Влияние ультразвукового облучения на свойства инжекционного фотоприемника на основе pSi-nCdS-n⁺CdS - структуры на плотности поверхностных состояний pSi-nCdS – гетероперехода

Влияние ультразвукового облучения на свойства инжекционного фотоприемника на основе pSi-nCdS-n⁺CdS - структуры на плотности поверхностных состояний pSi-nCdS – гетероперехода

Определено распределение плотности поверхностных состояний в зависимости от величины поверхностного потенциала на гетерогранице nCdS/Si(p). Установлено, что ультразвуковое облучение уменьшает плотности поверхностных состояний и это приводит к повышению спектральной и интегральной чувствительности фо...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2014
Hauptverfasser: Сапаев, И.Б., Мирсагатов, Ш.А.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2014
Schriftenreihe:Физическая инженерия поверхности
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103564
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Влияние ультразвукового облучения на свойства инжекционного фотоприемника на основе pSi-nCdS-n⁺CdS - структуры на плотности поверхностных состояний pSi-nCdS – гетероперехода / И.Б. Сапаев, Ш.А. Мирсагатов // Физическая инженерия поверхности. — 2014. — Т. 12, № 2. — С. 197-201. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-103564
record_format dspace
spelling irk-123456789-1035642016-06-21T03:02:36Z Влияние ультразвукового облучения на свойства инжекционного фотоприемника на основе pSi-nCdS-n⁺CdS - структуры на плотности поверхностных состояний pSi-nCdS – гетероперехода Сапаев, И.Б. Мирсагатов, Ш.А. Определено распределение плотности поверхностных состояний в зависимости от величины поверхностного потенциала на гетерогранице nCdS/Si(p). Установлено, что ультразвуковое облучение уменьшает плотности поверхностных состояний и это приводит к повышению спектральной и интегральной чувствительности фотодиода. Визначено розподіл щільності поверхневих станів в залежності від величини поверхневого потенціалу на гетерограниці nCdS/Si (p). Встановлено, що ультразвукове опромінення зменшує щільності поверхневих станів і це призводить до підвищення спектральної і інтегральної чутливості фотодіода. Determined distribution density of surface states depending on the magnitude of the surface potential at the nCdS/Si(p) heterojunction. It is established that ultrasonic processing of such photo diodes leads to reduction of the surface states density on the heterojunction interface and raises the spectral and integral sensitivity of photodiodes. 2014 Article Влияние ультразвукового облучения на свойства инжекционного фотоприемника на основе pSi-nCdS-n⁺CdS - структуры на плотности поверхностных состояний pSi-nCdS – гетероперехода / И.Б. Сапаев, Ш.А. Мирсагатов // Физическая инженерия поверхности. — 2014. — Т. 12, № 2. — С. 197-201. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103564 53.043., 53.023., 539.234 ru Физическая инженерия поверхности Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Определено распределение плотности поверхностных состояний в зависимости от величины поверхностного потенциала на гетерогранице nCdS/Si(p). Установлено, что ультразвуковое облучение уменьшает плотности поверхностных состояний и это приводит к повышению спектральной и интегральной чувствительности фотодиода.
format Article
author Сапаев, И.Б.
Мирсагатов, Ш.А.
spellingShingle Сапаев, И.Б.
Мирсагатов, Ш.А.
Влияние ультразвукового облучения на свойства инжекционного фотоприемника на основе pSi-nCdS-n⁺CdS - структуры на плотности поверхностных состояний pSi-nCdS – гетероперехода
Физическая инженерия поверхности
author_facet Сапаев, И.Б.
Мирсагатов, Ш.А.
author_sort Сапаев, И.Б.
title Влияние ультразвукового облучения на свойства инжекционного фотоприемника на основе pSi-nCdS-n⁺CdS - структуры на плотности поверхностных состояний pSi-nCdS – гетероперехода
title_short Влияние ультразвукового облучения на свойства инжекционного фотоприемника на основе pSi-nCdS-n⁺CdS - структуры на плотности поверхностных состояний pSi-nCdS – гетероперехода
title_full Влияние ультразвукового облучения на свойства инжекционного фотоприемника на основе pSi-nCdS-n⁺CdS - структуры на плотности поверхностных состояний pSi-nCdS – гетероперехода
title_fullStr Влияние ультразвукового облучения на свойства инжекционного фотоприемника на основе pSi-nCdS-n⁺CdS - структуры на плотности поверхностных состояний pSi-nCdS – гетероперехода
title_full_unstemmed Влияние ультразвукового облучения на свойства инжекционного фотоприемника на основе pSi-nCdS-n⁺CdS - структуры на плотности поверхностных состояний pSi-nCdS – гетероперехода
title_sort влияние ультразвукового облучения на свойства инжекционного фотоприемника на основе psi-ncds-n⁺cds - структуры на плотности поверхностных состояний psi-ncds – гетероперехода
publisher Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate 2014
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103564
citation_txt Влияние ультразвукового облучения на свойства инжекционного фотоприемника на основе pSi-nCdS-n⁺CdS - структуры на плотности поверхностных состояний pSi-nCdS – гетероперехода / И.Б. Сапаев, Ш.А. Мирсагатов // Физическая инженерия поверхности. — 2014. — Т. 12, № 2. — С. 197-201. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series Физическая инженерия поверхности
work_keys_str_mv AT sapaevib vliânieulʹtrazvukovogooblučeniânasvojstvainžekcionnogofotopriemnikanaosnovepsincdsncdsstrukturynaplotnostipoverhnostnyhsostoânijpsincdsgeteroperehoda
AT mirsagatovša vliânieulʹtrazvukovogooblučeniânasvojstvainžekcionnogofotopriemnikanaosnovepsincdsncdsstrukturynaplotnostipoverhnostnyhsostoânijpsincdsgeteroperehoda
first_indexed 2025-07-07T14:04:19Z
last_indexed 2025-07-07T14:04:19Z
_version_ 1836997212182151168
fulltext Сапаев И. Б., Мирсагатов Ш. А., 2014 © 197 УДК 53.043., 53.023., 539.234 ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА СВОЙСТВА ИНЖЕКЦИОННОГО ФОТОПРИЕМНИКА НА ОСНОВЕ pSi-nCdS-n+CdS — СТРУКТУРЫ И НА ПЛОТНОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СОСТОЯНИЙ pSi-nCdS — ГЕТЕРОПЕРЕХОДА И. Б. Сапаев, Ш. А. Мирсагатов Физико-технический институт, Научно-производственное объединение «Физика — Солнце», Академия Наук Узбекистана Поступила в редакцию 13. 05. 2014 Определено распределение плотности поверхностных состояний в зависимости от величины по верхностного потенциала на гетерогранице nCdS/Si(p). Установлено, что ультразвуковое об лучение уменьшает плотности поверхностных состояний и это приводит к повышению спе ктральной и интегральной чувствительности фотодиода. Ключевые слова: ультразвук, фотодиод, гетеропереход. ВПЛИВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ОПРОМІНЕННЯ НА ВЛАСТИВОСТІ ІНЖЕКЦІЙНОГО ФОТОПРИЙМАЧА НА ОСНОВІ pSi-nCdS-n +CdS — СТРУКТУРИ І НА ГУСТИНИ ПОВЕРХНЕВИХ СТАНІВ pSi-nCdS — ГЕТЕРОПЕРЕХОДА І. Б. Сапаєв, Ш. А. Мірсагатов Визначено розподіл щільності поверхневих станів в залежності від величини поверхневого потенціалу на гетерограниці nCdS/Si (p). Встановлено, що ультразвукове опромінення змен­ шує щільності поверхневих станів і це призводить до підвищення спектральної і інтегральної чутливості фотодіода. Ключові слова: ультразвук, фотодіод, гетероперехід. INFLUENCE OF THE ULTRASONIC IRRADIATION ON PROPERTIES OF THE INJECTION SENSOR BASED ON pSi-nCdS-n+CdS — STRUCTURE AND SURFACE STATES DENSITY pSi-nCdS — HETEROJUNCTION I. B. Sapaev, Sh. A. Mirsagatov Determined distribution density of surface states depending on the magnitude of the surface potential at the nCdS/Si(p) heterojunction. It is established that ultrasonic processing of such photo diodes le­ ads to reduction of the surface states density on the heterojunction interface and raises the spectral and integral sensitivity of photodiodes. Keywords: ultrasonic, photodiode, heterojunction. В последние годы проявляется значите­ ль ный интерес к получению и исследо ва­ нию гетеропереходов между полупровод­ ни ковыми соединениями A2B6 и кремнием, осо бенно между сульфидом кадмия (CdS) и кремнием (Si) [1—4]. В этих работах пока зано, что pSi­nCdS­ гетеропереход с низкой плотностью поверх­ ностных состояний (Nss) является основным звеном pSi­nCdS­n+CdS­структуры. Частотные вольт­фарадные характерис ти­ ки (ВФХ) позволяют получить информацию о границе раздела, и они показали наличие МДП­структуры. Плотность поверхностных состояний МДП­структуры была стандарт но опреде­ лена по сдвигу экспериментальной C(V)­ха­ ра ктеристики по отношению к ра с четной кривой [5]. На рис. 1 приведена экс периментальная (1) и расчетная (2) вольт­фа радная харак ­ те ри стика типичного инжек ционного фо ­ топриемника на основе pSi­nCdS­n+CdS ­структуры. ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА СВОЙСТВА ИНЖЕКЦИОННОГО ФОТОПРИЕМНИКА... ФІП ФИП PSE, 2014, т. 12, № 2, vol. 12, No. 2198 Экспериментальная вольт­фа рад ная хара­ к теристика была сня та на частоте тестового сигнала f = 10 kHz при комнатной темпера­ туре. Величина поверхностного потенциала (ψS) при заданном напряжении смещения определялась как и в работе [6]. Зависимость NSS от ψS приведена на рис. 2. кр. 1. Кривая зависимости NSS(ψS) имеет боль­ шую плотность поверхностных состо я ний при положительном поверхностном потенци­ але и она становится равной ~6·1011 cm–2 при ψs = –0,24 eV, которая соответствует данным работы [7], где приводится только зна чение интегральной плотности поверхно с тных со­ стояний. Величина Nss в нижней по ло вине запре­ щенной зоны намно го меньше, чем верхней. Например, Nss ≈ 9,5·109 cm–2 при ψs = 0,08 eV и Nss ≈ 1,9·1010 cm–2 при ψ S = 0,48 eV. Отсюда следует, что эффективная плот­ ность поверхностных состояний в нижней по ловине запрещенной зоны имеет малые зна чения, и она мало изменяется по величи­ не на энергетическом расстоянии ~0,48 eV от середины запрещенной зоны. Приведенные экспериментальные резуль­ таты подтверждают, что имеется pSi­nCdS­ гетеропереход с низкой плотностью Nss, не смотря на то, что постоянные кристалли­ ческих решеток сульфида кадмия и кремния отличаются друг от друга более чем на 7 % [8]. Эти экспериментальные результаты объя­ с няются тем, что при получении гетеропе­ ре хода образуется про межуточный слой, ко торый сглаживает раз ницу постоянных ре шеток сульфида кад мия и кремния. Такими промежуточны ми сло ями могут быть: твердый раствор по лупро водников или окисные слои SiOx, CdOx и SOx, которые об разуются в процессе получении nCdS­ pSi–гетеропары [4]. Далее, представляет интерес выявление взаимосвязи между плотностью поверхност­ ных состояний nCdS­pSi­гетероперехода и с вы ходными параметрами pSi­nCdS­n+CdS ­структуры, такими как интегральная и спек­ тральная чувствительности. Такая взаимос­ вязь должна проявляться при изменении Nss. Плотности поверхностных состояний мож но изменять технологическим путем или внеш­ ним воздействием. В настоящее время считается установлен­ ным фактом, что уль тразвуковое облучение (УЗО) оказывает вли яние на дефектную стру ктуру и электрофи зи ческие характерис­ ти ки полупроводников и структур на их ос­ но ве [9]. На рис. 3 приведена ВАХ характеристика pSi­nCdS­n+CdS­ структуры в темноте и при освещении, до и после УЗО с мощностью 1 W/cm2 и частотой f = 2,5 МHz в течение 15 минут. Исследование показывает, что УЗО не влияет на закономерность протекания тока в C, nF U, V 2 1 1 3 2 –30 –20 –10 0 10 20 30 Рис. 1. Вольт­фарадная характеристика pSi­nCdS­ n+CdS структуры при частоте f = 10 kHz, T = 300 K. 1 — экспериментальная, 2 — расчетная кривые Рис. 2. Зависимость эффективной плотности поверх­ ностных состояний от поверхностного потенциала до (кр. 1) и после (кр. 2) ультразвукового облучения Nss, cm–2 Ψss, eV 1×1011 2 1 –0,3 6×1011 5×1011 4×1011 3×1011 2×1011 1×1011 –0,2 –0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0 И. Б. САПАЕВ, Ш. А. МИРСАГАТОВ ФІП ФИП PSE, 2014, т. 12, № 2, vol. 12, No. 2 199 структуре в прямой и обратной ветвях ВАХ в темноте и при освещении, а лишь увели­ чивает величины токов при одном и том же значении напряжения смещения (см. рис. 3а и 3б кр. 1, 2, 3, 4 и 5, 6, 7, 8). В прямой ветви ВАХ ток в темноте и при освещении увеличивается на ~20 %, (см. рис. 3б кр. 5, 7), а в обратной ветви он возрастает при мерно в два раза (см. рис. 3б кр. 6, 8). Эти результаты объясняются тем, что при вклю чении pSi­nCdS­n+CdS­структуры в пря мом направлении тока, («+»­потен­ циал на pSi) инжекция электронов идет из слоя nCdS в pSi­слой, и рекомбинацион­ ные процес сы лимитируются плотностью поверхно с т ных состояний, находящихся в нижней по ловине запрещенной зоны крем­ ния. Так как плотность поверхностных состо­ яний в ни жней половине запрещенной зоны после уль тразвукового облучения (см. рис. 2, кр. 2) умень шается, в пределах 18—20 %, поэтому токи в темноте и на свете также на­ столько и увеличиваются. Вид зависимости Nss(ψss) в верхней половине запрещенной зоны в ре зу ль тате после УЗО изменяется по сложной закономерности. Динамика изменения Nss от величины ψss показывает (рис. 2, кр. 2), что для поверх­ ностных состояний, на хо дя щих ся вблизи средины запрещенной зоны, их плотность уменьшается примерно в 2 ра за, а, для а б Рис. 3. Вольт­амперная характеристика pSi­nCdS­n+CdS структуры в полулогарифмическом масштабе: прямая ветвь в темноте (1) и при освещении E = 10 lux (3) до ультразвукового облучения; обратная ветвь в темноте (2) и при освещении E = 10 lux (4) до ультразвукового облучения; прямая ветвь в темноте (5) и при освещении E = 10 lux (7) после ультразвукового облучения; обратная ветвь в темноте (6) и при освещении E=10 lux (8), после ультразвукового облучения 106 3 1 4 2 104 102 100 10–2 10–4 0 10 20 30 40 50 60 J, μA/cm2 U, V 107 7 5 8 6 105 103 101 10–1 10–3 0 10 20 30 40 50 60 U, V J, µA/cm2 поверхностных состояний, распо ло женных вдали от нее, (точнее при ψss = —0,24 eV), их плотность уменьшается всего на 17 % по­ сле ультразвукового облучения. От сюда сле дует, что дефекты, играющие роль ре ком бинационных центров отжигают­ ся сильнее. В обратном направлении тока в стру к ту­ ре происходит инжекция электронов из pSi в nCdS слой и тогда рекомбинационные про­ цессы, и время жизни электронов определя­ ются поверхностными состояниями в вер­ хней половине запрещенной зоны. Так как Nss, находящиеся вблизи середины за пре щенной зоны уменьшаются примерно в два раза после УЗО, то поэтому токи в об­ ра т ном направлении увеличиваются также при мерно в два раза. Таким образом, значе ния Sint и Sλ в пря­ мом направлении тока возрастают пример­ но на 20 % после УЗО при всех величинах интенсивностей белого света и мощностей ла зерного облучения, а также напряжений смещения (табл. 1). При обратном же направлении тока спек­ тральная и интегральная чувствительности фотоприемника увеличиваются примерно в 2 раза после воздействия ультразвукового облучения (табл. 2). ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА СВОЙСТВА ИНЖЕКЦИОННОГО ФОТОПРИЕМНИКА... ФІП ФИП PSE, 2014, т. 12, № 2, vol. 12, No. 2200 В резюме можно отметить, что плотно­ сти поверхностных состояний в pSi ­nCdS­ Таблица 1 Зависимости интегральной чувствительности (Sint), спектральной чувствительности (Sλ) от освещенности (Elux), мощности лазерного облучения (Р) и напряжения смещения (U), до и после ультразвукового облучения при прямом напряжении смещения Таблица 2 Зависимости интегральной чувствительности (Sint), спектральной чувствительности (Sλ) от освещенности (Elux), мощности лазерного облучения (Р) и напряжения смещения (U), до и после ультразвукового облучения при обратном напряжении смещения Белый свет При лазерном облучении До облучения После облучения До облучения После облучения Е (lux) U, V 0,05 5 10 20 0,26·104 4,2·104 4,47·106 0,316·104 5·104 5,4·106 0,7 36 550 50358 42,85 660 60428 1 5 10 20 0,2·103 3,32·103 3,4·105 0,23·103 3,98·103 4,1·105 50 7,4 121,5 8326 8,86 145,8 9992 ,int A W S ,int A W S 2, W cm P µ , A W Sλ , A W Sλ Белый свет При лазерном облучении До облучения После облучения До облучения После облуче- ния Е (lux) U, V 0,1 5 10 60 40,1 47,36 76 80,2 94,72 152 10 1,31 1,883 3,28 2,62 3,766 6,56 ,int A W S ,int A W S 2, W cm P µ , A W Sλ , A W Sλ гетеропереходе являются основным фа­ кто ром, влияющим на спектральную и И. Б. САПАЕВ, Ш. А. МИРСАГАТОВ ФІП ФИП PSE, 2014, т. 12, № 2, vol. 12, No. 2 201 ин тегральную чувствительности ин же к ци­ он ного фотоприемника на основе pSi­nCdS­ n+CdS­структуры. ЛИТЕРАТУРА 1. Беляев А. П., Рубец В. П. Эффект переключе­ ния в гетеропереходах Si­CdS, син те­ зи ро ван ных в резко неравновесных ус ловиях // ФТП. — 2002. — Т. 36, вып. 7. — С. 843—846. 2. Трегулов В. В. Исследование фотоэлектри­ ческого преобразователя солнечной энер­ гии на основе гетероструктуры CdS/Si(p) // Вестник ТГТУ. — 2010. — Т. 16, вып. 4. — Transactions TSTU. — С. 892—896. 3. Саидов А. С., Лейдерман А. Ю., Усмо­ нов Ш. Н., Холиков К. Т. Вольт­амперная ха ракте ри стика p­n­ структур на основе не пре рывно го твер дого раствора (Si2)1– x(CdS)x// ФТП. — 2009. — Т. 43, вып. 4. — С. 436—438. 4. Сапаев И. Б. Особенности электрических и фотоэлектрических свойств Au­pSi­nCdS­ n+CdS гетероструктур // ДАН. — Узбекис­ тан. — 2013, вып. 2. — С. 27—29. 5. Зи С. Физика полупроводниковых прибо­ ров., том 1 под редакцией д. ф. — м. н. Р. А. Суриса. —М.: «Мир», 1984. 6. Мирсагатов Ш. А., Утениязов А. К. Инже­ к ционный фотодиод на основе p­CdTe // Письма в ЖТФ. — 2012. — Т. 38, вып. 1. — С. 70—76. 7. Трегулов В. В. Способ определения плотно­ сти поверхностных состояний CdS/Si(p) на основе анализа вольт­фарадных характери­ стик // Известия высших учебных заведе­ ний. Поволжский регион. — 2012. — № 3 (23). — С. 124—132. 8. Милнс А., Фойхт Д. // Гетеропереходы и пе реходы металл­полупроводник. Под ред. проф. В. С. Вавилова. — М.: «Мир», 1975. 9. Островский И. В., Стобленко Л. П., Над­ то чий А. Б. Образование поверхностно го уп рочненного слоя в бездислокационном кре м нии при ультразвуковой обработки // ФТП. — 2000. — Т. 34, вып. 3. — С. 257— 260. LITERATURA 1. Belyaev A. P., Rubec V. P. Effekt pereklyuche­ niya v geteroperehodah Si­CdS, sin te zi ro van­ nyh v rezko neravnovesnyh us loviyah // FTP. — 2002. — Vol. 36, vyp. 7. — P. 843—846. 2. Tregulov V. V. Issledovanie fotoelektricheskogo preobrazovatelya solnechnoj energii na osnove geterostruktury CdS/Si(p) // Vestnik TGTU. — 2010. — Vol. 16, vyp. 4. — Transactions TSTU. — P. 892—896. 3. Saidov A. S., Lejderman A. Yu., Us mo­ nov Sh. N., Holikov K. T. Vol’t­ampernaya ha rakte ri stika p­n­ struktur na osnove nepre­ ry v no go tver dogo rastvora (Si2)1–x(CdS)x // FTP. — 2009. — Vol. 43, vyp. 4. — P. 436— 438. 4. Sapaev I. B. Osobennosti elektricheskih i fo­ to elektricheskih svojstv Au­pSi­nCdS­n+CdS geterostruktur // DAN. — Uzbekis tan. — 2013, vyp. 2. — P. 27—29. 5. Zi S. Fizika poluprovodnikovyh priborov, vol 1. pod redakciej d. f. — m. n. R. A. Surisa. M.: «Mir», 1984. 6. Mirsagatov Sh. A., Uteniyazov A. K. Inzhe k­ ci onnyj fotodiod na osnove p­CdTe // Pis’ma v ZhTF. — 2012. — Vol. 38, vyp. 1. — P. 70—76. 7. Tregulov V. V. Sposob opredeleniya plotno sti poverhnostnyh sostoyanij CdS/Si(p) na osnove analiza vol’t­faradnyh harakteristik // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Povolzhskij re gi­ on. — 2012. — No. 3 (23). — P. 124—132. 8. Milns A., Fojht D. // Geteroperehody i pe re ho­ dy metall­poluprovodnik. Pod red. prof. V. S. Va vilova. — M.: «Mir», 1975. 9. Ostrovskij I. V., Stoblenko L. P., Nadto­ chij A. B. Obrazovanie poverhnostnogo up ­ ro ch nen nogo sloya v bezdislokacionnom kre m nii pri ul’trazvukovoj obrabotki // FTP. — 2000. — Vol. 34, vyp. 3. — P. 257—260.

Ähnliche Einträge