Фотоэлектромагнитные и магнитооптические методы определения электрофизических и рекомбинационно-диффузионных параметров носителей заряда в узкозонных полупроводниках

• Автор: Костюченко, Владимир Яковлевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 286 с. : ил.

Оглавление

Список условных сокращений и обозначений

ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ И

РЕКОМБИНАЦИОННО-ДИФФУЗИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В УЗКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ

1.1. Введение

1.2. Методы определения времени жизни носителей заряда

1.3. Методы определения подвижности электронов в КРТ р-типа

1.4. Методы определения параметров рекомбинационных центров

1.5. Фотомагнитный эффект и фотопроводимость в магнитном поле .
1.6. Фотопроводимость и фотомагнитный эффект в варизонных полупроводниках
1.7. Свойства полупроводников в квантующих магнитных полях
1.8. Выводы и постановка задач
2. АППАРАТУРНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ СИГНАЛОВ
МАГНИТООПТИЧЕСКИХ РЕЗОНАНСОВ И
ФОТОЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЭФФЕКТОВ В УЗКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
2.1. Введение
2.2. Экспериментальный комплекс для регистрации магнитооптических резонансов и измерений сигналов фотоэлектромагнитных эффектов
в геометрии Фойгта
2.3. Лазеры на окиси углерода
2.4. Автоматизированный комплекс для измерений сигналов фотоэлектромагнитных эффектов в геометрии Фарадея или Фойгта
2.5. Подготовка исследуемых образцов
2.6. Выводы
3. МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ В УЗКОЗОННЫХ
ПОЛУПРОВОДНИКАХ
3.1. Введение
3.2. Модуляционные методики измерений в узкозонных полупроводниках
3.2.1. Зондовая модуляционная методика измерений ФМЭ и ФП в магнитном поле при модуляции света и синхронном детектировании .
3.2.2. Методика модуляции магнитного поля и синхронного детектиро-
вания на второй гармонике резонансов магнитооптических эффектов в узкозонных полупроводниках
3.3. Методики определения концентрации и подвижности основных но-

сителей заряда
3.3.1. Методика определения параметров по холловским измерениям .
3.3.2. Определение концентрации вырожденного электронного газа из
осцилляций Шубникова-де Гааза
3.3.3. Определения концентраций и подвижностей разного сорта носителей заряда в ГЭС МЛЭ р-КРТ
3.4. СВЧ-методика определения эффективного времени жизни неравновесных носителей заряда
3.5. Выводы
4. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОДВИЖНОСТИ ННЗ, ОТНОШЕНИЯ
ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ОБЪЕМЕ И КОНЦЕНТРАЦИИ РЦ ДЛЯ ГЭС МЛЭ Р-КРТ ИЗ ФП В ГЕОМЕТРИИ ФАРАДЕЯ
4.1. Введение
4.2. Изменение проводимости образца в магнитном поле при освеще-
нии в случае доминирующей рекомбинации носителей заряда Шокли-Рида-Холла
4.3. Теоретический и экспериментальный анализ сигналов ФП в р-КРТ
при низких температурах
4.4. Метод определения подвижности ННЗ в ГЭС р-КРТ
4.5. Влияние концентрации рекомбинационных центров на ФП в геометрии Фарадея
4.6. Определения отношения времени жизни носителей заряда и концентрации РЦ в МЛЭ р-КРТ
4.7. Выводы
5. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ И СКОРОСТИ
ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ ННЗ НА ПОВЕРХНОСТЯХ ПЛЁНКИ КРТ Р-ТИПА ИЗ ФМЭ И ФП В ГЕОМЕТРИИ ФОЙГТА.
5.1. Введение
5.2. Теоретическая модель поведения фотогенерированных носителей
заряда в пленках ЖФЭ КРТ, помещенных в стационарные скрещенные электрическое и магнитное поля
5.3. Теоретический и экспериментальный анализ ФМЭ и ФП в магнитном поле для геометрии Фойгта на ГЭС ЖФЭ КРТ
5.3.1. ФМЭ и ФП в магнитном поле для пленок п-типа
5.3.2. ФМЭ в пленках р-типа
5.3.3. ФП в магнитном поле для пленок р-типа
5.4. Фотопроводимость в магнитном поле в геометрии Фойгта и фото-
магнитный эффект в ГЭС МЛЭ р-КРТ с приграничными варизон-

ными слоями
5.4.1. Поведение неравновесного электронно-дырочного газа в скрещенных стационарных электрическом и магнитном полях
5.4.2. Теоретический и экспериментальный анализ магнитополевых зависимостей ФП и ФМЭ
5.5. Определение времени жизни неосновных носителей заряда в объеме и их скоростей поверхностной рекомбинации в ГЭС КРТ р-типа
5.6. Выводы
6. РЕЗУЛЬТАТЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ ДЛЯ МЛЭ КРТ Р-ТИПА НА
РАЗРАБОТАННОМ КОМПЛЕКСЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ И РЕКОМБИНАЦИОННО-
ДИФФУЗИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В УЗКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
6.1. Введение
6.2. Зависимость подвижности электронов от температуры
6.3. Оценка параметров рекомбинационных центров
6.3.1. Оценка параметров РЦ из температурной зависимости времени
жизни электронов
6.3.2. Оценка параметров РЦ по зависимости отношения времени жизни
носителей заряда от концентрации равновесных дырок
6.4. Фотопроводимость в геометрии Фарадея в условиях смешанной
проводимости
6.5. Измерения нормальной и латеральной компонент темнового тока п-
р-фотодиодов на основе ГЭС МЛЭ р-КРТ
6.6. Фотомагнитный эффект и фотопроводимость в магнитном поле для
геометрии Фарадея на ГЭС р-КРТ со встроенными нанослоями в варизонных приграничных областях
6.7. Выводы
7. МЕТОД БЕСКОНТАКТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ
ИОНИЗАЦИИ РЦ В ВЫРОЖДЕННЫХ УЗКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
7.1. Введение
7.2. Влияние магнитного поля на энергию электронных состояний в полупроводниках
7.3. Осцилляции магнитосопроотивления и магнитопропускания при
монохроматической подсветке с энергией фотонов меньше ширины запрещённой зоны
7.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованных источников

применим при температурах, когда концентрация основных носителей заряда подчиняется условию р > [jun/Цр )х п, что соответствует Т< 135 К для х « 0,22.
Было установлено, что в температурном диапазоне (30+180 К) подвижность электронов в объёмном р-КРТ с х = 0,225+0,23 определяется выражением
jun =сТ~(м2/Вхс), где с = (1,3+1,43)х102. Однако в этом методе не учитывалось наличие рекомбинационных центров и считалось, что концентрации неравновесных тяжелых дырок и электронов равны: Ап=Ар. Кроме того, для использования этого метода требуется однородная засветка всего образца, что может приводить к появлению фото-ЭДС на контактах.
Метод фото-Холла был применён в работе [36] для определения подвижности ННЗ в образцах р-КРТ, выращенных методом ЖФЭ. Авторы получили два странных результата, физическая природа которых никак не объясняется. Во-первых, подвижность ННЗ одинакова для трех образцов (с составами Cd -0,2; 0,21 и 0,3) и остается постоянной в температурном диапазоне 77+150 К, что противоречит современным представлениям [37] о переносе носителей заряда в КРТ. Во-вторых, после конвертирования образцов в n-тип отжигом в атмосфере ртути подвижность электронов уменьшилась в полтора раза.
Так как подвижность неосновных электронов в КРТ при азотных температурах достаточно большая (4+8 м2/Вхс), то их коэффициент диффузии сильно зависит от магнитного поля. Это было использовано в работе [38], где был предложен метод определения подвижности электронов, основанный на подав-