Влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn>

Установлено, что γ-облучение монокристаллов р-InSe и n-InSe<Sn> (0,2 и 0,4 мол.% Sn) дозой Dγ = 100 крад приводит к существенному изменению параметров локализованных в запрещенной зоне состояний: к увеличению плотности локализованных вблизи уровня Ферми состояний и их энергетическому уплотнени...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2010
Автори: Мустафаева, С.Н., Асадов, М.М., Исмайлов, А.А.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2010
Назва видання:Физика низких температур
Теми:
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117371
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn> / С.Н. Мустафаева, М.М. Асадов, А.А. Исмайлов // Физика низких температур. — 2010. — Т. 36, № 7. — С. 805–808. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-117371
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1173712025-02-09T22:07:53Z Влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn> The effect of γ-irradiation on parameters of localized states in p-InSe and n-InSe<Sn> single crystals Мустафаева, С.Н. Асадов, М.М. Исмайлов, А.А. Квантовые эффекты в полупpоводниках и диэлектриках Установлено, что γ-облучение монокристаллов р-InSe и n-InSe<Sn> (0,2 и 0,4 мол.% Sn) дозой Dγ = 100 крад приводит к существенному изменению параметров локализованных в запрещенной зоне состояний: к увеличению плотности локализованных вблизи уровня Ферми состояний и их энергетическому уплотнению, уменьшению среднего расстояния прыжков и увеличению концентрации глубоких ловушек, ответственных за прыжковую проводимость. Определены значения концентрации радиационных дефектов в монокристаллах р-InSe (5,18·10¹⁷ см⁻³) и n-InSe<Sn> (2,48·10¹⁷– 2,71·10¹⁸ cм⁻³). Встановлено, що γ-опромінення монокристалів р-InSe та n-InSe<Sn> (0,2 та 0,4 мол.% Sn) дозою Dγ = 100 крад приводить до істотної зміни параметрів локалізованих у забороненій зоні станів: до збільшення щільності локалізованих поблизу рівня Фермі станів і їх енергетичного ущільнення, зменшення середньої відстані стрибків і збільшення концентрації глибоких уловлювачів, які відповідальні за стрибкову провідність. Визначено значення концентрації радіаційних дефектів у монокристалах р-InSe (5,18·10¹⁷ см⁻³) та n-InSe<Sn> (2,48·10¹⁷– 2,71·10¹⁸ cм⁻³). It is revealed that the γ-irradiation Dγ = 100 krad of p-InSe and n-InSe<Sn> (0.2 and 0.4 mol.% Sn) single crystals leads to significant changes of localized states parameters. After the γ-irradiation the density of states near the Fermi level is increased, but their energy spread and the average jump distance are decreased. The concentrations of radiation-induced defects are estimated for p-InSe (5,18·10¹⁷ см⁻³) and n-InSe<Sn> (2,48·10¹⁷– 2,71·10¹⁸ cм⁻³) single crystals. 2010 Article Влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn> / С.Н. Мустафаева, М.М. Асадов, А.А. Исмайлов // Физика низких температур. — 2010. — Т. 36, № 7. — С. 805–808. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 71.20.Nr, 72.20.Ee, 72.20.Fr, 72.20.Ht https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117371 ru Физика низких температур application/pdf Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Квантовые эффекты в полупpоводниках и диэлектриках
Квантовые эффекты в полупpоводниках и диэлектриках
spellingShingle Квантовые эффекты в полупpоводниках и диэлектриках
Квантовые эффекты в полупpоводниках и диэлектриках
Мустафаева, С.Н.
Асадов, М.М.
Исмайлов, А.А.
Влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn>
Физика низких температур
description Установлено, что γ-облучение монокристаллов р-InSe и n-InSe<Sn> (0,2 и 0,4 мол.% Sn) дозой Dγ = 100 крад приводит к существенному изменению параметров локализованных в запрещенной зоне состояний: к увеличению плотности локализованных вблизи уровня Ферми состояний и их энергетическому уплотнению, уменьшению среднего расстояния прыжков и увеличению концентрации глубоких ловушек, ответственных за прыжковую проводимость. Определены значения концентрации радиационных дефектов в монокристаллах р-InSe (5,18·10¹⁷ см⁻³) и n-InSe<Sn> (2,48·10¹⁷– 2,71·10¹⁸ cм⁻³).
format Article
author Мустафаева, С.Н.
Асадов, М.М.
Исмайлов, А.А.
author_facet Мустафаева, С.Н.
Асадов, М.М.
Исмайлов, А.А.
author_sort Мустафаева, С.Н.
title Влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn>
title_short Влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn>
title_full Влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn>
title_fullStr Влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn>
title_full_unstemmed Влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn>
title_sort влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-inse и n-inse<sn>
publisher Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate 2010
topic_facet Квантовые эффекты в полупpоводниках и диэлектриках
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117371
citation_txt Влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn> / С.Н. Мустафаева, М.М. Асадов, А.А. Исмайлов // Физика низких температур. — 2010. — Т. 36, № 7. — С. 805–808. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
series Физика низких температур
work_keys_str_mv AT mustafaevasn vliânieγoblučeniânaparametrylokalizovannyhsostoâniivmonokristallahpinseininsesn
AT asadovmm vliânieγoblučeniânaparametrylokalizovannyhsostoâniivmonokristallahpinseininsesn
AT ismailovaa vliânieγoblučeniânaparametrylokalizovannyhsostoâniivmonokristallahpinseininsesn
AT mustafaevasn theeffectofγirradiationonparametersoflocalizedstatesinpinseandninsesnsinglecrystals
AT asadovmm theeffectofγirradiationonparametersoflocalizedstatesinpinseandninsesnsinglecrystals
AT ismailovaa theeffectofγirradiationonparametersoflocalizedstatesinpinseandninsesnsinglecrystals
first_indexed 2025-12-01T07:23:54Z
last_indexed 2025-12-01T07:23:54Z
_version_ 1850289778459672576
fulltext © С.Н. Мустафаева, М.М. Асадов, А.А. Исмайлов, 2010 Физика низких температур, 2010, т. 36, № 7, c. 805–808 Влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn> С.Н. Мустафаева1, М.М. Асадов2, А.А. Исмайлов1 1 Институт физики НАН Азербайджана, пр. Г. Джавида, 33, г. Баку, AZ1143, Азербайджан E-mail: solmust@gmail.com 2 Институт химических проблем НАН Азербайджана, пр. Г. Джавида, 29, г. Баку, AZ1143, Азербайджан E-mail: mirasadov@gmail.com Статья поступила в редакцию 29 декабря 2009 г., после переработки 21 января 2010 г. Установлено, что γ-облучение монокристаллов р-InSe и n-InSe<Sn> (0,2 и 0,4 мол.% Sn) дозой Dγ = = 100 крад приводит к существенному изменению параметров локализованных в запрещенной зоне со- стояний: к увеличению плотности локализованных вблизи уровня Ферми состояний и их энергетическому уплотнению, уменьшению среднего расстояния прыжков и увеличению концентрации глубоких ловушек, ответственных за прыжковую проводимость. Определены значения концентрации радиационных дефектов в монокристаллах р-InSe (5,18·1017 см–3) и n-InSe<Sn> (2,48·1017– 2,71·1018 cм–3). Встановлено, що γ-опромінення монокристалів р-InSe та n-InSe<Sn> (0,2 та 0,4 мол.% Sn) дозою Dγ = = 100 крад приводить до істотної зміни параметрів локалізованих у забороненій зоні станів: до збільшен- ня щільності локалізованих поблизу рівня Фермі станів і їх енергетичного ущільнення, зменшення серед- ньої відстані стрибків і збільшення концентрації глибоких уловлювачів, які відповідальні за стрибкову провідність. Визначено значення концентрації радіаційних дефектів у монокристалах р-InSe (5,18·1017 см–3) та n-InSe<Sn> (2,48·1017–2,71·1018 cм–3). PACS: 71.20.Nr Полупроводниковые соединения; 72.20.Ee Щель подвижности, прыжковый транспорт; 72.20.Fr Транспорт и подвижность в слабых полях, пьезосопротивление; 72.20.Ht Нелинейные и высокополевые эффекты. Ключевые слова: монокристаллы р-InSe и n-InSe<Sn>, γ-облучение, перенос заряда, локализация, глубо- кие ловушки, плотность локализованных состояний, концентрация радиационных дефектов. Введение Слоистые монокристаллы InSe, характеризующиеся сильной анизотропией электрических свойств, на про- тяжении многих лет являются объектом интенсивных исследований [1–5]. В кристаллах со слоистой или цепочечной структу- рой особенно высока роль таких дефектов, как сильно деформированные и даже разорванные связи, которые склонны к проявлению акцепторных свойств. Наличию таких дефектов приписывается высокая плотность со- стояний вблизи уровня Ферми [6]. Достаточно высокая концентрация локализованных состояний в запрещен- ной зоне приближает такие кристаллы по энергетиче- ской структуре к аморфным полупроводникам. Ло- вушки, порожденные разнообразными дефектами в кристаллах, играют основную роль в явлениях перено- са заряда, особенно при низких температурах. Из из- мерений низкотемпературной проводимости кристалла может быть получена ценная информация о локализо- ванных состояниях. В работе [5] из низкотемпературных электричес- ких измерений на постоянном токе нами определены параметры локализованных состояний в монокристал- лах р-InSe и n-InSe<Sn>. Были оценены плотность со- стояний вблизи уровня Ферми (NF = 5,36·1018– 1,72·1019 эВ–1⋅см–3), их энергетический разброс (ΔE = = 0,028–0,040 эВ), радиус локализации (а = 58 Ǻ) и средние расстояния прыжков (Rav = 99,5–130 Ǻ) в ин- тервале температур 100–200 К. Целью настоящей ра- боты является изучение влияния γ-излучения на пара- метры локализованных состояний в монокристаллах р-InSe и n-InSe<Sn>. С.Н. Мустафаева, М.М. Асадов, А.А. Исмайлов 806 Физика низких температур, 2010, т. 36, № 6 Экспериментальная часть Электрические измерения проведены на выращен- ных методом Бриджмена [4] монокристаллах InSe гекса- гональной сингонии с параметрами решетки а = 4,04 Å; с = 16,92 Å. В интервале температур 77–300 К моно- кристаллы InSe обладают проводимостью р-типа. Ле- гированные компенсирующей примесью олова (0,2 и 0,4 мол.% Sn) монокристаллы InSe обладают элек- тронным типом проводимости. Геометрия образцов для электрических измерений показана на рис. 1, т.е. постоянное электрическое поле прикладывалось поперек слоев монокристаллов InSe. В качестве контактного материала использована серебря- ная паста. Толщина изученных монокристаллов состав- ляла 300 мкм, а подконтактная площадь — 2·10–2 см2. Электрические измерения проведены в температурном диапазоне 100–293 К. Облучение образцов проводилось на радиационной химической установке непрерывного действия РХУНД-20000 от источника Со60. Энергия γ-квантов составляла 1,25 МэВ. Доза облучения накапливалась путем последовательных выдержек в одном и том же образце и составляла 50 и 100 крад. Электрические измерения образцов проводились после каждого облу- чения. Результаты и их обсуждение На рис. 1 приведены температурные зависимости темновой омической проводимости монокристаллов р-InSe и n-InSe<Sn> до и после γ-облучения дозами 50 и 100 крад. Как видно на рис. 1, во всех трех об- разцах после облучения дозой 50 крад проводимость уменьшалась, а после γ-облучения дозой Dγ = 100 крад увеличивалась по отношению к проводимости необлу- ченных образцов во всей температурной области изме- рения. Характерной особенностью кривых на рис. 1 явля- ется то, что зависимости lg σ = f(1/T) при низких тем- пературах не имеют постоянного наклона; энергия ак- тивации проводимости с уменьшением температуры монотонно убывает. Этот экспериментальный факт свидетельствует о том, что в монокристаллах р-InSe и n-InSe<Sn> в области низких температур (Т < 200 К) имеет место прыжковая проводимость с переменной длиной прыжка по состояниям, лежащим в узкой поло- се энергий ΔE вблизи уровня Ферми. При таком типе проводимости зависимость lg σ = f(T–1/4) должна пред- ставлять собой прямую с наклоном Т0 [7]: 1/4 0exp T T ⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥σ ∼ −⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦ , (1) 0 3 16 F T N ka = , (2) где NF — плотность состояний вблизи уровня Ферми; k — постоянная Больцмана; a — радиус локализации. На рис. 2 представлены указанные зависимости lg σ(T–1/4) для монокристаллов р-InSe и n-InSe<Sn> до и после γ-облучения дозой 100 крад. Видно, что после облучения γ-квантами наклон зависимостей lg σ(T–1/4) уменьшается. Экспериментально найденные значения Рис. 1. Температурные зависимости темновой омической проводимости монокристаллов р-InSe (кривые 1–3), n- InSe<0,2 мол.% Sn> (кривые 4–6) и n-InSe<0,4 мол.% Sn> (кривые 7–9) до (1, 4, 7) и после γ-облучения: 50 крад (2, 5, 8) и 100 крад (3, 6, 9). На вставке показана геометрия образцов для электрических измерений. 9 6 7 4 8 5 3 1 2 Ag Ag 2 4 6 8 10 10 /T, 3 1– Ê 10 –5 10 –4 10 –3 10 –2 10 –1 10 0 InSe � , Î ì ñì – – 1 1 + – Рис. 2. Зависимости проводимости монокристаллов р-InSe (кривые 1, 2), n-InSe<0,2 мол.% Sn> (кривые 3, 4) и n- InSe<0,4 мол.% Sn> (кривые 5, 6) от Т–1/4 до (1, 3, 5) и после γ-облучения дозой Dγ = 100 крад (2, 4, 6). T , – –1/4 1/4 Ê 1 2 3 5 4 6 10 –5 10 –4 10 –3 10 –2 10 –1 10 0 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 � , Î ì ñì – – 1 1 Влияние γ-облучения на параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn> Физика низких температур, 2010, т. 36, № 6 807 Т0 для трех составов приведены в таблице. Зная зна- чения Т0, по формуле (2) для монокристаллов р-InSe и n-InSe<Sn> определены плотности состояний NF вбли- зи уровня Ферми. Значения NF до и после γ-облучения кристаллов дозой 100 крад приведены в таблице. При вычислении значений NF для радиуса локализации бы- ло взято значение a = 58 Å, полученное в [5] из экспе- риментальной зависимости плотности тока в InSe от напряженности электрического поля в области низких температур [8]. Полученное нами значение радиуса локализации близко к величине боровского радиуса экситона в InSe, равному 50 Å [9]. Прыжковая низкотемпературная проводимость мот- товского типа поперек слоев монокристаллов InSe на- блюдалась и в [9], тогда как при тех же температурах вдоль слоев имела место обычная зонная проводи- мость. В качестве возможной модели, способной объ- яснить эти экспериментальные данные и наличие сильной анизотропии слоистых полупроводников, ав- торы [9] рассматривали слоистый кристалл, содержа- щий области разупорядочения слоев. Внутри областей разупорядочения во всех направлениях перенос заряда осуществляется по локализованным состояниям. Раз- мер области разупорядочения вдоль оси с кристалла InSe, по оценкам авторов [9], составлял 1500–3000 Å и распространялся по всей площади образца вдоль его слоев. Каждая такая область ответственна за величину проводимости поперек слоев и ее температурную зави- симость. С этим, видимо, и связан характер получен- ной нами температурной зависимости проводимости монокристаллов р-InSe и n-InSe<Sn>. Из таблицы видно, что как в р-InSe, так и в n- InSe<Sn> плотность состояний после γ-облучения кри- сталлов дозой 100 крад увеличивается. Наиболее ощу- тимо NF увеличивается в результате γ-облучения в -InSen <0,4 мол.% Sn> (более чем на один порядок). По формуле 1/4 03( ) 8 T R T a T ⎛ ⎞= ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ (3) определены расстояния прыжков носителей заряда в изученных монокристаллах при различных температу- рах. При увеличении температуры значения R(T) умень- шались. Средние расстояния прыжков Rav в монокри- сталлах p-InSe и n-InSe<Sn> в интервале температур 100–200 К до и после γ-облучения дозой 100 крад также приведены в таблице. Как в чистых, т.е. специально не- легированных, так и легированных оловом монокрис- таллах InSe после их γ-облучения средние расстояния прыжков уменьшались. В n-InSe<0,4 мол.% Sn> в ре- зультате γ-облучения значение Rav уменьшалось при- мерно в два раза и становилось сравнимым со средним расстоянием между центрами локализации носителей заряда. Знание величин Rav и NF позволило по формуле [6]: 3 av 3 2 F E R N Δ = π (4) определить разброс ловушечных состояний вблизи уровня Ферми в исследованных монокристаллах (таб- лица). Как видно из таблицы, в результате γ-облучения монокристаллов р-InSe и n-InSe<Sn> полоса энергий ΔЕ сужалась. Значения концентрации глубоких ловушек, ответ- ственных за прыжковую проводимость в р-InSe и n-InSe<Sn>, определенные по формуле Nt = NF ΔЕ , (5) включены в предпоследний столбец таблицы. Из табличных данных видно, что γ-облучение об- разцов p-InSe и n-InSe<Sn> приводит к увеличению концентрации глубоких ловушек в кристаллах. В по- следнем столбце таблицы приведены значения кон- центрации радиационных дефектов в образцах р-InSe и n-InSe<Sn>, определенные по разности значений tN до и после γ-облучения образцов ( 0 rad t tN N Nγ= − ). Наи- более высокая концентрация радиационных дефектов наблюдалась в монокристаллах n-InSe<0,4 мол.% Sn>. Таким образом, на фоне изначально высокой кон- центрации локализованных в запрещенной зоне InSe состояний, обусловленных наличием различных де- фектов, за счет γ-облучения происходит рождение но- вых дефектов. Облучение монокристаллов p-InSe и -InSen <Sn> не только вызывает рождение новых (ра- диационных) дефектов, но и стимулирует миграцию и перераспределение имеющихся в кристалле дефектов Таблица. Параметры локализованных состояний в монокристаллах p-InSe и n-InSe<Sn> до и после γ-облучения Монокристалл Dγ, крад Т0, 104 К NF, 1019 эВ–1⋅cм–3 Rav, Å ΔЕ, эВ Nt, 1017 см–3 Nrad, 1017 см–3 р-InSe 0 100 5,56 2,37 1,72 4,03 99,5 78,6 0,028 0,025 4,82 10 5,18 n-InSe< 0,2 мол.% Sn> 0 100 17,8 7,02 0,536 1,36 130 101,6 0,040 0,034 2,14 4,62 2,48 n-InSe<0,4 мол.% Sn> 0 100 7,72 0,58 1,24 16,4 105,5 54 0,033 0,019 4,09 31,2 27,1 С.Н. Мустафаева, М.М. Асадов, А.А. Исмайлов 808 Физика низких температур, 2010, т. 36, № 6 [10], что и приводит, по-видимому, к сужению ширины энергетического распределения локализованных со- стояний. 1. З.Д. Ковалюк, И.В. Минтянский, УФЖ 26, 1213 (1981). 2. A. Segura, J.P. Guesdon, J.M. Besson, and A. Chevy, J. Appl. Phys. 54, 876 (1983). 3. G.D. Guseinov, S.N. Mustafaeva, and E.G. Abdullaev, Phys. Status. Solidi A88, K205 (1985). 4. А.А. Исмайлов, Ш.Г. Гасымов, Т.С. Мамедов, К.Р. Ал- лахвердиев, ФТП 26, 1994 (1992). 5. С.Н. Мустафаева, М.М. Асадов, А.А. Исмайлов, ФНТ 36, 394 (2010). 6. Б.Т. Коломиец, Т.Н. Мамонтова, А.С. Кочемировский, Л.В. Пивоварова, Электронные явления в некристаллических полупроводниках. Труды 6-й Международной конферен- ции по аморфным и жидким полупроводникам, Наука, Ле- нинград (1976). 7. Н. Мотт, Э. Дэвис, Электронные процессы в некристал- лических веществах, Мир, Москва (1974). 8. Б.И. Шкловский, ФТП 6, 2335 (1972). 9. Г.Л. Беленький, Н.А. Абдуллаев, В.Н. Зверев, В.Я. Штейн- шрайбер, Письма в ЖЭТФ 47, 498 (1988). 10. В.С. Вавилов, Н.П. Кекелидзе, Л.С. Смирнов, Действие излучений на полупроводники, Наука, Москва (1988). The effect of γ-irradiation on parameters of localized states in p-InSe and n-InSe<Sn> single crystals S.N. Mustafaeva, M.M. Asadov, and A.A. Ismailov It is revealed that the γ-irradiation Dγ = 100 krad of p-InSe and n-InSe<Sn> (0.2 and 0.4 mol.% Sn) single crystals leads to significant changes of localized states parameters. After the γ-irradiation the density of states near the Fermi level is increased, but their energy spread and the average jump distance are decreased. The concentrations of radiation-induced defects are es- timated for p-InSe (5.18·1017 сm–3) and n-InSe<Sn> (2.48·1017–2.71·1018 сm–3) single crystals. PACS: 71.20.Nr Semiconductor compounds; 72.20.Ee Mobility edges; hopping transport; 72.20.Fr Low-field transport and mobility; piezoresistance; 72.20.Ht High-field and nonlinear effects. Keywords: single crystals р-InSe and n-InSe<Sn>, γ-ir- radiation, charge transport, localization, deep traps, density of localized states.