Bikbajevas, V.

Grivickas, V.

Gulbinas, K.

Одринский, А. П.

Russian

Электронная библиотека БГУ

 
5-ая Международная научная конференция «Материалы и структуры современной 
электроники», 10–11 октября 2012 г., Минск, Беларусь 
 
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ  НЕСТАЦИОНАРНАЯ  СПЕКТРОСКОПИЯ 
 СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКА – ПОЛУПРОВОДНИКА  TlGaSe2
 
А. П. Одринский1, V. Grivickas2, V. Bikbajevas2, K. Gulbinas2 
_____________________________________________________________________________ 
1Институт Технической Акустики НАН Беларуси, 
 Витебск, Беларусь, odra@mail333.com 
2Institute of Applied Research, Vilnius University, Lithuania 
 
Представлены результаты фотоэлектрической релаксационной спектроскопии 
(PICTS) собственных дефектов TlGaSe2. Выращенные методом Бриджмена—
Стокбаргера нелегированные монокристаллы из разных технологических партий об-
ладали проводимостью р- типа, при удельном сопротивлении ρ ~ 106 Ом см. Методи-
ка и условия эксперимента практически не отличались от описанных нами ранее [1]. 
Учитывая наличие у кристалла сегнетоэлектрических свойств, особое внимание при 
регистрации данных уделялось отслеживанию кинетики фотоотклика образца (визу-
ально на мониторе персонального компьютера и регистрация кинетики фотоотклика 
в отдельном наборе данных). Были подобраны условия и режимы регистрации, в ко-
торых кинетика релаксации фотоотклика хорошо аппроксимировалась суммой двух 
экспоненциальных составляющих, сопоставимых со спадом концентрации неравно-
весных свободных носителей и термоэмиссией неравновесного заполнения дефектов 
в диапазоне температур 78-330 К. 
Полученные в рамках 
DLTS анализа величины 
энергии активации переза-
рядки - Ea и эффективного 
сечения захвата σt приведе-
ны в таблице совместно с 
∆Т - диапазоном темпера-
тур регистрации перезаряд-
ки дефекта. Наиболее ста-
бильным параметром таб-
лицы является ∆Т, служив-
ший основанием предвари-
тельного сопоставления 
регистрации перезарядки 
идентичным дефектам в 
наборе образцов. В тоже 
время при анализе резуль-
татов ряда независимых 
испытаний наблюдалась 
значительная вариация ве-
личин σt и Ea [1]. Экспери-
менты различались приложенным к образцу напряжением, использованным hv фото-
возбуждения и начальными условиями измерений - предварительный прогрев образ-
ца при 80°C в течение часа в темноте и повторение регистрации данных без проме-
жуточного прогрева. 
Образец Де-
фект
Пара-
метры L1 L3 Az1 Az3 
A1 ∆T, K 100-115 81-106 93-117 91-115 
 Ea, эВ 0.12 0.10 0.11 0.13 
 σt, см2 3.8 10-18 3.9 10-17 9.4 10-18 9.6 10-17
A2 ∆T, K 120-130 122-142 121-132 122-138 
 Ea,  эВ 0.21 0.23 0.23 0.19 
 σt,  см 2 1.0 10-14 7.0 10-14 8.8 10-14 4.8 10-16
A3 ∆T, K 152-166 152-181 142-168 173-196 
 Ea,  эВ 0.30 0.33 0.26 0.42 
 σt,  см 2 4.5 10-14 2.4 10-13 5.8 10-15 9.2 10-12
A4 ∆T, K 208-243 214-239 210-243 209-234 
 Ea,  эВ 0.46 0.51 0.48 0.48 
 σt,  см 2 4.6 10-13 2.1 10-12 4.3 10-13 4.3 10-13
A5 T, K 305-327 307-328 301-325 293-324 
 Ea,  эВ 0.71 0.58 0.72 0.68 
 σt,  см 2 1.3 10-12 9.1 10-14 9.0 10-13 7.8 10-13
 62
 
5-ая Международная научная конференция «Материалы и структуры современной 
электроники», 10–11 октября 2012 г., Минск, Беларусь 
 
 
0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
10-19
10-17
10-15
10-13
10-11
 σ
, c
m
2
Ea, eV
 1
 2
 3
 4
a
0,3 0,4 0,5 0,6
10-16
10-15
10-14
10-13
10-12
10-11
10-10
σ
, c
m
2
Ea, eV
 1
 2
 3
 4
b
 
Рис.1.  Диаграмма величины эффективного сечения захвата и энергии термоактивации пере-
зарядки a – А2 и b – А4, полученных при анализе различных наборов данных регистрации 
изменения с температурой релаксации фотоотклика: 1 – по данным на образце L1, 2 – L3, 
 3 – Az1, 4 – Az3. Выделены значения параметров, приведенные в таблице 
 
На рис. 1 представлена систематизация результатов анализа данных независимых 
испытаний по методике из работы [2]. Заметна корреляция вариации оценок извест-
ная из практики DLTS исследований как правило Майер - Нельделя (MNR) или ком-
пенсационный закон [3]. Отметим, что хорошее соответствие пар значений (Ea, lg(σt)) 
единой линейной зависимости свидетельствует об идентичности дефектов, регист-
рируемых на наборе образцов из различных технологических партий. В тоже время 
на наших образцах диапазон вариации оценки σt на 2-4 порядка превышает данные 
DLTS исследований низкоомного CdS [2]. Для детального изучения данного явления 
была развита методика анализа данных с использованием более узкого интервала 
температур определения параметров дефекта, позволяющая получить изменение с 
температурой оценок Ea и σt. На отдельных наборах данных зависимость оценок от 
температуры не обнаруживалась. Вместе с тем, по данным иных независимых испы-
таний, наблюдались значительная вариация оценок с температурой, более характер-
ная для дефектов, регистрируемых в области ФП, где зависимость от температуры 
имела повторяющийся характер по результатам анализа независимых наборов дан-
ных. На рис.2 приведены примеры значительного изменения с температурой оценки 
Ea - кривые 1-3 и более умеренных изменений - кривая 4. Для эффективного сечения 
захвата наблюдаются аналогичные температурные зависимости в строгом соответст-
вии с вариацией оценки Ea с температурой согласно MNR. Это хорошо сопоставимо 
с распространенным объяснением MNR, как обусловленным соответствием энергии 
активации перезарядки, определяемой в электрических измерениях, с изменением 
энтальпии [3]. Можно предположить, что наблюдаемая на рис.1 вариация оценок Ea, 
и σt обусловлена связанностью перезарядки дефекта с неконтролируемой электриче-
ской активностью доменной структуры. Отметим, что мы уделяли особое внимание 
контролю формы кинетики фотоотклика и отсутствию перераспределения генери-
руемых светом носителей заряда (эффект экранирования). Однако это не гарантирует 
отсутствия данных явлений с уменьшением масштаба разбиения образца на систему 
 63
 
5-ая Международная научная конференция «Материалы и структуры современной 
электроники», 10–11 октября 2012 г., Минск, Беларусь 
 
макрообластей, характеризуемых неоднородностью условий неравновесного запол-
нения дефектов. Формально доменная структура характерна лишь для сегнетоэлек-
трической фазы, но можно полагать, что возникшая в сегнето-фазе система про-
странственно неоднородного заполнения набора дефектов кристалла (система элек-
третов) должна сохраняться “замороженной” и в пара-фазе вплоть до температур 
последовательной термоактивации перезарядки соответствующих дефектов. 
120 130 140 150 160
0 ,0
0 ,1
0 ,2
0 ,3
0 ,4
0 ,5
0 ,6
 1  - L1
 2  - Az1
 3  - Az3
 4  - Az3
E
a, 
eV
T , K
 
Рис2. Зависимость от температуры энергии активации перезарядки дефекта А2,  
регистрируемого в окрестности ФП 
 
Таким образом, методом PICTS в монокристаллах сегнетоэлектрика – полупро-
водника TlGaSe2 из разных технологических партий регистрируется набор идентич-
ных дефектов. При анализе результатов независимых испытаний наблюдается значи-
тельная вариация определяемых в рамках DLTS методик оценок эффективного сече-
ния захвата и энергии активации перезарядки дефекта. Вариация оценок строго кор-
релированна в соответствии с правилом Майер – Нельделя.  
Используя анализ в более узком интервале температур, обнаружены закономер-
ности изменения с температурой оценок параметров дефекта, регистрируемого в об-
ласти фазового перехода. 
ЛИТЕРАТУРА 
1. A.П. Одринский Нестационарная спектроскопия глубоких уровней монокристалла сегне-
то-электрика-полупроводника TlGaSe2: cб. статей 8-го Бел.-Рос. семинар «Полупроводниковые 
лазеры и системы на их основе» /V. Grivickas, V. Bikbajevas, E.G. Samadli. 17-20 мая 2011. Минск. 
2011. С.221. 
2. А. А.Истратов, О. Ф. Вывенко Глубокие центры в монокристаллах сульфида кадмия: но-
вый метод сравнения данных DLTS, полученных различными наблюдателями // ФТП. 1995. Т. 29, 
№ 4. С. 654. 
 64
 
5-ая Международная научная конференция «Материалы и структуры современной 
электроники», 10–11 октября 2012 г., Минск, Беларусь 
 
3. Yelon B. Movaghar H. M. Branz / Phys. Rev. 1992. Vol. B 46, P.  12244. 
 
 65


Фотоэлектрическая нестационарная спектроскопия сегнетоэлектрика – полупроводника TLGASE2

http://elib.bsu.by/bitstream/123456789/38062/1/%d0%90.%d0%9f.%20%d0%9e%d0%b4%d1%80%d0%b8%d0%bd%d1%81%d0%ba%d0%b8%d0%b9%2c%20V.%20Grivickas%2c%20V.%20Bikbajevas%2c%20K.%20Gulbinas.pdf

Фотоэлектрическая нестационарная спектроскопия сегнетоэлектрика – полупроводника TLGASE2

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Электронная библиотека БГУ