Фотоелектрические свойства диодов на основе монокристаллического теллурида кадмия с модифицированной поверхностью

Фотоелектрические свойства диодов на основе монокристаллического теллурида кадмия с модифицированной поверхностью

Исследованы спектральные и интегральные характеристики фотодиодов на основе монокристаллических подложек теллурида кадмия, прошедших обработку в водной суспензии щелочных металлов....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2008
Hauptverfasser: Александрюк, Т.Ю., Бойко, Ю.Н., Махний, В.П., Скрипник, Н.В.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2008
Schriftenreihe:Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології
Schlagworte:
Оптичні та оптико-електронні сенсори і перетворювачі в системах керування та екологічного моніторингу
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32201
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:Фотоелектрические свойства диодов на основе монокристаллического теллурида кадмия с модифицированной поверхностью / Т.Ю. Александрюк, Ю.Н. Бойко, В.П. Махний, Н.В. Скрипник // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. — 2008. — № 2 (16). — С. 182-185. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-32201
record_format dspace
spelling irk-123456789-322012012-04-14T12:24:46Z Фотоелектрические свойства диодов на основе монокристаллического теллурида кадмия с модифицированной поверхностью Александрюк, Т.Ю. Бойко, Ю.Н. Махний, В.П. Скрипник, Н.В. Оптичні та оптико-електронні сенсори і перетворювачі в системах керування та екологічного моніторингу Исследованы спектральные и интегральные характеристики фотодиодов на основе монокристаллических подложек теллурида кадмия, прошедших обработку в водной суспензии щелочных металлов. Spectral and integral characteristics of monocrystall CdTe – based with surface processed in alcalic metalls aqua suspense photodiodes are investigated. 2008 Article Фотоелектрические свойства диодов на основе монокристаллического теллурида кадмия с модифицированной поверхностью / Т.Ю. Александрюк, Ю.Н. Бойко, В.П. Махний, Н.В. Скрипник // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. — 2008. — № 2 (16). — С. 182-185. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1681-7893 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32201 621.382.2 ru Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Оптичні та оптико-електронні сенсори і перетворювачі в системах керування та екологічного моніторингу
Оптичні та оптико-електронні сенсори і перетворювачі в системах керування та екологічного моніторингу
spellingShingle Оптичні та оптико-електронні сенсори і перетворювачі в системах керування та екологічного моніторингу
Оптичні та оптико-електронні сенсори і перетворювачі в системах керування та екологічного моніторингу
Александрюк, Т.Ю.
Бойко, Ю.Н.
Махний, В.П.
Скрипник, Н.В.
Фотоелектрические свойства диодов на основе монокристаллического теллурида кадмия с модифицированной поверхностью
Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології
description Исследованы спектральные и интегральные характеристики фотодиодов на основе монокристаллических подложек теллурида кадмия, прошедших обработку в водной суспензии щелочных металлов.
format Article
author Александрюк, Т.Ю.
Бойко, Ю.Н.
Махний, В.П.
Скрипник, Н.В.
author_facet Александрюк, Т.Ю.
Бойко, Ю.Н.
Махний, В.П.
Скрипник, Н.В.
author_sort Александрюк, Т.Ю.
title Фотоелектрические свойства диодов на основе монокристаллического теллурида кадмия с модифицированной поверхностью
title_short Фотоелектрические свойства диодов на основе монокристаллического теллурида кадмия с модифицированной поверхностью
title_full Фотоелектрические свойства диодов на основе монокристаллического теллурида кадмия с модифицированной поверхностью
title_fullStr Фотоелектрические свойства диодов на основе монокристаллического теллурида кадмия с модифицированной поверхностью
title_full_unstemmed Фотоелектрические свойства диодов на основе монокристаллического теллурида кадмия с модифицированной поверхностью
title_sort фотоелектрические свойства диодов на основе монокристаллического теллурида кадмия с модифицированной поверхностью
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
publishDate 2008
topic_facet Оптичні та оптико-електронні сенсори і перетворювачі в системах керування та екологічного моніторингу
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/32201
citation_txt Фотоелектрические свойства диодов на основе монокристаллического теллурида кадмия с модифицированной поверхностью / Т.Ю. Александрюк, Ю.Н. Бойко, В.П. Махний, Н.В. Скрипник // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. — 2008. — № 2 (16). — С. 182-185. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
series Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології
work_keys_str_mv AT aleksandrûktû fotoelektričeskiesvojstvadiodovnaosnovemonokristalličeskogotelluridakadmiâsmodificirovannojpoverhnostʹû
AT bojkoûn fotoelektričeskiesvojstvadiodovnaosnovemonokristalličeskogotelluridakadmiâsmodificirovannojpoverhnostʹû
AT mahnijvp fotoelektričeskiesvojstvadiodovnaosnovemonokristalličeskogotelluridakadmiâsmodificirovannojpoverhnostʹû
AT skripniknv fotoelektričeskiesvojstvadiodovnaosnovemonokristalličeskogotelluridakadmiâsmodificirovannojpoverhnostʹû
first_indexed 2025-07-03T12:43:50Z
last_indexed 2025-07-03T12:43:50Z
_version_ 1836629760425328640
fulltext 5 УДК 621.382.2 Т.Ю. АЛЕКСАНДРЮК, Ю.Н. БОЙКО, В.П. МАХНИЙ, Н.В. СКРИПНИК ФОТОЕЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИОДОВ НА ОСНОВЕ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ТЕЛЛУРИДА КАДМИЯ С МОДИФИЦИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ Черновицкий национальный университет имени Юрия Федьковича, ул. Коцюбинского 2, 58012, Черновцы,Украина, E-mail: Skrup@meta.ua Аннотация. Исследованы спектральные и интегральные характеристики фотодиодов на основе монокристаличесских подложек теллурида кадмия, прошедших обработку в водной суспензии щелочных металлов. Ключевые слова: фотодетектор, ток кoрoткого замыкания, поверхностно-барьерный диод. Анотація. Досліджені спектральні і інтегральні характеристики фотодіодів на основі монокристалічних підкладок телуриду кадмію, пройшовших обробку у водній суспензії лужних металів. Ключові слова: фотодетектор, струм короткого замикання, поверхнево-бар’єрний діод. Abstract. Spectral and integral characteristics of monocrystall CdTe – based with surface processed in alcalic metalls aqua suspense photodiodes are investigated. Кeywords: photodetector, short circuit current, surface-barrier diod. ВСТУП Поверхностно – барьерные диоды (ПБД) на основе монокристаллического теллурида кадмия могут использоваться в качестве эффективных детекторов различного рода излучений, в том числе и солнечного [1,2]. Обратим внимание на то, что их основные фотоэлектрические параметры определяются не только материалом и методом нанесения выпрямляющего контакта, но и способом обработки базовой подложки. Весьма много обещающей в этом плане оказалась технология, которая включает предварительную обработку (модификацию поверхности) монокристаллических пластин CdTen − в водной суспензии солей щелочных металлов [3]. Эта операция приводит к значительному увеличению высоты потенциального барьера 0 ϕ и напряжения холостого хода ocV по сравнению с ПБД у которых поверхность немодифицирована. В данной работе анализируются основные фотоэлектрические свойства ПБД с модифицированной поверхностью с целью определения механизмов формирования параметров и характеристик фотодиодов, а также возможных путей их улучшения. Технология изготовления объектов исследований детально описана в работе [3]. Интегральные характеристики измерялись на постоянном токе с  Т.Ю. АЛЕКСАНДРЮК, Ю. Н.БОЙКО, В.П. МАХНИЙ, Н.В.СКРИПНИК, 2008 ПРИНЦИПОВІ КОНЦЕПЦІЇ ТА СТРУКТУРУВАННЯ РІЗНИХ РІВНІВ ОСВІТИ З ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННИХ ІНФОРМАЦІЙНО- ЕНЕРГЕТИЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 6 использованием общепринятых методик, а освещение проводилось со стороны полупрозрачного золотого контакта ксеноновой лампой мощностью 100 Вт. Регулирование уровня освещенности L осуществлялось путем изменения расстояния между источником излучения и исследуемым образцом, а также использованием набора калиброванных нейтральных светофильтров. Таким образом обеспечивался неизменный спектральный состав облучения в широком (4-5 порядков) диапазоне изменения мощности светового потока. Для нахождения спектрального распределения фоточуствительности ωS использовался монохроматор типа ДМР – 4, а эталонным приемником служил Si – фотодиод. В связи с тем, что исследуемые диоды представляют практический интерес при высоких температурах эксплуатации, измерения проводились в диапазоне 300-400К. Исследования показали, что спектр фоточуствительности ωS в области комнатных температур охватывает диапазон энергий 1,5÷5,0 эВ, рис.1. Нижняя граница обусловлена резким уменьшением поглощения при энергиях фотонов ωh меньше ширины запрещенной зоны g E теллурида кадмия, что характерно для прямозонных полупроводников. Главная причина уменьшения чувствительности в области больших энергий – поверхностная рекомбинация, роль которых возрастает по мере увеличения ωh . Sω,о.е. 1 ћω, эВ 300 К 1,0 0,5 0 2 3 4 Рис. 1. Спектр фоточуствительности ПБД при 300К Известно, что вольтамперная характеристика (ВАХ) освещенного диода можеть быть описана выражением [1, 2] p InkTeVII −−= ]1)/[exp( 0 , (1) где p I - фототок, 0I - темновой ток отсечки при напряжении 0=V , n - коэффициент идеальности, который определяется механизмом прохождения тока. Следовательно, анализ интегральных световых характеристик может дать ответ о возможных механизмах их формирования. Для этого преобразуем выражение (1) в несколько иной, переходя к напряжению холостого хода oc V (при 0=I ) и тока короткого ПРИНЦИПОВІ КОНЦЕПЦІЇ ТА СТРУКТУРУВАННЯ РІЗНИХ РІВНІВ ОСВІТИ З ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННИХ ІНФОРМАЦІЙНО- ЕНЕРГЕТИЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 7 замыкания scI (положив 0=V ). Учитывая эти допущения получим из (1) при nkTeV 3≥ , что )/exp(0 nkTeVII ocscsc ≈ . (2) Тут под 0 scI следует понимать световой ток отсечки при 0= oc V , который может совпадать с 0I только в случае одинаковых механизмов формирования светового и темнового токов. Таким образом, исследования световых интегральных характеристик позволяют не только установить механизмы их формирования, но и обнаружить общие и отличные черты между электрическими и энергетическими свойствами. Isc, А Voc, В 10 -4 0 0.4 10 -6 10-8 0.2 12 Рис. 2. Зависимости )( ocsc VI при различных температурах: 1 – 300К, 2 – 400К Анализ световых ВАХ диодов показывает, что они в координатах ocsc VI −ln представляет собой прямые, наклон которых изменяется с температурой, рис. 2. При этом величина коэффициента идеальности 2=n и не зависит от Т в исследуемом диапазоне. Отметим, что такие зависимости характерны для рекомбинации носителей в области пространственного заряда (ОПЗ) через единичные локальные центры [4]. Согласно этой модели параметр o sc I ∼ )2/exp( kTE g − , что позволяет определить ширину запрещенной зоны материала, в котором проходит рекомбинация. Экспериментальная зависимость )(TI o sc апроксимуется прямой в координатах в координатах TI o sc /10ln 3− , а ее энергетический наклон равен ∼ 1,6 эВ и согласуется с g E теллурида кадмия при 0К. Таким образом, полученные результаты указывают на доминирующую роль генерационно-рекомбинационных процессов в формировании световых ВАХ исследуемых ПБД. Однако спектральный диапазон фоточувствительности (рис. 1) свидетельствует о преимущественной межзонной генерации фотоносителей, что не согласуется со сделанным выводом о генерационно-рекомбинационном характере фототока. Противоречия можно снять, если учесть следующие обстоятельства. В стационарных условиях скорость генерации G должна равняться скорости ПРИНЦИПОВІ КОНЦЕПЦІЇ ТА СТРУКТУРУВАННЯ РІЗНИХ РІВНІВ ОСВІТИ З ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННИХ ІНФОРМАЦІЙНО- ЕНЕРГЕТИЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 8 рекомбинации хотя, в принципе, они могут быть обусловлены разными механизмами и, как следствие этого, описывается различными аналитическими выражениями. Обратим внимание на то что, измерения зависимостей )( ocsc VI проводиться в режиме компенсации фототока темновым током при прямом смещении. В связи с этим мы фактически следим за рекомбинацией фотоносителей, которая может описываться выражением, подобным для темнового тока. Данные предыдущей работы [5] свидетельствуют о том, что темновой ток объектов исследований при низких прямых смещениях контролируется именно процессами рекомбинации в области пространственного заряда через единичные центры. Поскольку в ПБД генерация фотоносителей происходит в ОПЗ в результате фундаментального поглощения (межзонные переходы), то их рекомбинация также будет происходить в этой же области, но уже с участием локальных центров, которая является более вероятной чем межзонная. Isc, А L, о.е. 10 -4 0 0,4 10 -6 10 -8 100 10-2 10-4 0,8 Voc, В 2 1 Рис. 3. Зависимости тока короткого замыкания (1) и напряжения холостого хода (2) при 300К Исследования показали, что ток короткого замыкания линейно зависит от уровня освещенности. Это является следствием линейного характера генерации фотоносителей, в связи с чем ,LI sc ⋅= β (3) где β - коэффициент, который не зависит от L . Как видно из рис. 3 зависимость (3) хорошо выполняется для исследуемых ПБД при изменении уровня освещенности на несколько порядков. Используя формулы (2) и (3) легко получить выражение ),ln( L I nkTV o sc oc β = (4) ПРИНЦИПОВІ КОНЦЕПЦІЇ ТА СТРУКТУРУВАННЯ РІЗНИХ РІВНІВ ОСВІТИ З ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННИХ ІНФОРМАЦІЙНО- ЕНЕРГЕТИЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 9 которые неплохо описывает экспериментальную зависимость )(LV oc в области низких уровней освещенности. Тенденция же функции )(LV oc к насыщению при больших L обусловлена компенсацией потенциального барьера ПБД.Увеличение температуры измерений вызывает незначительное увеличение тока короткого замыкания и уменьшение напряжения холостого хода. Первое обусловлено уменьшением последовательного сопротивления диода, причины которого обсуждаются в работе[5]. Наблюдаемый же противоположный ход зависимости )(TV oc связан с различным вкладом в нее множителей nkT и o sc I . Роль первого из них в нашем случае оказывается более слабым по сравнению с экспоненциальной зависимостью o sc I ~ )2/exp( kTE g − , в связи с большой величиной g E =1,5 эВ [1]. В заключение отметим, что при комнатных температурах в условиях солнечного освещения АМ2 типичные значения oc V и sc I составляют 0,7 и 10 мА/см2 соответственно. При этом к.п.д. достигает 10%, что несколько ниже эффективности широко используемых Si-фотоэлементов [1]. Вместе с тeм, температурный коэффициент изменения к.п.д фотоэлементов на основе CdTe почти в четыре раза меньше чем для кремниевых [6]. Этот фактор, а также более высокая температурная и радиационная стойкость теллурида кадмия [7] являются основанием для использования исследуемых ПБД в качестве фотопреобразователей в условиях повышенных температур и потоков ионизирующих излучений. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Р. Бьюб, А. Фаренбрух. Солнечные элементы: теория и эксперимент. – М.: Энергоатомиздат, 1987, 280с. 2. В.И. Стриха, С.С. Кильчицкая. Солнечные элементы на основе контакта металл-полупроводник. – Санкт – Петербург,: Энергоатомиздат, 1992,136 с. 3. В.П. Махній, М.В. Скрипник. ’’Спосіб виготовлення контакту метал – nCdTe’’// Патент на корисну модель UA №31891 пр. від 25 квітня 2008р. 4. Л.А. Косяченко, В.П. Махний, И.В. Потыкевич. Генерация – рекомбинация в области пространственного заряда металл – CdTe// УФЖ, 1978. Т. 23, №2. С. 279 – 286. 5. V.P. Makhniy, V.V. Mel'nyk, N.V. Skrypnyk, V.V. Gorley. Electrical Properties of Surface-Barrier Diodes on the Base of CdTe Crystals with Modified Surface // Telecom. and Radio Engineering, 2007, 66(19),1769-1774. 6. В.П. Махній, В.Є. Баранюк, Я.М. Барасюк. Електричні та фотоелектричні властивості гетеропереходів сульфід-телурид кадмію // УФЖ, 1996, Т. 41, №4, С.453-457. 7. Корбутяк Д.В., Мельничук С.В., Корбут Є.В., Борисюк М.М. Телурид кадмію: домішково- дефектні стани та детекторні властивості. Київ: Іван Федоров.-2000.-198 с. Надійшла до редакції 05.10.2008р. МАХНІЙ В.П. - д.ф.-м.н., професор, завідувач кафедри оптоелектроніки, Чернівецький національний університет, Чернівці, Україна. ПРИНЦИПОВІ КОНЦЕПЦІЇ ТА СТРУКТУРУВАННЯ РІЗНИХ РІВНІВ ОСВІТИ З ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННИХ ІНФОРМАЦІЙНО- ЕНЕРГЕТИЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 10 СКРИПНИК М.В.- аспірант кафедри оптоелектроніки, Чернівецький національний університет, Чернівці, Україна. БОЙКО Ю.М. - к.т.н.,доцент кафедри радіотехніки і зв'язку, Хмельницький національний університет, Хмельницький, Україна.

Ähnliche Einträge