Механизмы выброса захваченного заряда в ОПЗ гетероперехода CdS-Cu. S. Гетеропереход CdS-Cu2S может находиться в двух различных состояниях. Одно из них - равновесное - обладает низкой чувствительностью к инфракрасному свету и позволяет получить невысокое значение тока Iкз. Другое состояние - неравновесное - высокочувствительно к ИК - свету и дает значительно большую величину тока короткого замыкания.
Переход из равновесного состояния в неравновесное осуществляется при действии коротковолнового света за счет описанного выше эффекта захвата и накопления неравновесных дырок на ловушках в ОПЗ CdS Время сохранения структурой неравновесного состояния определяется величиной рекомбинационного барьера и процессом выброса дырок из ловушек, идущего наряду с накоплением.
Но после прекращения действия коротковолновой подсветки выброс начинает играть решающую роль в токопереносе, так как освобождение захваченного заряда обусловливает обратные изменения параметров барьера и переход структуры из неравновесного состояния в равновесное. Интенсивность выброса определяет величину и скорость этого изменения параметров барьера, а значит и Iкз. Поэтому представляется важным звать, как именно выброс влияет на параметре барьера после прекращения фотовозбуждения коротковолновым светом, как быстро они изменяются со временем.
Удаление дырок, захваченных на ловушки в ОПЗ CdS, возможно по следующим четырем механизмам Рис.7 1.термический выброс в валентную зону CdS переход 1 2.непосредственное туннелирование дырок с ловушечных центров валентную зону Cu2S переход 2 3.двухступенчатое туннелирование электрона из квазинейтральной области CdS в ОПЗ переход 3 и последующей рекомбинации с неравновесной дыркой 4.туннельно-прыжковая рекомбинация переход 4 Рис.7. Механизмы удаления захваченных на ловушки дырок из ОПЗ гетероперехода CdS-Cu2SНаличие последнего механизма связано с тем, что дефекты трансляционной симметрии в ОПЗ приводят к размыванию краев разрешенных зов и образованию в запрещенной зоне отличной от нуля плотности состояний NE. По этим локальным состояниям возможен токоперенос, описываемый с позиций модели прыжковой проводимости Мотта. Часть электронов, находящихся на локализованных состояниях, может рекомбинировать с дырками, захваченными на ловушки, очевидно, что рекомбинировать могут лишь носители, находящиеся вблизи уровня Ферми, т.к. выше носителей нет. а ниже все состояния заполнены и прыжок совершить некуда.
Таким образом, рекомбинировать могут только относительно подвижные носители, расположенные на энергетическом расстоянии порядка kT от уровня Ферми EF. Вероятности осуществления указанных механизмов находятся в сильной зависимости от глубины залегания дырочных ловушек, ET, температуры образца и пространственной координаты локальных центров в ОПЗ. Внешнее смещение оказывает на механизмы выброса разное влияние, так, термический выброс 1 от напряжения не зависит вообще, непосредственное туннелирование 2 зависит слабо, а двухступенчатая рекомбинация я туннельно-прыжковый механизм проявляют сильную зависимость от внешнего смещения.
Кинетика выброса дырок по перечисленным механизмам при фотовозбуждении описывается уравнением 12где f -функция генерации, имеющая постоянное значение -тепловая скорость носителей Spt и Snt-поперечное сечение захвата дырок я электронов Pv-эффективная плотность состояний в валентной зоне CdS n0-концентрация свободных электронов в квазинейтральной области CdS Snr-поперечное сечение захвата электронов центром рекомбинации на границе раздела - NEF -плотность состояний в окрестности уровня Ферми -D1х,D2х-коэффициенты прозрачности барьеров, соответствующих туннелированию я двухступенчатой рекомбинации -эффективная тепловая скорость носителей при прыжковой проводимости. Второе слагаемое в правой части описывает термический выброс 1, третье - туннельный 2, четвертое - двухступенчатое туннелирование 3, а пятое туннельно-прыжковую рекомбинацию 4. Рассмотрим кинетику выброса дырок в отсутствии фотовозбуждения, то есть случай спадающей релаксации.
Пусть при t0 в момент выключения коротковолнового света концентрация на ловушках такова, что условие 13выполняется.
В этом случае рекомбинационными потерями на границе можно пренебречь и ток, генерированный длинноволновым светом в Cu2S, будет максимален.
После выключения света при t0 в уравнении 12 функция генерации f оказывается равной нулю. В то же время начальное условие записывается в виде 14Безусловно, при всех значениях x ptxNt. Таким образом, уравнение 12 перепишется в виде 15Данное уравнение определяет зависимость концентрации носителей захваченных на дырочные ловушки в ОПЗ гетероперехода CdS-Cu2S от времени, прошедшего после выключения возбуждающего света. Решение кинетического уравнения для неравновесных дырок с концентрацией pt, захваченных не ловушки в ОПЗ CdS, учитывающего все пути ликвидации накопленного заряда, определяет процесс спада тока короткого замыкания, т.к. кинетика находится в прямой зависимости от кинетики захваченного заряда. 5.