2.5. Результати експериментальних досліджень

локальних рівнів термостимульованими

методами

Дослідження локальних рівнів методами ТСП і ТРК є порівняно нескладним, і в той же час ефективним способом визначення основних параметрів центрів захоплення нерівноважних носіїв заряду у широкозонних напівпровідниках. Особливо успішним є використання комбінованого заповнення центрів нерівноважними носіями за допомогою ефекту поля та оптичного збудження при освітленні напівпровідника світлом з

- 42 -

області власного або домішкового поглинання. При цьому спочатку освітленням заповнюють носіями заряду глибокі центри захоплення, а потім за допомогою ефекту поля – мілкіші. У випадку використання комбінованого заповнення центрів захоплення при аналізі спектрів ТРК необхідно враховувати ступінь компенсації глибоких акцепторних рівнів (для матеріалу р-типу) та розташування рівноважного рівня Фермі у забороненій зоні напівпровідника (для матеріалу n-типу), а також тип нерівноважних носіїв заряду, які збуджуються при освітленні напівпровідника світлом з області домішкового поглинання.

Типові криві ТРК, отримані для кристалів CdTe, легованих германієм, за допомогою комбінованого заповнення центрів захоплення, наведені на рис.2.8 і 2.9. Із зображених на рис.2.8 кривих ТРК при виконанні умови незначного повторного захоплення електронів центрами прилипання розраховані значення параметрів Е_t i S_tn, які дорівнювали 0,21; 0,30 і 0,41 еВ та 110^-17­; 110^-16­ і 510^-16 см^2­ для кривих 1, 2 і 3 відповідно. Методом ТСП для перших двох рівнів прилипання визначені їх концентрації N_t, які дорівнювали 110^15­ та 510^14­ см^-3 відповідно. У методі ТСП дані рівні проявлялися як рівні -типу, тоді як у методі ТРК вони проявлялися як рівні -типу.

Рис.2.8. Криві ТРК зразків CdTe:Ge

при неґативній полярності на зразку й збудженні

світлом з області власного поглинання.

- 43 -

Для максимумів 5...2 (рис.2.9) значення параметрів E_t i S_tp відповідно дорівнюють: 0,15; 0,19; 0,29; 0,46 еВ та 510^-20; 110^-20; 510^-18; 510^-15 см². Визначені параметри характеризують рівні прилипання для дірок, оскільки наведені на рис.2.9 криві ТРК виміряні при введенні у зразок від зовнішнього джерела надлишкових дірок та оптичному збудженні нерівноважних дірок при опроміненні його світлом з енергією фотонів h  1 еВ. Тип фотозбуджених носіїв заряду в цьому випадку визначали за знаком окремо виміряної фотохоллівської електрорушної сили.

Рис.2.9. Криві ТРК зразків CdTe:Ge при позитивній полярності

на зразку і збудженні світлом з області домішкового поглинання.

Важливою перевагою дослідження центрів захоплення методом ТСП і ТРК у порівнянні з іншими методами є не лише можливість визначення основних параметрів (E_t, N_t, S_tn, S_tp), але й дослідження структури локальних енергетичних рівнів у забороненій зоні напівпровідника та їх ролі у фотоелектричних процесах (прилипання, рекомбінація), що протікають у досліджуваному матеріалі. Крім цього, за величиною загальної концентрації центрів захоплення можна оцінювати ступінь чистоти та досконалості кристалічної структури напів-провідникових кристалів, отриманих різними методами. Наприклад, на основі результатів досліджень високоомних кристалів CdTe, легованих різними домішками (Ge, Sn, S, Se), встановлена наявність дискретної структури домішкових

- 44 -

енергетичних рівнів, розташованих в областях забороненої зони від Е_с – 0,10 до Е_с – 0,60 та від E_v + 0,10 до E_v + 0,60 еВ. Дискретним є й рівень повільної рекомбінації електронів E_v + (0,63  0,02) еВ у фоточутливих кристалах CdTe:Ge.

Даними методами можна досліджувати центри захоплення й у кристалах з не дуже великим питомим опором (  10⁵ Ом^.см), створюючи для цього p-n-переходи або бар’єри Шотткі. Метод термостимульованої релаксації електропровідності можна успішно використовувати й для дослідження поверхневих центрів захоплення, що дозволяє вивчати процеси адсорбції та десорбції атомів і молекул різних речовин на поверхні напівпровідникових кристалів.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. У чому полягає зміст методу термостимульованої провідності?

2. Чому процес квазірівноважного заповнення центрів захоплення носіями заряду провадять при низьких температурах?

3. Поясніть, чому на кривій ТСП спостерігається один або декілька максимумів.

4. У чому полягає різниця фізичних властивостей швидких та повільних рівнів прилипання?

5. Поясніть, чому при наявності повільних рівнів прилипання збільшення швидкості нагрівання напівпровідника призводить до зміщення максимуму ТСП у бік вищих температур.

6. Поясніть основні переваги та недоліки методу ТСП.

7. Поясніть зміст методу термостимульованого розрядження конденсатора.

8. У чому полягає основна перевага методу ТРК у порівнянні з методом ТСП?

9. Поясніть можливість визначення трьох основних параметрів (E_t, S_t, N_t) при використанні комплексного дослідження ТСП і ТРК центрів захоплення.

- 45 -