Энергетические спектры и неравновесные состояния в твердых растворах на основе теллурида свинца

На главную | Контакты | Карта сайта

| Система Грант-Экспресс

| Новости РФФИ
| Объявления
| Подписка на новости

| Общие сведения о РФФИ
| Кто есть кто в РФФИ
| Состав совета Фонда
| Адрес и телефон для справок

| Устав РФФИ
| Указы Президента
| Постановления и распоряжения Правительства

| Нормативные документы

| Решения совета Фонда

| Конкурсы РФФИ
| Региональные конкурсы
| Международные конкурсы
| Программы РФФИ
| Финансовое обеспечение проектов

| Вестник РФФИ
| Газета Поиск
| Публикации в СМИ
| Книги, изданные при поддержке РФФИ
| Информационный бюллетень РФФИ
| Издания РФФИ

| Использование результатов
| Контроль использования финансовых средств

| Международная деятельность
| Научные фонды
| Ведомства и академии
| Библиотеки и информационные центры
| Полезные ссылки

| Издательство Wiley
| Издательство «The American Mathematical Society»
| Издательство Elsevier
| Американское физическое общество (APS)
| Издательство IOP Publishing Limited
| Издательство The Royal Society of Chemistry
| Издательство Springer

| Введение
| 2009 год
| 2010 год
| 2011 год

| WIN-1251
| KOI8-R
| English

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ И НЕРАВНОВЕСНЫЕ СОСТОЯНИЯ В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ НА ОСНОВЕ ТЕЛЛУРИДА СВИНЦА

1. Общий анализ проблематики исследований по заданному направлению

2. Совокупность исследований МСХС, проведенных при поддержке РФФИ Стабилизация положения уровня Ферми

Долговременные релаксационные процессы

Кинетика фотопроводимости

Явления в сильных электрических полях

Оптическое поглощение

Спектры фотопроводимости

Магнитные свойства

Термостимулированные токи

Электротермические неустойчивости

Диодные структуры

Теоретические модели

Прикладные аспекты

Заключительные замечания

3. Проблематика проектов РФФИ

Литература

ДИОДНЫЕ СТРУКТУРЫ

При исследовании легированного галлием теллурида свинца основное внимание, как правило, уделялось образцам, в которых количество введенного Ga являлось достаточным для полной компенсации действия неконтролируемых примесей и собственных дефектов. Интерес к ним обусловлен прежде всего пиннингом уровня Ферми внутри запрещенной зоны, низкими концентрациями электронов и явлением задержанной фотопроводимости при температурах ниже 80 К. Однако, и образцы с меньшим содержанием Ga, обладающие p-типом проводимости, также являются интересным объектом исследования, поскольку обладают рядом свойств, нехарактерных для нелегированного p-PbTe. С одной стороны, изучение свойств p-PbTe(Ga) может внести ясность в понимание механизма процесса формирования высокоомного состояния в PbTe(Ga). С другой стороны, представляло интерес проанализировать возможности применения p-PbTe(Ga) для создания диодных структур, поскольку в приконтактной области, обедненной основными носителями заряда (дырками), может быть реализовано условие для пиннинга УФ и сформирован качественно новый тип неомического контакта.

К монокристаллическим образцам p-PbTe(Ga) с размерами 1 мм3 монтировались два типа контактов. Микропаяльником напаивались контакты с применением сплава 95%In+4%Ag+1%Au. Эти контакты являются омическими к образцам с проводимостью n-типа и создают барьер Шоттки с образцами p-типа. Второй тип контакта – подваренная искрой платиновая проволока диаметром 40 мкм. Экспериментально показано, что контакты такого типа являются омическими как к PbTe(Ga) с p-, так и с n-типом проводимости. Все приводимые в этом разделе экспериментальные данные относятся к образцам с проводимостью p-типа [109].

Рис.22. Вольтамперные характеристики неомического контакта в диодной структуре In-[p-PbTe(Ga)]-Pt, полученные при различных температурах (T = 85 К для кривых 1 и 1', T = 60 К для кривых 2 и 2') в условиях экранирования (кривые 1 и 2), а также при непрерывной ИК-подсветке (интенсивность облучения около 10-4 Вт/см2) миниатюрной лампой накаливания (кривые 1 и 2).

На рис.22 показано семейство ВАХ структуры при разных температурах. Обратные ветви ВАХ для температур ниже 60 К на рисунке не показаны, величина токов, соответствующих -U = 0.1 В, в этом случае не превышает 2 мкА. Характерной особенностью полученных ВАХ является ярко выраженная нелинейность. Однако вид ВАХ не описывается известным для контактов Шоттки соотношением I = Is(exp(qU/kT)-1) не только в области обратных, но и при прямых смещениях. Так, для низкотемпературных ВАХ характерно наличие на прямой ветви участков слабого роста тока, сменяющихся стремительным нарастанием I при U>0.1В.

Подсветка тепловым источником приводит к качественному изменению вида ВАХ. Кривые 1, 2 получены в условиях экранирования, 1', 2' -при включенном источнике подсветки. При Т = 4.2 К после подсветки тепловым источником в условиях остаточной проводимости (при выключенной подсветке) ВАХ трансформируются в линейные омические зависимости.

При анализе полученных экспериментальных данных можно выделить следующие наиболее характерные особенности. Темновые ВАХ не описываются в рамках диодной теории. В условиях непрерывной подсветки обратные ветви ВАХ распрямляются. В условиях остаточной проводимости при низких температурах неомичность исчезает полностью. Для описания совокупности полученных экспериментальных данных требуется принимать во внимание как особенности возникающего на контакте In-p-PbTe(Ga) барьера Шоттки, так и структуру самого образца.

Наличие задержанной ФП при низких температурах характерно для высокоомных образцов n-PbTe(Ga). В исследованных образцах p-типа с омическими контактами это явление практически не наблюдается. Следовательно, области ответственные за существование остаточной ФП либо изначально присутствуют в образце, но не вносят существенного вклада в проводимость в условиях наличия омических контактов, либо образуются в приконтактной области за счет сильного искривления зон при формировании неомического контакта. Нельзя исключить, что обе эти возможности реализуются одновременно. Предположим, что при легировании галлием примесный уровень, расположенный в n-PbTe(Ga) на * 75мэВ ниже дна зоны проводимости, присутствует и в образцах с концентрацией галлия NGa, недостаточной для полной компенсации неконтролируемых примесей и электрически активных собственных дефектов решетки Ni. Тогда в p-PbTe(Ga) этот уровень полностью опустошен, и концентрация дырок определяется разностью (Ni-NGa). В том случае, когда искривление зон вблизи контакта настолько велико, что примесный уровень оказывается ниже УФ, пустые состояния на этом уровне заселяются электронами, и в области изгиба зон может наблюдаться инверсия типа проводимости. Эта ситуация представляется вполне вероятной, поскольку оценки высоты возникающего на контакте потенциального барьера jB по порядку величины дают значение ~110 мэВ. Оценки jB проводились по температурным зависимостям напряжения в области обратных смещений и по отсечке напряжения в области прямых смещений при низких температурах. Учитывая, что ширина запрещенной зоны в PbTe при Т --> 0 К составляет 190 мэВ, образование в приконтактной области высокоомной прослойки из n-PbTe(Ga) представляется вполне вероятным.

С другой стороны, принимая во внимание исследования реальной структуры образцов, области с проводимостью p-типа можно представить как достаточно узкие каналы, расположенные по малоугловым границам и соответствующие областям, обедненным галлием. В то же время внутриблочные объемы представляет собой высокоомный n-PbTe(Ga). Структура представляет собой как бы две взаимопроникающие подструктуры, одна из которых имеет электронную проводимость, а другая – дырочную. В этом случае температурные зависимости сопротивления структуры можно описать, привлекая эквивалентную схему из двух параллельно соединенных образцов, причем образец p-типа при высоких температурах имеет более высокое интегральное сопротивление из-за узости каналов протекания. Поэтому при охлаждении в условиях измерений с омических контактов первоначально наблюдается рост сопротивления, но по мере того, как сопротивление n-областей возрастает, а p-областей падает, на зависимости R(T) наблюдается перегиб.

В структурах с In контактом характер протекания тока по областям p-типа будет определяться барьером Шоттки на контакте, а в областях n-типа – активацией примесной проводимости. Действительно, энергия активации проводимости, определенная по температурным зависимостям сопротивления структуры при измерениях на переменном токе в области температур Т > 77 К, практически совпадает с энергией активации для высокоомного n-PbTe(Ga) (Ea ~ 75 мэВ).

Вклад высокоомных n-областей в проводимость может оказаться весьма существенным и даже доминирующим как в области обратных смещений, так и при малых прямых смещениях. Именно области с n-типом проводимости отвечают за высокую фоточувствительность структуры и явление остаточной фотопроводимости. Так, распрямление ВАХ в области обратных смещений обусловлено изменением концентрации носителей в фоточувствительных n-областях. Омические ВАХ после выключения подсветки полностью определяются проводимостью n-областей. Смещение ВАХ относительно начала координат при включенной подсветке связано с влиянием неомического контакта, на котором возникает фото э.д.с. Тем не менее, следует учитывать, что рассмотрение структуры как эквивалентной схемы из двух сопротивлений является крайним упрощением, позволяющим лишь качественно описать процесс проводимости. В действительности области с разным типом проводимости не являются идеально изолированными, а разделены барьерами, высота которых может быть неодинакова вследствие флуктуаций в распределении легирующей примеси.

Copyright © 1997-2007 РФФИ | Дизайн и программирование: Intra-Center