WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 2 Влияние упругих полей ростовых дефектов на фотодиэлектрический отклик кристаллов Cd1-xZnxTe © И.А. Клименко, В.К. Комарь, В.П. Мигаль, Д.П. Наливайко Государственный аэрокосмический университет ”ХАИ”, 61070 Харьков, Украина НТК ”Институт монокристаллов” Национальной академии наук Украины, 61001 Харьков, Украина (Получена 13 июня 2000 г. Принята к печати 23 июня 2000 г.) Показано, что диаграммы диэлектрической проницаемости (), полученные на кристаллах Cd1-xZnxTe, выращенных из расплава, обладают рядом особенностей, которые не наблюдались на других кристаллах AIIBVI. Установлена связь этих особенностей с разнообразием ростовых дефектов и с существенным влиянием их упругих и электрических полей на фотодиэлектрические свойства.

Влияние упругих полей двумерных дефектов структу- в диапазоне частот f = 102-107 Гц по емкостной ры на фотодиэлектрические свойства кристаллов ZnSe методике.

наиболее полно отражают спектральные зависимости Установлено, что условия выращивания существенно диэлектрической проницаемости и коэффициента ди- влияют на форму фронта кристаллизации и обусловливают многообразие типов ростовых дефектов. Поэтому все электрических потерь, представленные в виде диаграмм исследованные образцы были условно разделены нами () на комплексной плоскости [1]. Оказалось, что на две группы. В первую вошли кристаллы, выращенные одной полосе в спектре фоточувствительности может при наименьшей кривизне фронта и содержащие лишь соответствовать несколько дугообразных участков диасравнительно мелкие пустоты и включения, а также одиграммы (), которые отражают вклады в фотодиночные двумерные дефекты структуры (двойники и др.).

электрический отклик отдельных групп релаксаторов с Теневые и оптико-поляризационные картины таких криблизкими временами релаксации [2]. Выращенные из сталлов свидетельствуют об их оптической однороднорасплава кристаллы Cd1-xZnxTe являются перспективсти. В кристаллах, выращенных при большей кривизне ными высокоомными полупроводниковыми материалами фронта кристаллизации, наблюдаются преципитаты Te и для -спектроскопии. Они обычно содержат различные C, трубчатые и сферические поры. Они также обладают типы ростовых дефектов, которые существенно влияют разнообразием двумерных дефектов структуры (декорина транспортные свойства (подвижность и время жизни рованные примесями межблочные границы, двойники и носителей заряда) [3]. Однако выявление и идентифиполосы скольжения) и флуктуациями состава. Ростовые кация таких дефектов, а также определение их влиядефекты, порождающие в пьезоэлектрическом кристалле ния на процессы генерации, рекомбинации и переноса неоднородные упругое и электрическое поля, характерны неравновесных носителей заряда традиционными для для второй группы образцов. Их удельное сопротивление полупроводников методами исследования затруднено из <1010 Ом · см.

за высокого удельного сопротивления материала. Цель В частотных зависимостях и образцов, измеданной работы — применение диэлектрических меторенных при подсветке из области фоточувствительнодов к исследованию и выявлению ростовых дефектов в сти, выявлена область дисперсии релаксационного типа.

Cd1-xZnxTe.

Как показал анализ этих зависимостей в комплексной Исследовались кристаллы Cd1-xZnxTe плоскости (с помощью диаграмм Коул–Коула), область (x = 0.05-0.2), выращенные при различных условиях дисперсии наиболее выражена на образцах второй групметодом вертикальной кристаллизации из расплава под пы. Она характеризуется непрерывным распределением высоким давлением инертного газа (до 100 атм). Форму времен релаксации, для которого свойственно уменьфронта кристаллизации определяли через форму изошение наиболее вероятного времени релаксации при концентраты Zn. Неоднородности и ростовые дефекты увеличении интенсивности фотовозбуждения. Подобный исследовали методом инфракрасной микроскопии и вид частотных зависимостей и характерен также теневым методом. Остаточные напряжения ростовых для кристаллов ZnS1-xSex [4].

дефектов в исследованных образцах определяли оптикоСравнение фотодиэлектрического отклика кристаллов поляризационным методом. На противоположные Cd1-xZnxTe и исследованных ранее ZnSe позволило выграни образцов, имеющих размеры 11 11 2мм3 и явить у первых ряд особенностей. Это прежде всего 5 5 2мм3, наносились индий-галлиевые или золотые большее разнообразие типов диаграмм () (см. рис. 1).

контакты. Удельное сопротивление измеряли четырех- Так, для наиболее высокоомных образцов первой группы зондовым методом, а диэлектрическую проницаемость характерны диаграммы наподобие отрезка прямой. При и коэффициент диэлектрических потерь измеряли больших интенсивностях прямая на конце содержит 140 И.А. Клименко, В.К. Комарь, В.П. Мигаль, Д.П. Наливайко Рис. 1. Диаграммы () образцов первой группы (a) и второй группы (b–e). f = 103 Гц, температура 293 K. Указаны длины волн в мкм.

петлю (кривая a), которая свидетельствует о появле- Важно также отметить, что форма диаграммы (конии различия спектров и. Диаграммы второй личество дуг, площадь, диапазоны приращений и, проявление обособленных частных диаграмм и т. д.) группы кристаллов Cd1-xZnxTe состоят из дугообразных в каждом конкретном случае зависит от размеров и участков. Подобный вид диаграмм наблюдался ранее координаты светового зонда. Это наводит на мысль о свяна кристаллах ZnSe [1]. Установлено, что количество зи выявленных особенностей диаграмм () со слождуг, степень их выраженности и площадь диаграмм явным неоднородным распределением ростовых дефектов, но коррелируют с плотностью тех ростовых дефектов, упругие поля которых перекрываются. Для проверки которые создают остаточные напряжения. Отметим, что этого предположения были проведены измерения и диаграммы () индивидуальны для каждого отдельнопри сканирующем освещении световым зондом шириной го кристалла. При этом наиболее оптически однородные 100 мкм на длине волны вблизи собственного максимума.

образцы этой группы характеризуются меньшим количеДействительно, полученные координатные зависимости ством дуг и меньшей площадью диаграмм.

(x) и (x) содержат ряд локальных экстремумов, колиДиаграммы () других кристаллов второй группы чество и распределение которых являются индивидуальимеют более сложный вид. Во-первых, диаграммы (), ными характеристиками кристалла (рис. 2, кривые 1, 2).

полученные на ряде образцов, содержат как бы обосоОказалось также, что характер распределений (x) и бленные частные диаграммы, очевидно, отображающие (x) изменяется с ростом интенсивности света. При ее вклад изолированных сложных центров фоточувствиувеличении происходит сложная перестройка экстремутельности (см. рис. 1, стрелка на кривой b). Таких мов: некоторые из них увеличиваются, а другие уменьшачастных диаграмм может быть несколько, и они хорошо ются вплоть до инверсии (рис. 2, кривые 3, 4). Отметим, воспроизводятся при повторных измерениях. При этом что уровень остаточных напряжений в образцах второй полосы () и (), соответствующие этих обосогруппы выше, что можно связать с большей плотностью бленным участкам диаграмм, как правило, практически ростовых дефектов и перекрытием их упругих полей.

одинаковы. Во-вторых, в наиболее фоточувствительных Все перечисленные выше особенности фотодиэлектриобразцах Cd1-xZnxTe при повышении интенсивности свеческого отклика кристаллов Cd1-xZnxTe указывают на та происходит не только изменение величин приращения тесную связь распределения релаксаторов с упругими и и на свету, что характерно, например, для ZnSe, но электрическими полями ростовых дефектов. Исходя из и существенное изменение формы диаграммы (см. рис. 1, этого предположения можно объяснить индивидуальный кривые c–e). При этом с увеличением интенсивности характер диаграмм () и особенности зависимостей света растет, а проходит через максимум. (x), (x). При этом экстремумы на распределениях Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Влияние упругих полей ростовых дефектов на фотодиэлектрический отклик кристаллов Cd1-xZnxTe Рис. 2. Зависимости (x) (1, 3) и (x) (2, 4) образцов второй группы. f = 103 Гц, температура 293 K.

(x) и (x) естественно связывать с зональным харак- Таким образом, взаимосвязь упругого и электрическотером распределения ростовых дефектов. Это подтвер- го полей, создаваемых ростовыми дефектами и флуктуациями состава, приводит к особенностям диэлектриждают результаты оптико-поляризационных и теневых ческой релаксации кристаллов Cd1-xZnxTe. Сложное, исследований. Изучение природы сложных центров, поиндивидуальное для каждого кристалла, распределение рождающих обособленные частные диаграммы (рис. 1, этих дефектов по объему обусловливает специфику диакривая b), требует специальных исследований. Для этих грамм () для каждого отдельного образца, что позвообразцов зависимости (x) и (x) свидетельствуют ляет проводить на их основе идентификацию кристаллов.

об однородном характере распределения этих сложных Зависимости (x) и (x) отражают характер распрецентров по образцу.

деления ростовых дефектов, что особенно важно для Изменение формы диаграмм (), наблюдавшееся на кристаллов, которые не прозрачны в видимом диапазоне образцах второй группы при увеличении интенсивности спектра. Кроме того, анализируя характер локального света, по-видимому, связано с перераспределением вклаизменения (x) и (x) при увеличении интенсивности дов, вносимых неравновесными носителями в сквозную фотовозбуждения, можно разделить некоторые типы ропроводимость и поляризацию при изменении интенсив- стовых дефектов. Полученные результаты положены в ности фотовозбуждения. Очевидно, заполнение крупно- основу методики идентификации ростовых дефектов и диагностики качества данных кристаллов.

масштабного потенциального рельефа неравновесными носителями заряда в данных кристаллах сопровождается самосогласованным изменением распределения упругого Список литературы и электрического полей. Это подтверждает характер изменения распределений (x) и (x) с ростоминтенсив- [1] Ю.А. Загоруйко, В.К. Комарь, В.П. Мигаль, О.Н. Чугай.

ФТП, 29 (6), 1065 (1995).

ности. При этом перераспределение указанных вкладов [2] Ю.А. Загоруйко, В.К. Комарь, В.П. Мигаль, О.Н. Чугай.

и приводит к выявленным особенностям диаграмм (x), Функцион. материалы, 1 (2), 135 (1994).

характер которых определяется доминирующим типом и [3] V. Komar, A. Gektin, D. Nalivaiko, I. Klimenko, V. Migal, плотностью ростовых дефектов. Можно предположить, O. Panchuk, A. Rybka. 11th Int. Workshop on Room что при больших концентрациях неравновесных носиTemperature Semiconductor X- and Gamma-Ray Detectors телей заряда именно упругие поля ростовых дефектов, and Associated Electronics (Vienna, 1999) p. 8.

порождающие в пьезоэлектрическом кристалле крупно- [4] В.П. Мигаль, А.Л. Рвачев, О.Н. Чугай. ФТП, 19 (8), (1985).

масштабные флуктуации потенциала, оказывают доминирующее влияние на транспортные свойства и определяют Редактор Л.В. Шаронова возможность достижения необходимого для детекторов -излучения качества данных кристаллов.

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 142 И.А. Клименко, В.К. Комарь, В.П. Мигаль, Д.П. Наливайко The influence of elastic fields of as-grown defects on the photodielectric response of Cd1-xZnxTe crystals I.A. Klimenko, V.K. Komar, V.P. Migal, D.P. Nalivaiko State Aerospace University ”KhAI”, 61070 Kharkov, Ukraine STS Institute for Single Crystals, National Academy of Sciences of Ukraine, 61001 Kharkov, Ukraine

Abstract

It is shown that dielectric function diagrams () of Cd1-xZnxTe crystals grown from the melt have some peculiarities, that have not been observed on other AIIBVI crystals. It is found that these peculiarities correlate with a variety of as-grown defects and influence due to elastic and electric fields on photodielectric properties.

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып.




© 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.