Горбань, І. С.

Грищенко, Г. А.

Гуменюк, А. Ф.

Тичина, І. І.

Ткаченко, О. К.

Ткаченко О. К.

Горбань І. С.

Гуменюк А. Ф.

Грищенко Г. А.

Тичина І. І.

Zhytomyr State University Library

УРОВНИ ЦПРИЛИПАНИЯ В КРИСТАЛЛАХ ДИФОСФИДА ЦИНКА ТЕТРАГОНАЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ И. С. Горбань, А. Ф. Гуменюк, Г. А. Гршценко, И. И. Тычина, А. К. Ткаченко Исследовались энергетические и кинетические параметры уровней прилипания в монокристаллах дифосфида цинка тетрагональной модифи-кации. Кристаллы выращены методом сублимации [х] . Для исследования использовались кристаллы с неконтролируемыми примесями, а также кристаллы, легированные мышьяком или теллуром в процессе роста. Кристаллы с неконтролируемыми примесями отжигались в парах цинка (71=600° G, £=48 ч). Нелегированные кристаллы, а также кристаллы, легированные мышьяком, и отожженные кристаллы характеризовались дырочным типом проводимости. Легирование же теллуром приводило неполучению кристаллов «-типа. Для определения параметров уровней прилипания использовались ме-тоды термостимулированного тока (TGT) и термолюминесценции (TGJI), а также изучалась температурная зависимость темновой проводимости (ТП) и подвижности носителей. Измерения TGT и ТП проводились в ре-жиме постоянного поля. ТП исследовалась при повышенной по сравне-нию с ТСТ чувствительности регистрирующей системы. При исследова-нии TGT образец освещался лампой накаливания (Е=20 лк), при исследо-вании TCJI в качестве источника возбуждения использовалась зеленая линия излучения ртутной лампы ДРШ-1000. На рис. 1 представлены кривые ТСТ нелегированных кристаллов дифосфида цинка, отвечающие различным скоростям нагрева образцов. Как видно из рисунка, в области температур 150-1-350 К наблюдается два максимума тока, обусловленных наличием двух уровней захвата. С увеличением скорости нагрева максимумы смещаются в сторону более высоких температур с одновременным возрастанием высоты пиков тока. Максимумы тока наблюдаются на фоне темнового тока, величина кото-рого, однако, по сравнению с ТСТ мала. Энергетическое положение уровней можно определить при помощи соотношения [2 ] ' где к — постоянная Больцмана, Тт и ат — температура и проводимость в максимуме ТСТ, ц — подвижность дырок, Nv — эффективная плотность состояний в зоне. Поскольку проводимость р-типа, то такой зоной яв-ляется валентная. Эффективная плотность состояний определялась из предположения о том, что исследуемые уровни прилипания для дырок Вып. 2 УДК 621.sis.ляг 410 обусловлены акцепторами, ответственными за температурную зависимость темновой проводимости в исследуемых кристаллах. Рис. 1. TCJI и TGT (1 и 2 соответственно) нелегпрован-ных образцов дифосфпда цпнка при различных скоро-стях нагрева. V, к/с: 1) 0.2; г) а — 0.06, б — 0.12, в — 0.2, г — 0.3, д — 0.65. На рис. 2 (кривая (1) представлена температурная зависимость кон-центрации равновесных носителей заряда для нелегпрованных кристал-лов. Из наклона кривых указанной зависимости получены значения энер-Рис. 2. Температурная зависимость концентрации носителей заряда (1) и In. (//га2) (2) для нелегпрованного кристалла ди-фосфида цпнка. гий активации темновой проводимости: Е—Е +(0.21 +0.03) и +(0.44+0.03) эВ. Концентрация уровней прилипания, сечение захвата и заполнение их неравновесными носителями определялись методами, предложенными 14* 411 в работах I3 , 4] . Для первого уровня энергии ионизации £ = £ „ + ( 0 . 2 1 + +0.02) эВ, сечение захвата дырок Sp ~ (1+2)-Ю - 1 7 см2, а концентрация примесных центров равна (3-f-4) -1019 см -3. Для второго уровня соответ-ственно £=£„+ (0 .44+0 .02 ) эВ, Sp ~ (2+-3).10~19 см2, a 7V,=(7+8)x XlO18 см -3. Определяя концентрации примесных центров, мы учитывали степень заполнения этих уровней, поэтому приведенные значения кон-центраций представляют собой полные концентрации ловушек. Кривая ТСЛ нелегированных образцов представлена на рис. 1 (кри-вая 1). В отличие от ТСТ на кривой ТСЛ наблюдается лишь один максимум излучения, расположенный при 150 К (скорость нагрева Р=0.2 К/с). По сравнению с максимумом ТСТ (рис. 1, кривая в), полученным при той же скорости нагрева, максимум ТСЛ сдвинут в сторону более низких температур. Эксперименты по «частичному высвечиванию» [6 ] запасенной светосуммы показали, что ловушка, ответственная за ТСЛ, образует моноэнергети-ческий уровень, расположенный на глубине £=(0.22+0.02) эВ, что совпадает с первым значением, определенным из экспериментов по ТСТ и ТП. Для проверки кинетики термического опустошения ловушек оценива-лась линейность соотношений In {IIn) и In (7/ге2) в зависимости от обрат-ной температуры (I — интенсивность ТСЛ, п — концентрация неравно-весных носителей, остающихся локализованными при данной темпера-туре). Линейность первого соотношения [6] указывает на отсутствие перезахвата, линейность второго соответствует, напротив, большой ве-роятности перезахвата. Зависимость In (///г2) от обратной температуры приведена на рис. 2 (кривая 2), она указывает на большую вероятность перезахвата при термическом опустошении ловушек для исследованных кристаллов дифосфида цинка. Совпадение энергий активации центров прилипания, определенных в экспериментах по ТСТ и ТСЛ, с энергиями активации темновой прово-димости позволяет сделать вывод о том, что исследуемые центры захвата имеют акцепторную природу. Большая концентрация центров прилипа-ния в нелегированных образцах в сопоставлении с условиями выращива-ния позволяет предположить, что исследуемые центры являются собствен-ными дефектами структуры типа одно- и двухзарядных вакансий цинка. Это предположение подтверждается исследованиями кристаллов дифос-фида цинка, отожженных в парах цинка. Для таких кристаллов проводи-мость в максимуме для обоих пиков ТСТ уменьшается приблизительно в 500 раз. Как известно, ТСЛ обусловлена излучательной рекомбина-цией носителей, термически освобождающихся из центров захвата, по-этому можно сделать вывод о том, что центрами рекомбинации, активными в ТСЛ, являются уровни донорной природы, расположенные на глубине, превышающей 0.22 эВ от зоны проводимости. ТСЛ, обусловленная опусто-шением уровня £ = 0 . 4 4 эВ, отсутствует, очевидно, из-за температурного тушения свечения. Для определения энергетического положения центра рекомбинации дырок исследовался спектральный состав ТСЛ. Спектральные участки ТСЛ выделялись с помощью стеклянных фильтров КС и ИКС. Оказалось, что спектральное расположение ТСЛ приходится на область энергий 1.7+-1.9 эВ, что согласуется с измеренным спектральным положением полосы стационарной фотолюминесценции. Кинетику переходов при ТСЛ и ТСТ можно представить следующим образом. При Г = 7 7 К акцептор-ные уровни почти пусты и имеют большое сечение захвата для дырок Sp Sn. В результате освещения они захватывают дырки из валентной зоны. Степень их заполнения определяется временем и интенсивностью освещения образца. Одновременно происходит локализация неравновес-ных электронов на глубоких центрах рекомбинации из зоны проводимости. При нагревании дырки термически освобождаются и частично рекомбини-руют на центрах рекомбинации. 412 Несовпадение максимумов ТСТ и TCJI можно объяснить, исходя из ки-нетики этих процессов. Интенсивность TCJI можно представить в виде [ ' ] I=Ao(t)n(t), где А — слабо изменяется с температурой, с(£) — проводи-мость, n(t) — концентрация центров рекомбинации. Так как n(t) моно-тонно уменьшается со временем, то ясно, что максимум TCJI должен быть смещен в низкотемпературную область по сравненпю с ТСТ. В пользу обсуждаемой модели свидетельствует и то, что з кристаллах дифосфида цинка, легированных теллуром, термостпмулпрованные явления отсут-ствуют. Эти кристаллы обладают электронной проводимостью. Увеличе-ние концентрации доноров, таким образом, прпводпт к смещению уровня Ферми к зоне проводпмостп. В то же время легирование кристаллов ди-фосфида цинка мышьяком, который, как можно предположить, занимает вакансии фосфора, не влияет в значительной степени на явления прилипа-ния. Л и т е р а т у р а [1 И. В. П о т ы к е в и ч, И. И. Т ы ч и н а, А. В. Ф е д о т о в с к п й. Авт. свпд. № 420209. Опубл. в Бюлл., № ВО 17/28 (1973). Р. Б ь ю б. Фотопроводимость твердых тел, 352. ИЛ, М. (1962). Г. А. Б о р д о в с к и й, Б. Г. Б о й ц о в , Б. А. Д е м и д о в. ФТП, 8, 1918 (1974). Е. Н. А р к а д ь е в а, С. М. Р Ы Б К И Н . ФТТ, 1, 1460 (1959). [5] В. С. Б л а ш к и в , А. Ф. Г у м е н ю к. ФТП, 10, 275 (1976). [6] В . В . А н т о н о в - Р о м а н о в с к и й . Кинетика фотолюминесценции кристал-лофосфоров. «Наука», М. (1966). А. П. П у р г а, К. К. Р е б а н е. Тр. ИФА АН ЭССР, 15, 152 (1967). [2] [3] [4] [7] Киевский государственный университет им. Т. Г. Шевченко Киевский государственный педагогический институт им. А. М. Горького Поступило в Редакцию 25 марта 1977 г. В окончательной редакции 12 октября 1977 г. О п е ч а т к и и и с п р а в л е н и я Том Стр. Строка Напечатано Следует читать 11 2083 20-я снизу [49] Р. А. С у р и с . ФТП, 6, 1359 (1972). [49] Р. Ф. К а з а р и н о в, Р. А. С у р и с . ФТП, 6, 1359 (1972). 

Уровни прилипания в кристаллах дифосфида цинка тетрагональной модификации

Уровни прилипания в кристаллах дифосфида цинка тетрагональной модификации

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Zhytomyr State University Library