Электронный транспорт и фотопроводимость в нанокристаллических пленках PbTe(In)

• Автор: Добровольский, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Введение
СОДЕРЖАНИЕ

Глава I. Полупроводники на основе РЬТе (обзор литературы)

1.1 Свойства нелегированного РЬТе

1.2 Влияние легирующих примесей на свойства РЬТе

1.2.1 Особенности легирования теллурида свинца

1.2.2 Примесь индия в материалах на основе РЬТе

1.2.3 Теоретические модели

1.3 Особенности фотоэлектрических и транспортных свойств поликристаллических полупроводников и наноструктур

Глава II Методика эксперимента

2.1 Исследованные образцы
2:2 Измерительные установки
2.2.1 Измерительные камеры
2.2.2 Экспериментальные установки
Глава III Особенности транспорта и фотопроводимость в нанокристаллических
пленках РЬТе(1п)
3.1 Измерения в статических электрических полях
3.2 Измерения в переменных электрических полях
3.3 Обсуждение результатов
Глава IV Влияние окислении на транспортные свойства и фотопроводимость в
напокристаллических пленках РЬТе(1п)
4.1 Измерения в статических электрических полях
4.2 Измерения в переменных электрических полях
4.3 Обсуждение результатов
Основные результаты и выводы
Литература

Список сокращений
ВАХ - вольт амперная характеристика
ДРП - долговременные релаксационные процессы
ИК - инфракрасный, инфракрасная
УФ - уровень Ферми
ФП - фотопроводимость
ШдГ - Шубникова-де-Гааза эффект, осцилляции ЯТЦ - Ян-Теллеровский центр
Список основных обозначений
а - постоянная решетки Т - температура образца
е - статическая диэлектрическая проницаемость е0 - диэлектрическая проницаемость вакуума £„ - высокочастотная диэлектрическая проницаемость Е8 - ширина запрещенной зоны Р - внешнее давление
п, р - концентрация свободных электронов, дырок - концентрация собственных дефектов Ы1п - концентрация примеси индия Е - энергия уровня примеси
ц, /лн - холловская подвижность носителей заряда

р - удельное сопротивление Н - напряженность магнитного поля г - время релаксации
Тс - температура появления фотопроводимости
Т* - температура абсолютно черного тела I - время
Едр, Е - высота дрейфового и рекомбинационного барьеров
£е, - электронный и дырочный квазиуровни Ферми
£° - уровень протекания для электронов в случайном потенциале
Т5 - температура подложки при осаждении пленки
с! - характерный размер кристаллита
а - коэффициент поглощения
На - энергия падающего фотона
и - напряжение на образце
ЕА - энергия термической активации
к = 1.3 8 10-23 Дж/К - постоянная Больцмана Тапп - температура отжига пленок 7,Ъ' - комплексный импеданс
Х',Ъ" - действительная и мнимая части комплексного импеданса ег - проводимость
ег',сг" - действительная и мнимая части комплексной проводимости - балластное сопротивление их, ит. - комплексные напряжения на образце и балластном сопротивлении 7. - модуль импеданса <р - фазовый угол Г - частота

Номер образца Температура подложки при осаждении Т„ °С Размер зерна d, нм Тип проводимости Энергия активации Ел, мэВ
1 250 300 п
2 35 170 р
3 -30 130 р
4 -70 60 р
5 -120 70 р
Таблица 1. Основные характеристики образцов, полученных при различной температуре подложки.
Для исследования влияния окисления на свойства пленок PbTe(In) некоторые из полученных образцов дополнительно отжигались в атмосфере кислорода (3 Topp О2). Отжиг проводился после осаждения пленок и нанесения контактов в специальной камере, температура в которой Таш1 поддерживалась с помощью резистивного нагревателя. В зависимости от температуры Tarai и времени отжига состав и распределение оксидных фаз изменяется. Исследования распределения кислорода в отожженных пленках с помощью электронной Оже-спектроскопии показали, что содержание кислорода на их поверхности значительно превосходит концентрацию атомов кислорода в глубине. Толщина поверхностного слоя с высоким содержанием кислорода возрастает от 5 нм для пленок, отожженных при 200 °С в течение 3 часов, до 60-70 нм для пленок, отжиг которых проводился 3 часа при 400 °С. Наличие кислорода в глубине пленки связано с его диффузией вдоль границ кристаллитов. Присутствие кислорода в процессе отжига может также приводить к диффузии атомов индия на поверхности и их сегрегации. Это наблюдается на спектрах рентгеновской дифракции отожженных образцов PbTe(In) (рис.8), где помимо линий, соответствующих оксидным фазам РЬгОз и ТеСЬ, появляется