Влияние комбинированного возбуждения на фотопроводимость фосфида индия, компенсированного медью

• Автор: Мельник, Вячеслав Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРИМЕСНЫЕ УРОВНИ, СОЗДАВАЕМЫЕ НЕКОТОРЫМИ ПЕРЕХОДНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ПОДГРУППЫ ЖЕЛЕЗА В СОЕДИНЕНИЯХ АШВУ
1.1 Примесные состояния меди в фосфиде ИНДИЯ
1.2 Примесные состояния железа и хрома в фосфиде индия
1.3 Примесные состояния, создаваемые медью в арсениде и фосфиде галлия
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 Методика подготовки образцов 1пР:Си для исследования
2.2 Регистрация фотопроводимости при
комбинированном возбуждении
2.3 Обработка экспериментальных данных
ГЛАВА 3 АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
3.1 Необходимость, цели и объекты автоматизации инфракрасного спектрометра ИКС
3.2 Создание блоков коммутации между компьютером
и установкой
3.3 Разработка программного обеспечения
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОТОПРОВОДИМОСТИ ФОСФИДА ИНДИЯ, КОМПЕНСИРОВАННОГО МЕДЬЮ, ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ВОЗБУЖДЕНИИ
4.1 Фотопроводимость 1пР:Си при энергиях квантов вблизи фундаментальных переходов
4.2 Фотопроводимость 1пР:Си при энергиях квантов излучения, вызывающих возбуждения примесных центров
4.3 Влияние дополнительного излучения в области низких энергий квантов на собственную фотопроводимость 1пР:Си
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВНУТРИЦЕНТРОВОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ПРИМЕСИ МЕДИ В ФОСФИДЕ ИНДИЯ
5.1 Спектр фотопроводимости 1пР:Си в длинноволновой области
5.2 Влияние температуры на примесную фотопроводимость 1пР:Си в области низких энергий квантов
5.3 Фотопроводимость фосфида индия, компенсированного медью, в длинноволновой области при комбинированном возбуждении
5.4 Исследование релаксаций фотопроводимости фосфида индия, компенсированного медью
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Фосфид индия (1пР) - полупроводниковое соединение, которое находит широкое применение в изделиях оптоэлектронной техники и получает все большее распространение. Этот полупроводниковый материал наиболее эффективно может быть использован в качестве приемников излучения, но применяется и для более сложных устройств. Фосфид индия используется для детекторов рентгеновского излучения [1], активных элементов в объемной голографии [2], инжекционных лазеров для передачи больших объемов информации (до 10 Гб/с) на расстояния более 100 км, светодиодов, генераторов СВЧ техники и транзисторов. На основе 1пР можно изготовить источник одиночных фотонов, которые испускает квантовая точка; такой источник может найти применение в системах квантовой коммуникации [3]. Развитие наноразмерной технологии так же не обошло стороной и фосфид индия, на основе которого создают нанокристаллы и нанокластеры, имеющие улучшенные характеристики [4].
Присутствие в кристаллах полупроводников и полупроводниковых соединений (в том числе и в фосфиде индия) примесных атомов может значительным образом повлиять на свойства материала. Особое место здесь занимает медь, входящая в ряд переходных элементов. Её особенностью является то, что в образовании химических связей могут принимать участие электроны с внутренних Зб-оболочек. Введение меди в полупроводниковые соединения АШВУ способствует появлению в кристалле глубоких центров, которые приводят к проявлению фотоочувствляющих свойств. Выполненные в последнее время исследования методами фотопроводимости позволили создать модельные представления об амфотерности и бистабильности состояний меди в фосфидах галлия и индия. Примесь может изменять свою координацию, находясь в одном и том же зарядовом состоянии.

0,035 эВ), а так же глубокого акцепторного комплекса, содержащего атом меди в подрешетке галлия (создающего уровень Еу+0,51 эВ). Наблюдаемые экспоненциальные кинетики послесвечения временами жизни порядка 100 с при 77 К и наличие поляризованной фото- и термолюминисценции авторы объясняли особенностью таких центров.
Изучаемые в [82] полосы характеристического оранжевого излучения GaP:Cu при 2,1774 эВ связывались с возбуждением нелинейных изоэлектронных ассоциатов Cui-CuGa-Cui. Наблюдаемая в [80] полоса с энергией 1,911 эВ также объяснялась наличием сложных комплексов, с участием меди. Авторами было предложены варианты таких комплексов, например, ассоциаты ориентированные вдоль кристаллографического направления <100> (Cu-Cu)Ga-Ga или CuGa-Gai.
В работе [83] методом оптически детектируемого магнитного резонанса (ОДМР) исследовался GaP, легированный медью и литием при помощи диффузии. Детектирование осуществлялось по изменению интенсивности полосы ФЛ при энергии излучения 1,05 эВ. Авторы высказали предположение, что сигнал обусловлен парой атомов замещения, расположенной вдоль оси [110]. Одной из составляющих этой пары, по их мнению, является Рса, вторым компонентом - медь в подрешетке галлия, расположенная в соседнем узле.
Кинетика нарастания и спада ФП высокоомного сильнокомпенсированного GaP:Cu представлена в [84]. Авторами сообщается, что образцы обладают большой фоточувствительностыо при освещении в области собственного поглощения (hv>2,25 эВ). На некоторых кристаллах при величине электрического поля более 103 В/см наблюдается фотоэлектрическое усиление (для образца длиной 0,1 см при напряжении 100 В отношение времени жизни к времени пролета более 104). В работе указывается о существовании уровня ловушек для электронов с энергией EC-0,6 эВ, уровня рекомбинации в области середины запрещенной зоны и уровня ловушек для дырок с энергией Еу+0,7 эВ. Авторы обнаружили