Горячий фотоэффект в поверхностно-барьерных структурах на основе арсенида и фосфида галлия

• Автор: Бланк, Татьяна Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 109 с. : ил.

фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур
3.1. Поверхностно-барьерные структуры на основе GaP и GaAs
3.2. Р-п-структуры на основе Si и GaAs
Глава 4. Зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур от электрического поля
4.1. Поверхностно-барьерные структуры на основе GaP и GaAs
Глава 5. Механизм протекание фототока в поверхностно-барьерных структурах
Заключение
Список рисунков
Список публикаций по теме диссертации
Список литературы
Введение. Общая характеристика работы.
Актуальность работы.
Поверхностно-барьерные структуры на основе полупроводников А3В5 в настоящее время занимают прочное место в полупроводниковой электронике наряду с р-п-структурами. По сравнению с р-п-структурами они имеют ряд достоинств: более высокое быстродействие, так как ток обусловлен переносом основных носителей заряда, а не рекомбинацией; менее резкий спад фоточувствительности в коротковолновой части спектра, так как слой объемного заряда лежит у поверхности полупроводника и поверхностная рекомбинация менее существенна; лучший теплообмен, так как область, где выделяется наибольшее тепло при работе прибора (слой объемного заряда), находится непосредственно у металла. Этими особенностями поверхностно-барьерных структур определяется использование приборов на их основе в полупроводниковой электронике, причем одним из главных применений являются приемники коротковолнового (ультрафиолетового) и видимого излучения.
Принцип работы таких приемников ультрафиолетового и видимого излучения основан на горячем фотоэффекте, то есть фотоэффекте соответствующем коротковолновой области собственного поглощения полупроводника, при которой кинетическая энергия фотоэлектронов значительно (в несколько раз) превосходит ширину запрещенной зоны полупроводника. Горячий фотоэффект представляет собой фундаментальную физическую проблему, которой в настоящее время занимаются крупнейшие физические центры мира (Corning Glass Works, USA; Chance-Pilkington Optical, UK; Schott and Gen, Germany; Hamamatsu Corp., Japan). В России эти исследования проводятся, прежде всего, в Физико-Техническом Институте имени А.Ф. Иоффе РАН. Однако механизм горячего фотоэффекта пока не установлен. Существующие модели, объясняющие потери фотоэлектронов при горячем фотоэффекте поверхностной рекомбинацией, диффузией термализованных электронов или транспортом горячих фотоэлектронов не соответствуют экспериментальным данным. Поэтому выяснение механизма

1.7. Фотоэффект при энергиях фотонов, существенно больших ширины запрещенной зоны полупроводника.
При энергиях фотонов, существенно больших ширины запрещенной зоны полупроводника наблюдается спад квантовой эффективности фотоэлектропреобразования в поверхностно-барьерных структурах с ростом энергий падающих фотонов.
В 1969 году Ковуд. и Меад качественно объяснили коротковолновый спад квантовой эффективности фотоэлектропреобразования уходом электронов из полупроводника за счет диффузии против электрического поля потенциального барьера контакта 73. Ли, Линдхолм, Ванг 24 изучали фотоэффект на примере структуры Аи-51 и предположил, что при энергиях фотонов, существенно больших ширины запрещенной зоны полупроводника {йу»Ед), становятся существенными потери фоточувствительности, связанные с движением термолизованных электронов против электрического поля, захватом их на поверхности полупроводника и рекомбинацией с дырками. При этом чем больше Ли, тем больше а, тем ближе к поверхности поглощается свет и тем существеннее потери. В результате должен появиться спад фоточувствительности в коротковолновой части спектра. Квантовая эффективность фотоэлектропреобразования /в этом случае:

I а£„ - е / е! I ах, ) 1 + а!р
где Л/-ширина инверсионной области равна:

1qNDUD
ЛЦЕд-и,
u„ +U. — ехр + JUZ
0 ' NB 2 и, V °
здесь L„- диффузионная длина электронов в инверсионной области, Ec=kT/qLn, Е„ - среднее электрическое поле в инверсионной области, Ut=KT/q, Nv- эффективная плотность состояний в валентной зоне.
В работе A.A. Гуткина и В.Е. Седова 74 на примере структуры Au-GaAs было установлено, что в этой области спектра на величину фототока сильное влияние