WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

4. Обсуждение Рис. 6. Зависимость внутреннего трения в GaAs Cr от времеПри отсутствии оптического облучения и сопутствуни при температуре образца +20C и импульсном облучении ющих ему неравновесных носителей заряда контролибольшой интенсивности (h = 1.4эВ) (1). 2 — форма рующей стадией релаксационного процесса ЭМРГУ в импульса излучения E(t).

высокоомных полупроводниках по модели [1,2] является термоэмиссия носителей с ГЦ. Этому случаю соответствует исходная кривая температурной зависимости ВТ порогом быстродействия используемой методики. Похо- затемненного образца (рис. 1, кривая 1). Увеличение равновесной концентрации носителей заряда в объеме жая динамика ВТ наблюдалась на высокотемпературной образца приводит к уменьшению по высоте пика ВТ ветви пика.

Качественно иная кинетика ВТ имела место при темпе- без изменения его формы и без заметного сдвига по температуре [1,2]. Результаты, полученные в данной ратурах ниже температуры пика. Если воздействовать на образец собственным излучением средней интенсивно- работе, свидетельствуют о том, что при оптическом сти (0.3Emax), приводящей к подъему низкотемператур- облучении исследуемого образца наличие неравновесной проводимости приводит к значительному уширению пика ной ветви пика ВТ (рис. 1, кривая 2), а затем выключить ВТ в низкотемпературную область (рис. 1, кривые 2, 3) излучение, то ВТ возвратится к исходному значению за и возникновению при этих температурах (после снятия время 1 мин. Кривая релаксации ВТ, соответствующая этому случаю, показана на рис. 5. Она состоит из оптического возбуждения) медленной релаксации ВТ со двух участков: участка a быстрой релаксации и участ- временем порядка десятков секунд. При этом на самом ка b медленной релаксации. Построение этой зависи- пике ВТ и выше по температуре такого эффекта не мости в полулогарифмических координатах позволило наблюдается.

по наклону прямолинейных участков определить время При температурах ниже пика ВТ, когда концентрация релаксации на обоих участках: 1 =(1.3 ± 0.3) с (время термически активированных носителей с ГЦ сравнительбыстрой релаксации) и 2 =(18±2) с (время медленной но мала, оптическая генерация оказывается основным релаксации). источником свободных носителей. Протекание токов При облучении образца GaAs Cr светом большой релаксации неравновесных носителей заряда в знакоинтенсивности (E = Emax), приводящей к полному переменном пьезоэлектрическом поле, индуцированном подавлению ВТ (рис. 1, кривая 4), кинетика ВТ оказалась деформацией образца, приводит к возрастанию ВТ при Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. 142 В.И. Митрохин, С.И. Рембеза, В.В. Свиридов, Н.П. Ярославцев определенных значениях проводимости, которые опре- (рис. 5), содержащей начальный участок a быстрой ределяются условием максимума максвелловской релакса- лаксации и участок b медленной релаксации, а также знации в коллективе свободных носителей: чение энергии активации уровня прилипания (0.045 эВ) и возрастание 2 с температурой. Кроме того, наблюдаюM = 1, (1) щееся в наших экспериментах уменьшение времени мегде M = 0/ — максвелловское время релаксации дленной релаксации 2 при постоянной подсветке харакпроводимости (0 — диэлектрическая проницаемость терно для релаксации фотопроводимости при наличии материала). Так как термоактивационная составляющая в прилипания [6]. В этом случае участок медленной релаквеличине в этом случае невелика, то ВТ в рассматрива- сации приближается по наклону к начальному участку емом интервале температур не имеет ярко выраженного быстрой релаксации. Данный эффект обусловлен уменьмаксимума, как в случае затемненного образца, когда шением роли прилипания при возрастании равновесной определяется главным образом множителем exp(EF/T ) концентрации носителей n0. Этой же причиной мож(EF — энергия Ферми). Температурная зависимость ВТ но объяснить наблюдавшееся в наших экспериментах приобретает вид некоего ”плато”, в пределах которого уменьшение 2 при уменьшении образца, приводящего релаксационные потери определяются в основном интен- к возрастанию n0.

сивностью облучения при выполнении условия (1).

Исследование кинетики собственной фотопроводимоВ то же время при среднем уровне освещенности на сти в образцах GaAs Cr показало отсутствие сколькосамом пике ВТ при T =+70C и выше по температуре нибудь заметной медленной релаксации, а время релаксатермоэмиссия с ГЦ вносит существенный вклад в про- ции, определенное по данным этих измерений, оказалось цесс ЭМРГУ, и форма пика в этой области почти не изме- на 4 порядка меньше, чем 2. Это может являться няется. В условиях интенсивного освещения концентра- свидетельством того, что параметры релаксации неравция неравновесных носителей возрастает настолько, что новесной проводимости в объеме образца (как в случае происходит подавление ВТ (рис. 1, кривая 4), обусловВТ) и преимущественно на поверхности (как в случае ленное доминированием максвелловской релаксации.

фотопроводимости) имеют существенные различия. Их Особый интерес, по нашему мнению, представляет причиной может быть существование большого колиэффект медленной релаксации ВТ после выключения чества центров рекомбинации на поверхности полупроподсветки образца (рис. 5, 6), который наблюдается одноводника, наличие которых препятствует возникновению временно с уширением пика ВТ в низкотемпературную эффекта прилипания и, следовательно, уменьшает по область и наличием сравнительно высокой концентрасравнению с объемным время релаксации неравновесной ции оптически ионизированных свободных носителей проводимости в приповерхностной области полупроводзаряда. Ряд экспериментальных результатов, приведенника.

ных выше, указывает на существенную роль в этой релаксации процессов прилипания неравновесных но5. Заключение сителей. В компенсированных полупроводниках мелкие примесные уровни в основном свободны в результате Таким образом, оптическое облучение монокристаллизахвата электронов на глубокие ловушки. Собственное ческих пьезополупроводников с глубокими примесными оптическое возбуждение приводит к заполнению мелцентрами вызывает существенное изменение параметров ких уровней электронами из зоны проводимости. В испоглощения звука, связанного с ЭМРГУ. Исходный следовавшемся температурном интервале вероятность дебаевский пик ВТ уширяется в низкотемпературную обратного теплового заброса с этих уровней в зону область на несколько десятков градусов. При этом напроводимости весьма высока. В этих условиях мелкие блюдается сложная зависимость ВТ от интенсивности примесные уровни выполняют роль центров прилипания, облучения, связанная с характером релаксации генеринаходящихся в условиях термодинамического обмена руемых облучением неравновесных носителей заряда в носителями с зоной проводимости [6]. Отключение оптизнакопеременном пьезоэлектрическом поле.

ческого возбуждения приводит к нарушению равновесия Обнаружен необычный вид спектральной зависимости этого обмена. Уровни прилипания начинают постепенно ВТ — она имеет остроконечный пик в области фундаопустошаться через зону проводимости и в отсутствие освещения еще некоторое время ( 2) создавать спада- ментального поглощения, наличие которого объясняется нами вытеснением области оптического поглощения в ющую со временем концентрацию свободных носителей приповерхностный слой полупроводника.

в зоне проводимости и вызывать медленную релаксацию ВТ (рис. 5, 6). Этот процесс по сути можно сравнить Исследование кинетики ВТ при оптическом облучении с эффектом термостимулированной проводимости, когда позволило выявить эффект медленной релаксации ВТ, после собственной засветки высокоомного полупровод- наблюдаемой после снятия оптического возбуждения.

ника происходит индуцирование спадающего во времени Эффект связывается с процессом максвелловской ретермостимулированного тока [6]. лаксации неравновесной проводимости в условиях устаПодтверждением участия в релаксации ВТ центров новления термодинамического равновесия между зоной прилипания может служить форма кривой релаксации проводимости и уровнем прилипания.

Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. Воздействие оптического излучения на внутреннее трение в пьезополупроводниках... Полученные результаты могут иметь определенное практическое значение. В частности, можно достаточно экспрессно, бесконтактным акустическим способом определять многие электрофизические параметры пьезополупроводников. Так, например, по спектральной зависимости подавления ВТ можно определять спектр энергетических уровней в запрещенной зоне, а также с высокой точностью по остроконечному пику собственного поглощения исследовать температурную зависимость ширины зоны. Исследуя кинетику релаксации ВТ при оптическом облучении, можно по аналогии с индуцированной примесной фотопроводимостью определять такие параметры примесных центров, как сечения захвата, концентрацию центров и степень их заполнения после предварительной собственной засветки и др. [6].

Список литературы [1] В.И. Митрохин, С.И. Рембеза, В.В. Свиридов, Н.П. Ярославцев. ФТТ, 27, 2081 (1985).

[2] V.I. Mitrokhin, S.I. Rembeza, V.V. Sviridov, N.P. Yaroslavtsev.

Phys. St. Sol. (a), 119, 535 (1990).

[3] А.Н. Александров, М.И. Зотов. Внутреннее трение и дефекты в полупроводниках (М., Наука, 1979).

[4] В.И. Митрохин, Н.П. Ярославцев, С.И. Рембеза, Г.С. Песоцкий, Н.В. Измайлов. А.с. СССР № 1054742, G01N 11/(1983).

[5] Э.М. Омельяновский, В.И. Фистуль. Примеси переходных металлов в полупроводниках (М., Металлургия, 1983).

[6] С.М. Рывкин. Фотоэлектрические явления в полупроводниках (М., Физматгиз, 1963).

Редактор Л.В. Шаронова Effect of optical radiation on the internal friction in piezosemiconductors with deep levels V.I. Mitrokhin, S.I. Rembeza, V.V. Sviridov, N.P. Yaroslavtsev Voronezh State Technical University, 394026 Voronezh, Russia Voronezh State Pedagogical University, 394043 Voronezh, Russia

Abstract

Effect of optical radiation on the internal friction due to deep level electromechanical relaxation in piezosemiconductors was investigated. Behaviour of the internal friction was found to depend strongly on the radiation intensity, wavelength and temperature. There is an anomalous peak within the fundamental absorption region in spectral dependence of the internal friction.

The peak was associated with ousting the region of light absorption up to the irradiated surface. An effect of slow relaxation of the internal friction after the light had been switched off was found. A model is proposed which relates this effect to thermal depletion of trapping centers.

Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, 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.