Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) при низких температурах

Выполнены исследования спектров фотопроводимости методом фурье-спектроскопии в твердом растворе Pb₁–xSnxTe(In) при низких температурах. Показано, что гашение задержанной фотопроводимости в Pb₁–xSnxTe(In) радиоимпульсами очень высокой частоты (100–200 МГц) может быть использовано для записи спектро...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2019
Hauptverfasser:	Иконников, А.В., Черничкин, В.И., Акопян, Д.А., Дудин, В.С., Долженко, Д.Е., Никорич, А.В., Рябова, Л.И., Хохлов, Д.Р.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2019
Schriftenreihe:	Физика низких температур
Schlagworte:	Спеціальний випуск. «XXII Уральська міжнародна зимова школа з фізики напівпровідників» (20–23 лютого, 2018)
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/175785
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:	Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) при низких температурах / А.В. Иконников, В.И. Черничкин, Д.А. Акопян, В.С. Дудин, Д.Е. Долженко, А.В. Никорич, Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов // Физика низких температур. — 2019. — Т. 45, № 2. — С. 165-17. — Бібліогр.: 24 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-175785
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1757852021-02-03T01:28:49Z Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) при низких температурах Иконников, А.В. Черничкин, В.И. Акопян, Д.А. Дудин, В.С. Долженко, Д.Е. Никорич, А.В. Рябова, Л.И. Хохлов, Д.Р. Спеціальний випуск. «XXII Уральська міжнародна зимова школа з фізики напівпровідників» (20–23 лютого, 2018) Выполнены исследования спектров фотопроводимости методом фурье-спектроскопии в твердом растворе Pb₁–xSnxTe(In) при низких температурах. Показано, что гашение задержанной фотопроводимости в Pb₁–xSnxTe(In) радиоимпульсами очень высокой частоты (100–200 МГц) может быть использовано для записи спектров с фурье-спектрометра. В спектрах обнаружена полоса межзонного поглощения, определена температурная зависимость ее красной границы. Виконано дослідження спектрів фотопровідності методом фур’є-спектроскопії у твердому розчині Pb₁–xSnxTe(In) при низьких температурах. Показано, що загасання затриманої фотопровідності у Pb₁–xSnxTe(In) радіоімпульсами дуже високої частоти (100–200 МГц) може бути використано для запису спектрів з фур’єспектрометра. В спектрах виявлено смугу міжзонного поглинання, визначено температурну залежність її червоної границі. In this work, photoconductivity spectra were studied by the Fourier-transform spectroscopy in the solid solution of Pb₁–xSnxTe(In) at low temperatures. It is shown that quenching of the persistent photoconductivity in Pb₁–xSnxTe(In) by radio pulses of very high frequency (100–200 MHz) can be used to obtain spectra using a Fourier-transform spectrometer. In the spectra, the interband absorption band was observed, and the temperature dependence of its red cut-off boundary was determined. 2019 Article Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) при низких температурах / А.В. Иконников, В.И. Черничкин, Д.А. Акопян, В.С. Дудин, Д.Е. Долженко, А.В. Никорич, Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов // Физика низких температур. — 2019. — Т. 45, № 2. — С. 165-17. — Бібліогр.: 24 назв. — рос. 0132-6414 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/175785 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Спеціальний випуск. «XXII Уральська міжнародна зимова школа з фізики напівпровідників» (20–23 лютого, 2018) Спеціальний випуск. «XXII Уральська міжнародна зимова школа з фізики напівпровідників» (20–23 лютого, 2018)
spellingShingle	Спеціальний випуск. «XXII Уральська міжнародна зимова школа з фізики напівпровідників» (20–23 лютого, 2018) Спеціальний випуск. «XXII Уральська міжнародна зимова школа з фізики напівпровідників» (20–23 лютого, 2018) Иконников, А.В. Черничкин, В.И. Акопян, Д.А. Дудин, В.С. Долженко, Д.Е. Никорич, А.В. Рябова, Л.И. Хохлов, Д.Р. Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) при низких температурах Физика низких температур
description	Выполнены исследования спектров фотопроводимости методом фурье-спектроскопии в твердом растворе Pb₁–xSnxTe(In) при низких температурах. Показано, что гашение задержанной фотопроводимости в Pb₁–xSnxTe(In) радиоимпульсами очень высокой частоты (100–200 МГц) может быть использовано для записи спектров с фурье-спектрометра. В спектрах обнаружена полоса межзонного поглощения, определена температурная зависимость ее красной границы.
format	Article
author	Иконников, А.В. Черничкин, В.И. Акопян, Д.А. Дудин, В.С. Долженко, Д.Е. Никорич, А.В. Рябова, Л.И. Хохлов, Д.Р.
author_facet	Иконников, А.В. Черничкин, В.И. Акопян, Д.А. Дудин, В.С. Долженко, Д.Е. Никорич, А.В. Рябова, Л.И. Хохлов, Д.Р.
author_sort	Иконников, А.В.
title	Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) при низких температурах
title_short	Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) при низких температурах
title_full	Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) при низких температурах
title_fullStr	Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) при низких температурах
title_full_unstemmed	Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) при низких температурах
title_sort	фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках pbsnte(in) при низких температурах
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate	2019
topic_facet	Спеціальний випуск. «XXII Уральська міжнародна зимова школа з фізики напівпровідників» (20–23 лютого, 2018)
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/175785
citation_txt	Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) при низких температурах / А.В. Иконников, В.И. Черничкин, Д.А. Акопян, В.С. Дудин, Д.Е. Долженко, А.В. Никорич, Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов // Физика низких температур. — 2019. — Т. 45, № 2. — С. 165-17. — Бібліогр.: 24 назв. — рос.
series	Физика низких температур
work_keys_str_mv	AT ikonnikovav furʹespektroskopiâzaderžannojfotoprovodimostivplenkahpbsnteinprinizkihtemperaturah AT černičkinvi furʹespektroskopiâzaderžannojfotoprovodimostivplenkahpbsnteinprinizkihtemperaturah AT akopânda furʹespektroskopiâzaderžannojfotoprovodimostivplenkahpbsnteinprinizkihtemperaturah AT dudinvs furʹespektroskopiâzaderžannojfotoprovodimostivplenkahpbsnteinprinizkihtemperaturah AT dolženkode furʹespektroskopiâzaderžannojfotoprovodimostivplenkahpbsnteinprinizkihtemperaturah AT nikoričav furʹespektroskopiâzaderžannojfotoprovodimostivplenkahpbsnteinprinizkihtemperaturah AT râbovali furʹespektroskopiâzaderžannojfotoprovodimostivplenkahpbsnteinprinizkihtemperaturah AT hohlovdr furʹespektroskopiâzaderžannojfotoprovodimostivplenkahpbsnteinprinizkihtemperaturah
first_indexed	2025-07-15T13:13:18Z
last_indexed	2025-07-15T13:13:18Z
_version_	1837718781922639872
fulltext	Low Temperature Physics/Фізика низьких температур, 2019, т. 45, № 2, c. 165–170 Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) при низких температурах А.В. Иконников1, В.И. Черничкин1, Д.А. Акопян1, В.С. Дудин1, Д.Е. Долженко1, А.В. Никорич2, Л.И. Рябова1, Д.Р. Хохлов1,3 1Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Ленинские горы, 1, стр. 2, г. Москва, 119991, Россия E-mail: khokhlov@mig.phys.msu.ru 2Институт прикладной физики АН Молдовы, г. Кишинев, MD-2028, Молдова 3Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский пр., 53, г. Москва, 119991, Россия Статья поступила в редакцию 24 сентября 2018 г., опубликована онлайн 20 декабря 2018 г. Выполнены исследования спектров фотопроводимости методом фурье-спектроскопии в твердом рас- творе Pb1–xSnxTe(In) при низких температурах. Показано, что гашение задержанной фотопроводимости в Pb1–xSnxTe(In) радиоимпульсами очень высокой частоты (100–200 МГц) может быть использовано для записи спектров с фурье-спектрометра. В спектрах обнаружена полоса межзонного поглощения, опреде- лена температурная зависимость ее красной границы. Ключевые слова: PbSnTe, фурье-спектроскопия, фотопроводимость, гашение фотопроводимости. Введение Одной из отличительных особенностей твердых ра- створов теллурид свинца–теллурид олова является вы- сокая статическая диэлектрическая проницаемость, значения которой превышают 1000 при низких темпе- ратурах. Это обеспечивает сильную поляризацию бли- жайшего кристаллического окружения примесных цен- тров и дефектов. Корреляционные процессы в системе примесь–кристаллическая решетка во многих случаях индуцируют переменную валентность легирующей до- бавки и стабилизацию положения уровня Ферми [1–9]. Ряд примесей, проявляющих переменную валентность в твердых растворах на основе PbTe, постоянно попол- няется, но наиболее изученной, а возможно, и наибо- лее значимой для практических приложений, является примесь индия [10–13]. Наряду со стабилизацией уровня Ферми в качестве важнейшего свойства Pb1–xSnxTe(In) следует выделить эффект задержанной фотопроводимости при темпера- турах ниже Tc ≈ 25 К [14–16]. Эффект наблюдается как в составах, для которых реализуется полуизолирующее состояние (0,21 < x < 0,29), так и в твердых растворах с вырожденным электронным газом (x < 0,21). Накопле- ние неравновесных носителей в зоне проводимости обеспечивает высокую фоточувствительность в ши- роком спектральном диапазоне, включая терагерцевую область. При изучении фотоотклика в Pb1–xSnxTe(In) при воздействии импульсов терагерцевого излучения, по сути, обнаружить красную границу фотоэффекта не удалось, и процесс представляется практически беспо- роговым [17–19]. Однако высокая фоточувствительность в области длинных волн имеет и некую «негативную» сторону. Исследование с применением спектроскопи- ческих методов оказывается затрудненным как вслед- ствие высокой инерционности неравновесных процессов, так и из-за неустранимой фоновой засветки образцов нагретыми окнами криостата. Тем не менее проведение исследований подобного плана весьма актуально, по- скольку в настоящее время имеется много открытых вопросов, связанных с формированием энергетического спектра примесных состояний в Pb1–xSnxTe(In) и его пе- рестройке в процессе изменения степени возбуждения электронного газа. Именно такие исследования необ- ходимы и для понимания характера неравновесных про- цессов на микроскопическом уровне. Отметим, что спектральные исследования фотопро- водимости в Pb1–xSnxTe(In) при низких температурах © А.В. Иконников, В.И. Черничкин, Д.А. Акопян, В.С. Дудин, Д.Е. Долженко, А.В. Никорич, Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов, 2019 А.В. Иконников и др. удавалось провести, используя набор длинноволновых (0,69–40 мкм) полупроводниковых инжекционных лазе- ров [20]. В настоящей работе предложен и реализован подход, позволяющий исследовать спектры фотопрово- димости в Pb1–xSnxTe(In) с помощью фурье-спектроско- пии. Метод использует явление гашения задержанной фотопроводимости при подаче на образец радиоимпуль- сов очень высокой или ультравысокой частоты [21,22]. Исследованные образцы и методика эксперимента Пленки Pb1–xSnxTe(In) осаждались на подложку BaF2 методом горячей стенки. Использовалась шихта стехио- метрического состава, соответствующая x = 0,25 с до- бавкой 0,5 мол.% InTe. Выбранный состав соответ- ствует стабилизации уровня Ферми в запрещенной зоне [1,10,11], что обеспечивает полуизолирующее состояние образца и высокую фоточувствительность при низких температурах. Толщина пленок Pb1–xSnxTe(In) состав- ляла 50 мкм. Характерный размер образцов 2×3 мм. Для характеризации образцов проводились исследо- вания их электрофизических свойств. Образцы поме- щались в специальную камеру, полностью экраниру- ющую их от фонового излучения. Камера размещалась на конце криогенной вставки. Медленно опуская вставку в сосуд Дьюара, можно было исследовать температурные зависимости сопротивления. Температура определялась с помощью термопары. Сопротивление измерялось че- тырехзондовым методом с помощью источника-мульти- метра Keithley 2400, для этого на поверхность образца наносились индиевые контакты. На рис. 1 представлены температурные зависимости сопротивления, полученные в темновых условиях (кри- вая 1) и при постоянной подсветке миниатюрной лам- пой накаливания мощностью около 2 мВт (кривая 2), которая находилась в камере рядом с образцом. При температурах T < Tc сопротивление пленки в темно- вых условиях и при подсветке значительно отличают- ся. Вставка на рис. 1 иллюстрирует изменение харак- тера релаксации фотопроводимости после выключения источника подсветки при различных температурах. Кинетика фотопроводимости Δσ(t) имеет задержанный характер; с понижением температуры релаксационный процесс замедляется и при T < 10 К после выключения подсветки рекомбинация неравновесных носителей прак- тически не наблюдается. Амплитуда фотоотклика 0 – dσ σ при этом перестает зависеть от температуры ( dσ — проводимость в темновом состоянии, σ0 — «устано- вившееся» значение проводимости в условиях подсвет- ки при данной температуре). Таким образом, в исследуемых образцах Pb1–xSnxTe(In) наблюдаются качественные изменения характера фото- проводимости (от «быстрой» к задержанной) при пе- реходе через критическую температуру Tc. Для изучения спектральной зависимости фотооткли- ка образцов проводились исследования спектров фото- проводимости с помощью фурье-спектрометра Bruker Vertex 70v при различных температурах. Образцы раз- мещались в проточном криостате Oxford Instruments OptistatCF, который устанавливался в спектрометр так, чтобы образец находился в фокусе пучка излучения. Источником широкополосного излучения являлся гло- бар. Использовался светоделитель Mylar Multilayer. Ок- на были в криостате из полипропилена и лавсана. До- полнительно применялся холодный фильтр из черного полиэтилена. Спектральное разрешение составляло от 4 до 32 см–1. В этих измерениях образец не экраниро- вался от фонового теплового излучения и при T < Tc в отсутствие импульсов гашения находился в засвечен- ном состоянии. Сигнал фотопроводимости снимали с двух полосковых индиевых контактов. Измерения про- водили при температурах от 5 до 40 К. Результаты и обсуждение На рис. 2 представлены спектры фотопроводимости, измеренные при T = 24–40 К. В этом диапазоне темпе- ратур фотопроводимость имеет «быстрый» характер. Спектры нормированы так, чтобы у них был одинако- вый наклон вблизи 700 см−1, поскольку спад сигнала в этой области связан исключительно со светоделите- лем. Хорошо видна красная граница фотопроводимо- сти, которая сдвигается в область больших энергий при увеличении температуры. Отсутствие сигнала фо- топроводимости в области 705–740 см−1 связано с по- глощением в светоделителе и окнами криостата. Мно- жественные небольшие провалы в спектрах фотопро- Рис. 1. (Онлайн в цвете) Зависимости сопротивления образ- ца Pb1–xSnxTe(In) от обратной температуры, полученные в темновых условиях (кривая 1) и при подсветке (кривая 2). Стрелками указаны характерные температуры, при которых исследовались спектры фотопроводимости. На вставке пока- заны характерные кинетики изменения проводимости при выключении подсветки при T = 10 К и T = 25 К, стрелкой указан момент выключения подсветки. 166 Low Temperature Physics/Фізика низьких температур, 2019, т. 45, № 2 Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) водимости также связаны со спектральными особенно- стями пропускания окон и холодного фильтра. Сигнал фотопроводимости в области < 70 см−1 при T = 40 К вызван низкочастотными шумами, которые прояви- лись на фоне значительного (на несколько порядков) ослабления сигнала межзонной фотопроводимости. При более высоких температурах сигнал фотопроводимо- сти зарегистрировать не удалось из-за сильно возрос- шей собственной проводимости образца (см. рис. 1). При T < 24 К сигнал фотопроводимости резко осла- бевает. Это связано как со значительным падением со- противления образца при понижении температуры в условиях постоянной засветки (рис. 1), так и с качест- венным изменением характера фотопроводимости. При понижении температуры фотопроводимость становится задержанной, а характерные времена фотоотклика об- разца достигают сотен секунд (см. вставку на рис. 1) и более при T < 10 К. Поэтому для исследования спектров задержанной фотопроводимости в пленках Pb1–xSnxTe(In) при низких температурах была использована методика, основанная на способе гашения фотопроводимости в Pb1–xSnxTe(In) импульсами очень высокой частоты (ОВЧ) [21,22]. На образец подавались радиоимпульсы с частотой заполнения ~100 МГц, амплитудой 2 В, длительностью 90 мкс и частотой повторения 10 Гц (ВЧ импульс на рис. 3). В момент подачи ОВЧ импульса образец час- тично выводился из «засвеченного» состояния, после чего медленно релаксировал к нему (сигнал ФП на рис. 3). На образец также подавалось постоянное сме- щение, сигнал с образца подавался на усилитель, кото- рый имел возможность компенсации постоянного тока, усиленный сигнал поступал на вход аналогово-циф- рового преобразователя (АЦП) спектрометра. Импульсы гашения подавались на образец постоянно, поэтому он находился в некотором промежуточном положении ме- жду «темновым» и «засвеченным» состояниями. В ре- зультате этого образец мог реагировать на излучение глобара. Спектрометр в данном случае работал в ре- жиме пошагового сканирования — при фиксирован- ном положении зеркала записывалась кинетика сигна- ла фотоотклика образца (моменты оцифровки ФП на рис. 3), затем зеркало сдвигалось в новую позицию, и процесс повторялся. Момент начала оцифровки сигнала фотоотклика в спектрометре был синхронизован с им- пульсом гашения. В результате записывалась интерфе- рограмма сигнала фотопроводимости в различные мо- менты времени (рис. 4). На рисунке хорошо видно, как сигнал фотопроводимости зависит от положения зерка- ла. После фурье-преобразования получается спектр фо- топроводимости в различные моменты времени (рис. 5). Наибольший фотоотклик наблюдается во время им- пульса гашения. После импульса интенсивность от- клика медленно спадает. Отметим, что фотоотклик на- блюдается только при достаточно большой амплитуде Рис. 2. (Онлайн в цвете) Спектры фотопроводимости в об- разце Pb1–xSnxTe(In), измеренные при относительно высоких температурах T, К: 24 (1), 30 (2), 40 (3). Спектральное разре- шение 4 см−1. Рис. 4. (Онлайн в цвете) Типичная кинетика интерферограм- мы фотопроводимости в образце Pb1–xSnxTe(In) в условиях ОВЧ гашения. Рис. 3. Временная диаграмма, иллюстрирующая методику измерений спектров фотопроводимости в условиях ОВЧ гашения фотопроводимости. Low Temperature Physics/Фізика низьких температур, 2019, т. 45, № 2 167 А.В. Иконников и др. ОВЧ импульса, уменьшение амплитуды приводит к достаточно резкому уменьшению сигнала фотопрово- димости. Низкочастотные особенности спектра в облас- ти ниже 100 см−1, наиболее вероятно, связаны с медлен- ными флуктуациями в системе (например, изменением температуры, дрифтом постоянной составляющей сиг- нала с усилителя и т.п.) или с низкочастотными навод- ками. Однако возможно и наличие «полезной» состав- ляющей среди этих особенностей. Как уже отмечалось во Введении, Pb1–xSnxTe(In) обладает фоточувствитель- ностью вплоть до 20 см−1 [17–19], поэтому естественно ожидать появление спектрального отклика на низких час- тотах. В то же время фотовозбуждение в работах [17–19] осуществлялось с помощью мощного лазерного импуль- са, интенсивность которого значительно превышала ин- тенсивность фоновой засветки теплыми частями крио- стата. В эксперименте, описываемом в настоящей работе, источник излучения является тепловым, поэтому мощ- ность излучения терагерцевого спектрального диапа- зона существенно ниже интенсивности излучения сред- него ИК диапазона. Так или иначе, можно сделать вывод о том, что квантовая эффективность для излучения суб- щелевой области существенно ниже, чем для квантов, обеспечивающих межзонное поглощение, поэтому фо- топроводимость терагерцевого спектрального диапа- зона может маскироваться собственным поглощением. Для более точного определения вида спектра фотопро- водимости при субщелевых значениях энергии кван- та необходимо экранирование излучения, обеспечива- ющего межзонное поглощение, с помощью холодных фильтров. Сравнение спектров фотопроводимости в условиях ОВЧ гашения и без представлено на рис. 6. Видно, что красные границы спектров близки друг к другу, однако граница спектра, полученного при низкой температуре, немного сдвинута в область меньших энергий. Такое из- менение является естественным, поскольку измерения проведены при несколько различных температурах. Обращает на себя внимание другая особенность спек- тра, полученного в условиях ОВЧ гашения. В отличие от «высокотемпературных» спектров (рис. 2), синяя гра- ница которых определялась спектральными характери- стиками установки, в низкотемпературном спектре фо- топроводимости, измеренном в условиях ОВЧ гашения, наблюдается резкий спад амплитуды фотопроводимо- сти при k > 540 см−1. Этот спад не связан с поглощением в светоделителе или в элементах криостата, а обуслов- лен особенностями исследуемого материала. Природа наблюдаемого сужения спектра фотопроводимости при ОВЧ гашении может быть связана со следующим об- стоятельством. В области собственного поглощения наи- большая глубина проникновения излучения в образец соответствует квантам, энергия которых близка к ши- рине запрещенной зоны полупроводника. При большем значении энергии кванта излучение поглощается в более тонком поверхностном слое, в котором имеется значи- тельное количество центров рекомбинации. В резуль- тате амплитуда фотопроводимости падает при увели- чении энергии кванта, а спектр фотопроводимости имеет максимум энергии, близкой к ширине запрещенной зо- ны. По всей вероятности, гашение фотопроводимости при подаче ОВЧ импульса происходит неравномерно по толщине образца, причем оно наиболее эффективно именно в поверхностной области. Причиной может быть скин-эффект. В этом случае фотопроводимость в отно- сительно коротковолновой области может быть суще- ственно подавлена по сравнению с возбуждением с энергией кванта, равной ширине запрещенной зоны. Рис. 5. (Онлайн в цвете) Типичная кинетика спектра фото- проводимости в образце Pb1–xSnxTe(In) в условиях ОВЧ га- шения. Спектральное разрешение — 32 см−1. Рис. 6. (Онлайн в цвете) Спектры фотопроводимости в об- разце Pb1–xSnxTe(In), измеренные при T = 24 К cо спектраль- ным разрешением 4 см−1 (кривая 1) и при T = 6,2 К cо спек- тральным разрешением 8 см−1 в условиях ОВЧ (кривая 2). Выбран спектр, соответствующий моменту времени сразу после импульса гашения. 168 Low Temperature Physics/Фізика низьких температур, 2019, т. 45, № 2 Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) Исследования спектров фотопроводимости в усло- виях ОВЧ гашения позволили установить зависимость положения красной границы фотопроводимости от тем- пературы в области низких температур (рис. 7). Из- вестно, что в отличие от большинства полупроводников, ширина запрещенной зоны Pb1−xSnxTe с ростом темпе- ратуры увеличивается. В литературе имеется несколько эмпирических формул для описания зависимости ши- рины запрещенной зоны от состава и температуры [23], мы использовали формулу из работы [24]: ( ) 20,45, 190 543 50g TE x T x T = − + + . Наибольшее согласие с экспериментальными дан- ными получается при x = 24,6%, что близко к исходным ростовым параметрам. Сдвиг положения эксперимен- тальных точек, соответствующих низким температу- рам, в область больших энергий относительно расчетной кривой, по-видимому, связан с эффектом Бурштейна– Мосса. Заключение В настоящей работе продемонстрировано, что ис- пользование ОВЧ гашения позволяет производить изме- рения кинетики низкотемпературных спектров задер- жанной фотопроводимости в Pb1−xSnxTe(In) с помощью фурье-спектрометра, работающего в режиме степ-скан. Спектр фотопроводимости Pb1−xSnxTe(In) имеет резкий максимум, длинноволновый спад которого соответст- вует границе собственного поглощения. Установлено, что температурная зависимость ширины запрещенной зоны Pb1−xSnxTe(In) имеет тенденцию к насыщению в низкотемпературной области. Показано, что примене- ние ОВЧ гашения приводит к заметному сужению спектра фотопроводимости, что может быть обуслов- лено неравномерным по толщине образца гашением задержанной фотопроводимости. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ №16-12-10071. Адаптация метода ОВЧ гашения задер- жанной фотопроводимости для использования в составе спектрометра выполнена при поддержке гранта РФФИ №18–02–00795. ________ 1. Б.А. Волков, Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов, УФН 172, 875 (2002) [Phys.-Usp. 45, 819 (2002)]. 2. E.P. Skipetrov, E.A. Zvereva, L.A. Skipetrova, V.V. Belousov, and A.M. Mousalitin, J. Cryst. Growth 210, 292 (2000). 3. С.А. Белоконь, Л.Н. Верещагина, И.И. Иванчик, Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов, ФТП 26, 264 (1992) [Sov. Phys. Se- micond. 26, 148 (1992)]. 4. Б.А. Акимов, Н.Б. Брандт, Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов, С.М. Чудинов, О.Б. Яценко, Письма в ЖЭТФ 31, 304 (1980) [JETP Lett. 31, 279 (1980)]. 5. Е.П. Скипетров, Ф.А. Пакпур, Н.А. Пичугин, В.Е. Слынько, ФТП 41, 1053 (2007) [Semiconductors 41, 1035 (2007)]. 6. Е.П. Скипетров, Н.А. Пичугин, Е.И. Слынько, В.Е. Слынько, ФНТ 37, 269 (2011) [Low Temp. Phys. 37, 210 (2011)]. 7. I.I. Ivanchik, D.R. Khokhlov, A.V. Morozov, A.A. Terekhov, E.I. Slyn’ko, V.I. Slyn’ko, A. de Visser, and W.D. Dobrowolski, Phys. Rev. B 61, R 14889 (2000). 8. E.P. Skipetrov, O.V. Kruleveckaya, L.A. Skipetrova, and V.E. Slyn’ko, J. Appl. Phys. 121, 045702 (2017). 9. Е.П. Скипетров, А.В. Кнотько, Е.И. Слынько, В.Е. Слынько, ФНТ 41, 185 (2015) [Low Temp. Phys. 41, 141 (2015)]. 10. В.И. Кайданов, Ю.И. Равич, УФН 145, 51 (1985) [Sov. Phys. Usp. 28, 31 (1985)]. 11. Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов, Письма в ЖЭТФ 80, 143 (2004) [JETP Lett. 80, 133 (2004)]. 12. Б.А. Акимов, А.В. Никорич, Д.Р. Хохлов, С.Н. Чесноков, ФТП 23, 668 (1989) [Sov. Phys. Semicond. 23, 418 (1989)]. 13. А.Э. Климов, В.С. Эпов, Письма в ЖЭТФ 106, 426 (2017) [JETP Lett. 106, 446 (2017)]. 14. B.A. Akimov, N.B. Brandt, S.O. Klimonskiy, L.I. Ryabova, and D.R. Khokhlov, Phys. Lett. A 88A, 483 (1982). 15. Б.А. Акимов, А.В. Албул, А.В. Никорич, Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов, ФТП 18, 1778 (1984) [Sov. Phys. Semicond. 18, 1112 (1984)]. 16. B.A. Akimov, N.B. Brandt, S.N. Chesnokov, K.N. Egorov, and D.R. Khokhlov, Solid State Commun. 66, 811 (1988). 17. D. Khokhlov, L. Ryabova, A. Nicorici, V. Shklover, S. Ganichev, S. Danilov, and V. Bel’kov, Appl. Phys. Lett. 93, 264103 (2008). 18. А.В. Галеева, Л.И. Рябова, А.В. Никорич, С.Д. Ганичев, С.Н. Данилов, В.В. Бельков, Д.Р. Хохлов, Письма в ЖЭТФ 91, 37 (2010) [JETP Lett. 91, 35 (2010)]. Рис. 7. Зависимость положения красной границы фотопрово- димости в образце Pb1–xSnxTe(In) от температуры. Сплошные символы — результаты измерений при относительно высо- ких температурах, открытые — при низких температурах в условиях ОВЧ гашения. Пунктирная линия — эмпирическая зависимость ширины запрещенной зоны от температуры для Pb0,754Sn0,246Te(In) (из работы [24]). Low Temperature Physics/Фізика низьких температур, 2019, т. 45, № 2 169 https://doi.org/10.1016/S0022-0248(99)00699-5 https://doi.org/10.1134/S1063782607090060 https://doi.org/10.1063/1.3573664 https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.R14889 https://doi.org/10.1063/1.4974912 https://doi.org/10.1063/1.4913205 ttps://doi.org/10.3367/UFNr.0145.198501b.0051 ttps://doi.org/10.3367/UFNr.0145.198501b.0051 https://doi.org/10.1134/1.1804224 https://doi.org/10.1134/S0021364017190092 https://doi.org/10.1016/0375-9601(82)90547-3 https://doi.org/10.1016/0038-1098(88)90391-2 https://doi.org/10.1063/1.3059572 https://doi.org/10.1134/S002136401001008X А.В. Иконников и др. 19. Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов, УФН 184, 1033 (2014) [Phys.- Usp. 57, 959 (2014)]. 20. И.И. Засавицкий, А.В. Матвеенко, Б.Н. Мацонашвили, В.Т. Трофимов, ФТП 20, 214, (1986) [Sov. Phys. Semicond. 20, 135 (1986)]. 21. B.A. Akimov and D.R. Khokhlov, Semicond. Sci. Technol. 8, S352 (1992). 22. A.V. Galeeva, V.I. Chernichkin, D.E. Dolzhenko, A.V. Nicorici, L.I. Ryabova, and D. R. Khokhlov, IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 7, 172 (2017). 23. H. Preier, Appl. Phys. 20, 189 (1979). 24. W. Anderson, IEEE J. Quant. Electron. 13, 532 (1977). ___________________________ Фур’є-спектроскопія затриманої фотопровідності в плівках PbSnTe(In) при низьких температурах А.В. Іконніков, В.І. Черничкін, Д.А. Акопян, В.С. Дудін, Д.Є. Долженко, А.В. Нікорич, Л.І. Рябова, Д.Р. Хохлов Виконано дослідження спектрів фотопровідності методом фур’є-спектроскопії у твердому розчині 1–Pb Sn )Te n(Ix x при низьких температурах. Показано, що загасання затриманої фотопровідності у 1–Pb Sn )Te n(Ix x радіоімпульсами дуже високої частоти (100–200 МГц) може бути використано для запису спектрів з фур’є- спектрометра. В спектрах виявлено смугу міжзонного поглинання, визначено температурну залежність її чер- воної границі. Ключові слова: PbSnTe, фур’є-спектроскопія, фото- провідність, загасання фотопровідності. Fourier-transform spectroscopy of the persistent photoconductivity in PbSnTe(In) films at low temperatures A.V. Ikonnikov, V.I. Chernichkin, D.A. Akopian, V.S. Dudin, D.E. Dolzhenko, A.V. Nikorici, L.I. Ryabova, and D.R. Khokhlov In this work, photoconductivity spectra were studied by the Fourier-transform spectroscopy in the solid solution of Pb1−xSnxTe(In) at low temperatures. It is shown that quenching of the persistent photoconductivity in Pb1–xSnxTe(In) by radio pulses of very high frequency (100–200 MHz) can be used to ob- tain spectra using a Fourier-transform spectrometer. In the spec- tra, the interband absorption band was observed, and the tempera- ture dependence of its red cut-off boundary was determined. Keywords: PbSnTe, Fourier transform infrared spectroscopy, photoconductivty, quenching of photoconductivity. 170 Low Temperature Physics/Фізика низьких температур, 2019, т. 45, № 2 https://doi.org/10.1109/TTHZ.2017.2655880 https://doi.org/10.1109/TTHZ.2017.2655880 https://doi.org/10.1007/BF00886018 https://doi.org/10.1109/JQE.1977.1069386 Введение Исследованные образцы и методика эксперимента Результаты и обсуждение Заключение

Фурье-спектроскопия задержанной фотопроводимости в пленках PbSnTe(In) при низких температурах

Institution

Ähnliche Einträge