Фотоэлектрические явления в широкозонных полупроводниковых гетероструктурах с глубокими примесными уровнями. Монография

Салим Мадрахмович Отажонов

В монографии приводятся физические свойства и механизм образования фото-ЭДС в пленках А2В6. Комплексное изучение фото-ЭДС и фотопроводимости позволил определить энергии их активации и свойства межкристаллических барьеров вдоль слоя. Рассмотрена структура края поглощения пленок для упрощения анализа спектров фотопроводимости и тока замыкания. Монография предназначена для научных работников, студентов и аспирантов тех. образования. Монография рекомендована к печати Ученым советом ФерГУ.

§1. Край поглощения света тонких пленок CdTe с глубокими уровнями

Изучение спектральных зависимостей оптических постоянных в области края поглощения является весьма эффективным методом исследования особенностей дефектности строения энергетических зон в тонких пленках. В связи с этим нами были измерены коэффициенты пропускания (Т) при перпендикулярном освещении слоев теллурида кадмия, полученных при разных скоростях конденсации. Как известно, коэффициент пропускания зависит от оптических постоянных: показателя преломления пленок (n) и коэффициента экстинкции (k), толщины пленки (d), длины волны света (λ), а также от показателя преломления подложки (n₁).

На рис.1. представлена зависимость T от энергии кванта света (hν) для пленок CdTe: Ag, полученных при разных скоростях конденсации (см. табл.1.).

Из рисунка видно, что в длинноволновой области спектра в пленках наблюдается интерференция. Для пленок, полученных со скоростью конденсации 0.2 и 1.73 нм/c в области спектра hν = 0.5—1.0 эВ, T_max достигает 90—97%. При скоростях конденсации 2.5 нм/с T_max и T_min интерференции уменьшаются (кривая 3) и T_max достигает 30% в длинноволновой области спектра. В пленках, полученных при сравнительно больших скоростях 2,53 нм/с, интерференция наблюдается только в области 2—2.5 мкм, а T_max в этой области достигал 20%. Отсюда следует, что с увеличением скорости конденсации коэффициент пропускания уменьшается.

Далее с использованием метода огибающих функций максимумов и минимумов интерференции, изложенного в главе II, мы определяли показатель преломления, толщину пленок d, значения которых приведены в таблице 1 и являются несущественно меньшими, чем в монокристаллах n =2.7 при λ=1.5 мкм [25], что совпадают данным полученным, для пленок CdSe [26].

Кроме того, толщина пленок определялась с помощью микроинтерферометров МИИ — 4 и МИИ — 9 посредством смещения интерференционных полос, возникающих при отражении света от поверхности слоя и подложки. Величина d, вычисленная по формуле (2.5.10) совпадает по погрешности с измеренной на МИИ — 4 и МИИ — 9. Затем, зная значения n, d, мы определяли коэффициент поглощения () c помощью формулы (2.5.8) и представили их зависимости от hν на рис. 2. Как видно, в спектрах поглощения света в этих пленках имеется явно выраженная примесная полоса поглощения. В области (1.46—1.5) эВ поглощение света почти совпадает с данными для монокристаллов (имеется длинноволновый сдвиг около 0.02 эВ) и соответствует собственной полосе поглощения. Длинноволновый сдвиг может быть объяснен внутренним механическим напряжением в пленке 2.5·10⁸ Па, если использовать для барического коэффициента изменения ширины запрещенной зоны значение эВ· см²/кГ [24]. Далее имеется одна более явно выраженная полоса с красной границей около 1.3 эВ и другая, не подающаяся надежной расшифровке, в которой коэффициент поглощения уменьшается от порядка 10³ до 10²см^-1 в области 0.7—1.3 эВ (рис.2). Обе эти полосы связаны с поглощением света глубокими центрами.

Отметим, что в исследуемых нами пленках поглощение в примесной области вблизи края поглощения достаточно большое 10⁴см^-1, как и при собственном поглощении обусловливает пространственно неоднородное возбуждение носителей.