WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

При больших значениях концентрации центров, В литературе имеются сведения о том, что центры, Nt = 4.3 · 1016 см-3, оно равно 4.1 · 10-9 с. Для связанные с вакансиями ртути, имеют в запрещенной p-CdxHg1-x Te с x = 0.22 и p = 1016 см-3 значения зоне уровни, расположенные от вершины валентной времени жизни относительно примесной рекомбинации зоны на расстоянии Et = 0.75Eg и Et = 0.37Eg [10,12].

равны соответственно 3 · 10-7 и 1.7 · 10-9 с.

Более глубокий уровень является более важным с Общее, так называемое эффективное, время жизни точки зрения участия в примесной рекомбинации. Ли- носителей eff находится как тературные данные относительно концентрации реком1 1 1 бинационных центров Nt различаются более чем на = + + (12) eff R A SR 2 порядка величины и изменяются от 1.3 · 1014 [11] до 4.3 · 1016 см-3 [13]. При расчетах времени жизни и, следовательно, будет ближе по величине к наименьиспoльзовалось значение энергии уровня Et = 0.37Eg и шему из времен жизни относительно разных механизмов значения Nt, находящиеся в указанных пределах. рекомбинации.

Физика и техника полупроводников, 2007, том 41, вып. 138 Д.Г. Икусов, Ф.Ф. Сизов, С.В. Старый, В.В. Тетеркин Характерный вид температурной зависимости времен В образцах p-типа проводимости, полученных метожизни для образцов n-типа проводимости показан на дами ЖФЭ и ПФЭ, температурные зависимости врерис. 2 (образец 1). Здесь точки соответствуют экспери- мени жизни были подобны как в качественном, так ментально полученным данным, а сплошные кривые — и в количественном отношении. На рис. 3 показана теоретически рассчитанные по формулам (1)-(5) вретипичная для этих образцов экспериментальная зависимена жизни относительно основных каналов межзонмость, а также результаты теоретических расчетов. В исной рекомбинации: излучательной рекомбинации (криследованных образцах p-типа в высокотемпературной вая 1), CHCC-процесса оже-рекомбинации (кривая 2);

области однозначно доминирует CHCC-процесс ожекривая 3 соответствует суммарному времени жизни, рекомбинации. При T < 140 K наряду с последним мехарассчитанному по формуле (12) с учетом примесной низмом становится заметной примесная рекомбинация, рекомбинации Шокли–Рида (см. формулы (6)-(11)).

которая вплоть до азотной температуры конкурирует с Для расчета последней использовались значения сечеоже-процессом. На основе полученных температурных ния захвата носителей, приведенные в работе [13]. Они зависимостей времени жизни можно оценить некоторые составляли (см. формулу (9)): n0 = 3.2 · 10-7 см3/с, параметры примесной рекомбинации в данных образцах.

n = 1 и p0 = 9.8 · 10-7 см3/с, p = 0.3. Концентрация Так, в образце 2 концентрация рекомбинационных ценрекомбинационных центров бралась Nt = 1.3 · 1014 см-3.

тров достаточно высокая и составляет Nt = 3 · 1015 см-3.

Отсутствие сколько-нибудь заметного влияния приПараметры сечения захвата электрона на рекомбинацимесной рекомбинации в низкотемпературном диапаонный центр (см. формулу (9)) при температуре жидзоне свидетельствует о низкой концентрации центров, кого азота составляют n0 = 3 · 10-7 см3/с и n = 0.4, Nt 1012-1013 см-3.

откуда следует n = 4.4 · 10-15 см2.

При измерении фотопроводимости на пленках этоИз сравнения времен жизни в образцах n- и p-типа го типа было установлено, что импульс фотоотклика проводимости можно выделить следующие закономеримеет две экспоненциальные составляющие — быструю ности. При T = 77 K в пленках n-типа время жизни и медленную (на рис. 2 изображена температурная неосновных носителей находилось в интервале значений зависимость времени жизни медленной составляющей).

Можно предположить, что быстрая составляющая обу- 10-7-10-6 с. В образцах с дырочным типом проводимости типичные значения времени жизни находятся словлена поверхностной рекомбинацией. При этом по известному соотношению [14] для исследуемых пленок в интервале 10-7-10-8 с. Большие времена жизни в можно оценить скорость поверхностной рекомбинации образцах n-типа проводимости связаны с отсутствием как s = d/2s, где d — толщина пленки, s — соответ- вклада примесной рекомбинации. В то же время, как ствующее время жизни. Поскольку быстрая составляю- видно из расчетов, уменьшение в образцах p-типа щая была ограничена длительностью импульса лазера проводимости происходит из-за того, что оже- (CHLHи имела характерное время < 50 нс, следовательно, процесс) и примесная рекомбинация дают примерно s > 1.3 · 104 см/c, что более чем на порядок превышает равные вклады в общее время жизни.

известные из литературы значения s для эпитаксиальПрирода центров рекомбинации в монокристаллах и ных пленок КРТ. Например, для объемных кристалэпитаксиальных пленках CdxHg1-xTe точно не усталов p-CdxHg1-xTe, обработанных в бром-метаноловом новлена. В ряде работ, однако, было найдено, что травителе, скорость поверхностной рекомбинации соконцентрация глубоких центров коррелирует с конценставляет s 630 см/с [15], для эпитаксиальных пленок, трацией дырок, которая, как известно, в CdxHg1-xTe выращенных методом ЖФЭ, s 103 см/с [16]. Отметим, определяется вакансиями ртути. В этой связи было что время жизни не изменялось при освещении образцов предположено, что вакaнсия Hg может иметь два сокак со стороны пленки, так и со стороны подложки. При стояния — мелкое и глубокое, либо входить в состав существенном влиянии поверхности изменения должны более сложного дефекта. В работе [12] показано, что в были бы наблюдаться. Следовательно, наличие быстрой специально не легированном CdxHg1-xTe концентрация составляющей не может быть обусловлено поверхностглубоких ловушек Nt изменяется в пределах от 0.1NA ной рекомбинацией, как и рекомбинацией на границе до 10NA, где NA — концентрация мелких акцепторов.

раздела пленка–подложка.

Если принять, что в материале p-типа проводимости С другой стороны, тот факт, что при уменьшении концентрация дырок p NA, то для типичного значения интенсивности лазерного возбуждения в первую очевремени жизни неосновных носителей 10-7 с сечередь исчезает быстрая составляющая, свидетельствует о ние захвата n изменяется в пределах 10-15-10-17 см2.

наличии быстрого канала рекомбинации, дающего свой Можно предположить, что уменьшение концентрации вклад только при достаточно высоких концентрациях вакансий Hg в материале n-типа проводимости сопронеравновесных носителей. Это может быть примесная вождается также уменьшением центров рекомбинации.

рекомбинация, которая начинает заметно проявляться Это объясняет большие времена жизни в исследованных при достаточно высоких концентрациях n и, как видно из рис. 2, приводит к существенно меньшему значению образцах пленок n-типа проводимости и отсутствие времени жизни, чем оже-рекомбинация. вклада рекомбинации Шокли–Рида.

Физика и техника полупроводников, 2007, том 41, вып. Механизмы рекомбинации неравновесных носителей в эпитаксиальных слоях Cdx Hg1-xTe... 4. Заключение Recombination mechanisms of nonequilibrium carriers Таким образом, на основании полученных нами темin the CdxHg1-xTe (x = 0.20-0.23) пературных зависимостей фоточувствительности и вреepitaxial layers мени жизни неравновесных носителей в эпитаксиальных слоях КРТ, выращенных разными методами, можно D.G. Ikusov, F.F. Sizov, S.V. Stariy, V.V. Teterkin сделать следующие выводы. В пленках КРТ n-типа про Institute for Semiconductor Physics, водимости, выращенных методом МЛЭ, как в области National Academy of Sciences of Ukraine, собственной, так и в области примесной проводимости 03028 Kiev, Ukraine доминирует оже-рекомбинация CCHC-типа. В то же Institute for Semiconductor Physics, время в пленках КРТ p-типа проводимости, выращенных Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, методами ЖФЭ и ПФЭ, в области примесной прово630090 Novosibirsk, Russia димости наблюдается конкуренция оже-рекомбинации CHLH и рекомбинации Шокли–Рида. Вклад второй со

Abstract

It is shown from measurements of temperature depenставляющей зависит от количества рекомбинационных dences of photosensivity and lifetime of nonequilibrium carriers центров, а также их свойств и, естественно, сильно in epitaxial layers CdxHg1-xTe with x = 0.20-0.23 that in the зависит от метода и условий изготовления материала.

n-type films made by a molecular beam epitaxy method (MBE), Таким образом, пленки n-типа, выращенные методом Auger recombination of CCHC type is dominant both in the МЛЭ, в которых в примесной области доминирует ожеintrinsic and extrinsic regions. However, in p-type epitaxial films механизм рекомбинации, имеют гораздо меньшую конobtained by the liquid phase and the vapor phase epitaxy methods центрацию рекомбинационных центров и, следователь(LPE and VPE), in extrinsic region a competition of the Auger но, более высокое качество по сравнению с пленками recombination of CHLH type and Shockley–Reed recombination p-типа, выращенными методами ПФЭ и ЖФЭ.

observed. MBE films of n-type conductivity have a considerably smaller concentration of the recombination centers in comparison Список литературы with LPE and VPE p-type films.

[1] Р.Дж. Киес. Фотоприемники видимого и ИК диапазонов (М., Радио и связь, 1985) с. 104.

[2] A. Rogalski. Infrared Photon Detectors (SPIE Optical Engineering Press, 1995) p. 145.

[3] С.М. Рывкин. Фотоэлектрические явления в полупроводниках (М., Физматгиз, 1963) с. 39.

[4] А.В. Войцеховский, Ю.А. Денисов, А.П. Коханенко, В.С. Варавин, С.А. Дворецкий, В.Т. Либерман, Н.Н. Михайлов, Ю.Г. Сидоров. ФТП, 31, 774 (1997).

[5] Г. Буш, У. Винклер. Определение характеристических параметров полупроводников (М., Изд-во иностр. лит., 1959) с. 94.

[6] Н.С. Барышев, Б.Л. Гельмонт, М.И. Ибрагимова. ФТП, 24, 209 (1990).

[7] A.R. Beattie. J. Phys. Chem. Sol., 23, 1049 (1062).

[8] T.N. Casselman. J. Appl. Phys., 52, 848 (1981).

[9] W. van Roosbroeck, W. Shockley. Phys. Rev., 94, 1558 (1954).

[10] M.Y. Pines, O.M. Stafsudd. Infr. Phys., 20, 73 (1980).

[11] V.C. Lopes, W.H. Wright, A.J. Syllaios. J. Vac. Sci. Technol., A8, 1167 (1990).

[12] C.E. Jones, V. Nair, D.L. Polla. Appl. Phys. Lett., 39, (1981).

[13] D. Rosenfeld, G. Bahir. IEEE Trans. Electron. Dev., 39, (1992).

[14] В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. Физика полупроводников (М., Наука, 1977) с. 342.

[15] D.E. Lacklison, P. Capper. Semicond. Sci. Technol., 2, (1987).

[16] O.L. Doyle, J.A. Mroczkowski, J.F. Shanley. J. Vac. Sci.

Technol., A3, 259 (1985).

Редактор Л.В. Шаронова Физика и техника полупроводников, 2007, том 41, 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.