Исследования волн пространственного заряда в магнитном поле в высокоомных полупроводниках

• Автор: Петров, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 105 с.

Содержание
Введение

Глава 1. Общие сведения о ВПЗ

1.1. Волны пространственного заряда

1.2. Возбуждение ВПЗ

1.3. ВПЗ-спектроскопия

1.4. Теоретическое описание

1.5. Обычные волны перезарядки ловушек

1.6. Необычные волны перезарядки ловушек

1.7. Релаксационные колебания пространственного заряда

1.8. Заключение

Глава 2. Экспериментальная методика и используемые образцы
2.1. Установка для возбуждения и детектирования ВПЗ
2.2. Влияние сильного поглощения света и большой фотопроводимости на ВПЗ
2.3. Экспериментальные геометрии при изучении влияния магнитного поля
2.4. Используемые образцы
Глава 3. 1пР:Ее в «ортогональной» геометрии
3.1. Экспериментальные результаты
3.2. Теоретическое описание
3.3. Заключение
Глава 4. СаАв:Сг в «ортогональной» геометрии
4.1, Экспериментальные результаты
4.2. Теоретическое описание

4.3. Заключение
Глава 5. СаАз:Сг и 1пР:Ге в «параллельной» геометрии
5.1. Экспериментальные результаты
5.2. Качественное объяснение результатов
5.3. Заключение
Глава 6. Ориентационные зависимости ВПЗ для СаАэгСг
6.1. Экспериментальные результаты
6.2. Теоретическое описание
6.3. Заключение
Заключение
Публикации по теме диссертации
Цитированная литература

Введение
Актуальность работы.
В полупроводниках при приложении электрического поля могут возникать собственные колебания электронной плотности заряда (и соответственно внутреннего электрического поля), именуемые волнами пространственного заряда (ВПЗ), [1].
Исследования ВПЗ представляют большой интерес при изучении свойств вещества, без знаний о которых не обойтись в современной науке и технологии полупроводников, [2]. Метод ВПЗ-спектроекопии выгодно отличается от других методов определения параметров полупроводников, например, тем, что позволяет определять сразу несколько важных величин, а именно произведение ЦТ (где ц - подвижность носителей, ат - их время жизни), эффективную концентрацию ловушек Меи, время максвелловской релаксации где, а также влияние эффектов экранирования. В ходе данной работы было установлено, что возбуждение ВПЗ в присутствии магнитного поля, позволяет усовершенствовать данный метод возможностью определения отдельно подвижности носителей ц, направления дрейфа носителей внутри образца, а также знака основных носителей.
ВПЗ также применяются при изучении линейных и нелинейных волновых процессов, [3]. ВПЗ чаще всего ассоциируются с динамической голографией, [4-8] и фоторефрактивными кристаллами со структурой силленита, [9|, публикаций же связанных с классическими полупроводниками (например, С(1Те:Се, [10] или 1пР:Ре, [11]) достаточно мало.
В области голографии опубликовано несколько количество работ, изучающих явления в присутствии .магнитного поля, [12-15]. К моменту начала работы над данной диссертацией детальных исследований ВПЗ в магнитном поле проведено не было. При этом ожидалось, что такие исследования приведут к ранее неизученным эффектам, которые дадут новую информацию о
блюдаемых сигналов была по крайней мере на порядок ниже, а добротность - выше, чем в измерениях при А = 442 нм.
На рис.2.6а приведена зависимость резонансной частоты от К при Ео = 3.2кВ/см, а на рис.2.6Ь показана зависимость амплитуды переменного сигнала (в относительных единицах) от К. На графиках линиями показаны теоретические кривые, рассчитанные по формулам 1.19, 1.22 при условии /3 С 1 со следующими параметрами: /лт = 1.58 • 10_6см2/В, тм = 2.23 • 10_,1с и Мея — 1.27- 1014см~3.
Как видно из сравнения теории и эксперимента, можно говорить лишь о качественном об их качественном совпадении, в то время как предыдущие исследования, выполненные при использовании света с большей длиной волны, давали лучшее согласие этих данных. При этом нужно подчеркнуть, что величина /лт, полученная в настоящей работе, хорошо согласуется с известными данными для ВцгСеОоо порядка 1СГ6 -У 10-7,см2/В . В то же время значение почти на два порядка меньше, чем известные значения Nf.fiг = 1015-г1016см~3, [3]. Последнее обстоятельство и является, по-видимому, причиной ухудшения согласия полученных в настоящей работе экспериментальных результатов с теорией, использующей модель монополяриой проводимости, которая учитывает только возбуждение с глубоких ловушек. Необходимо отметить, что используемое значение Мея- является верхней оценкой, т.к. влияние экранирования электрического поля внутри кристалла приведёт к дальнейшему уменьшению этого параметра.
Сравнение полученных экспериментальных данных с имеющейся в настоящее время теорией позволяет сделать следующие выводы. При оптическом возбуждении ВПЗ при наличии сильного поглощения света и большой фотопроводимости происходит увеличение собственных частот и амплитуды ВПЗ, что экспериментально проявляется в росте резонансной частоты и величины наблюдаемых регистрируемых сигналов. Этот факт можно связать