Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Материаловедение узкощелевых и слоистых полупроводников

..pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
12.39 Mб
Скачать

ем влияния п о сл ед о в ател ьн о го

соц роти влен и я. Поэтому диффузионный

потенциал

%

оп р ед ел ял ся к а к

п редел ч асто тн о й

зависим ости

напря­

жения

о тсеч ки

{С~г-

и ) -х ар а к т ер и ст и к

при

е о - ^ 0

[ Ü ) .

 

 

 

На ри с Л

 

приведены ВФХ исследуем ой ПТДП-структуры с

различной

толщиной

д и эл ек тр и к а

Q0XO3

и

п о к а за н а

ее

зонная^диаграм м а

(в с е

величины

указаны

в

эл ек тр о н во л ьтах )

д л я

 

 

60

А. Ширина зап р е ­

щенной

зоны

$ах 03

в з я т а из

работы

/ § / ,

а

параметры зонной

струк ­

туры

и

гл у б и н а

уровн я

Ферми в

 

Тпх 03

-

из

 

£ 0 . Положение

уровня Фе­

рми

в

QctSe

и

 

 

оп ределялись

из ( 0 - ^

) -х а р а к т ер и ст и к .

Для р а з ­

личных стр у кту р с

 

àz=. 60+70

 .значение

 

f0 со ставл ял о

~

0 ,5 В .

 

С ростом

à

диффузионный

потенциал

 

fa ум ен ьш ается,то гда к ак

ф отоэдс

Охх

 

,

н аоборот, у вел и ч и вается

( р и с .2 ) .

Фотоэдс

изм ерялась

при освещении стр у кту р вольфрамовой лампой накаливания при падающей

мощности

св ето в о го

п о то к а 1 0 0 м В т/см ^. В

эти х условиях освещения и з ­

меренные

зн ачен и я

Ухх

были меньше,

чем

ф отоэдс насыщения,

ч то

подтверж далось измерениями зависим ости

Ухх

от

освещ енности.

При

больших

 

величина

Ухх> ? о /б

• Это

о зн а ч а е т ,

ч то по достижении

ситуации

плоских зо н

дальнейший

р о с т

ф отоэдс о

освещенностью

в р а с ­

сматриваемой

гетер о стр у к ту р е происходит

з а

с ч е т

блокирования

п ере­

ходов дырок

Q aS e

запрещ енной

зоной

ф ронтального полупроводника и

переходов

фотогенерированны х электронов

н а

нижерасположенные

уро­

вни зоны

проводимости

 

Ify O g . При этом

дополнительно возникающая

р а зн о с т ь

потенциалов

приложена

к ди электр и ку . С ледовательно,

вели ­

чи н а

ф отоэдс

в

ге тер о стр у к ту р е

 

0S - Ga2 0s - /}aSe

с л а г а е т с я

из

д ву х

составляющ их:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ей хх

*

â f

+ л ф

,

 

 

 

 

 

 

гд е

à ?

-

изменение

поверхн остн ого

и зги б а

зо н ;

â<p - изменение

паден и я напряжения

н а

д и эл ектр и ке .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И нтересно

проследи ть

з а

динамикой

относи тельн ого

изменения

величин

и

 

Аф

с

ростом

 

оснащ енности. На р и с .2 п р ед ставл ен а

зави си м ость

С~г

от

Uxx

» в

 

которой параметром я в л я е т с я

оснащен­

н о с т ь . При малых

освещ енностях

зави си м ость

линейна,

причем

зн аче ­

ние

U0 ,

полученное

при п ересечен и и

оси

абсцисс

с продолжением пря­

м ой,

близко

к величине

f0 / e

,

определенной

из

темновых {С - ^ - х а ­

р а к те р и с ти к .

Это

с в и д е те л ь с тв у ет

о том ,

ч то

при

малых

освещ еннос­

т я х

Ох х * % / е

. При больших

уровнях

освещ ения,

к о гд а

ffxx

до сти ­

г а е т зн ач ен и й ,

близких к

f0 /

е

, ем кость

п е р е с т а е т

м ен яться,

а

дальнейш ий р о с т

 

Uxx

происходит

з а

с ч е т изм енения

л ф .

 

 

I . Г рехов

В .И .,

 

О строумова Е .В .

Инжекционная способность МОП-эмит-

т е р а с

туннельнотонким

слоем

окисла

при

больших

плотн остях

т о ­

к а / /

Дурн.

т е о р е т .

ф изики.

-

1 9 8 6 .

-

1 2 , №

1 9 .

-

C .I 2 0 9 - Î 2 Î 2 .

2 .

М анассон В .А .,

Баранюк В . Б . ,

Товстгок

К .Д . Ф отоэлектри чески е

 

ха­

 

р ак тер и сти к и гетер о стр у кту р ы

In 2 0 ^ -$ î0 2 -

n - S i

с

внутренним

 

 

 

усилением

ф ототока

/Г Ф и з и к а

и тех н и ка

п о л у п р о в о д н и к о в .-

1 9 8 7 ,-

 

2 1 , № 6 . - С. 1 0 4 7 -1 0 5 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 . Schewchun J . , Burk D .,

S p itz e r

M.B.

MIS

 

and

S IS

s o l a r

c e l l s

/ /

 

IEEE

T ra n s .

E le c tr o n .

Dev.

-

1980 .

- ED -27.

H .

-

P ,

7 0 5 -7 1 6 .

4 . Б уль

А .Я .,

Саченко

A .B .

Ф о то эл ек тр и ч еск и е"сво й ства

стр у к ту р

м е-

 

м алл

- д и эл ектр и к

-

полупроводник с ту н н ельн о -п розрачн ы м

слоем

 

д и эл ек тр и к а

/ Г

Ф изика

и

тех н и ка п олуп роводн и ков.

- 1 9 8 3 .

-

1 7 ,

5 .

№ 8 . — С . Ï 3 6 Ï - I 3 7 6 .

 

A .J .

E le c tro n

e m is s io n s t u d i e s

 

from

GaSe

W illia m s

R .H .,

McEvoy

 

 

s u r f a c e s

/ /

J .

Vac.

S c i.

and

T e c h n o l.

- 1 9 7 2 .

 

 

2 . - P .8 6 7 - 8 7 0 .

6 . Iw akuro

H .,

T atsuyam a

0 . ? Ic h ira u ra

S .

XPS and

AES s t u d i e s

on

th e

 

o x id a tio n

o f la y e r e d

s e m ic o n d u c to r GaSe

/ /

J a p . J .

A p p l.

P h y s .-

 

1 9 8 2 . - 2 1 , N 1 . - P . 9 4 -9 9 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 . М ан ассон "В .А .,

Малик А .И .,

Товстюк

К .Д .

 

О собен н ости

зонной

диа­

 

граммы гетер о п ер ех о д а

1п2 0 з\ S n -

п - S t

 

/ /

Ф изика

и

те х н и к а

 

по­

8 .

лупроводников.

-

1 9 8 4 . -

1 8 ,

№ 1 2 .

-

С.

 

2 1 2 1 -2 1 2 4 .

 

Б .В . К

воп­

Г ольдберг

Ю .А .,

И ванова

О .В .,

 

Л ьвова

Т .В .,

Цареш сов

 

р о с у

об

определении

кон тактн ой

р а зн о с т и

 

п о тен ц и алов

структуры с

9 .

потенциальным

барьером / /

Там

ж е,

№ 8 .

-

С .1 4 7 2 - 1 4 7 5 .

 

 

 

 

der

K auer V .E .,

Rabenau

A.

Z ur

K e n n tn is

d e s

 

H a l b l e i t e r v e r h a l t e n s

 

C h alk o g en id e d e s

A lum inium s,

G a lliu m s

und In d iu m s

/ /

 

Z.

N a tu r -

 

f o r s c h .

-

1958 .

- 1 3 a ,

N 7 . -

 

S.

5 3 1 -5 3 6 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у д а 6 2 1 .3 1 5 .5 9 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И .В .М интянский, П .И .Савицкий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СМЕНИЛА ИНДШ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М оноселенид

индия я в л я е т с я

типичным

п р е д ст а в и те л е м

группы

 

 

 

 

соединений

со

слоистой

кри стал л и ческо й

с т р у к т у р о й .

Данные

вещ ест­

в а

отличаю тся

своеобразны ми

ф изическими

с в о й ств ам и ,

ин тересн ы

с

то ­

чки

зр ен и я

п р ак ти ч еск о го

применения

и

с та л и

в п о сл ед н ее

 

в р ем я

объе­

ктом

интенсивных

научных

и сследован и й

в с в я з и

с

откры тием

явл ен и я

их

интеркалирования

Д 7 «

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З ш ч и тел ьн о е

р азл и ч и е

х а р а к т е р а и

силы

вн у тр и сл о в н о й

и

м еясло -

евой

с в я зи

в

м оноселениде

индия

приводит

к

 

сущ ественной

 

а н и зо тр о ­

пии

р я д а ф изических

сво й ств

и сво ео б р азн о м у

поведению

п р и м есей ,

ко­

торые

имеют тенденцию

преимущ ественно

р а с п о л а г а т ь с я

в

м еяслоевом

п р о стр ан ств е

/ 2 / .

Среди

слоисты х

 

полупроводниковы х

со е д и н е н и й //^ ? "

селен и д

индия о тл и ч ает

наибольш ая

сте п е н ь

и о н н о сти

хи м и чески х

свя ­

зе й , небольш ое

зн ачен и е

силы

с в я зи м етал л

-

м е т а л л ,

и ,

к а к с л ед с т ­

в и е ,

м енее

выраженный

и

очень

ч увстви тельн ы й к

у сл о ви ям

 

получения

слоистый

х а р а к те р

структуры .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Спецификой д еф ек то о б р азо ван и я,

р азл и ч и ем

у сл о ви й

п ол у чен и я

 

объясняю тся

значительны й

р а зб р о с э л ек тр и ч ес к и х

с в о й с тв

о б р азц о в

 

J n S e

в

р а б о т а х / 3 - 6 7 ;

а

такж е о тс у т с т в и е

 

д о сто вер н ы х

данны х

о

при­

р о д е локальны х

ц ен тров и

их

п а р а м е тр а х .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7~f

д

д ДД Д Д Д

д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

□ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

q Q Q ОО Q □ о □ □ р оа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

□ □ О

 

 

 

 

 

 

ОО О О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3- ООООО о О

О О О О о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—I------—1--------1------- 1—

 

11 ю3/т ,к 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

5

7

 

9

 

 

Рис Л .

Температурные

зависим ости

коэффициента Холла

исходных

( 1 ,2 )

и отожженных в вакуум е

( ! ' ,

2 ')

образцов

In S e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р и с .2 . Температурные

зависим ости

коэффициента

Холла

исходного

( 2 ) ,

отожженного в вакууме ( Î )

и

интеркалированного

теллуром

(3 ) образ­

цов

Z » s e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Различающ иеся

степенью

структурного

соверш енства монокристаллы

1 и $ с

 

п о -разн ом у

изменяют

свои

сво й ства

под

воздей стви ем

термо­

обработки

в вакуум е.

Это

следует

из п редставлен н ах на

ри с .Т темпе­

ратурны х

 

зависим остей

коэффициента Х олла. Моноселенид

индия выращи­

вал и

 

методом

Бриджмена

и з

шихты

нестехиом етрического

с о став а

tyes^ovT’ а

исследуемые

образц а вы резали из

различных

у ч астко в

моно-

кр й стал л и ч еско го

сл и тка

и

отжигали

в

вакууме при 360 °С

в

течение

4 ч .

О бразец

Î ,

вырезанный из нижней

ч асти

 

сл и тка,

относится

к

кри­

сталлам

с

ч етк о

выраженной

слоистой

структурой , л егк о

расслаиваю ­

щимся

н а

 

плоскопараллельны е

пласти н ки . Отжиг в

вакууме

 

приводит

к

падению

концентрации

свободных

электронов

при 300

К от

1 ,2 *10*3 (кри­

в а я

1 )

до

3 ,6 - iO * 3

см~3

(к р и в а я

I х ) ,

что

не

с о гл а с у е т с я

 

с

 

.

Как

и в

исходном

образце-,

при

Т

<■ 300 К изменение

концентрации

н осите­

л ей

н езн ач и тел ьн о . При

Т

>■ 300

К наблю дается акти вац и я

электрон ов

с глубоких донорных

уровн ей . В

этом

случае

 

проводимость

я в л я е тс я

ч и сто

примесной,

ч то

п озволяет

по

известным

соотношениям

/8 7

опре­

д ели ть

параметры

это го

д о н о р а:

 

 

=

0 ,5 5

эВ,

=

5 ,8 * 1 0 * '

см- 3 .

 

О бразец

2 получен

из

верхн ей

ч ас т и

м онокристаллического

сл и тк а,

к у д а в

п роцессе

выращивания

о тго н я ется

избыточный

индий. Такие

кр и с ­

таллы

рассл аи ваю тся хуже

и в некоторых случаях содерж ат заметные под

микроскопом м еталли чески е

вклю чения. Зависим ости

 

 

(Т )

д л я исхо ­

дн ого

(к р и в ая

2 )

и

отожженного

в

те х

же

условиях

(кр и вая

2Ï-)

об р аз­

цов

показываю т увеличение

всл ед стви е

отж ига концентрации

свободных

эл ек тр о н о в по

в с е й

тем пературной

области

(8 0 -4 0 0

К)

при

слабой

ее

тем пературной

зави си м ости .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полученные изменения с температурой коэффициента Х олла не п о з -

воляют определить концентрации мелкой донорной и акц еп торн ой при­

месей,

используя

только

уравнение

эл ектрон ей тральн ости . Л о к ал и за ­

ция электрически активных примесей в областях

в а н - д е р - в а а л ь с о в с -

ких связей

не

д ает

возможности в

дополнение

к

этом у р а с ч е т у

 

и с ­

пользовать

данные температурной

зависим ости

подвиж ности,

 

т а к

к а к

эффективность рассеяния

движущихся вдоль слоев

н о си тел ей

 

м еж слое­

выми дефектами н еизвестна. Вот

почему высокие

зн ачен и я х о л л о в с -

кой подвижности

электронов в

I n Se

при их движении в д о л ь

с л о е в

(до 1 ,8 •К)'* см^/В -с

цри

Т =

00

К)

определяют ч и сто ту

и с т р у к т у р ­

ное совершенство слоев, но слабо

характеризую т

д еф ектн о сть меж сло­

евого пространства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку для

слоистых кристаллов х ар актерн о

преимущ ественно

межслоевое расположение неконтролируемых и легирующих

п ри м есей ,

большинство которых в цроцессе

выращивания

м онокристаллов

о т г о н я ­

ется в конец слитка, физические

свой ства м оноселенида

индия

п лохо

поддаются управлению путем е го

легирования. Более

сущ ественным об­

разом изменить их,

включая явления

п ерен оса, можно

п утем

 

и н т е р к а -

лирования чужеродными атомами,

ионами или молекулами,

которы е

су ­

щественно изменяют

не только

межслоевое взаи м о д ей стви е,н о

и св о й ­

ства переноса

вдоль

слоя. В‘ зависимости от типа

и н те р к а л я н та

е г о

воздействие может проявляться различным образом .

Т ак,

атомы

 

т е л ­

лура в

моноселенвде

индия образуют в

межслоевом

п р о стр ан ств е

ц е ­

почечные структуры,

воспроизводящие в

спектре

ф отопроводим ости

интеркалата ’ I n Se

+

Те

спектральную

зависим ость

т е л л у р а

 

/ 9 / .

 

Влияние

интеркалированного

теллура можно

о тч етл и во

наблю дать

и на температурной

зависимости коэффициента Холла

( р и с . 2 ) .

И н тер -

калирование проводилось из паровой фазы в течение 240

ч

цри

4 5 0 °С .

Для сравнения приведены также зависим ости д л я

и сходн ого

о б р а зц а

I n Se

(кривая

2 ) ,

а также зависимости отожженного в

вакуум е

при

тех же

условиях

(кривая 1 ) . При этом

концентрация

свободны х

э л е к ­

тронов

существенно

уменьшается

(н а

д в а -тр и

порядка в

зав и си м о сти

от условий

интеркалирования)

а

в

области Т > 300

К

н аб лю д ается а к ­

тивация электронов

о глубокого донорного уровн я (

 

-

0 ,6 4

7

0 ,6 7 эВ;

 

=

3 ,5 - 1 0 ^ ° см“ 3 ) .

В

исходных

обр азц ах

I n S e ,

а

т а к ­

же отожженных в вакууме при тех

же условиях, э то т глуб оки й донор

не наблюдался. Следует

отм етить, ч то

полученное

зн ачен и е

W#

х о ­

рошосо гл асу ется с

концентрацией реально вн едрен н ого

в

I n Se

т е л ­

лура, которая определялась радиоизотопным методом

с и сп о л ьзо в ан и ­

ем меченного

изотопа

Те 725 . Холловская подвижность

в о в с е м

ин­

тервале

температур

(8 0 -4 0 0 К)

определяется

рассеян и ем н а

го м о п о -

лярных оптических фононах и при 80 К принимает

зн ач ен и я

 

7 9 4 0 ,5 9 5 0

44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и 5480 см12/В - с

со о тв етств ен н о

д л я

 

 

 

 

 

 

и сходн ого,

отожженного в вакуум е

и

 

 

 

 

 

 

интеркали рован н ого

к р и стал л о в .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И нтеркалир ование 1л Se

ионами

 

 

 

 

 

 

лития

осущ ествлялось

методом т я н у -

 

 

 

 

 

 

щвго

эл ек тр и ч ес к о го

ноля Д / . И з в е ­

 

 

 

 

 

 

стно

сообщение

Д о /

об

исследовании

 

 

 

 

 

э т о г о и н т е р к а л а т а ,

гд е

изучены

БАХ

 

 

 

 

 

и эл ек тр о п р о во д н о сть . У становлено

 

 

 

 

 

 

увеличение ан и зотроп и и

электропро ­

 

 

 

 

 

 

водн ости 6jc }вйс после

и н теркали ро -

 

 

 

 

 

ван и я п ри бли зи тельн о

в

2 раза и меж-

электронов вдоль слоев в ис­

олоевого

б а р ь е р а

н а 17

мэВ. Однако

ходном

( ! )

и интеркалирован -

о т с у т с т в у е т информация

об

изменении

ных ионами

лития

1 2 , з ; об­

р азц ах

InSC

 

 

холловской подвиж ности и концентра­

 

 

 

 

 

 

 

ции

н оси телей

з а р я д а . В оздействие

интеркалир ования, к ак

следует

из

проведенны х

изм ерений,

наиболее

зам етно п роявляется в

зависи ­

м остях

холл о вско й

подвижности

 

 

Т) ( р и с .З ) .

Концентрация внед­

ренных

ионов л и ти я

со с та в л я л а

8 «ТО2®

(кр и вая

2)

и 2 ,7 * ТО2* см“ 3

(к р и в ая

3 )

д л я

исследованны х

образцов

и определялась

по количест­

ву

э л е к т р и ч е с т в а ,

прошедшего

ч ер ез

о б разец в

процессе

интеркали -

р о ван и я . В недрение

Ы *

уменьшает

низкотемпературную

подвижность

и приводит

к преобладанию

в этой области р ассеян и я свободных эле­

ктронов ионизированными примесями. Концентрация свободных электро ­

нов

в р е з у л ь т а т е

интеркалирования

и зм ен яется

незначительно.

 

 

 

В

сл у чае

интеркали р ования в. межслоевое

пространство

In S e

мо­

лекул

ан тр ац ен а Д 1 7

концентрация свободных электронов и их хол­

лов с к а я подвиж ность

jV jc ( Г )

практически

не

меняю тся. Существен­

ным я в л я е т с я

то л ьк о

увеличение

/ в 11с

,

которое

наиболее значи ­

тельн о

в. о б л асти

азотны х

тем п ератур, гд е

может превышать анизотро­

пию

I n Se

п о ч ти

н а

тр и

п о р яд ка . Причиной

э т о го , я в л я ется

зн ачи тель­

ное

уменьшение

 

Таким образом , в зависимости

от природы и

ко­

л и ч е с тв а внедрен н ой

прим еси,соверш енства.интеркалируем ого кри стал ­

л а можно и зм ен я т ь

в

заданном направлении определенные электриче­

ские

параметры сл о и сто го

полупроводника

 

 

%р ц с ) .

 

 

 

 

1 . Г ри горчак

И .И ., Ковалгок З . Д . ,

Юрценюк С .П . Получение

и с в о й с т -

в а

интеркалированны х

слоисты х

соединений

типа

4 " S B

/ /

 

И зв.

АН СССР.

Не о р га н ,

м атериалы . -

1 9 8 1 .

-

£ ? , И 3 . -

С.

4 1 2 -4 1 5 .

2 . Товстю к

К .Д . П олупроводниковое

м атериаловедение. -

Киев

: На­

у к .

д у м к а,

1 9 8

4 .

- 264 о .

 

 

 

 

<

 

 

 

 

 

3 . А бдуллаев

Г . Б . , Атакишиев

С .М ., Ахундов Г .A i 'Анизотропия

эл ек ­

три ч ески х

сво й ств

селен ц д а

индия Г /

Некоторые

вопросы

экспери ­

м ентальной

и тео р ети ч еск о й

ф и зи к и ,-

Б аку :

элм ,

1 9 7 7 .

- С .3 5 -4 6 .

4 .

flla si

0 .,

M icocci G .,

Rizzo A .,

Tepore

A.

E l e c t r i c a l

P r o p e r -

 

t i e s

o f

Indium

S elen id e

 

S in g le

C ry s ta ls

/ /

P h y s .

R ev.

B.

-

 

 

1983.

-

27,

N

4 .

-

P. 2429-2434.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 ,

E lectro n

s c a tte r in g

mechanisms

in

n - ty p e

in d iu m

s e l e n i d e

/

 

 

A .Segura,

F.Pom er,

A .C an tarero

 

e t

a l .

/ /

I b i d .

- 1 9 8 4 .

-

2 9 ,

6 ,

N 10. - P .

5708-5717.

 

 

L. E lectro n -p h o n o n

s c a t t e r i n g

 

~

 

C ingolani

R .,

V aean elli

 

i n

 

 

 

tra n s p o rt

p ro p e rtie s

o f

InSe s in g le

c r y s t a l s

/ /

Nuovo

C im .-

 

7 ,

1985.

-

6D,

N

5.

-

P. 383-392.

 

 

P r o p e r tie s

o f

n - In S e

S in g ­

A nnealing

B ehaviour

o f

E l e c t r i c a l

 

le C ry s ta ls

/

 

S .S h ig eto m i,

I .

I k a r i ,

Y.Koga

 

e t

 

a l

/ /

 

 

Phys.

S ta t.

S o l.

( a ) .

-

1984.

-

86*

N 1.

-

P . K 69-K 72.

М.

 

 

8. Блекмор* Дж.

Статистика

электронов в

полупроводниках .

-

 

 

9 .

Мир,

1964.

- 392 с .

 

 

 

З .Д .,

Савицкий

_

 

_

 

 

 

 

 

х а ­

Бакуменко В .Л .,

Ковашок

П .И .

С п ек тр ал ь н ая

 

рактеристика фотопроводимости монокристаллов

In S e

,

и н т е р к а -

 

лированных

Те / /

Укр.

р з .

журн.

-

Ï9 8 3 .

-

2 8 ,

4 .

-

C .6 Ï 0 -

10 .

Guseinov

G .D .,

H ustafaeva

S.W .,

A b d u llaev

E .G .

E f f e c t

o f

L i­

 

thium

in te r c a la tio n

on

th e

E l e c t r i c a l

P r o p e r t ie s

o f

InS e

-

 

 

S in g le

C ry sta ls

/ /

Phys.

s t a t .

 

s o l .

A.

-

1985 .

-

8 8 ,

N

2 ,

 

 

P. K205-K207.

Минтянский

И.В.

Электрические

с в о й с т в а

I n S e

,

1 1 . Ковалюк

З .Д .,

 

интеркалированного

молекулами

антрацена

/ /

У кр.

ф и з.

ж урн .

-

 

1982.

-

2

,

*

4.

-

С .616 -617 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УДК 537 .311 .33:535 .341

Т.С .Бзртович, С.И.1Ъинева, О .Т .Столярчук, А.Д.Огородник, Е.С.Шарлей

ООРБЕНЮСТИ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛОВ J ty S â j ,

СВЯЗАННЫЕ С АНИЗОТРОПНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ СТРУКТУРНЫХ ДЕШСТОВ

Кристаллы полупроводникового соединения

1пц Se5

-

ром би ческой

сингонии (пространственная группа, _

 

)

~ п ри н адлеж ат к г р у п ­

пе "жестких" слоистых структур. Анизотропия

к р и стал л и ч еск о й

р е ­

шетки

определяет анизотропию

е г о

э л е к т р и ч е с к и х ,о п т и ч е ­

ских и фотоэлектрических свойств Д - 4 7 ,

зави си м ость

полож ения

 

края собственного поглощения и длинноволновой

границы ф о то ч у в с т ­

вительности от

ориентации образца и поляризации падаю щ его и зл у ч е ­

ния. Анизотропия внутреннего поля в кристаллической

реш етке

может

приводить к особенностям в распределении

структурны х д е ф е к то в

в

анизотропных полупроводниках, что должно

оказы вать зам етн о е

вл и я ­

ние на их свойства. Однако таких сведений об

Щ

Ses

в л и т е р а т у ­

ре не им еется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изучение этого вопроса п редставляет

и н терес

не

то л ь к о в

 

с в я ­

зи с возможностью управления характеристикам и

м атер и ал а

п у тем

и з ­

менения условий

получения и обработки к р и стал л а,

ч т о в

свою

оч е­

редь приводит к изменению распределения

деф ектов

с тр у к ту р ы .Т ак о е

изучение важно также для выделения эффектов,

связанны х

с а н и зо т ­

ропным распределением неоднородностей

в

кри сталле

при и с с л е д о в а -

46

нии явл ен и й ,

обусловленных

анизотропией кристаллической

реш етки.

Т ак,

д л я кр и стал л о в n - I r t^ S e s

,

получающихся

при

выращивании ме­

тодом

вы тяги ван и я

и з р ас п л а в а

н а за тр а в к и ,

 

ориентированные вдоль

кр и сталлограф и ч еского

направления

 

/0 0 1 7 ,

величина поперечной

ф о-

то эд с

Дембера

обычно

больше,

чем

д л я кристаллов

/ ty S f j

р г типа

проводим ости,

растущ их

вдоль

направления

/ 0 1 0 / .

Кроме т о го , наблю­

даем ая

в n - I f y S e j

 

ф отоэдс

зави си т от

термической

обработки

об­

р а зц о в .

Это

св и д е те л ь с тв у ет

о том,

ч то

она

 

обусловлена

не

только

анизотропией

кри сталли ческой

реш етки, но

и

 

наличием неоднороднос­

т е й , ориентированных

определенным

 

образом .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для и сслед о ван и я

структурн ого

соверш енства

1п ц Ses

 

приме­

н ял ся

м етод

р ен тген о вск о й дифракционной микроскопии, позволяющий

обнаруж ивать дислокации, дефекты упаковки, наличие фаз

и выделе­

ние примесей

/ 5 / .

К ристалл

у стан авл и вал ся

в

отражающее

положение

к выбранной

п л о ско сти ,

исследования проводились

по

методу Б е р га -

Б ар р ета н а у стан о вк е

У РС -0,02

в

Си

-и злучен и и . На топограммах

д л я кр и стал л о в

Iffy Ses

и - и

 

/>-типа проводимости видна

ориентация

протяженных д еф ектов

вдоль

оси / 0 0 1 / .При

нарушении

оптимальных уоло-i-

вий р о ста в u-JuySes появляю тся

области включений,локальные

разложе­

ния, коли чество

которых

уменьш ается

после

отжига

в вакууме .Для крис­

тал л о в p-Juf se5 х ар ак тер н а

крупноблочная структура,

которая

не

изме­

н я ется

при отж иге.

Как

и

в

/7 - 7 / у Se^

,

зд е сь

заметны

протяженные

дефекты

вдоль

оси

/0 0 1 7 ,

х о тя

выращивание

в

этом

случае

 

проводит­

с я на

з а т р а в к и ,

ориентированные

вдоль направления /D l0 7 .

 

Однако

п лотн ость протяженных

деф ектов

в р -Т пуВ с^

значительно

меньш е,чем

в к р и стал л ах

 

/'-т и п а

проводимости,

выращенных вдоль

/0 0

$ 7 .

 

 

С

этим

с в я за н а

р азн и ц а

в

сп ектрах

поглощения в

облаоти проз­

р ачн о сти д л я

к р и с та л л о в ,

выращенных вдоль

разных

кристаллограф и­

ч ески х

нап равлен и й . Оптические

исследования

проводились

 

с

помощью

инф ракрасного

сп ектром етра ИКС-31.

Измерялось

пропускание

образ­

цов разны х толщин,

сколоты х

в

плоскости

(1 0 0 ),

и

определялся

коэф ­

фициент

поглощ ения

 

 

с

учетом

м ногократного отраж ения.Д ля

Ity S es ,

к а к и

д л я тв ер д о го

р а с т в о р а

1 п ц ( S e ^ ) ^

TeSx

/ 6 / ,

получено

меньшее

поглощение в области п розрачн ости

для кри стал л о в, выращенных вдоль

направления

/0IQ 7»

с

меньшим количеством

протяженных д еф ектов,чем

при выращивании вд о л ь /ÔOXj, Ранее на основе теорети чески х

р а с ч е ­

тов п о л а гал и ,

ч то влияние

дислокаций на

поглощение

с в е т а

в

полу­

проводниках ничтожно м ало и не может быть обнаружено эксперимен­

тал ьн о

/ 7 7 . В последствии было

обнаружено,

ч то

п лотность и р асп р е ­

деление

дислокаций

сущ ественно

влияют

н а

оптические сво й ств а полу­

проводников / 8 , 9 7 .

Особенно зам етно

влияние

структурн ого с о в ер -.

ш енства

кр и стал л о в

н а поглощение Ш С-излучения

при малых толщинах

образцов. Для кристаллов

, выращенных вд о л ь

н ап р авл ен и я

/0 0 5 7 , является характерным увеличение коэффициента

поглощ ения d

в области прозрачности с уменьшением толщины о б разц ов

d ( р и с . 1 ,

кривая I ) .

Это свидетельствует о

большем поглощ ении в

п р и п о вер х ­

ностном слое по сравнению с объемом.

 

Увеличение

плотности протяженных

стр у - ig.fe.O u'.cu')

 

ктурных дефектов при росте вдоль /00% 7

 

приводит к

возрастанию поверхностного

 

поглощения,

чего не наблюдается

для

 

р - I n S e $

, выращенного вдоль /Щ ) 7

 

(р и с .1 , кривая 2 ) .

 

20

40

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ю*/т.к

 

Рио.1. Зависимость коэффициента поглощения от

о б р атн о й

т о ­

 

 

лщины образцов

I f y S â j

, выращенных вдоль

разн ы х

к р и с т а л ­

 

 

лографических направлений;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

- /0 0 1 /;

2

- /W Q7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р и с .2 . Температурная

зависимость

электр о п р о во д н о сти

д л я

 

 

p - I n jjS e j

при

разной ориентации образц ов:

 

 

 

 

 

 

 

1

- вдоль

fîC n Ji 2 -

вдоль / Н О /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку протяженные

структурные ‘дефекты

в

п л о с к о с т и

наилуч ­

шего

скола (100)

в

 

 

имеют определенную

ориентацию п р е д с ­

тавляет интерес сравнение

характеристик

о б р азц о в,

вы резан н ы х

вдоль

кристаллографических направлений /) 1 0 7

и /Ю 1 7 .

На р и с . 2 п о к а за н а

температурная

зависимость

электропроводности

&

 

д л я

р - 1 п у $ е $

В кристаллах я - I t y

Ses

 

о концентрацией н о си тел ей

т о к а

(2

f

5 ) '

*1014

см”3 температурные

зависимости

эл ек тр о п р о во д н о сти имеют

т а ­

кой же характер,

однако

анизотропия

&

при п р о тек ан и и

т о к а вд о л ь

.направлений /5 1 0 /

и

/5(317 увеличивается

и за в и с и т

о т с т е п е н и

с о -

верданства кристаллов. Возможно, это

св я зан о

о тем , ч т о

н ап р авл ен ­

ные структурные дефекты могут быть заряжены и

вызываю т

доп олн и ­

 

тельное рассеяние носителей при движении их в

н а п р ав л ен и и ,

п ерп ен ­

дикулярном к их расположению. Влияние

ориентации стр у кту р н ы х

д е ­

фектов

на прохождение тока

вдоль направления Д 0 0 7 мы в

э т о й р а б о ­

те не рассматриваем, так как слоистая

стр у к ту р а

к р и с т а л л а н а л а га е т

48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гшо т.к

 

 

 

 

 

Р и с .З . Зависим ость времени

сп ада

сигнала

фото­

 

 

 

 

 

проводим ости д л я p - lrtu S e *

 

при разн ой ориента­

 

 

 

 

 

ции

обр азц о в:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

-

вдоль

/0 0 1 7 ;

2 -

вдоль

/М О /

 

 

 

 

 

дополнительные

усл о ви я на

механизм

 

п ерен оса

носителей в

этом нап­

равл ен и и .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Влияние

ан и зотроп н ого расп ределен и я

структурных дефектов в

I/ty S e ^ п р о я в л я е тс я

также

при

измерении магнитосопротнвления для

о б р азц о в,

ориентированных

по разным

кристаллографическим

направле­

ниям . При

пропускании

то к а

вдоль

направления

/0 0 4 7

значение м агни-.

тосоп роти влен и я

d f i / f i

=

2 т4 %,

то гд а

как. при

протекании

то к а вдоль

Æ ï0 7

à f i / f i

-

0 , 2 / 0 , 4

%. Для

изготовленны х

 

образцов из

кри стал ­

лов

 

S gj

с

мелкими р а з ориентированными

блоками

значения эл ек т ­

ропроводности

и м агнитосопротнвления

 

практически не отличаю тся при

пропускании

т о к а

вдоль

разны х кристаллограф ических

направлений.

 

 

Различие

в

с в о й ств ах

образцов

 

I n у Ses , содержащих протяженные

структурные

деф екты , 'вы резанны х вдоль

кристаллограф ических напра­

влений

/Ô IQ /

и

/00% 7, в о з р а с т а е т

при

 

понижении тем пературы .К ак бы­

ло

 

п о к азан о

в

/ i o j ,

при

измерении

фотопроводимости

наблю дается во ­

зр астан и е

шума в

тем пературном

интервале

2 Ï0 -2 5 0 К при ориентации

образцов вдоль

кристаллограф ической

 

оси

/ÔÏQ/ .

П оскольку врем я жи­

зни

неравновесны х носи телей в значительной

степени

о п ред еляется

дефектностью

к р и с та л л а , п р ед ставл яет

и н терес

измерение релаксац и и

фотопроводимости

образцов

I n у Se^

 

разн ой ориентации. И сследования

проведены

в

тем пературном интервале

Ï4 0 -2 9 5

К. Как

видно

из р и с .З ,

в случае ориентации образцов вдоль

оси Ц щ ]

врем я

спада

си гн ала

фотопроводимости

о с т а е т с я постоянным

во всем исследуемом и нтерва­

ле

тем п ер ату р . При ориентации образцов вдоль

оси / 6 1 0 / охлаждение

от

комнатной

температуры

д о 210

К приводит

к

заметному увеличению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49

постоянной времени. С понижением температуры также сущ ествен н о

увеличивается коэффициент поглощения для

тонких о б р азц о в .и з г о т о в ­

ленных из кристаллов, выращенных вдоль нап равлен и я

/ 0 0 1 / \

Приведенные результаты свидетельствую т о

том ,

ч т о и с с л е д о в а ­

ние свойств анизотропного полупроводника

I n y Se5

должно проводи ­

ться о учетом особенностей распределения

в нем структурн ы х н есо ­

вершенств, влияние которых увеличивается

при

понижении

тем п ер ату ­

ры. Возможность управлять их плотностью

путем

и зм ен ен и я

услови й

получения кристалла и его термообработки

п о зв о л я е т р е г у л и р о в а т ь

свойства в нужном направлении, требуемом

при

п р акти ч еско м приме­

нении материала. В частности, выбор

соответствую щ их

у сл о ви й

выра­

щивания кристаллов

In 4 Ses

позволил

увеличить

 

п р о зр а ч н о с т ь

в

ИК-

области, что важно в случае

применения

их

в

к а ч е с т в е

длинноволно ­

вых

оптических фильтров

Д 1 / .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 . The band edge

and th e

energy

spectrum

o f Tn^Se /

 

D .M .B erch a,

 

A .N .BoretS,

I.M .S ta k h ira ,

K .D .Tovstyuk

/ /

P h y s .

 

a t a t .

a o l i d i . -

 

1967. -

21,

N

2 . - P. 769-77^.

 

 

 

 

 

 

с в о й с тв

In 2 Se /

2. Анизотропия

электрических

и ф отоэлектрических

 

И.П.Кадько. В.А.Романов,

Э .И .Ратба

и д р .

/ /

Ф изика

т в е р д о г о

.

тела. -

1905.

-

2 , JS

6 . -

С.

1 7 7 7 -1 7 8 ?;

 

 

 

i

 

п о п е р е ч н а

ф о -

3 . Гертович Т .С ., Огородник А.Л . Фотопров1Дн1сть

 

 

т о - е ,р .с .

Дембера в

J ^ S e

/ J

М атертали

к ш л е й н о !

ко н ф ер ен ш г

 

молодих науковвдв Буковини з проблем природничих

n a y it.

 

-

Ч ер -

 

Н1ВЦ1,

1970. — 0 . 9 Ï —93.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Анизотропия фотоэлектрических свойств

м он окри сталлов

 

 

/

 

Ю.Н.Оришин, В .П .Савтич, И.М.Стафира

//Ф и з .э л е к т р о н и к а ,-

1 9 8 2 ,-

5 . Оманский Я.С .,'С к ак о в

Ю.А.,

Иванов

А .Н .

и

д р .

К р и стал л о гр аф и я,

 

рентгенография и электронная микроскопия.

-

М.

: М етал лу р ги я,

 

1982. —631 о.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электрические

и

оптические

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в о п р о с у ---------------------- ----------------- „

----------

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ / шизика

твердого

т е л а .

- 1 9 6 5 .

-

7 ,

 

 

 

8 . Вшшв дислокаидй в CdSà

на

поглинання

п о л я р и зо в ан о го

випром г-

нш ання

/

Т .С .гертович, С Л .Г ри н ьова,

В.М .Грицюк,

Г .М .Р а р е н к о //

Фтз. электрогака. - 1970.

-

2 . - С.

3 0 -3 6 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 . Баженов А .В .,

Осипьян Ю.А.,

Штейнман Э.А. М еханизм

реком бинации

на дислокациях

в

селениде

кадмия

/ /

Физика

т в е р д о го т е л а .

-

1980. -

2 2 ,

№ 2 .

- С.

389 -394 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Влияние

распределения

структурных де’ф ектов

в

ан и зо тр о п н о м кри с­

талле I n v Ses

на его

свойства /

Т .С .гер т о в и ч ,

С .И .Г р и н е в а ,

А.Д.Огородник

и др .

/ /

М атериаловедение

халькоген и дн ы х

и

к и с ­

лородсодержащих полупроводников

: Т е з .

д о к л .

-

Ч ерн овц ы ,1 9 8 6 .-

11. Получение

монокристаллов

1 п у 5 е $ л пригодных д л я

 

и зг о т о в л е н и я

оптических

 

фильтров

/

Т .С .Гертович, С .И .Г р и н ева,

Б .Н .Г р и щ ж и

д р . / Укр.

физ.

ж урн .- 1982. - §7,

Л 8 .

-

С .

1 - Ï 9 Ï - I Î 9 4 .

 

 

Соседние файлы в папке книги