Фоточувствительность и механизм протекания тока в гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями
Изучено фоточувствительность и механизм протекания тока в низкоразмерных гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями. Обнаружена пикосекундная фотопроводимость, что свидетельствует о наличии большой концентрации поверхностных рекомбинационных центров в пленках CdTe. Вивчено фото...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Журнал физики и инженерии поверхности |
|---|---|
| Дата: | 2017 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2017
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122606 |
| 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: | Фоточувствительность и механизм протекания тока в гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями / Н. Жураев, М. Халилов, С. Отажонов, Н. Алимов // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2017. — Т. 2, № 1. — С. 29-32. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-122606 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Жураев, Н. Халилов, М. Отажонов, С. Алимов, Н. 2017-07-15T14:32:14Z 2017-07-15T14:32:14Z 2017 Фоточувствительность и механизм протекания тока в гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями / Н. Жураев, М. Халилов, С. Отажонов, Н. Алимов // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2017. — Т. 2, № 1. — С. 29-32. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2519-2485 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122606 621. 315. 593 Изучено фоточувствительность и механизм протекания тока в низкоразмерных гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями. Обнаружена пикосекундная фотопроводимость, что свидетельствует о наличии большой концентрации поверхностных рекомбинационных центров в пленках CdTe. Вивчено фоточувствительность і механізм протікання струму в низьковимірних гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si з глибокими домішковими рівнями. Виявлена пікосекундна фотопровідність, що свідчить про наявність великої концентрації поверхневих рекомбінаційних центрів в плівках CdTe. The photosensitivity and the current flow mechanism in low-dimensional p-CdTe-SiO₂-Si heterostructures with deep impurity levels are studied. A picosecond photoconductivity was detected, which indicates the presence of a large concentration of surface recombination centers in CdTe films. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Журнал физики и инженерии поверхности Фоточувствительность и механизм протекания тока в гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями Фоточутливість і механізм протікання струму в гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si з глибокими домішковими рівнями Photosensitivity and current flow mechanism in p-CdTe-SiO₂-Si heterostructures with deep impurity levels Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Фоточувствительность и механизм протекания тока в гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями |
| spellingShingle |
Фоточувствительность и механизм протекания тока в гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями Жураев, Н. Халилов, М. Отажонов, С. Алимов, Н. |
| title_short |
Фоточувствительность и механизм протекания тока в гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями |
| title_full |
Фоточувствительность и механизм протекания тока в гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями |
| title_fullStr |
Фоточувствительность и механизм протекания тока в гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями |
| title_full_unstemmed |
Фоточувствительность и механизм протекания тока в гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями |
| title_sort |
фоточувствительность и механизм протекания тока в гетероструктурах p-cdte-sio₂-si с глубокими примесными уровнями |
| author |
Жураев, Н. Халилов, М. Отажонов, С. Алимов, Н. |
| author_facet |
Жураев, Н. Халилов, М. Отажонов, С. Алимов, Н. |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Журнал физики и инженерии поверхности |
| publisher |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Фоточутливість і механізм протікання струму в гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si з глибокими домішковими рівнями Photosensitivity and current flow mechanism in p-CdTe-SiO₂-Si heterostructures with deep impurity levels |
| description |
Изучено фоточувствительность и механизм протекания тока в низкоразмерных гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями. Обнаружена пикосекундная фотопроводимость,
что свидетельствует о наличии большой концентрации поверхностных рекомбинационных центров в пленках CdTe.
Вивчено фоточувствительность і механізм протікання струму в низьковимірних гетероструктурах
p-CdTe-SiO₂-Si з глибокими домішковими рівнями. Виявлена пікосекундна фотопровідність, що свідчить про наявність великої концентрації поверхневих рекомбінаційних центрів в плівках
CdTe.
The photosensitivity and the current flow mechanism in low-dimensional p-CdTe-SiO₂-Si heterostructures with deep impurity levels are studied. A picosecond photoconductivity was
detected, which indicates the presence of a large concentration of surface recombination centers in CdTe films.
|
| issn |
2519-2485 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122606 |
| citation_txt |
Фоточувствительность и механизм протекания тока в гетероструктурах p-CdTe-SiO₂-Si с глубокими примесными уровнями / Н. Жураев, М. Халилов, С. Отажонов, Н. Алимов // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2017. — Т. 2, № 1. — С. 29-32. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT žuraevn fotočuvstvitelʹnostʹimehanizmprotekaniâtokavgeterostrukturahpcdtesio2sisglubokimiprimesnymiurovnâmi AT halilovm fotočuvstvitelʹnostʹimehanizmprotekaniâtokavgeterostrukturahpcdtesio2sisglubokimiprimesnymiurovnâmi AT otažonovs fotočuvstvitelʹnostʹimehanizmprotekaniâtokavgeterostrukturahpcdtesio2sisglubokimiprimesnymiurovnâmi AT alimovn fotočuvstvitelʹnostʹimehanizmprotekaniâtokavgeterostrukturahpcdtesio2sisglubokimiprimesnymiurovnâmi AT žuraevn fotočutlivístʹímehanízmprotíkannâstrumuvgeterostrukturahpcdtesio2sizglibokimidomíškovimirívnâmi AT halilovm fotočutlivístʹímehanízmprotíkannâstrumuvgeterostrukturahpcdtesio2sizglibokimidomíškovimirívnâmi AT otažonovs fotočutlivístʹímehanízmprotíkannâstrumuvgeterostrukturahpcdtesio2sizglibokimidomíškovimirívnâmi AT alimovn fotočutlivístʹímehanízmprotíkannâstrumuvgeterostrukturahpcdtesio2sizglibokimidomíškovimirívnâmi AT žuraevn photosensitivityandcurrentflowmechanisminpcdtesio2siheterostructureswithdeepimpuritylevels AT halilovm photosensitivityandcurrentflowmechanisminpcdtesio2siheterostructureswithdeepimpuritylevels AT otažonovs photosensitivityandcurrentflowmechanisminpcdtesio2siheterostructureswithdeepimpuritylevels AT alimovn photosensitivityandcurrentflowmechanisminpcdtesio2siheterostructureswithdeepimpuritylevels |
| first_indexed |
2025-11-26T00:18:46Z |
| last_indexed |
2025-11-26T00:18:46Z |
| _version_ |
1850599819163205632 |
| fulltext |
Жураев Н., Халилов М., Отажонов С., Алимов Н., 2017 © 29
Журнал фізики та інженерії поверхні, 2017, том 2, № 1, сс. 29–32; Журнал физики и инженерии поверхности, 2016, том 2, № 1, сс. 29–32;
Journal of Surface Physics and Engineering, 2016, vol. 2, No. 1, pp. 29–32
УДК 621. 315. 593
ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И МЕХАНИЗМ ПРОТЕКАНИЯ ТОКА
В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ p-CdTe-SiO2-Si
С ГЛУБОКИМИ ПРИМЕСНЫМИ УРОВНЯМИ
Н. Жураев1, М. Халилов1, С. Отажонов2, Н. Алимов1
1Ферганский филиал Ташкентского университета информационных технологий,
2Ферганский государственный университет
Поступила в редакцию 24.03.2017
Изучено фоточувствительность и механизм протекания тока в низкоразмерных гетероструктурах
p-CdTe-SiO2-Si с глубокими примесными уровнями. Обнаружена пикосекундная фотопроводи-
мость, что свидетельствует о наличии большой концентрации поверхностных рекомбинационных
центров в пленках CdTe.
Ключевые слова: пикосекундная фотопроводимость, полупроводниковая пленка, рекомбина-
ция, генерация, фотонапряжение, фоточувствительность.
ФОТОЧУТЛИВІСТЬ І МЕХАНІЗМ ПРОТІКАННЯ СТРУМУ
В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ p-CdTe-SiO2-Si
З ГЛИБОКИМИ ДОМІШКОВИМИ РІВНЯМИ
Н. Жураєв, М. Халілов, С. Отажонов, Н. Алімов
Вивчено фоточувствительность і механізм протікання струму в низьковимірних гетерострукту-
рах p-CdTe-SiO2-Si з глибокими домішковими рівнями. Виявлена пікосекундна фотопровідність,
що свідчить про наявність великої концентрації поверхневих рекомбінаційних центрів в плівках
CdTe.
Ключові слова: пікосекундна фотопровідність, напівпровідникова плівка, рекомбінація,
генерація, фотонапруга, фоточутливість.
PHOTOSENSITIVITY AND CURRENT FLOW MECHANISM
IN p-CdTe-SiO2-Si HETEROSTRUCTURES
WITH DEEP IMPURITY LEVELS
N. Zhuraiev, M. Khalilov, S. Otazhonov, N. Alimov
The photosensitivity and the current flow mechanism in low-dimensional p-CdTe-SiO2-Si
heterostructures with deep impurity levels are studied. A picosecond photoconductivity was
detected, which indicates the presence of a large concentration of surface recombination centers in
CdTe films.
Keywords: picosecond photoconductivity, semiconductor film, recombination, generation,
photovoltage, photosensitivity.
Развитие микро- и наноэлектроники,
новые технологические возможности из-
готовления сложных полупроводниковых
структур стимулируют дальнейшее изуче-
ние новых оптических и фотоэлектрических
явлений в активных пленочных элементах.
В связи с этим в работе изучены фото-
проводимости и механизм протекания тока
в низкоразмерных структурах p-CdTe-SiO2-Si
с глубокими примесными уровнями. Поли-
кристаллическая пленка CdTe выращивалась
на поверхности гетероструктуры SiO2-Si.
Измерялось пикосекундное фотонапря-
жение (ПФН) пленок, сопровождаемое
с заметной пикосекундной фотопроводимос-
тью (ПФП). Регистрация ПФН проводилась
в специальном осциллографе С7-19. Образцы
возбуждались световым излучением второй
гармоники пикосекундного лазера на осно-
ве Au-Nd2+с длиной первой гармоники l =
1,079 мкм; длительность одиночного им-
пульса t составляла 19 пс. Обнаружена пи-
косекундная фотопроводимость в тонких
пленках CdTe при (6–8) × 102 Вт/см2 в тече-
ние 1–3 минут при комнатной температуре.
Образцы представляли собой полупровод-
ник-тонкий диэлектрик-полупроводник
(ПТДП) структуры высоколегированного
поликристаллического теллурида кадмия
р-типа проводимости (p = 1017см–3) — дву-
окись кремния-кремний, легированный
бором. Толщина окисного слоя определенная
ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И МЕХАНИЗМ ПРОТЕКАНИЯ ТОКА В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ p-CdTe-SiO2-Si...
30 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2017, т. 2, № 1, vol. 2, No. 1
с помощью Оже-анализа, составляла d =
0,46 мкм. Технология изготовления структур
описана в работе [1].
Результаты исследования фотопрово-
димости показывают, что осциллограмма
фотосигнала после возбуждения пленки
импульсом света длительностью 17 пс, сви-
детельствует что, во-первых, возгорание
максимального ФН (или ФП) происходит,
в течение 250–300 пс, во-вторых, основная
часть ПФН (или ПФП) спадает за время,
менее 100 пс, которое было близко к раз-
решающей способности регистрирующе-
го прибора (см. рис. 1). Обращает на себя
внимание относительно медленное уста-
новление максимального ПФН и быстрое
спадание его основной части, а затем, отно-
сительно долговременный, почти периоди-
чески затухающий процесс релаксации ПФН.
Такие малые времена релаксации ПФН (t =
10–10 с) свидетельствуют о наличии большой
концентрации рекомбинационных центров
в исследованных пленках CdTe.
Если принять, что коэффициент реком-
бинации g равен ~10–7см3/с (что обычно
свойственно для монокристаллов [2]), то
из времени жизни t = 10–10 с грубо оценим
возможную концентрацию центров быстрой
рекомбинации Nрек. = (τγ)–1 ≤ 1017cм–3.
Поскольку исследованная пленка состо-
ит из мелких кристаллических зерен раз-
мерами ~0,14 мкм, то можно полагать, что
примесными центрами, ответственными за
обнаружение быстрой релаксации ПФП,
являются глубокие уровни, имеющиеся на
поверхности кристаллита. Тогда находим
возможную поверхностную концентрацию
центров рекомбинации NS = N2|3 ≈ 3 × 1011см–2.
В эксперименте отсутствует долгов-
ременная релаксация ПФН, типичная для
ба рь ерной ФП, что указывает, по-видимому,
на быстрый обмен но сителя между
поверхностными уровнями кристалли-
тов или на специальный канал (механизм)
генерационно-рекомбинационных процессов
в области «interfaise».
Также проведены исследования в плен-
ках CdTe термообработанных в вакууме
в течение 1,5 + 2 часов, при Т = 350–400 °K.
Фоточувствительность в этих пленках увели-
чивалась до 20 А/В × Дж, а время релаксации
было в порядке — (150–200) нс.
Для анализа пикосекундной фотопроводи-
мости обратимся к энергетической диаграм-
ме и эквивалентной схеме ПТДП структуры
(см. рис. 2) и будем полагать, что генерация
U, В
7
6
5
4
3
2
1
0
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Т, НС
0,8
3
21
Рис. 1. Зависимость фототока ПТДП структуры Iф =
∆U/RH (где — ∆U падение напряжения на сопротив-
лении нагрузки) от времени после включения осве-
щения RH ≥ 2 кОм; U, В: 1–1,7; 2–3,5; 3–7,0
CdTe SiO2 Si
ω
d
φs
а
б
RH
RH
Рис. 2. а — энергетическая диаграмма ПТДП струк-
туры, б — эквивалентная схема ПТДП структуры
в режиме регистрации фотосигнала
Н. ЖУРАЕВ, М. ХАЛИЛОВ , С. ОТАЖОНОВ, Н. АЛИМОВ
31ЖФІП ЖФИП JSPE, 2017, т. 2, № 1, vol. 2, No. 1
неосновных носителей заряда, определя-
ющих фототок, происходит только в CdTe.
Справедливость этого допущения основана
на том, что генерированные в поликристал-
лическом кремнии, носители заряда из-за
малой толщины окисленного слоя и мало-
го времени жизни носителей заряда в нем
не дают существенного вклада в фототок.
Поскольку толщина окисленного кремния,
в рассматриваемой нами структуре ≈0,46 мкм,
то по нашим оценкам, первый вклад в общий
поток незначителен (менее 25 %).
При включении импульса излучения фото-
ток, обусловленный разделением носителей
заряда в области пространственного заряда
кремния, заряжает емкость этого слоя и про-
текая по внешней цепи, заряжает емкость
слоя диэлектрика. При этом создается паде-
ние напряжения на сопротивлении нагрузки,
которое и регистрируется как фотосигнал.
Отметим характерные особенности ки-
нетики, наблюдаемой в эксперименте. Пик
начального участка фронта нарастания
увеличивается с увеличением напряжения
на электроде. Продолжительность участка
также зависит от величины напряжения и
растет с его увеличением (см. рис. 1). Время
быстрого спада фототока при Ru ≥ 2 кОм
пропорционально сопротивлению нагрузки,
дальнейшая длительность периода, соответ-
ствующего протеканию сквозного тока через
диэлектрик, зависит лишь от длительности
импульса излучения.
Проверено исследование спектральной
зависимости тока короткого замыкания спе-
циально нелегированных и легированных
серебром и медью пленок CdTe и установле-
но, что фотопроводимость в примесной об-
ласти определяется глубокими примесными
уровнями.
Установленные оптические энергии ио-
низации глубоких уровней в пленках CdTe
согласуются с данными, полученными
для монокристаллов. Глубокий уровень,
расположенный на 0,14–0,17 эВ выше валент-
ной зоны, часто наблюдается в CdTe и считает-
ся, что он является комплексом, образованным
из двухзарядной вакансии кадмия. Уровни
энергии активации, которые равны 0,30–
0,35 эВ относительно валентной зоны в CdTe,
связываются с примесями Ag и Cu [1].
Полученные результаты указывают на
то, что за фоточувствительность в облас-
ти примесного поглощения в ос новном
ответственны дефекты кристаллической
решетки, создающие глубокие уровни,
расположенные ниже зоны проводимости.
Таким образом, полупроводниковые
пленки p-CdTe с глубокими примесными
уровнями, полученными на окисленных по-
верхностях кремния можно использовать как
быстродействующий фоточувствительный
фотодетектор для регистрации пико-
секундных импульсов лазерного излучения
в близкой ИК-области спектра.
ЛИТЕРАТУРА
1. Отажонов С. М. Фоточувствительность
АФН-пленок в гетероструктуре из СdTe-
SiO2-Si под действием внешнего электриче-
ского поля // Физическая инженерия поверх-
ности. — 2004. — Т. 2, № 1–2. — С. 28–31.
2. Баранский П. И., Клочков В. П., Потыке-
вич В. И. Полупроводниковая электроника.
Свойства материалов. Справочник. — К.:
Наукова думка, 1975. — 704 с.
3. Отажонов С. М., Усмонов Я. Устройство
для деформирования образцов при освеще-
нии монохроматическим светом // Патент
IDP. — РУз 2000450, 2002. — 5 с.
4. Каримов М., Султонов Ш. Д. // ФерПИ на-
учно-технический журнал. — 2004. —
№ 2. — C. 20–23.
5. Боброва Е. А., Клевков Ю. В., Медве-
дев С. А., Плотников А. Ф. Исследование
глубоких электронных состояний в тексту-
рированных поликристаллах p-CdTe сте-
хиометрического состава методом DLTS //
ФТП. — 2002. — Т. 36, вып. 12. — С. 1426–
1431.
6. Вайткус Ю. Ю., Расулов Р. Я., Отажо-
нов С. М., Орипов У. // «Поверхность»
Рент геновские синхронные и нейтрон-
ные исследования АН России. — М.: «На-
ука». — 1999. — № 3. — С. 44–49.
REFERENCES
1. Otazhonov S. M. Fotochuvstvitel’nost’ AFN-
plenok v geterostrukture iz SdTe-SiO2-Si pod
dejstviem vneshnego elektricheskogo polya
// Fizicheskaya inzheneriya poverhnosti. —
2004. — Vol. 2, No. 1–2. — P. 28–31.
ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И МЕХАНИЗМ ПРОТЕКАНИЯ ТОКА В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ p-CdTe-SiO2-Si...
32 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2017, т. 2, № 1, vol. 2, No. 1
2. Baranskij P. I., Klochkov V. P., Potykevich V. I.
Poluprovodnikovaya elektronika. Svojstva
materialov. Spravochnik. — K.: Naukova
dumka, 1975. — 704 p.
3. Otazhonov S. M., Usmonov Ya. Ustrojstvo
dlya deformirovaniya obrazcov pri osveschenii
monohromaticheskim svetom // Patent IDP. —
RUz 2000450, 2002. — 5 p.
4. Karimov M., Sultonov Sh. D. // FerPI nauchno-
tehnicheskij zhurnal. — 2004. — No. 2. —
P. 20–23.
5. Bobrova E. A., Klevkov Yu. V., Med vedev S. A.,
Plotnikov A. F. Issledovanie glubokih elek-
tro nnyh sostoyanij v teksturirovannyh
polikristallah p-CdTe stehiometricheskogo
sostava metodom DLTS // FTP. — 2002. —
Vol. 36, vyp. 12. — P. 1426–1431.
6. Vajtkus Yu. Yu., Rasulov R. Ya., Ota zho-
nov S. M., Oripov U. // «Poverhnost’»
Rent genovskie sinhronnye i nejtronnye
issle dovaniya AN Rossii. — M.: «Nauka». —
1999.— No. 3. — P. 44–49.
|