Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий

Изучены спектры тока короткого замыкания в структуре p-CdTe-SiO₂-Si в зависимости от величины внешнего воздействия. Наблюдается смещение спектров в коротковолновую область, вследствие чего в этих структурах изменяются энергии оптической активации глубокого уровня. Предлагается модель для распределен...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2016
Автори:	Алимов, Н.Э., Зайнолобиддинова, С.М., Отажонов, С.М., Халилов, М.М., Юсупова, Д.А., Якубова, Ш.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2016
Назва видання:	Журнал физики и инженерии поверхности
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116808
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:	Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий / Н.Э. Алимов, С.М. Зайнолобиддинова, С.М. Отажонов, М.М. Халилов, Д.А. Юсупова, Ш. Якубова // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2016. — Т. 1, № 1. — С. 52-56. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-116808
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1168082017-05-17T03:02:34Z Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий Алимов, Н.Э. Зайнолобиддинова, С.М. Отажонов, С.М. Халилов, М.М. Юсупова, Д.А. Якубова, Ш. Изучены спектры тока короткого замыкания в структуре p-CdTe-SiO₂-Si в зависимости от величины внешнего воздействия. Наблюдается смещение спектров в коротковолновую область, вследствие чего в этих структурах изменяются энергии оптической активации глубокого уровня. Предлагается модель для распределения потенциала, деформирующего пространственное и энергетическое распределение носителя. Вивчені спектри струму короткого замикання в структурі p-CdTe-SiO₂-Si в залежності від величини зовнішнього впливу. Спостерігається зсув спектрів у короткохвильову область, внаслідок чого в цих структурах змінюються енергії оптичної активації глибокого рівня. Пропонується модель для розподілу потенціалу, що деформує просторовий та енергетичний розподіли носія. The spectors of short curcuit current in p-CdTe-SiO₂-Si structure according to the magnitude of external crown discharge in static rejime have been investigated. It`s observed the shift of spectors it the short-wave area due to the energy of optic activation of deep level has changed. The model for the distribution of spatial deformulating potential and energetic distribution of carriers is offered. 2016 Article Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий / Н.Э. Алимов, С.М. Зайнолобиддинова, С.М. Отажонов, М.М. Халилов, Д.А. Юсупова, Ш. Якубова // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2016. — Т. 1, № 1. — С. 52-56. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2519-2485 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116808 621.315.593 ru Журнал физики и инженерии 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	Изучены спектры тока короткого замыкания в структуре p-CdTe-SiO₂-Si в зависимости от величины внешнего воздействия. Наблюдается смещение спектров в коротковолновую область, вследствие чего в этих структурах изменяются энергии оптической активации глубокого уровня. Предлагается модель для распределения потенциала, деформирующего пространственное и энергетическое распределение носителя.
format	Article
author	Алимов, Н.Э. Зайнолобиддинова, С.М. Отажонов, С.М. Халилов, М.М. Юсупова, Д.А. Якубова, Ш.
spellingShingle	Алимов, Н.Э. Зайнолобиддинова, С.М. Отажонов, С.М. Халилов, М.М. Юсупова, Д.А. Якубова, Ш. Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий Журнал физики и инженерии поверхности
author_facet	Алимов, Н.Э. Зайнолобиддинова, С.М. Отажонов, С.М. Халилов, М.М. Юсупова, Д.А. Якубова, Ш.
author_sort	Алимов, Н.Э.
title	Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий
title_short	Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий
title_full	Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий
title_fullStr	Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий
title_full_unstemmed	Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий
title_sort	изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-cdte в условиях внешних воздействий
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate	2016
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116808
citation_txt	Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий / Н.Э. Алимов, С.М. Зайнолобиддинова, С.М. Отажонов, М.М. Халилов, Д.А. Юсупова, Ш. Якубова // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2016. — Т. 1, № 1. — С. 52-56. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
series	Журнал физики и инженерии поверхности
work_keys_str_mv	AT alimovné izmeneniepotencialʹnyhbarʹerovnizkorazmernyhtonkihplenokpcdtevusloviâhvnešnihvozdejstvij AT zajnolobiddinovasm izmeneniepotencialʹnyhbarʹerovnizkorazmernyhtonkihplenokpcdtevusloviâhvnešnihvozdejstvij AT otažonovsm izmeneniepotencialʹnyhbarʹerovnizkorazmernyhtonkihplenokpcdtevusloviâhvnešnihvozdejstvij AT halilovmm izmeneniepotencialʹnyhbarʹerovnizkorazmernyhtonkihplenokpcdtevusloviâhvnešnihvozdejstvij AT ûsupovada izmeneniepotencialʹnyhbarʹerovnizkorazmernyhtonkihplenokpcdtevusloviâhvnešnihvozdejstvij AT âkubovaš izmeneniepotencialʹnyhbarʹerovnizkorazmernyhtonkihplenokpcdtevusloviâhvnešnihvozdejstvij
first_indexed	2025-07-08T11:04:29Z
last_indexed	2025-07-08T11:04:29Z
_version_	1837076494759755776
fulltext	52 Журнал фізики та інженерії поверхні, 2016, том 1, № 1, сс. 52–56; Журнал физики и инженерии поверхности, 2016, том 1, № 1, сс. 52–56; Journal of Surface Physics and Engineering, 2016, vol. 1, No. 1, pp. 52–56 © Алимов Н. Э., Зайнолобиддинова С. М., Отажонов С. М., Халилов М. М., Юсупова Д. А., Якубова Ш., 2016 УДК 621.315.593 ИЗМЕНЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ БАРЬЕРОВ НИЗКОРАЗМЕРНЫХ ТОНКИХ ПЛЕНОК p-CdTe В УСЛОВИЯХ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ Н. Э. Алимов, С. М. Зайнолобиддинова, С. М. Отажонов, М. М. Халилов, Д. А. Юсупова, Ш. Якубова Ферганский Государственный Университет Поступила в редакцию 01.02.2016 Изучены спектры тока короткого замыкания в структуре p-CdTe-SiO2-Si в зависимости от ве- личины внешнего воздействия. Наблюдается смещение спектров в коротковолновую область, вследствие чего в этих структурах изменяются энергии оптической активации глубокого уров- ня. Предлагается модель для распределения потенциала, деформирующего пространственное и энергетическое распределение носителя. Ключевые слова: фоточувствительность, ток короткого замыкания, потенциальный барьер, фото-ЭДС, коронный разряд, электропроводность, глубокий уровень, встроенное поле. ЗМІНЮВАННЯ ПОТЕНЦІЙНИХ БАР’ЄРІВ НИЗЬКОРОЗМІРНИХ ТОНКИХ ПЛІВОК p-CdTe В УМОВАХ ЗОВНІШНІХ ВПЛИВІВ Н. Е. Алімов, С. М. Зайнолобіддінова, С. М. Отажонов, М. М. Халілов, Д. А. Юсупова, Ш. Якубова Вивчені спектри струму короткого замикання в структурі p-CdTe-SiO2-Si в залежності від вели- чини зовнішнього впливу. Спостерігається зсув спектрів у короткохвильову область, внаслідок чого в цих структурах змінюються енергії оптичної активації глибокого рівня. Пропонується модель для розподілу потенціалу, що деформує просторовий та енергетичний розподіли носія. Ключові слова: фоточутливість, струм короткого замикання, потенційний бар’єр, фото-ЕРС, коронний розряд, електропровідність, глибокий рівень, вбудоване поле. CHANGES OF POTENTIAL BARRIERS OF LOW-DIMENSIONAL THIN FILM p-CdTe CONDITIONS OF EXTERNAL INFLUENCES N. Alimov, S. Zaynolobiddinova, S. Otajonov, M. Khalilov, D. Yusupova., Sh. Yakubova The spectors of short curcuit current in p-CdTe-SiO2-Si structure according to the magnitude of external crown discharge in static rejime have been investigated. It`s observed the shift of spectors it the short-wave area due to the energy of optic activation of deep level has changed. The model for the distribution of spatial deformulating potential and energetic distribution of carriers is offered. Keywords: photosensitivity, short circuit current, potential barrier, the photo-emf, corona discharge, electric conductivity deeper level, built-in field. ВВЕДЕНИЕ Интенсивное развитие микро- и нано- электроники, новых технологических возможностей изготовления сложных твердотельных низкоразмерных структур, стимулируют разработки новых неразруша- ющих диагностических методов. Создание оригинальных оптоэлектронных устройств стимулирует дальнейшее изучение новых оптических и фотоэлектрических явлений в активных пленочных элементах. Полупроводниковые плёнки CdTe яв- ляются важным материалом для создания фотоприёмных устройств на основе их ге- тероструктур, работающих в ближнем (0,4– 3 мкм) и дальнем (8–14 мкм) инфракрасных диапазонах. Актуальной является также проблема получения гетероструктур на Н. Э. АЛИМОВ, С. М. ЗАЙНОЛОБИДДИНОВА, С. М. ОТАЖОНОВ, М. М. ХАЛИЛОВ, Д. А. ЮСУПОВА, Ш. ЯКУБОВА 53ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 1, vol. 1, No. 1 основе фоточувствительных слоев со сло- ями разного типа проводимости и зо- нной структурой в процессе выращивания высокотемпературным термическим испаре- нием. В частности, перспективной примесью для получения материала p-типа является се- ребро и медь. Цель данной работы заключается в ис- следовании внутренней структуры и новых фотоэлектрических свойств активных тонких плёнок и их гетероструктур в условиях вне- шних воздействий. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ В работе изучены низкоразмерные (размеры кристаллических зерен составляет 0,05– 0,1мкм) тонкие пленки p-CdTe полученные на SiO2-Si. Разработана технология полу- чения тонких пленок и пленочных струк- тур на о снове CdTe и установлены оптимальные параметры технологии по- лучения этих пленочных элементов [1]. Полупроводниковый материал CdTe и примеси Ag, Cu наносились в вакууме 10–5 мм рт. ст. из отдельного алундового тигля на окислённую поверхность кремния леги- рованную бором, прогретую до 500–520 К, толщина плёнок составляла 1,0–2,0 мкм, а скорость напыления CdTe 2,0 нм/с. Известно, что в процессе выращивания плёнки CdTe примеси серебра и меди встра- иваются в объем растущей плёнки в виде комплексов, имеющих акцепторные свойства [2]. При изучении спектров тока короткого замыкания (Iкз) структуры CdTe-SiO2-Si в за- висимости от величины внешнего коронного разряда в статическом режиме наблюдается смещение спектров в коротковолновую об- ласть (рис. 1). Следует отметить, что при коронном раз- ряде наблюдается явное изменение энергии активации глубокого уровня (0,7 эВ, 1,15 эВ) в зависимости от потенциала коронного раз- ряда. Это свидетельствует, что уровень на- ходиться в области объемного заряда, у слоя SiO2 и проникающее сильное поле встроен- ного заряда приводит к эффекту Пула-Френ- келя — изменению энергии оптической активации глубокого уровня. По нашим оценкам напряженность электрического поля в окрестности дефекта имеет значение E = 105 В/см. При помощи оценки по классической формуле 0Δ / 4πεεW e eE , где ΔW — энергетическое смещение уровня, Е — напряжённость электрического поля в окрестности дефекта, ɛ — диэлектрическая проницаемость CdTe, ɛ0 — электрическая по- стоянная, е — заряд электрона. Ситуация, возникающая в пленке CdTe на базе структуры СdTe-SiO2-Si под дей- ствием встроенного электрического поля в диэлектрике, соответствует модели, раз- работанной для поликремневого полевого транзистора (см., например, Алимов Н. Э., [3]). Предлагаемая здесь модель аналогична модели [3], если формально идентифициро- вать слой SiO2-Si с управляющим электродом полевого транзистора (рис. 2б). Поэтому проведенные ранее численные расчеты для распределения потенциала в поликристалли- ческом полупроводнике вполне применимы для встроенного заряда пленки CdTe. Из результатов, расчета воздействия внешнего электрического поля на потенциальный ре- льеф поликристаллической структуры сле- дует, что слабое поле только деформирует пространственное и энергетическое распре- деления носителей, а сильное – приводит к уменьшению высоты межкристаллических IКЗотн. ед. 6∙104 4∙104 2∙104 0 –2∙104 –4∙104 –6∙104 –8∙104 –1∙104 –1,2∙105 — 1 — 2 — 3 0,5 0,7 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 hv, эВ Рис. 1. Спектральные зависимости Iкз для структуры CdTe-SiO2-Si от величины потенциала коронного раз- ряда: φкр = 80 В (кривая 1), 50 В (2), 0 В (3) ИЗМЕНЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ БАРЬЕРОВ НИЗКОРАЗМЕРНЫХ ТОНКИХ ПЛЕНОК p-CdTe В УСЛОВИЯХ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 54 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 1, vol. 1, No. 1 потенциальных барьеров, за счет перекрытия волновых функций электронов соседних кристаллитов в электрическом поле (т. е. как бы за счет объединения объема кристалли- та). Эти рассуждения и результаты наших экспериментов показывают, что встроенное поле в диэлектрике SiO2 может привести к уменьшению высоты потенциального ба- рьера в пленке (при φкр < 30 В), а в некоторых случаях к исчезновению его (φкр>100 В) в одной из ее приповерхностной области, на- пример, тыловой области, и тогда становится преобладающим оставшийся потенциальный барьер в другой — противоположной ее при- поверхностной области. Описанная здесь модель качественно хоро- шо отражает основные особенности кривых на рис. 1. Действительно, если считать, что знаки асимметрии потенциальных барьеров у фронтальной и тыловой приповерхностных областях разные, то вполне естественным является наблюдение инверсии знака Iкз в за- висимости от эффективной глубины погло- щения возбуждающего света. Включение внешнего коронного разряда в статическом режиме в структуре СdTe- SiO2-Si подавляет генерации фото–ЭДС в одной из двух противоборствующих систем потенциальных барьеров. Так, в соответствии с кривыми на рис. 1. наблюдается сначала смещение области инверсии знака Iкз, а затем полное исчезновение ее с ростом напряжен- ности приложенного коронного разряда. Из результатов расчета (рис. 3 а, б) воз- действие внешнего поля на поликристалли- ческую структуру SiO2-Si видно, что слабое (а) поле только деформирует распределение носителей, а сильное (б) приводит к умень- шению величины межкристаллических барьеров, за счет обеднения объема крис- таллита. Эти результаты показывают, что встроенное поле может привести к исчезно- ванию барьеров в пленке (одной ее поверх- ности), и тогда становится преобладающим оставшийся барьер. Наиболее наглядно эта ситуация видна на рис. 1, на котором явно выражается изменение спектрального ра- спределения фотоЭДС и исчезает источник фотоЭДС, приводящий к инверсии знака сиг- нала с увеличением приложенного коронного разряда. Поля, соответствуют модели, разработан- ной для поликремневого полевого транзис- тора [3]. Проведенные численные расчеты распределения потенциала в поликристалли- ческом полупроводнике вполне применимы для встроенного заряда пленки. 5 6 7 4 3 2 1 а 5 6 4 3 2 = 7 1 б Рис. 2. Поликристаллическая структура на основе кремния (а) [2] и CdTe-пленок (б); а: 1, 2 — управ- ляющий электрод, 3 — SiO2, 4 — Si, 5 — сток, 6 — исток, 7 — изолятор; б: 1 — управляющий электрод, 2 — Si, 3 — SiO2, 4 — исток, 5 — сток, 6 — CdTe U, В 4 3 2 1 0 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 mkm а U, В 6 5 4 3 2 1 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 mkm б Рис. 3. Модель, разработанная для поликремниевого полевого транзистора [3] Н. Э. АЛИМОВ, С. М. ЗАЙНОЛОБИДДИНОВА, С. М. ОТАЖОНОВ, М. М. ХАЛИЛОВ, Д. А. ЮСУПОВА, Ш. ЯКУБОВА 55ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 1, vol. 1, No. 1 Используем уравнение Пуассона       div ε gradφ δ , s D A it i g p n N N Q r r          (1) и уравнения непрерывности носителей для электронов и дырок соответственно        div / δn ii n J q G R G R r r t         , (2)        div / δn ii P J q G R G R r r t         , (3) где φ — электрический потенциал, n и p — концентрация электронов и дырок соответ- ственно, Qit — плотность захваченного заряда на единицу площади; ri обозначает области межфазной границы, Jn и Jp — плотности тока электронов и дырок соответственно, (G – R) — чистая суммарная скорость генерация на единицу объема, и (G – R)i — суммарная ско- рость рекомбинации на единицу площади. Плотности токов рассчитываются по- средством обычных уравнений дрейфовой диффузии  μ grad φ φ gradn n c nJ q n qD n    , (4)  μ grаd φ φ gradp p v pJ q p qD p    , (5) где μn и μp — подвижности электронов и дырок, Dn и Dp — коэффициенты диффузии электронов и дырок, относящиеся к подвиж- ностям по соотношению Эйнштейна, и Δφc, Δφv представляют энергетический сдвиг зоны проводимости. Если сужением ширины за- прещенной зоны пренебрегается, то Δφc = Δφv = 0, и сила, воздействующая на носите- ли, вызывается только электрическим полем. В (1) захваченный заряд Qit представлен как ( ) ( ) 1 1 1 pn it it n p n S nS Q qN S n n S p p + = − + + + , (6) если состояния акцепторного типа, и как ( ) ( )1 1 pn it it n p n S PS Q qN S n n S p p + = + + + (7) для донорных межфазных состояний. Сум- марная скорость генерации на единицу пло- щади (G – R)i равна ( ) ( ) ( ) 2 1 1/ / ie i P n n npG R n n S p p S − − = + + + , где Sn, Sp — скорости поверхности рекомби- нации выражены как Sn = δnvthNit; Nit — обо- значает плотность межфазных состояний, δn и δp — сечения захвата, vth — тепловая ско- рость носителей и n1, p1 определены как ( )1 exp /ie t in n E E kT= −   , ( )1 exp /ie i ip n E E kT= −   , где iE — собственный уровень Ферми i-типа и iE — энергия ловушки. Проведенные численные расчёты распре- деления потенциала в поликристаллических полупроводниках SiO2-Si применимы для качественного анализа поведения барьеров в поле встроенного заряда плёнки CdTe. Анализ поведения барьеров в поле встро- енного заряда плёнки CdTe будет приведен во второй части работы. ЗАКЛЮЧЕНИЕ а) При легировании CdTe серебром или медью наблюдается небольшое увеличе- ние концентрации электронов и удельной электропроводности, которые приводят к увеличению мощности пленки и тока. б) Из анализа экспериментальных резуль- татов следует, что слабое внешнее поле дефор- мирует распределение носителей, а сильное приводит к уменьшению величины межкрис- таллических барьеров, при этом встроенное поле управляет поликристаллическими ба- рьерами, расположенными между крис- таллитами, вследствие чего изменяются энергии оптической активации глубокого уровня. в) При коронном разряде наблюда- лось явное изменение энергии активации глубокого уровня, которое объясняется эффектом Пула-Френкеля — изменением энергии оптической активации глубокого уровня. ИЗМЕНЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ БАРЬЕРОВ НИЗКОРАЗМЕРНЫХ ТОНКИХ ПЛЕНОК p-CdTe В УСЛОВИЯХ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 56 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 1, vol. 1, No. 1 ЛИТЕРАТУРА 1. Отажонов С. М. // Физическая инженерия поверхности. — 2009. — Т. 2, № 1–2. — С. 28–31. 2. Вайткус Ю. Ю., Расулов Р. Я., Отажо- нов С. М., Орипов У. // «Поверхность» Рентгеновские синхронные и нейтронные исследования АН Россия. — Москва.: «На- ука». — 1999. — № 3. — С. 44–49. 3. Guerrieri R., Ciampolini P., Gnidi A., Ru- dan M., Baccarani G. // JEEE Transactions on Electron Devices. — 1986. — Vol. ED-33, No. 8. — P. 1201–1206. LITERATURA 1. Otazhonov S. M. // Fizicheskaya inzheneriya poverhnosti. — 2009. — Vol. 2, No. 1–2. — P. 28–31. 2. Vajtkus Yu. Yu., Rasulov R. Ya., Ota- zhonov S. M., Oripov U. // «Poverhnost» Rentgenovskie sinhronnye i nejtronnye issledovaniya AN Rossiya. — Moskva.: «Nauka». — 1999. — No. 3. — P. 44–49. 3. Guerrieri R., Ciampolini P., Gnidi A., Rudan M., Baccarani G. // JEEE Transactions on Electron Devices. — 1986. — Vol. ED-33, No. 8. — P. 1201–1206.

Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий

Репозитарії

Схожі ресурси