II как в p-ZnTe, так и в n-ZnS не проявляются ется по мере уменьшения rm, и для менее глубоких в измерениях ИПФ, но они могут косвенно влиять дырочных состояний (m = 1) в системе уровней I и II на фотоэлектрическую активность уровней I по приона составляет примерно 0.1 эВ. Эта разность связана чине одной важной особенности многозарядных центров.

с пренебрежением в расчетах отклонением потенциала Захват второго носителя заряда на ВПП приводит к дефекта от простого кулоновского, существенного для тому, что уровни I не могут проявляться из-за сильного ВПП из близко расположенных атомов.

взаимодействия между двумя носителями заряда и их неразличимости [20].

4.3. Концентрационное При увеличении температуры как p-ZnTe, так и n-ZnS распределение ВПП (r) с неравновесно заполненными при низкой температуре уровнями I и II наблюдается рост интенсивности ИПФ Для распределения (r) донорно-акцепторных пар из (рис. 1 и 2, кривые a ) с энергией активации, равной простых атомов характерны два максимума [22]. Один из глубине наиболее мелкого уровня в системе соответних отвечает компактным парам (m = 1), а второй — асствующих состояний II (рис. 3). Этот результат — социатам из хаотически распределенных пар (m ).

следствие увеличения числа фотоактивных уровней I в В случае же рассматриваемых ВПП, в состав которых ходе постепенной термоионизации уровней II. В темвходят двухдырочные VK и двухэлектронные VA-центры, пературной области между максимумами полос ТСТ следует ожидать дуплетной структуры у каждого из уровни II пусты, а уровни I заполнены основными максимумов (r).

носителями заряда. В этом состоянии оба соединения На спектре ТСТ в p-ZnTe с полным набором ВПП обнаруживают наиболее сильное неравновесное очув- действительно наблюдаются все четыре ожидаемых макствление. В области высоких температур происходит симума. Они обозначены стрелками при цифрах m = Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. 54 М.А. Ризаханов, Е.М. Зобов, М.М. Хамидов и m (рис. 1, кривая a). В отличие от интеграль- трудно объяснить лишь на основании предположения о ных полос ТСТ, за которые отвечают ВПП из близко существовании различий в их зарядовых состояниях или расположенных атомов (m = 1), интегральные полосы в механизмах захвата носителей заряда.

в. Низкотемпературная накачка p-ZnTe достаточно хаотически распределенных ВПП (m ) выражены слабее. Причем о существовании одного (низкотемпе- интенсивным зона-зонным светом приводит к смене знака изменения фототока под действием ИК света.

ратурного) максимума из двух названных в последнюю очередь можно судить лишь по поведению элементар- Спектральные области стимуляции и гашения фототока совпадают, что однозначно свидетельствует о том, что ных полос, выделенных методом „термоочистки“ (см.

оба явления обусловлены одними и теми же центрами I.

на рис. 1 пунктирную линию, огибающую дискретные Дефекты, ответственные за гашение фототока, известны полосы b-e).

как r-центры рекомбинации с высокими сечениями заВПП только в (VK -D+)0-состоянии фотоэлектричеK хвата дырок Sp = 10-14-10-16 см2 [23]. Инверсия знака ски активны. Поэтому на спектрах ИПФ в p-ZnTe наизменения собственного фототока в p-ZnTe свидетельблюдаются лишь два из четырех ожидаемых максимумов ствует скорее всего о росте сечения центров I до их распределения (r) (рис. 5). Спектры ИПФ, как и спексобственного значения St0 10-16 см2 (см. выше) по = тры ТСТ, отчетливо демонстрируют, что ВПП в p-ZnTe причине существенного уменьшения высоты макробараспределены в пользу пар из близко расположенных рьеров при смещении квазиуровней Ферми к краям атомов.

разрешенных зон и перехода их при этом в разряд Спектры ТСТ и ИПФ в n-ZnS связаны с хаотичеr-центров.

ски распределенными ВПП, которые лишь в состоянии + - Выражения (1) и (5) получены в предположении, что (VA -AK )0 фотоэлектрически активны. Им соответствуфактор захвата R = 0. Согласие между теоретическими ют две полосы на интегральном спектре ТСТ (рис. 2, и экспериментальными результатами исследования ТСТ кривая a) и одна полоса ИПФ с характерным для нее (рис. 1, 2, рис. 4, вставка) — важное свидетельство j-сдвигом (рис. 5, вставка).

принадлежности ловушек в p-ZnTe и n-ZnS к группе медИсследования ТСТ в высокотемпературной области ленных. К этому выводу приводят и непосредственные (T > 300 K) показывают, что в n-ZnS присутствуют не оценки фактора R. Так, например, сечения St уровней II только ВПП, но и более глубокие ловушки. Конценв обоих соединениях меньше (разд. 1.2.), чем сечения трация последних намного превосходит концентрацию центров рекомбинации Sr 10-20 см2 [23]. Если к тому ВПП, и они в условиях после возбуждения обеспечиваже учесть, что термоопустошение уровней II происходит ют постоянство времени жизни электронов и равенство в условиях, в которых по крайней мере уровни I пребыинтенсивностей интегральных полос ТСТ (рис. 2, кривают в заполненном состоянии (концентрация активных вая a). В p-ZnTe, в котором, кроме исследованных, нет центров рекомбинации велика), то условие R 1 для других ловушек, высокотемпературные ТСТ превосходят этих уровней выполняется с большим запасом.

по величине низкотемпературные ТСТ, несмотря на их Систематика одноэлектронных ловушек по кинетичеобщую природу (ср. на кривой a рис. 1 пики, обознаским свойствам привела нас к выводу о существовании ченные цифрой m = 1). Этот факт можно объяснить в полупроводниках медленных ловушек как с нормальдвумя причинами: время жизни дырок в состоянии с ными, так и с аномальными кинетическими свойстваодновременно заполненными уровнями I и II меньше, ми [17–19]. Двухдырочные ловушки в p-ZnTe и двухэлекчем в состоянии, в котором только уровни I заселены тронные ловушки в n-ZnS обладают бикинетическими дырками; низкотемпературная полоса ТСТ несколько свойствами.

урезана по интенсивности из-за близости температуры Согласно предлагаемой модели, захват основных ноее максимума к температуре предварительного фотовозсителей заряда на уровни I в p-ZnTe и n-ZnS происходит 2- 2+ 2буждения p-ZnTe.

в притягивающем поле зарядов VK, VA, (VK -D+)K 2+ и (VA -A-)+. Это обстоятельство позволяет объяснить достаточно большие собственные сечения этих 4.4. Кинетические свойства центров St0 10-16 см2 (p-ZnTe) и St0 > 10-15 (n-ZnS) = Остановимся на фактах, подтверждающих предполо(см. выше), несмотря на их большую глубину и темперажение (разд. 3) о роли макробарьеров в формировании туру измерений. Если к тому же учесть, что ловушки кинетических параметров ловушек в p-ZnTe и n-ZnS.

в p-ZnTe и n-ZnS в состоянии с одним захваченным -а. Зависимость St = f (Tm ) в p-ZnTe носит экспоненносителем заряда фотоэлектрически активны, то можно циальный характер St = St0 exp(-/kTm) (рис. 4). Параутверждать, что они в этом состоянии характеризуются метры 0.1эВ, St0 10-16 см2 и St0 3 · 10-20 см2 нормальными кинетическими свойствами.

= = = можно соответственно интерпретировать как высоту Захват же основных носитслей заряда на уроврекомбинационного барьера и собственные сечения ды- ни II происходит либо в притягивающем поле VK + рочных уровней I и II.

и VA -центров, либо на нейтральные (VK -D+)0- и K + б. При переходе от уровней II к уровням I на- (VA -AK )0-центры. Тем не менее измеренные значеблюдается рост величины St на несколько порядков ния сечений уровней IISt = 10-22-10-24 см2 намно(в p-ZnTe на 4, а в n-ZnS вплоть до 7 порядков), что го меньше, чем теоретически предсказанные сечения Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. Структурно сложные двухдырочные и двухэлектронные медленные ловушки с бикинетическими... St 10-16-10-13 см2 для центров с только что назван- Список литературы ными зарядовыми состояниями. Размеры St трудно объ[1] Ф. Крегер. Химия несовершенных кристаллов (М., Мир, яснить также и с точки зрения динамического аспекта 1969). [Пер. с англ.: F.A. Krger. The chemistry of imperfect механизма захвата на них носителей заряда. Так, наприcrystals (Amsterdam, 1964)].

мер, акт локализации дырок на самый мелкий уровень [2] Ч.Б. Лущик. Исследование центров захвата в щелочноEV + 0.06 эВ в системе состояний II в p-ZnTe (рис. 3) галоидных кристаллофосфорах (Тарту, 1955).

практически можно отнести к однофононному процес[3] В.В. Антонов-Романовский. Изв. АН СССР. Сер. физ., 10, су. Однако измеренное значение сечения этого уровня № 5, 6, 477 (1946).

составляет ничтожно малую величину St 10-24 см= [4] G.F.T. Garlic, A.F. Gibson. Proc. Phys. Soc. A, 60, 574 (1948).

(рис. 4). На аномальный характер кинетических свойств [5] М.А. Ризаханов. Изв. вузов. Физика, № 1, 153 (1971).

ловушек в p-ZnTe и n-ZnS в состоянии с двумя носите[6] М.А. Ризаханов. Электронно-кислородные квазичастилями заряда указывает также отсутствие у них в этом цы в белках. Электронно-атомные теории первичных состоянии фотоэлектрической активности.

фотобиологических явлений (Махачкала, Бари, 1998).

При оценке кинетических свойств состояний II в [7] W. Hoogenstraaten. Phil. Res. Rep., 13, 515 (1958).

p-ZnTe и n-ZnS следует учитывать и тот факт, что [8] М.А. Ризаханов. ФТТ, 31, 193 (1989).

не только непосредственно измеренные, но и экстра[9] А.Е. Цуркман, В.И. Берлан. В кн.: Новые полупроводниполированные (собственные) сечения этих состояний ковые соединения и их свойства (Кишенев, Штиинца, весьма малы: St0 < 10-19 см2 (рис. 4). Этот результат 1975) С. 83.

приводит к выводу о том, что наблюдаемые аномальные [10] T.L. Larsen, C.F. Varotto, D.A. Stevenson. J. Appl. Phys., 43, 172 (1972).

кинетические свойства ловушек в состоянии с двумя [11] M. Aven, B. Segall. Phys. Rev., 130, 81 (1963).

носителями заряда могут быть результатом не только [12] И.К. Андроник, А.В. Бочкарев, П.Г. Михалаш, Е.С. Павлияния макробарьеров. Не исключено, что исследуехарьков, А.В. Симашкевич. В сб.: Электролюминесценция мым двухдырочным и двухэлектронным центрам присутвердых тел и ее применение (Киев, Наук. Думка, 1972) щи специфические квантово-механические особенности, С. 33.

по причине которых элементарные процессы захвата [13] D.I. Kennedy, M.J. Russ. J. Appl. Phys., 38, 4387 (1967).

на их уровни II основных носителей заряда и фотонов [14] D.L. Larssen. Appl. Phys. Lett., 21, 54 (1972).

затруднены.

[15] J.B. Webb, D.E. Brodie. Canad. J. Phys., 53, 1415 (1975).

[16] П.Н. Ковальский, М.К. Шейнкман, А.Д. Шнейдер. ФТП, 5, 1653 (1971).

5. Гипотеза о характере [17] М.А. Ризаханов, Ф.С. Габибов, Г.М. Гасанбеков, М.М. Хапространственного распределения мидов, М.А. Магомедов, Р.П. Мейланов. Деп. ВИНИТИ атомов ВПП в структуре № 7781-84, (1984).

макронеоднородности [18] М.А. Ризаханов, М.М. Хамидов. ФТП, 27, 721 (1993).

[19] Е.М. Зобов, М.А. Ризаханов. ФТП, 35, 171 (2001).

Если сечение St ловушки, взаимодействующей с круп- [20] С.М. Рывкин. Фотоэлектриеские явления в полупроводномасштабной неоднородностью кристалла (дислокаци- никах (М., Физматгиз, 1962).

ей, межкристаллитной границей и т. п.) с коллектив- [21] Физика и химия соединений AIIBVI (М., Мир, 1970).

[Пер. с англ: Physics and Chemestry of II-VI Compounds, ным электрическим полем, отталкивающим основные ed. by M. Aven, J.S. Prener (Amsterdam, 1967)].

носители заряда, расширено в зону при ее неизменной [22] H. Reiss, C.S. Fuller, F.J. Morin. Bell Syst. Techn. J., 35, энергии Et, то это важное свидетельство распределения (1956).

Pages:     | 1 || 3 |



© 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.