Исследование процессов генерации и гибели заряженных частиц в поликристаллических галогенидах и халькогенидах Ag,Cd,Zn методами СВЧ-фотопроводимости и диэлектрической спектрометрии

• Автор: Радычев, Николай Александрович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 154 с.

Актуальность работы

Цель работы

Защищаемые положения

Научная новизна

Практическая значимость результатов диссертации

Личный вклад автора

Апробация

Структура диссертации

Глава 1. Электрическая дипольная релаксация и электрон-ионные процессы, инициированные светом в полупроводниковых системах АПВУ1 и А!ВУ11. (обзор литературы)
1.1 Краткая справка по физико-химическим свойствам соединений АИВУ[ и А’в'711 и их твердым растворам

1.1.1. Кристаллическая структура АпВУ1Твердые растворы

1.1.2. Опто-электрические свойства халькогенидов кадмия
Сульфид кадмия
Сульфид цинка
Твердые растворы Сс^щ.хБ. Влияние состава и примесей на ширину запрещенной зоны пленок системы Сс^щ.хБ
Селенид кадмия
Теллурид кадмия
1.2 Особенности электрической дипольной релаксации в разных средах
1.2.1. Качественное различие проводников и диэлектриков
1.2.2. Релаксационные процессы. Время релаксации
1.2.3. Методики расчета спектров времен диэлектрической релаксации
1.2.4. Зависимости Коула-Коула
1.3 Фотодиэлектрический эффект в полупроводниках
1.3.1. История обнаружения и предложенные модели
1.3.2. Современные исследования ФДЭ
1.3.3. Экспериментальные данные в СВЧ-диапазоне
1.4 Статистика рекомбинации электронов и дырок
1.4.1. Типы рекомбинации
1.4.2. Скорость рекомбинации зона-зона
1.4.3. Время жизни при излучательной рекомбинации
1.4.4. Рекомбинация через примеси и дефекты
1.4.5. Количественные данные по захвату электронов и дырок ионами и электрон-дырочной рекомбинации
1.5 Постановка задачи
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1 Вещества для исследований
2.1.1. Монокристаллы AgHal
2.1.2. Пленки и С6хАп.х8
2.1.3. Пленки Сс13е
Получение пленок СбБе
Рентгеновский анализ пленок Ссйе
Спектры пропускания СйБе
Спектры отражения Сё8е
2.1.4. Синтез образцов группы СйТе
2.2 Методика измерений диэлектрических параметров и проводимости в низкочастотном (10'3-105 Гц) диапазоне электрических полей
2.2.1. Широкополосный диэлектрический спектрометр
2.2.2. Разделение вкладов сквозной проводимости и электрической дипольной релаксации
2.2. 3. Экспериметнальная установка для измерений диэлектрических параметров вещества при освещении
2.3 Методика СВЧ-фотопроводимости
2.3.1. Принцип метода СВЧ-фотопроводимости
2.3.2. Измерения в 8-мм диапазоне частот
2.3.3. Расчет кинетики
2.3.4. Учет переходной характеристики измерительного тракта.
2.3. 5. Сравнение с экспериментом
Глава 3. Исследование влияния освещения на диэлектрические свойства полупроводниковых пленок
3.1 Измерение диэлектрических свойств пленок Сб8, Сё8е, Cdo.5Zno.5S в темноте
3.1.1. Влияние материла контактов
3.1.2. Темповые электрические характеристики Сс18, Ссіве, Cdo.5Zno.5S
3.2 Влияние освещения на диэлектрические свойства СбБ
3.2.1. Влияние света на электрическую емкость и tgдобразцов
3.2.2. Ансипа форм диаграмм е"(е) и М"(М) при различных энергиях кванта света
3.2.3. Фотопроводимость образцов
3.3 Времена релаксации
3.3. 1. Влияние света на спектр времен релаксации
3.3. 2. Температурная зависимость времен релаксации
3.4 Обсуждение
Глава 4. Иссследование рекомбинационных процессов в полупроводниках методом СВЧ-фотопроводимости
4.1 Исследование кинетики гибели носителей тока в монокристаллах АёВг
4.1.1. Аналга кинетики спада СВЧ-фотопроводимости монокристаллов AgBr
4.2 Исследование кинетики гибели носителей тока в Сс^п^
4.3 Исследование кинетики гибели носителей тока в СбЗе
4.3.1. Кинетика спадов СВЧ-фотоотклика пленок СсІЗе, полученных при разных температурах подложки
4.3.2. Кинетика СВЧ-фотоотклика пленок СЖе, полученных при температуре 50(ТС
4.3.3. Кинетическая модель процессов
4.3.4. Зависимость формы спада СВЧ-фотоотклика от интенсивности света
4.3.5. Выбор параметров для расчета кинетики
4.3.6. Константа скорости рекомбинации свободных электронов и дырок в СЖе
4.4 Исследование кинетики гибели носителей тока в СбТе
4.4. 1. Константа рекомбинации
4.5 Обсуждение
4.5.1. Общие закономерности процесса рекомбинации зарядов в исследованных полупроводниках
4.5.2. Зависимость константы скорости рекомбинации свободных электронов и дырок от ширины запрещенной зоны полупроводника
Выводы

ной рекомбинации (или Оже - рекомбинации). Очевидно, что вероятность таких процессов возрастает при увеличении концентрации носителей заряда, и поэтому ударная рекомбинация проявляется обычно в сильно легированных полупроводниках. В случаях, когда фотоны не участвуют в обмене энергией и квазиимпульсом, говорят о безызлучательной рекомбинации.
Вероятность различных типов элементарных актов зависит от энергетической структуры кристалла, а также от концентрации электронов и дырок. При этом процессы разного типа могут сосуществовать.
1.4. 2. Скорость рекомбинации зона-зона
Рассмотрим группу состояний 1 Рис. 13 в зоне проводимости с энергией в интервале (Е',Е' +(1Е') и группу состояний 2 в валентной зоне с энергией (Е,Е+с1Е). Число переходов 1 —* 2, рассчитанное на единицу времени и единицу объема, должно быть пропорционально количеству электронов в состояниях 1, т. е. ЫС(Е')4Е‘ДЕ'), и количеству незаполненных состояний в группе 2, которое есть Ыи(Е)4Е>/р(Е), где / и / функции распределения электронов и дырок соответственно. Число переходов 1 -> 2 в единице объема и в единицу времени можно записать в виде
с1г = ¥{Е1,Е)Мс{Е1)-Ми{Е)/{Е')/р{Е)4Е!4Е (24)
Здесь ]¥{Е‘,Е) — вероятность перехода, отнесенная к единице времени. Чтобы найти полный темп рекомбинации, нужно просуммировать выражение (24) по 1 всем энергиям Е и Е1. Темп рекомбинации выражается особенно просто при выполнении

двух условий: 1) существуют квазиуровни
Ферми для электронов и дырок и и 2) Рис. 13 Электронные переходы между двумя состояниями.