Особенности спектров собственной фотопроводимости в высокоомном фосфиде индия с примесями Cu и Fe

• Автор: Макаренко, Филипп Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПОВЕДЕНИЕ ГЛУБОКИХ ЦЕНТРОВ В СОЕДИНЕНИЯХ А3В5

1.1 Процессы фотопроводимости

1.2 Влияние электрического поля на сечения захвата

1.2.1 Процессы захвата и генерации на ловушках

1.2.2 Случай притягивающих ловушек

1.2.3 Случай нейтральных ловушек

1.2.4 Сечения захвата в случае отталкивающих центров

1.3 Примесные состояния меди в фосфиде галлия, фосфиде

индия и арсениде галлия
1.3.1 Особенности поведения примеси меди в фосфиде галлия
1.3.2 Примесные состояния меди в фосфиде индия и
арсениде галлия
1.3.3 Поведение железа в фосфидах галлия и индия
1.4 Влияние пассивации поверхности соединений А3В5 на СФП
1.5 Токи ограниченные пространственным зарядом
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 Подготовка образцов для исследований
2.2 Методика исследования спектров фотопроводимости
2.3 Особенности исследования ФП при низких температурах
2.4 Методика исследования спектров излучения и поглощения
ГЛАВА 3. СОБСТВЕННАЯ ФОТОПРОВОДИМОСТЬ ФОСФИДА ИНДИЯ, КОМПЕНСИРОВАННОГО МЕДЬЮ И ЖЕЛЕЗОМ
3.1 Собственная фотопроводимость образцов 1пР:Си
3.2 Влияние механической полировки поверхности на вид
спектра в собственной области ФП в 1пР:Си

3.3 Влияние пассивации поверхности на СФП InP:Cu
3.4 Влияние травления поверхности образца на вид спектров СФП
3.5 Вольтамперные характеристики InP:Cu
3.6 Влияние поля на собственную фотопроводимость InP:Cu
3.7 Влияние интенсивности излучения на вид спектров СФП InP:Cu

3.8 Влияние фокусировки луча вблизи положительного и отрицательного контактов на СФП
3.9 Влияние фокусировки луча вблизи положительного и отрицательного контактов на СФП для InP:Cu с золотыми контактами
3.10 Влияние криогенных температур на СФП InP:Cu
3.11 Особенности собственной фотопроводимости в InP:Fe
3.12 Анализ формы спектров СФП InP:Cu, InP:Fe и GaP:Cu
3.13 Результата аппроксимации спектров InP:Cu и их обсуждение
3.14 Аппроксимация спектров InP:Fe
3.15 Аппроксимация деградации высокоэнергетического пика InP:Cu
3.16 Аппроксимация спектров СФП GaP:Cu
3.17 Измерение времени жизни в InP:Cu
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ПРОГРАММА АППРОКСИМАЦИИ СПЕКТРОВ СФП InP.’Cu и GaP:Cu в математическом пакете MATHCAD 2001 PRO
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПРОГРАММА АППРОКСИМАЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ СО ВРЕМЕНЕМ ВЫДЕРЖКИ ЗНАЧЕНИЯ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПИКА. И ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ ПРИ ЭТОМ ПАРАМЕТРОВ Q, И Q2 в математическом пакете MATHCAD 2001 PRO
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Огромный интерес к явлению фотопроводимости (ФП) обусловлен тем фактом, что оно лежит в основе огромного количества фотоприёмников. К примеру, простое фотосопротивление позволяет регистрировать разнообразные излучения от далёкого инфракрасного (ИК) излучения до ядерных частиц высокой энергии. ФП наблюдается как в полупроводниках (ПП), так и в изоляторах. Полупроводниковые соединения А3В5, такие как 1пР, СаР и СаАя, широко применяются в изделиях микро-, нано- и оптоэлектроники. Основной интерес к 1пР обусловлен тем, что его спектр возбуждения ФП совпадает со спектром излучения серийных светодиодов на основе СшАб, что позволяет рассматривать 1пР как перспективный материал для изготовления резисторных оптопар.
Известно, что наличие в кристаллах атомов примесей в значительной мере определяют свойства материалов. Первоначально исследовались примеси, образующие “мелкие” водородоподобные уровни в зоне запрещённых энергий. В настоящее время их свойства хорошо изучены. Долгое время присутствие в материале примесей, создающих “глубокие” уровни, с энергией сравнимой с шириной запрещённой зоны, рассматривалось исключительно как нежелательное явление, ухудшающее свойства материала и приводящее к ускоренной деградации приборных структур. Однако теперь, в связи с быстрым темпом развития оптоэлектроники, значительно усилился интерес к оптическим, фотоэлектрическим, фотоёмкостным и др. явлениям в ПП, определяемым присутствием в них “глубоких” примесей. Введение таких примесей как Си или Бе в материалы может значительно усилить их собственную фотопроводимость (СФП). Иными словами, легирование этими примесями соединений А3В5 позволяет изготавливать высокоэффективные фоторезисторы с большими значениями коэффициента усиления.
Большое число исследований посвящено изучению поведения примеси меди. Например известно, что медь весьма перспективна как легирующий

нарастанию и спаду сигнала ФП при импульсном освещении показали наличие длинновременных компонент, которые имели порядок от нескольких секунд до 2-Т-5 мин. Авторы считали, что такие времена можно объяснить большой ролью уровней прилипания, создаваемых медью в 1пР. Однако, аргументов в пользу подобного объяснения в работе [46] приведено не было.
Необходимо отметить работу [57], которая является своего рода обобщающей работой, в которой представлена модель примесного центра меди в 1пР, объясняющая причину проявления медью амфотерности электрической активности. Эта модель построена по аналогии с моделью примесного центра меди в ваР. Акцепторному состоянию меди соответствует уровень А- с Ед = Еу + 0,32 эВ [54], донорному - уровень В+ с энергией Ев = Еу+0,55 эВ [54]. Нейтральное состояние центра А имеет пустой уровень в запрещённой зоне с энергией Еу + 0,32 эВ и заполненный электроном уровень с энергией Еу -0,13 эВ, т.е. этот уровень находится в валентной зоне. Однако никаких экспериментальных данных, подтверждающих энергетическое положение уровни Еу - 0,13 эВ ни у автора работы [57], ни у других авторов не имеется.
В последних работах [58, 120, 121], посвящённых исследованию примесных состояний Си в 1пР, авторы обобщили предыдущий опыт и привёли ряд данных по исследованию ФП и частотной зависимости полос в спектрах ФП. Исходя из имеющихся фактов, авторы пришли к выводу, что для описания поведения глубоких центров меди, можно провести аналогию с ваР:Си. Работа [58] позволила уточнить положение уровня А0 (рис. 1.7). Предложенная в [58] модель центра меди в фосфиде индия, построенная на принципе реконструкции атомов двух создаваемых медью уровней (рис. 1.5, 1.6) может качественно объяснить наблюдаемые аномалии оптических и электрических свойств, увеличение фоточувствительности в 1пР:Си, а также амфотерность примеси меди в Ш>.