Изучение деформационных эффектов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках p-CdTe

Изучено фото- и тензочувствительность нанокристаллических тонких пленок p-CdTe при различных деформациях. Наблюдалось увеличение фото- и тензочувствительности в зависимости от деформации-растяжения. Установлено, что деформация растяжения увеличивает не только высоты микропотенциальных барьеров, но и...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2016
Автори: Алимов, Н.Э., Ботиров, К., Мовлонов, П., Отажонов, С.М., Халилов, М.М., Эргашев, О., 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/123456789/116932
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:Изучение деформационных эффектов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках p-CdTe / Н.Э. Алимов, К. Ботиров, П. Мовлонов, С.М. Отажонов, М.М. Халилов, О. Эргашев, Ш. Якубова // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2016. — Т. 1, № 2. — С. 140-144. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-116932
record_format dspace
spelling irk-123456789-1169322017-05-19T03:02:25Z Изучение деформационных эффектов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках p-CdTe Алимов, Н.Э. Ботиров, К. Мовлонов, П. Отажонов, С.М. Халилов, М.М. Эргашев, О. Якубова, Ш. Изучено фото- и тензочувствительность нанокристаллических тонких пленок p-CdTe при различных деформациях. Наблюдалось увеличение фото- и тензочувствительности в зависимости от деформации-растяжения. Установлено, что деформация растяжения увеличивает не только высоты микропотенциальных барьеров, но и их асимметрию на границах кристаллитов, которые благоприятствуют образованию высокой фото- и тензочувствительности в тонких пленках. Это объясняется изменением высоты потенциальных барьеров на границах кристаллитов за счет изменения поверхностных состояний. Вивчено фото- і тензочутливість нанокристалічних тонких плівок p-CdTe при різних деформаціях. Спостерігалося збільшення фото- і тензочутливості в залежності від дефор-мації розтягування. Встановлено, що деформація розтягування збільшує не лише висоти мікропотенціальних бар’єрів, але і їх асиметрію на границях кристалітів, які сприяють утворенню високої фото- і тензочутливості в тонких плівках. Це пояснюється зміною висоти потенціальних бар’єрів на границях кристалітів за рахунок змінювання поверхневих станів. Studied photo and tensosensitivity nanocrystalline thin films of p-CdTe under various deformations. There was an increase in photographic sensitivity and tensor depending on the strain, tension. It was found that the tensile strain increases not only the height of micropotential barriers, but their asymmetry on the boundaries of the crystallites which favors the formation of a high photo and tensosensitivity in thin films. This is due to a change in the height of the potential barriers at the boundaries of the crystallites due to changes in surface states. 2016 Article Изучение деформационных эффектов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках p-CdTe / Н.Э. Алимов, К. Ботиров, П. Мовлонов, С.М. Отажонов, М.М. Халилов, О. Эргашев, Ш. Якубова // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2016. — Т. 1, № 2. — С. 140-144. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2519-2485 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116932 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 Изучено фото- и тензочувствительность нанокристаллических тонких пленок p-CdTe при различных деформациях. Наблюдалось увеличение фото- и тензочувствительности в зависимости от деформации-растяжения. Установлено, что деформация растяжения увеличивает не только высоты микропотенциальных барьеров, но и их асимметрию на границах кристаллитов, которые благоприятствуют образованию высокой фото- и тензочувствительности в тонких пленках. Это объясняется изменением высоты потенциальных барьеров на границах кристаллитов за счет изменения поверхностных состояний.
format Article
author Алимов, Н.Э.
Ботиров, К.
Мовлонов, П.
Отажонов, С.М.
Халилов, М.М.
Эргашев, О.
Якубова, Ш.
spellingShingle Алимов, Н.Э.
Ботиров, К.
Мовлонов, П.
Отажонов, С.М.
Халилов, М.М.
Эргашев, О.
Якубова, Ш.
Изучение деформационных эффектов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках p-CdTe
Журнал физики и инженерии поверхности
author_facet Алимов, Н.Э.
Ботиров, К.
Мовлонов, П.
Отажонов, С.М.
Халилов, М.М.
Эргашев, О.
Якубова, Ш.
author_sort Алимов, Н.Э.
title Изучение деформационных эффектов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках p-CdTe
title_short Изучение деформационных эффектов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках p-CdTe
title_full Изучение деформационных эффектов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках p-CdTe
title_fullStr Изучение деформационных эффектов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках p-CdTe
title_full_unstemmed Изучение деформационных эффектов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках p-CdTe
title_sort изучение деформационных эффектов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках p-cdte
publisher Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate 2016
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116932
citation_txt Изучение деформационных эффектов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках p-CdTe / Н.Э. Алимов, К. Ботиров, П. Мовлонов, С.М. Отажонов, М.М. Халилов, О. Эргашев, Ш. Якубова // Журнал физики и инженерии поверхности. — 2016. — Т. 1, № 2. — С. 140-144. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series Журнал физики и инженерии поверхности
work_keys_str_mv AT alimovné izučeniedeformacionnyhéffektovvnanokristalličeskihfotočuvstvitelʹnyhaktivirovannyhtonkihplenkahpcdte
AT botirovk izučeniedeformacionnyhéffektovvnanokristalličeskihfotočuvstvitelʹnyhaktivirovannyhtonkihplenkahpcdte
AT movlonovp izučeniedeformacionnyhéffektovvnanokristalličeskihfotočuvstvitelʹnyhaktivirovannyhtonkihplenkahpcdte
AT otažonovsm izučeniedeformacionnyhéffektovvnanokristalličeskihfotočuvstvitelʹnyhaktivirovannyhtonkihplenkahpcdte
AT halilovmm izučeniedeformacionnyhéffektovvnanokristalličeskihfotočuvstvitelʹnyhaktivirovannyhtonkihplenkahpcdte
AT érgaševo izučeniedeformacionnyhéffektovvnanokristalličeskihfotočuvstvitelʹnyhaktivirovannyhtonkihplenkahpcdte
AT âkubovaš izučeniedeformacionnyhéffektovvnanokristalličeskihfotočuvstvitelʹnyhaktivirovannyhtonkihplenkahpcdte
first_indexed 2025-07-08T11:20:21Z
last_indexed 2025-07-08T11:20:21Z
_version_ 1837077493245280256
fulltext 140140 Журнал фізики та інженерії поверхні, 2016, том 1, № 2, сс. 140–144; Журнал физики и инженерии поверхности, 2016, том 1, № 2, сс. 140–144; Journal of Surface Physics and Engineering, 2016, vol. 1, No. 2, pp. 140–144 © Алимов Н. Э., Ботиров К., Мовлонов П., Отажонов С. М., Халилов М. М., Эргашев О., Якубова Ш., 2016 УДК 621.315.593 ИЗУЧЕНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ В НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ АКТИВИРОВАННЫХ ТОНКИХ ПЛЕНКАХ p-CdTe Н. Э. Алимов, К. Ботиров, П. Мовлонов1, С. М. Отажонов, М. М. Халилов1, О. Эргашев, Ш. Якубова Ферганский государственный университет, 1ТУИТ Ферганского филала Поступила в редакцию 11.04.2016 Изучено фото- и тензочувствительность нанокристаллических тонких пленок p-CdTe при различных деформациях. Наблюдалось увеличение фото- и тензочувствительности в зависи- мости от деформации-растяжения. Установлено, что деформация растяжения увеличивает не только высоты микропотенциальных барьеров, но и их асимметрию на границах кристалли- тов, которые благоприятствуют образованию высокой фото- и тензочувствительности в тон- ких пленках. Это объясняется изменением высоты потенциальных барьеров на границах кри- сталлитов за счет изменения поверхностных состояний. Ключевые слова: фоточувствительность, тензочувствительность, ток короткого замыкания, микропотенциальный барьер, деформация растяжения, напряжения, спектральная чувстви- тельность, потенциальный барьер, глубокий уровень. ВИВЧЕННЯ ДЕФОРМАЦІЙНИХ ЕФЕКТІВ В НАНОКРИСТАЛІЧНИХ ФОТОЧУТЛИВИХ АКТИВОВАНИХ ТОНКИХ ПЛІВКАХ p-CdTe Н. Е. Алімов, К. Ботіров, П. Мовлонов, С. М. Отажонов, М. М. Халілов, О. Ергашев, Ш. Якубова Вивчено фото- і тензочутливість нанокристалічних тонких плівок p-CdTe при різних дефор маціях. Спостерігалося збільшення фото- і тензочутливості в залежності від дефор- мації розтягування. Встановлено, що деформація розтягування збільшує не лише висо- ти мікро потенціальних бар’єрів, але і їх асиметрію на границях кристалітів, які сприяють утворенню ви сокої фото- і тензочутливості в тонких плівках. Це пояснюється зміною ви- соти потенціальних бар’єрів на границях кристалітів за рахунок змінювання поверхневих станів. Ключові слова: фоточутливість, тензочутливість, струм короткого замикання, мікро потен- ціальний бар’єр, деформація розтягування, напруги, спектральна чутливість, потенційний бар’єр, глибокий рівень. STUDY DEFORMATION EFFECT OF NANOCRYSTALLINE PHOTOSENSITIVITY ACTIVATED THIN FILMS p-CdTe N. Alimov, K. Botirov, P. Movlonov, S. Otajonov, M. Khalilov, O. Ergashev, Sh. Yakubova Studied photo and tensosensitivity nanocrystalline thin films of p-CdTe under various deformations. There was an increase in photographic sensitivity and tensor depending on the strain, tension. It was found that the tensile strain increases not only the height of micropotential barriers, but their asymmetry on the boundaries of the crystallites which favors the formation of a high photo and tensosensitivity in thin films. This is due to a change in the height of the potential barriers at the boundaries of the crystallites due to changes in surface states. Keywords: photosensitivity, tensosensitivity, short circuit current, micro-potential barrier, deformation-tension, stress, spectral sensitivity, potential barrier, deep level. Н. Э. АЛИМОВ, К. БОТИРОВ, П. МОВЛОНОВ, С. М. ОТАЖОНОВ, М. М. ХАЛИЛОВ, О. ЭРГАШЕВ, Ш. ЯКУБОВА 141ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 2, vol. 1, No. 2 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время изучение эффекта тен- зочувствительности в фоточувствительных полупроводниковых материалах и создание на их основе приемников звука, датчиков давления, фотоприемников ИК-излучения и фото-тензодатчиков в широком спектраль- ном диапазоне определяет новую область физики и техники полупроводников — по- лупроводниковой тензометрии. Созда- ние оригинальных тензооптоэлектронных устройств стимулирует дальнейшее изу- чение новых тензометрических явлений в активированных пленочных элементах. Актуальной задачей является поиск новых полупроводниковых материалов, обладающих высокими фото- и тензоме- трическими параметрами, исследование деформационных эффектов в широкозонных, п о л у п р о в од н и ко в ы х с о е д и н е н и я х , легированных элементами серебра или меди. Цель данной работы заключается в изу- чении новых фото- и тензочувствительных свойств активированных тонких пленок CdTe при деформации. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ В работе изучены фоточувствительные тонкие пленки p-CdTe, нанесенные на прозрачные подложки (толщиной 0,1 мм) из органического стекла. Проведено рентгеноструктурные исследования и уста- новлено, что в этих пленках размеры кристал- лических зерен составляют (0,05–0,1) мкм. Толщина пленок находится в пределах (0,3–0,7) мкм. Фоточувствительные пленки обладают значительной тензочувствитель- ностью, зависящей от технологии получения и размеров пленочных элементов. Техноло- гия получения тонких фоточувствительных пленок приведена в работе [1]. К краям пле- нок наносились электроды из серебра или аквадага. Фотонапряжение, генерируемое при освещении пленок монохроматическим светом, измерялось электрометром ЭД-0,5М. Фоточувствительные пленки p-CdTe активи- ровались при легировании элементами один- надцатой группы — серебром и медью. Для изучения влияния внешней меха- нической деформации на вольт-амперную (ВАХ), люкс-амперную (ЛАХ) характерис- тики, а также на спектральную чувствитель- ность фоточувствительных элементов, было собрано устройство (описание устройства изложено в работе [2]), которое одновремен- но с деформацией (растяжения или сжатия) давало возможность освещать исследуемый образец монохроматическим светом. Исследования показали, что при сжа- тии пленок CdTe:Ag значение напряжения (V) уменьшается, а при растяжении растет (рис. 1), причем деформационная характерис- тика при сжатии носит нелинейный харак- тер. Это обусловлено тем, что из-за различия межатомных расстояний у подложки и плен- ки, в последней возникают внутренние меха- нические напряжения сжатия. Коэффициент тензочувствительности (КТЧ) фоточувствительных пленок опреде- ляют по формуле АФН 0ε JK J   , где DJ = J – J0 — абсолютное значение изме- нения силы тока при деформации; J0 — начальное значение силы тока; e — величина относительной деформации. Тензочувствительность связывается с на- личием в пленке микропотенциальных барье- ров, чувствительных к деформации [3]. Изучено влияние механического воздей- ствия на люкс-амперные характеристики де- формированной фоточувствительной пленки 0,15 0,1 0,05 0 –4 –2 0 –0,05 –0,1 –0,15 42 ε∙103 отн. ед. ∆V/V Рис. 1. Относительное изменение напряжения (V) при механической деформации пленок CdTe. Есте- ственное освещение L = 3 × 102 лк., Т = 300 К ИЗУЧЕНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ В НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ... 142 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 2, vol. 1, No. 2 CdTe:Ag (рис. 2.). Видно, что при сжатии пленки (кривая 2) значение тока растет, а при растяжении уменьшается (кривая 3). Наблюдается аналогичная зависимость ЛАХ от механической деформации (рис. 2.); фото- ток короткого замыкания (Iкз), генерируемый пленкой и пропорциональный V, при сжатии (кривая 2) уменьшается, а при растяжении (кривая 3) растет. Как следует из ВАХ и ЛАХ при одно- осной деформации растяжения в фото- чувствительных пленках CdTe наблюдается увеличение темнового сопротивления и на- пряжения фотосигнала. Это объясняется из- менением высоты потенциальных барьеров на границах кристаллитов за счет изменения концентрации поверхностных состояний. Теперь приведем результаты экспе- риментального исследования спектральной зависимости фото-ЭДС, отнесенной к едини- це энергии падающего излучения, при дефор- мациях: e = 0 и e = ±2 ×10–3 отн. ед. На рис. 4. приведены спектральные за- висимости Iкз от энергии кванта света (hv). Видно, что при растяжении фототок ко- роткого замыкания растет, а при сжатии уменьшается. Можно ввести понятие спектрального коэффициента Кv тензо-чувствительности пленки по V 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 200 400 600 800 V, B 1 2 3 A I∙10–8, Рис. 2. ЛАХ пленок CdTe (кривая 1) и изменение ее под действием механической деформации (кривая 2 — сжатие, 3 — растяжение). 1 – ɛ = 0; 2 – ɛ = –3·10–3 отн. ед. 3 – ɛ = +3·10–3 отн. ед. 9,5 9 8,5 8 7,5 7 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 lgL(Bт/см2) × 3 2 1 IgIКЗ(А) 10 Рис. 3. Темновая ВАХ пленки CdTe (кривая 1) и из- менение ее под действием механической деформации (кривая 2 — сжатие, 3 — растяжение). 1 – ɛ = 0; 2 – ɛ = –3·10–3 отн. ед. 3 – ɛ = +3·10–3 отн. ед. 10000 1000 100 10 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 hv eV Растяжение Сжатие It p – I0 I0 hv eV 250 200 150 100 50 0 –50 –100 –150 1,25 1,35 1,45 1,55 3 2 1 IКЗ, отн. ед. Рис. 4. Спектр Iкз фоточувствительных пленок CdTe под механической деформацией ɛ = ±2·10–3 отн. ед. На вставке показаны изменения коэффициента фото- тензочувствительности пленок при растяжении и сжа тии: 1– ɛ = 0; 2 — растяжение; 3 — сжатие Н. Э. АЛИМОВ, К. БОТИРОВ, П. МОВЛОНОВ, С. М. ОТАЖОНОВ, М. М. ХАЛИЛОВ, О. ЭРГАШЕВ, Ш. ЯКУБОВА 143ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 2, vol. 1, No. 2    0 ε V ν К V ν   , где DV = V – V0 — изменение напряжения при деформации, V0 — значение напряжения пленки при отсутствии деформации. Тогда величина Кv, естественно, зависит от длины волны возбуждающего света. Наибольшее значение Кv обнаруживается в области края поглощения вблизи энергии hv = 1,4 эВ (см. вставку на рис. 4.), при- чем это значение несколько отличается для деформации растяжения и сжатия при e = ± 2×10–3 отн. ед. Такая асимметрия на- блюдается также и для К при освещении пле- нок естественном светом (рис. 1), т. е. для величины   0 νК К v dv    , что, по-видимому, свойственно для всех фоточувствительных пленок, при- чем она имеет обратный знак у обычных фоточувствительных пленочных элементов. Экспериментальный спектр Кv имеет макси- мум в области края собственного поглоще- ния вблизи энергии фотона hv = 1,3 эВ при деформации растяжения ɛ = ±2·10–3 отн. ед. (Кv ≈ 800) и hv =1,37 эВ при сжатии ɛ = –2·10–3 отн. ед. (Кv ≈ 300). Высокая фо- то-тензочувствительность пленок CdTe:Ag, по-видимому, обусловлена обратимой ми- грацией ионов Ag+ и вакансий кадмия ( Cd Cd,V V  ) в области потенциальных ба- рьеров, так как атомы Ag, находясь в об- ласти потенциальных барьеров, образуют глубокие уровни оптической энергии ак- тивации Еопт=1,15 эВ, участвующих в гене- рации примесной фото-ЭДС [4]. Глубокий уровень энергии активации Еопт=1,30 эВ, определяемый вакансиями кадмия [4], также участвует в генерации фото-ЭДС и является доминирующим. Деформация растяжения увеличивает не только высоты микропотенциальных барье- ров, но и их асимметрию на границах крис- таллитов, и тем самым, благоприятствует образованию фото-ЭДС. Максимум спектра Кv в окрестности энергии активации Ag, Cu лишний раз подтверждает то, что активные примесные центры Ag преимущественно находятся в барьерных областях кристалли- ческих зерен. При деформации сжатия они частично уходят в глубь кристаллита, что при- водит к уменьшению высоты барьеров и час- тичному снятию их асимметрий. Изменение высоты барьера от деформации зависит от изменения спектра энергии носителей заряда. Таким образом, здесь отмечены наибо- лее существенные моменты, характерные для проводимости неоднородных пле- нок, изменения их проводимости при де- формации. Полученные результаты могут применяться в различных конкретных слу- чаях исследования фотоэлектрических яв- лений в неоднородных полупроводниковых пленках, в частности, могут применяться при создании фотоприемников ИК излучения и фототензодатчиков в спектральном диапа- зоне (1,0–2,5) мкм. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Подводя итоги по результатам настоя- щей работы можно сделать следующие выводы. 1. На ВАХ и ЛАХ при одноосной дефор- мации растяжения в фоточувствительных пленках CdTe, легированных Ag, Cu, наблю- дается увеличение темнового сопротивления и напряжения фотосигнала. Это объясняется изменением высоты потенциальных барьеров на границах кристаллитов за счет изменения поверхностных состояний. 2. Разориентация кристаллитов, зависящая от условий напыления слоев CdTe: Ag, Сu, существенно влияет на природу потенциаль- ного барьера структуры. При этом изменение свойств пленок не только в глубине, но и на поверхности слоя зависит от скорости нара- щивания на разных подложках. 3. Основываясь на экспериментальных данных можно сказать, что при дефор- мации растяжения увеличивается высота микропотенциальных барьеров, которые сти- мулируют образование высокой фото- и тен- зочувствительности в тонких пленках CdTe. 4. Эти результаты показывают, что активированные тонкие пленки CdTe могут быть использованы как фотоприемники ИК излучения и фототензодатчики в широком спектральном диапазоне (1,0–2,5) мкм. ИЗУЧЕНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ В НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ... 144 ЖФІП ЖФИП JSPE, 2016, т. 1, № 2, vol. 1, No. 2 ЛИТЕРАТУРА 1. Отажонов С. М. // Физическая инженерия поверхности. — 2004. — Т. 2, № 1–2. — С. 28–31. 2. Отажонов С. М. Усмонов Я. Устройство для деформирования образцов при освещении монохроматическим светом // Патент IDP РУз 2000450. — 2002. — 5 с. 3. Каримов М., Султонов Ш. Д. // ФерПИ на- учно-технический журнал. — 2004. — Т. 2. — C. 20–23. 4. Боброва Е. А., Клевков Ю. В., Медве- дев С. А., Плотников А. Ф. Исследование глубоких электроных состояний в тексту- рированных поликристаллах p-CdTe сте- хиометрического состава методом DLTS // ФТП. — 2002. — Т. 36, вып. 12. — С. 1426– 1431. LITERATURA 1. Otazhonov S. M. // Fizicheskaya inzheneriya poverhnosti. — 2004. — Vol. 2, No. 1–2. — P. 28–31. 2. Otazhonov S. M. Usmonov Ya. Ustrojstvo dlya deformirovaniya obrazcov pri osves chenii monohromaticheskim svetom // Patent IDP RUz 2000450. — 2002. — 5 p. 3. Karimov M., Sultonov Sh. D. // FerPI nauch- no-tehnicheskij zhurnal. — 2004. — Vol. 2. — P. 20–23. 4. Bobrova E. A., Klevkov Yu. V., Med- vedev S. A., Plotnikov A. F. Issledovanie glu- bokih elektronyh sostoyanij v tekstu rirovannyh polikristallah p-CdTe stehio metricheskogo sostava metodom DLTS // FTP. — 2002. — Vol. 36, vyp. 12. — P. 1426–1431.