Вплив тиску на електрофізичні властивості границі розділу гетероконтактів на основі шаруватих кристалів

Вплив тиску на електрофізичні властивості границі розділу гетероконтактів на основі шаруватих кристалів

Вивчено вплив одноосного тиску від 0 до 100 кПа при постійній температурі 300 K в напрямку перпендикулярному до площини локалізації границі розділу гетеропереходів n-InSe–p-GaSe на зміну електричних та фотоелектричних параметрів. Знайдено, що густина струму через гетерограницю зростає при збільшенні...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2008
1. Verfasser: Воробець, М.О.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainian
Veröffentlicht: Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2008
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7890
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:Вплив тиску на електрофізичні властивості границі розділу гетероконтактів на основі шаруватих кристалів / М.О. Воробець // Физическая инженерия поверхности. — 2008. — Т. 6, № 3-4. — С. 51-54. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-7890
record_format dspace
spelling irk-123456789-78902010-04-21T12:02:16Z Вплив тиску на електрофізичні властивості границі розділу гетероконтактів на основі шаруватих кристалів Воробець, М.О. Вивчено вплив одноосного тиску від 0 до 100 кПа при постійній температурі 300 K в напрямку перпендикулярному до площини локалізації границі розділу гетеропереходів n-InSe–p-GaSe на зміну електричних та фотоелектричних параметрів. Знайдено, що густина струму через гетерограницю зростає при збільшенні тиску внаслідок збільшення площі прямого контакту між поверхнями шаруватих кристалів GaSe та InSe. Зміни електричних та фотоелектричних параметрів гетероконтактів InSe/GaSe обговорюються з точки зору модифікації проміжного шару. Результати проведених досліджень свідчать про можливість керованої зміни параметрів гетеропереходів та варіювати використання їх у пристоях оптоелектроніки. Изучено влияние одноосного давления от 0 до 100 кПа при постоянной температуре 300 K в направлении перпендикулярном к плоскости локализации границы раздела гетеропереходов n-InSe–p-GaSe на изменение электрических и фотоэлектрических параметров. Найдено, что плотность тока через гетерограницу увеличивается вследствие увеличения площади прямого контакта между поверхностями слоистых кристаллов GaSe и InSe. Изменение электрических и фотоэлектрических параметров гетероконтакта InSe/GaSe обсуждаются с точки зрения модификации границы раздела. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о возможности управляемого изменения параметров гетеропереходов и варьировать использование их в приборах оптоэлектроники. The effect of uniaxial pressure from 0 to 100 kPa at a constant temperature 300 K in the direction perpendicular to the localization plane of the interface for n-InSe–p-GaSe heterojunction on a variation on the electrical and fotoelectrical parameters is studied. It has been found that the density of a current through heteroboundary increases by increase of a pressure due to increase of the area of direct contact between surfaces of layered GaSe and InSe crystals. The changes of the electrical and fotoelectrical parameters of the InSe/GaSe heterojunction are discussed from the point of view modification of the interface layer. These results indicate that it is possible to direct change the parameters of heterojunctions and to vary the uses in the devices of optoelectronics. 2008 Article Вплив тиску на електрофізичні властивості границі розділу гетероконтактів на основі шаруватих кристалів / М.О. Воробець // Физическая инженерия поверхности. — 2008. — Т. 6, № 3-4. — С. 51-54. — Бібліогр.: 4 назв. — укр. 1999-8074 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7890 621.315.292 uk Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
description Вивчено вплив одноосного тиску від 0 до 100 кПа при постійній температурі 300 K в напрямку перпендикулярному до площини локалізації границі розділу гетеропереходів n-InSe–p-GaSe на зміну електричних та фотоелектричних параметрів. Знайдено, що густина струму через гетерограницю зростає при збільшенні тиску внаслідок збільшення площі прямого контакту між поверхнями шаруватих кристалів GaSe та InSe. Зміни електричних та фотоелектричних параметрів гетероконтактів InSe/GaSe обговорюються з точки зору модифікації проміжного шару. Результати проведених досліджень свідчать про можливість керованої зміни параметрів гетеропереходів та варіювати використання їх у пристоях оптоелектроніки.
format Article
author Воробець, М.О.
spellingShingle Воробець, М.О.
Вплив тиску на електрофізичні властивості границі розділу гетероконтактів на основі шаруватих кристалів
author_facet Воробець, М.О.
author_sort Воробець, М.О.
title Вплив тиску на електрофізичні властивості границі розділу гетероконтактів на основі шаруватих кристалів
title_short Вплив тиску на електрофізичні властивості границі розділу гетероконтактів на основі шаруватих кристалів
title_full Вплив тиску на електрофізичні властивості границі розділу гетероконтактів на основі шаруватих кристалів
title_fullStr Вплив тиску на електрофізичні властивості границі розділу гетероконтактів на основі шаруватих кристалів
title_full_unstemmed Вплив тиску на електрофізичні властивості границі розділу гетероконтактів на основі шаруватих кристалів
title_sort вплив тиску на електрофізичні властивості границі розділу гетероконтактів на основі шаруватих кристалів
publisher Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate 2008
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/7890
citation_txt Вплив тиску на електрофізичні властивості границі розділу гетероконтактів на основі шаруватих кристалів / М.О. Воробець // Физическая инженерия поверхности. — 2008. — Т. 6, № 3-4. — С. 51-54. — Бібліогр.: 4 назв. — укр.
work_keys_str_mv AT vorobecʹmo vplivtiskunaelektrofízičnívlastivostígranicírozdílugeterokontaktívnaosnovíšaruvatihkristalív
first_indexed 2025-07-02T10:40:59Z
last_indexed 2025-07-02T10:40:59Z
_version_ 1836531433374482432
fulltext ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 3-4, vol. 6, No. 3-4 151 ВСТУП У роботі [1] представлені результати дослід- ження фізичних властивостей границі роз- ділу радіаційно-стійких гетеропереходів на базі анізотропних кристалів GaSe та InSe, виготовлених приведенням поверхонь двох напівпровідників у прямий оптичний кон- такт. Зазначено, що гетероконтакт GaSe/InSe є структурою напівпровідник-діелектрик- напівпровідник, в якій шар атомів кисню, адсорбованих з атмосфери, діє як діелектрич- ний прошарок. Цей прошарок є нерівноваж- ним станом з дуже довгим часом релаксації. У даній роботі представлені дослідження впливу статичного тиску від 0 до 100 кПа, перпендикулярно до площини бар’єра, на електричні та фотоелектричні параметри гетеропереходу n-InSe–p-GaSe. Зміни елект- ричних та фотоелектричних параметрів гете- роконтакту InSe/GaSe обговорюються з точки зору модифікації границі розділу. МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ Для проведення експерименту були вирощен- ні методом Бріджмена кристали GaSe та InSe. Рухливості та концентрації вільних носіїв за- ряду, що визначались з холівських вимірю- вань зразків p-GaSe та n-InSe, становили: µp = 10 см2/В⋅с, µn = 800 см2/В⋅с, p = 1016 см–3, n = 1015 см–3 при температурі T = 300 K. Гетеропереходи були отримані за мето- дикою, запропонованою в роботі [2]. Зі злит- ків p-GaSe та n-InSe шляхом сколювання були виготовлені пластинки прямокутної форми з однаковими лінійними розмірами поверхні 5×5 мм2. Пластинки не потребували додатко- вої обробки, накладалися одна на одну та приводилися в оптичний контакт. Омічні кон- такти створювались у спосіб наплавлення індію на зовнішні поверхні. Виготовлені та- ким способом гетеропереходи поміщалися в установку для створення одновісного наван- таження. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ОБГОВОРЕННЯ На рис. 1 представлені залежності ВАХ при дії одновісного тиску в напрямку локалізації границі розділу при постійній температурі T = 300 K. Прямий струм гетеропереходу p-GaSe-n-InSe при невеликому зміщенні у відсутності впливу зовнішнього механічного навантаження визначається тунельно-реком- бінаційними процесами та може бути описа- ний виразом [3]: trtr I kT eUIIII +      −     =+= 1 2 exp0 , (1) де І0r – рекомбінаційний струм відсічки. При дії тиску в умовах низького прямого зміщення у випрямляючій структурі з гетеро- переходом GaSe-InSe домінує одне джерело струму, а саме рекомбінація просторового заряду в p-n-переході. Діодний коефіцієнт має значення 1,8 при кімнатній температурі, тоді як для структур при дії тиску він дорівнює 2. Формула (1) виконується в умовах при низьких значеннях зміщення, коли послі- довним опором структури можна знехтувати. УДК 621.315.292 ВПЛИВ ТИСКУ НА ЕЛЕКТРОФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГРАНИЦІ РОЗДІЛУ ГЕТЕРОКОНТАКТІВ НА ОСНОВІ ШАРУВАТИХ КРИСТАЛІВ М.О. Воробець Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича Україна Надійшла до редакції 08.08.2008 Вивчено вплив одноосного тиску від 0 до 100 кПа при постійній температурі 300 K в напрямку перпендикулярному до площини локалізації границі розділу гетеропереходів n-InSe–p-GaSe на зміну електричних та фотоелектричних параметрів. Знайдено, що густина струму через гетерограницю зростає при збільшенні тиску внаслідок збільшення площі прямого контакту між поверхнями шаруватих кристалів GaSe та InSe. Зміни електричних та фотоелектричних параметрів гетероконтактів InSe/GaSe обговорюються з точки зору модифікації проміжного шару. Результати проведених досліджень свідчать про можливість керованої зміни параметрів гетеропереходів та варіювати використання їх у пристоях оптоелектроніки. ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 3-4, vol. 6, No. 3-4152 На рис. 2 представлені залежності віднос- ної квантової ефективності гетеропереходу n-InSe-p-GaSe від тиску при фіксованих зна- ченнях енергії квантів світла. Результати про- ведених досліджень зводяться до кількох по- ложень. По-перше, в області енергії фотонів hЅ, більших ширини забороненої зони селе- ніду галію (для GaSe Eg = 2,0 еВ при темпера- турі T = 300 K), залежності квантової ефек- тивності подібні. Зі зростанням тиску від- носна квантова ефективність спочатку зро- стає, а починаючи зі значень тиску приблизно 30 кПа зменшується, що вочевидь пов’язано з розсіюванням носіїв заряду внаслідок збіль- шення кількості дефектів в об’ємі кристала. Оскільки в спектрі оптичного пропускання GaSe та InSe не спостерігається якісних змін, то особливості залежності квантової ефектив- ності від тиску пов’язані не з оптичними влас- тивостями шаруватих кристалів, а з появою структурних дефектів та станом гетеро- границі. Аналіз та інтерпретацію експерименталь- них даних зручно проводити, використовую- чи енергетичну зонну діаграму. Перенесення носіїв заряду в гетеропереході в основному визначається явищами на чи поблизу мета- стабільної поверхні розділу. Окрім того, кар- тину ускладнюють розриви зони провідності та валентної зони, які виникають через наяв- ність дипольних шарів на поверхні поділу. На рис. 3а схематично показано механізм переносу носіїв заряду через гетероперехід. Дірки з GaSe тунелюють у стани, локалізовані в площині гетеропереходу, а потім рекомбі- нують з електронами з InSe. Межа розділу гетеропереходу представляє собою чергування ділянок реального “щіль- ного” контакту GaSe/InSe (p-n-перехід) та ді- лянок діелектричного прошарку (рис. 4). Рис. 1. Темнова вольт-амперна характеристика (пряме зміщення) напівпровідникового гетеропереходу p-GaSe-n-InSe при температурі T = 300 K: 1 – без меха- нічного навантаження; 2 – при дії тиску P = 40 кПа. Рис. 2. Залежність відносної квантової ефективності фотоелектроперетворення гетеропереходу n-InSe-p- GaSe від тиску при кількох енергіях фотонів, еВ: 1 – 2,13; 2 – 2,08; 3 – 1,75; 4 – 1,35. T = 300 K. Рис. 3. Енергетична зонна діаграма p-n-гетеропере- ходу InSe-GaSe в умовах термодинамічної рівноваги: а) – з врахуванням станів, локалізованих у площині гетеропереходу; б) – у випадку відсутності станів. EC, EV – зона провідності та валентна зона, ∆EC, ∆EV – відповідні розриви зон на гетерограниці, EF – рівень Фермі. Енергії вказані в електронвольтах. а) б) ВПЛИВ ТИСКУ НА ЕЛЕКТРОФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГРАНИЦІ РОЗДІЛУ ГЕТЕРОКОНТАКТІВ НА ОСНОВІ ШАРУВАТИХ КРИСТАЛІВ ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 3-4, vol. 6, No. 3-4 153 У випадку зменшення станів на границі розділу тунельна складова струму скорочує- ться, при цьому відбувається збільшення енергетичного бар’єра для дірок у валентній зоні (рис. 3б). У разі існування діелектричного прошарку на межі розділу матеріалів GaSe та InSe, кон- тактна різниця потенціалів визначається ве- личиною вигину енергетичних зон. Згідно [4], величина контактної різниці потенціалів визначається виразом: еϕ0 = (χp + Egр – EFp) – (χn + EFn), (2) де χp та χn – величини спорідненості до електрона для напівпровідників p- та n-типу провідності відповідно; Egр – ширина забо- роненої зони напівпровідника р-типу про- відності; EFp – енергетична відстань від стелі валентної зони Ev до рівня Фермі EF у напів- провіднику р-типу провідності, EFn – від рівня Фермі до дна зони провідності Еc у напівпро- віднику n-типу провідності. Положення рівня Фермі для p-GaSe визначалось у відповід- ності з відомою формулою [4]: EFp = kTln(Nv/p), (3) Nv – ефективна густина станів у валентній зо- ні, й складало 0,18 еВ. Аналогічно визнача- лося положення рівня Фермі в n-InSe. Значення рівня Фермі в n-InSe EFn складало 0,17 еВ при температурі T = 300 K. При розрахунку за формулою (2) значення електронної спорідненості приймалося рів- ним χn = χp= 3,6 еВ. Згідно (2), величина кон- тактної різниці потенціалів для ідеального випадку повинна складати 1,65 еВ. Очевидно, що одновісний тиск впливає на якість гетеропереходу. При цьому відбува- ється наближення поверхонь шаруватих кристалів GaSe та InSe до величини, що сут- тєво не перевищує постійні кристалічної ґратки матеріалів. Скорочується кількість по- верхневих станів, фізичні властивості яких відрізняються від об’ємних. Зменшення густини заряджених станів на границі розділу призводить до збільшення ширини області просторового заряду та збільшення величини контактної різниці потенціалів. При дії тиску розрив у зоні провідності зменшується, наближаючись в ідеальному ви- падку до нуля. Внаслідок цього збільшується вигин енергетичних зон, а при електричних вимірюваннях спостерігається зростання контактної різниці потенціалів. ВИСНОВКИ Одержані результати підтверджують припу- шення про те, що під дією тиску на гетеро- контакт на основі шаруватих кристалів між компонентами, внаслідок виштовхування кисневого прошарку, формується реальний щільний контакт. Це засвідчує факт зро- стання густини струму через гетероперехід. Оскільки вимірювання відбувалися при по- стійному значенні температури, можна при- пустити, що зростання густини струму в пря- мому та зворотному напрямках відбувається за рахунок суттєвого збільшення площі гете- ропереходу з щільним гетероконтактом із одночасним зменшенням площі діелектрич- ного прошарку у вигляді ультратонкого шару кисню. Результати проведених досліджень свідчать про можливість керованої зміни па- раметрів гетеропереходів та варіювати вико- ристання їх у пристроях оптоелектроніки. ЛІТЕРАТУРA 1. Драпак С.І., Ковалюк З.Д. Самоорганізація границі розділу гетеропереходів p-GaSe–n- InSe, виготовлених методом посадки на оптичний контакт, в процесі довготривалого зберігання// Фізика і хімія твердого тіла. – 2005. – T. 6, № 2. – С. 230-234. 2. Бакуменко В.Л., Ковалюк З.Д., Курба- тов Л.Н., Тагаев В.Г., Чишко В.Ф. Исследо- Рис. 4. Структура InSe-GaSe з прямим оптичним кон- тактом: 1 – діелектричний прошарок; 2 – ділянка щіль- ного контакту. М.О. ВОРОБЕЦЬ ФІП ФИП PSE, 2008, т. 6, № 3-4, vol. 6, No. 3-4154 вание гетеропереходов InSe–GaSe, приготов- ленных посадкой на оптический контакт. І. Электрические характеристики неосвещен- ных переходов//ФТП. – 1980. – T. 14, № 6. – С. 1115-1119. 3. Kovalyuk Z.D., Makhniy P.V., Yanchuk O.I. Mechanisms of forward current transport in p- EFFECT OF PRESSURE ON THE ELECTROPHYSICAL PROPERTIES OF THE INTERFACE LAYER OF HETEROCONTACTS BASED ON LAYERED CRYSTALS M.O. Vorobets The effect of uniaxial pressure from 0 to 100 kPa at a constant temperature 300 K in the direction perpendicular to the localization plane of the interface for n-InSe–p-GaSe heterojunction on a variation on the electrical and fotoelectrical parameters is studied. It has been found that the density of a current through heteroboundary increases by increase of a pressure due to increase of the area of direct contact between surfaces of layered GaSe and InSe crystals. The changes of the electrical and fotoelectrical parameters of the InSe/ GaSe heterojunction are discussed from the point of view modification of the interface layer. These results indicate that it is possible to direct change the parameters of heterojunctions and to vary the uses in the devices of optoelectronics. GaSe–n-InSe heterojunctions//Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelect- ronics. – 2003. – Vol. 6, № 4. – P. 458-460. 4. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. – М.: Наука, 1977. ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ГЕТЕРОКОНТАКТОВ НА ОСНОВЕ СЛОИСТЫХ КРИСТАЛЛОВ М.О. Воробец Изучено влияние одноосного давления от 0 до 100 кПа при постоянной температуре 300 K в направлении перпендикулярном к плоскости локализации границы раздела гетеропереходов n-InSe–p-GaSe на изменение электрических и фотоэлектрических параметров. Найдено, что плотность тока через гетерограницу увеличива- ется вследствие увеличения площади прямого контакта между поверхностями слоистых крис- таллов GaSe и InSe. Изменение электрических и фотоэлектрических параметров гетероконтакта InSe/GaSe обсуждаются с точки зрения моди- фикации границы раздела. Результаты проведен- ных исследований свидетельствуют о возмож- ности управляемого изменения параметров гете- ропереходов и варьировать использование их в приборах оптоэлектроники ВПЛИВ ТИСКУ НА ЕЛЕКТРОФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ГРАНИЦІ РОЗДІЛУ ГЕТЕРОКОНТАКТІВ НА ОСНОВІ ШАРУВАТИХ КРИСТАЛІВ

Ähnliche Einträge