Особенности фотопроводимости монокристаллов сульфида кадмия при комбинированном возбуждении

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И.И.МЕЧНИКОВА кафедра экспериментальной физики ОСОБЕННОСТИ ФОТОПРОВОДИМОСТИ МОНОКРИСТАЛЛОВ СУЛЬФИДА КАДМИЯ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ВОЗБУЖДЕНИИ Допускается к защите Заведующий кафедрой экспериментальной физики академик Смынтына В.А. Дипломная работа студентки V курса физического факультета Минаевой Ольги Павловны Научные руководители: Профессор Чемересюк Г.Г. Зав. лабораторией Каракис Ю.Н. ОДЕССА – 2007 Содержание Введение Глава 1. Фотоэлектрические свойства неоднородных полупроводниковых образцов 1. Свойства кристаллов, подвергнутых обработке в газовом разряде 1.2. Фотопроводимость при наличии запирающего барьера 3. Фотовольтаический эффект в полупроводниках с электрической неоднородностью 4. Особенности фотопроводимости, обусловленные неоднородным освещением 1.5 Обогащенный контактный слой в отсутствие тока Глава 2. Энергетическая структура омического контакта в присутствии неравномерно распределенных электронных ловушек 2.1. Влияние ловушек на структуру барьера.

Предварительный анализ 2. Распределение энергии в приконтактных слоях полупроводника с ловушками для электронов 3. Структура барьера в истощенном слое 4. Детализация явного вида функции распределения энергии 5. Энергетический профиль барьера в объеме полупроводника 6. Влияние освещения на профиль барьер Глава 3. Фотоэлектрические свойства кристаллов, обработанных в газовом разряде 1. Технология легирования образцов 3.2 Вольтамперные характеристики исследуемых структур 3. Спектральное распределение фототока 4. Спектральное распределение фото-э.д.с 5. Люкс-амперные характеристики Выводы Литература Введение Качество омических контактов к различным полупроводниковым устройствам является определяющим для их надежного и долговременного функционирования.

Этим обеспечивается значительный интерес ко всем аспектам работы таких контактов – их созданию, особенностям протекания тока через них. Вместе с тем известно, что свойства полупроводниковых веществ могут изменяться в широких пределах в зависимости от количества и качества образовавшихся дефектов.

Разумеется, это неизбежно должно сказываться и на контактирующей части полупроводникового кристалла.

В настоящей работе рассмотрена задача о поведении изначально омического контакта к полупроводнику при появлении в его области пространственного заряда неравномерно распределенных электронных ловушек.

Несмотря на очевидную актуальность этой проблемы, в литературе она практически не освещена. Введение ловушечных центров в приконтактную область полупроводника, по-видимому, может кардинально изменить энергетическую структуру этой области. В частности, в случае электронных ловушек, возможно образование запирающего барьера.

При этом значительно изменяются условия токопереноса и возникают специфические эффекты, близкие по природе к отрицательной фотопроводимости. Мы ставим себе задачей выведение формулы, описывающей, как в темноте, так и на свету, вид возникающего барьера в зоне проводимости. А также определения связи параметров этого барьера – его ширины, высоты, координаты максимума, крутизны стенок – от свойств ловушек – их энергетической глубины, начальной концентрации и распределения по глубине образца.

В тех случаях, когда прямой анализ был затруднителен, выявлялись, по крайней мере, тенденции зависимости. Целью настоящей работы является показать, что неравномерно распределенные электронные ловушки способны сформировать запирающий барьер в области пространственного заряда омического контакта. Параметры его однозначно связанны с параметрами ловушек и значит, управляются технологически. При этом благодаря возникшему барьеру полупроводниковый кристалл приобретает новые свойства, в том числе и аномальные.

ГЛАВА 1

Фотоэлектрические свойства неоднородных полупроводниковых образцов

Свойства кристаллов, подвергнутых обработке в газовом разряде Изменени... 1, кривая 2) светом с λ = 740 нм зависи¬мость Iф(V) сохраняет... Учитывая это, сублинейность и насыщение вольтамперных характеристик мо... за¬висимость коэффициента погло¬щения CdSe от длины волны возбуждающег... Поэ¬тому изменение фотопроводимости в дан¬ном случае зависит от соотно...

Фотопроводимость при наличии запирающего барьера

На рис. 1.2 приведены вольт-амперные харак¬теристики (ВАХ) пленок CdS0,6Se0,4,... Резкое возраста¬ние тока при больших значениях электрического поля свя... Наличие таких неоднородностей приводит к перестройке всей физической к... 1.3.

Фотовольтаический эффект в полупроводниках с электрической неоднородностью

На контактах разомкнутого элемента образуется некоторая разность потен... С увеличением длины волны излучения поглощение света происходит на бол... Указанное обстоятельство позво¬ляет считать, что исследуемый эффект пр... Уменьшение остаточной про¬водимости происходит в об¬ласти 5 вблизи оми... Поэтому электропроводность такого контакта может быть велика, даже есл...

Энергетическая структура омического контакта в присутствии неравномерно распределенных электронных ловушек

Такие ловушки сильно заполнены электронами независимо от концентрации ... При этом график φ1(x) лежит выше кривой 1.рис.2.1а. При этом напряжённость поля в ОПЗ барьера, как отношение этих величин,... Спектральное распределение фото-э.д.с. Протекающий ток должен был бы при этом увеличиваться в несколько раз.

Выводы 1. Введение электронных ловушек в приконтактный слой полупроводника приводит к формированию запорного барьера в первоначально омической области контакта металл-полупроводник. 2. Предложен метод управляемого введения ловушечных центров путем обработки поверхности кристалла в плазме газового разряда. Возникновение в приповерхностном слое дополнительных донорных уровней при этом действует двояко: с одной стороны способствуют формированию токопереноса через легированные слои, а с другой – непосредственно увеличивают крутизну барьера у поверхности. 3. На основании проведенных расчетов установлена зависимость параметров образовавшегося барьера – его высота, ширина ОПЗ, крутизна стенок – определяются характеристикой распределения ловушек, их энергией активизации и концентрацией на поверхности. 4. Исследованы фотоэлектрические свойства обработанных образцов.

Обнаружен необычный вид спектрального распределения фото-эдс с изменением её знака при переходе от коротковолнового к длинноволновому возбуждению.

Наблюдаемые характеристики объяснены в рамках предложенной модели. Резюме Настоящая работа рассматривается нами как возможная модель о влиянии неравномерно распределенных электронных ловушек на строение зонной диаграммы и изменения в связи с этим условий для протекания тока. Разработанные особенности модели и предсказанные на ее основе нюансы изменения фотоэлектрических свойств кристаллов позволяют целенаправленно осуществлять технологические операции обработки кристаллов и осознанно выделять нужные изменения их параметров.

Экспериментально продемонстрированная знакопеременная кривая спектрального распределения фотоответа создаёт возможность реализации полупроводниковых приборов нового типа с созданием барьерных кристаллических структур при монополярном типе проводимости. Литература 1. Чемересюк Г.Г Сердюк В.В. Явления, обусловленные захватом носителей, инжектированных в освещенные монокристаллы селенида кадмия.// Известия в высших учебных заведениях.

Физика 1968 №12 С.7- 2. Чемересюк Г.Г. Отрицательная фотопроводимость в селениде кадмия, обусловленная уменьшением подвижности свободных носителей.// Studia Universitatis babes-bolyai: Series Physica Fasciculus 1 1972 21c. 3. Чемересюк Г.Г Сердюк В.В. Коротковолновое гашение продольной фотопроводимости монокристаллов селенида кадмия.// Физика и техника полупроводников 1969 Т.3, в.3 С. 396-399. 4. Абдинов А.Ш Джафаров М.А Мамедов Г.М Насиров Э.Ф. Отрицательная инфракрасная фотопроводимость в пленках CdS1-xSex.// Прикладная физика 2004 №3 - С. 94-97. 5. Сердюк В.В. Физика солнечных элементов, Одесса, “Логос” 1994 – 334 Фотопроводящие пленки (типа CdS)/ Под ред. З.И. Кирьяшкиной, А.Г. Рокаха Изд-во Саратовского университета, 1979 192с. 6. Бонч-Бруевич В.Л Калашников С.Г. Физика полупроводников М.: Наука, 1977 С.220-222. 7. Виктор П.А. Некоторые особенности фотопроводимости неоднородных монокристаллов сульфида кадмия: дис… канд. физ мат. наук Одесса, 1980 160 с. 8. Физика и химия соединений АIIBVI./ Под ред. проф. С.А. Медведева М.: Мир, 1970 С.103-104. 9. Сердюк В.В Чемересюк Г.Г. Фотоэлектрические явления в полупроводниках- Київ,”Либідь”, 1993 – 190 с. 10. Минаева О.П. Влияние газового разряда на формирование энергетического барьера в приповерхностной области кристаллов сульфида кадмия.// Материалы 63-й отчетной студенческой научной конференции.

Секия физики полупроводников и диэлектриков Одесса, 2007 С. 3-4.