Фотоелектронні явища у структурах на основі вузькощілинних напівпровідників за наявності макродефектів та неоднорідностей
Аналіз особливостей дефектоутворення в базових областях інфрачервоних пристроїв під дією іонізуючого випромінювання. Дослідження характеру протікання фотоелектричних процесів у реальних базових кристалах вузькощілинних напівпровідників із дефектами.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 25.04.2014 |
| Размер файла | 90,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
18. Kuzma M., Abeynayake C., Szeregij E. М., Ugrin Y.O., Virt I., Electrophysical and Photoelectrical Properties of Epitaxial Films of Hg1-xCdxTe (x = 0,2) after laser treatment // Canad. J. Physics. - 1992. - V.70, № 3. - P. 357-360.
19. Вирт И.С. Стимулирование механизма рекомбинации Шокли-Рида в p-Cdx Hg1-xTe воздействием пластической деформации // Неорганические материалы. - 1993. - Т. 29, № 11. - С. 1992-1993.
20. Хляп Г.М., Андрухив М.Г., Бочкарёва Л.В., Вирт И.С., Шкумбатюк П.С. Физические свойства гетероструктуры Hg1-xCdxTe/PbS // Неорганические материалы. - 1993. - Т. 29, № 5. - C. 721-722.
21. Андрухив М.Г., Белотелов С.В., Вирт И.С., Шкумбатюк П.С. Переходные процессы в n+-p-структурах на основе CdxHg1-xTe // Физика и техника полупроводников. - 1993. - Т. 27, Вып. 11/12. - С. 1863-1865.
22. Вирт И.С. Термическая стабильность кристаллов InSb // Известия ВУЗов, сер. Физика.-1994. - Т. 37, № 6. - С. 100-101.
23. Белотелов С.В., Вирт И.С. Избыточные токи, связанные с деградацией фотодиодных структур на основе InSb и CdHgTe // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. - 1994. - Вып. 28. - С. 20-24.
24. Білотілов С.В., Вірт І.С. Механізми темнового струмопротікання в n+-p-переходах на основі CdxHg1-xTe // Український фізичний журнал. - 1996. - Т. 41, № 5/6. - С. 561-564.
25. Білотілов С.В., Вірт І.С. Імпульсні характеристики фотодіодів на основі Cdx Hg1-xTe // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. - 1996. - Вып. 30. - С. 56-58.
26. Вірт І.С., Цюцюра Д.І. Фотопровідність неоднорідних вузькощілинних напівпровідників // Збірник наукових праць ІЕФ НАН України. - Ужгород. - 1996. - С. 216-218.
27. Вирт И.С., Цюцюра Д.И. Фотоотклик кристаллов CdxHg1-xTe обусловленный неоднородностями состава // Физика и техника полупроводников. - 1997. - Т. 31, Вып. 5. - С. 606-608.
28. Вирт И.С., Дуцяк И.С. Дефекты в приповерхностных слоях кристаллов HgCdTe возникающие в процессах электронной и ионной обработки // Неорганические материалы. - 1997. - Т. 33, № 1. - C. 1340-1343.
29. Вирт И.С. Импульсные характеристики n+-p-переходов на основе Hg1-xCdxTe // Журнал технической физики. - 1997. - Т. 67, № 7. - С. 130-133.
30. Вирт И.С. Влияние электрического поля на релаксацию фотопроводимости в кристаллах Hg0,8Cd0,2Te // Физика и техника полупроводников. - 1997. - Т. 31, Вып. 8. - С. 936-938.
31. Вирт И.С. Неравновесные процессы в n+-p-переходах на основе Hg1-xCdxTe в магнитном поле // Письма в журн. техн. физики. - 1997. - № 22. - С. 88-93.
32. Вірт І.С., Коман Б.П., Цюцюра Д.І. Деградація n-p-переходів на основі InSb і CdHgTe під дією лазерного опромінення // Вісник Львів. Нац. Універ., сер. Фізика. - 1997. - Вип. 29. - С. 65 -68.
33. Вірт І.С. Фотопровідність кластерних неоднорідностей у вузькощілинних напівпровідниках // Журнал фізичних досліджень. - 1998. - Т. 2, № 1. - С. 76-78.
34. Вирт И.С. Кинетика фотопроводимости кристаллов HgCdTe // Известия ВУЗов, сер. Физика. - 1998. - Т. 41, № 11. - С. 113-117.
35. Вирт И.С. Деградация n+-p-переходов на основе Hg1-xCdxTe // Известия ВУЗов, сер. Физика. - 1998. - Т. 41, № 11. - С. 117-120.
36. Savitsky V., Mansurow L., Fodchuk I., Izhnin I., Virt I., Lozynska M., Evdokimen- ko A. Peculiarities of MCT ion etching in RF mercury glow dicharge // SPIE. - 1998. - V. 3725. - Р. 299-301.
37. Wisz G., Virt I., Kuzma M. Electrical properties of HgCdTe films obtained by laser deposition // Thin Solid Films. - 1998. - V. 336, № 1-2 .- P. 188-190.
38. Варшава С.С., Вирт И.С., Курило И.В., Цюцюра Д.И. Фотоэлектрические свойства монокристаллов Hg1-xCdxTe выращенных из газовой фазы // Физика и техника полупроводников. - 1999. - Т. 33, Вып. 12. - С. 1420-1422.
39. Вирт И.С., Цюцюра Д.И. Генерация собственных дефектов в кристаллах Hg1-xCdxTe в процессах температурной нестабильности // Неорганические материалы. - 1999. - Т. 35, № 2. - C. 160-163.
40. Virt I., Kuzma M., Wisz G. Rudij I.O., Fruginskij M., Kurilo I., Lopatynskij I. Structure properties of thin HgCdTe films obtained by PLD // Molecular Physics Report. - 1999. - V. 23. - P. 209 -212.
41. Wisz G., Virt I., Kuzma M. Films of HgCdTe on Al2O3 surfaces // Functionals Materials. - 1999. - V. 6, № 3. - P. 1-3.
42. Вирт И.С., Коман Б.П., Цюцюра Д.И. Свойства монокристаллов CdxHg1-xTe облучённых ренгеновскими квантами // Материалы третьей междунар. конф. "Взаимодействие излучений с твёрдым телом", Ч. 2. - Минск. - 1999. - С. 35-36.
43. Kuzma M., Virt I. Excimer laser irradiation of mercury cadmium telluride crystals // Proceeding of the 9th International Conference "Narrow Gap Semiconductor". - Berlin. - 1999. - P. 99-102.
44. Вірт І.С. Коман Б.П., Цюцюра Д.І., Угрин Ю.О. Електрофізичні та фотоелектричні властивості деформованих кристалів n-Hg1-xCdxTe // Український фізичний журнал. - 2000. - Т. 45, № 9. - С. 1101-1104.
45. Вирт И.С., Прозоровский В.Д., Цюцюра Д.И. Электрофизические свойства монокристаллов Hg1-xCdxTe подвергнутых гидростатическому давлению // Физика и техника полупроводников. - 2000. - Т. 34, Вып. 1. - С. 33-36.
46. Virt I.S., Gorbunov V.V. Effect of thermal neutron irradiation on the electrophysical and photoelectric properties of Hg08Cd02Te crystals // Semiconductor Physics, Quantum Electronics. - 2000. - V. 3, № 1. - Р. 35-38.
47. Вірт І.С. Фотопроцеси в напівпровідникових ниткоподібних кристалах // Вісник Львів. Нац. Універ., сер. Фізика. - 2000. - Вип. 30. - С. 21-27.
48. Rudij I.O., Kurilo I.V., Fruginskij M.S., Kuzma M., Sawislak J., Virt I.S. Electron-difraction investigation of HgCdTe laser deposited film // Applied surface science. - 2000. - № 154-155. - Р. 206-210.
49. Вірт І., Козаревська Ю. Числове моделювання кінетики фотопровідності в неоднорідних напівпровідниках // Вісник Львів. Нац. Універ., сер. Теоретична електротехніка. - 2000. - Вип. 55. - С. 140-148.
50. А.с. № 1367564 СССР, H 01 L 21/477. Способ термообработки монокристаллов твердых растворов CdxHg1-xTe / И.С. Вирт, Д.И. Цюцюра. Заявлено 04.07. 1985; Опубл. 5.09.1987. - 3 c.
51. А.с. № 1637602 СССР, H 01 L 21/477. Способ формирования защитных плёнок к кристаллам CdxHg1-xTe / И.С. Вирт, Д.И. Цюцюра, Д.Д. Шуптар. Заявлено 02.11.1988; Опубл. 22.11.1990. - 3 c.
Анотація
Вірт І.С. Фотоелектронні явища у структурах на основі вузькощілинних напівпровідників за наявності макродефектів та неоднорідностей. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.01- фізика приладів, елементів і систем.- Національний університет "Львівська політехніка", Львів, 2001.
У дисертації подані результати досліджень матеріалів інфрачервоної оптоелектроніки і функціональних структур на основі вузькощілинних напівпровідників Hg1-xCdxTe, Hg1-xMnxTe, Hg1-x-yCdxZnyTe. Удосконалено ряд нових методик отримання як монокристалів так і плівкових структур цих матеріалів, а також узагальнено методи управління дефектною структурою кристалічної гратки іонізуючим випромінюванням. Вияснені закономірності фотоелектричних процесів у об`ємних кристалах, епітаксійних плівках, полікристалітах і напівпровідникових віскерах. Запропоновані моделі процесів рекомбінації нерівноважних носіїв заряду у неоднорідних фоторезисторних матеріалах, які базуються на дифузійних явищах. Установлено основні параметри і властивості функціональних структур на базі Hg1-x CdxTe (зокрема, n-p-переходів і МДН-структур) і вивчено мікромеханізми їх деградації.
Ключові слова: інфрачервоні фотоприймачі, вузькощілинні напівпровідники, Hg1-xCdxTe, дефекти, кластери, радіаційне випромінювання, рекомбінаційні процеси, фотопровідність, n-p-перехід, фотодіод, МДН-структура, деградація.
Аннотация
Вирт И.С. Фотоэлектронные явления в структурах на основе узкощелевых полупроводников при наличии макродефектов и неоднородностей.- Рукопись.
Диссертация на соискание учёной степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.01 - физика приборов, элементов и систем.- Национальный университет "Львовская политехника", Львов, 2001.
В диссертации представлено результаты исследований материалов инфракрасной оптоэлектроники и функциональных структур на основе узкощелевых полупроводников Hg1-xCdxTe, Hg1-xMnxTe, Hg1-x-yCdxZnyTe. Усовершенствовано ряд новых методик получения как монокристаллов так и плёночных структур этих материалов, а также обобщены методы управления дефектной структурой кристаллической решётки ионизирующим излучением. Выяснены закономерности фотоэлектрических процессов в объёмных кристаллах, эпитаксиальных плёнках, поликристаллитах и полупроводниковых вискерах. Предложены модели процессов рекомбинации неравновесных носителей заряда в неоднородных фоторезисторных материалах, которые базируются на диффузионных явлениях. Установлены основные параметры и свойства функциональных структур на базе Hg1-xCdxTe (в частности, n-p-переходов и МДП-структур) и изучено микромеханизмы их деградации.
Ключевые слова: инфракрасные фотоприёмники, узкощелевые полупроводники, Hg1-xCdxTe, дефекты, кластеры, лазерное излучение, рекомбинационные процессы, фотопроводимость, n-p-переход, фотодиод, МДП-структура, деградация.
Abstract
Virt I.S. Photoelectronical phenomena in structures based on narrow-gap semiconductors under the macrodefects and ingomogeneities.- Manuscript.
Thesis for a doctor sciences degree of physical-mathematical sciences by speciality 01.04.01 - physics of devices, elements and systems.- Lviv Polytechnic National University, Lviv, 2001.
The thesis presents results of investigations of infrared optoelectronic materials based on narrow-gap semiconductors Hg1-xCdxTe, Hg1-xMnxTe, Hg1-x-yZnxCdyTe. Some new methods of the growth of monocrystals as well as films of these materials are improved, and their main structural and electrophysical properties depending on manufacture conditions are also examined. The enhanced temperature and mechanical stability of Hg1-xCdxTe under Zn atoms injection is shown (for example, in Hg1-x-y ZnxCdyTe crystals). There is a possibility of manufacturing optoelectronic functional structures by pulse laser deposition (PLD) method or in combination with gas-phase epitaxial growth (ISO VPE) technology, in particular, on sapphire substrates with buffer layers CdZnTe or CdTe and with passivation by CdZnTe or CdTe and also a possibility of preparation of narrow-gap semiconductor films with the structure from amorphous to tesselated. The best films of Hg1-xCdxTe obtained by PLD under the substrate temperature 210 оС are characterized by the electron concentration n ” 2.1014 сm-3 and mobility ?n ” 1.104 сm2/(Vs).
The processes of temperature instability of photoelectrical and electrophysical parameters of narrow-gap semiconductors are studied. The temperature instability of parameters of Hg1-xCdxTe crystals as well as other semiconductors based on Hg compounds arise mainly due to Hg vacancies (acceptors) formation. However, the donors concentration is also changed. At the same time, the diffusion process of Hg from the bulk material is affected by both atomic or vacancies complexes and interstitial Hg atoms which make the process of Hg vacancies formation more slowly.
The techniques of monitoring the lattice defect structure influenced by the ionizing radiation (neutron, electronic, ionic beams as well as X-ray quantums and laser irradiation) are studied and summarized. It is shown that the main part of defects arisen due to these processes are bounded with formation of Frenkel pairs in the sublattice Hg-Te and complexes based on the Frenkel pairs. There is a possibility to govern the charge carriers concentration in the bulk by the irradiation of heat neutrons, electron beams and X-rays. Under the ion implantation of (B+, As+) impurities in Hg1-xCdxTe crystals the mechanism of radiation defects formation of Frenkel type is more probable in Hg sublattice (VHg - Hgі) under Hg atoms migration along (Hgi) interstitials as mobile defect. At the same time in the some depth from the surface week n- -conductivity layer is appeared. Large fluences of radiation (D і 1014 cm-2) cause the surface amorphization. Under the conductivity conversion (p ® n) in radiation process of low-energy or Hg ions irradiation of р-Hg1-xCdxTe crystal surface the minority charge carriers (MCC) lifetimes are closed to the threshold theoretical values. Under laser pulses irradiation of Hg1-xCdxTe crystals there is another defects formation mechanism, besides of Hg vacancies generation, namely: the laser hit wave makes Hg atoms from the interstitials free and causes their further diffusion in depth and resistive subsurface n+-channel formation. Under the energies higher than the threshold ones one can reveal structural growth defects as photon etching wells.
The photoelectric processes caused by the growth dislocations and defects effected by the temperature and mechanical actions are examined. The energy levels of formed defects are shown. In the plastically deformed n-Hg1-xCdxTe crystals current flowing and recombination properties are determined by higher electron concentration channels with closed energy gap at the injective defects position energy ~ 52 меВ. In р-Hg1-xCdxTe crystals simultaneously with dislocation formation the acceptors levels` concentration increases, these levels can change MCC recombination type. In the n-samples the low-frequency noise decreases after deformation, which is bounded with uncertainty of f -1 noise behavior caused by charge carriers concentration. The dislocations formed under local mechanical stresses of n+-p-junctions based on Hg1-xCdxTe are appeared as resistors shunting the junction. There is a reverse process of dislocations activity bounded with their interaction with point defects. The defects of grain boundaries actin analogous way. Their appearance leads to "cleaning" of crystal matrix from the impurities causing n- type of conductivity.
The models of recombination processes in inhomogeneous narrow-band gap semiconductors based on diffussion processes of MCC are proposed. The simulation of photoelectric properties in the inhomogeneous semiconductors is performed, in particular, the dependence of photoconductivity caused by arbitrary MCC lifetime and character and concentration of the different inhomogeneities (interstitials, grain boundaries) is modeled. The profiles MCC of distribution near the macrodefects of different form are analyzed on the base of time-dependent equations of charge carriers transport. It is shown that under the macrodefects availability there is an assymetry of increase and decrease fronts of photoconductivity pulse. The conditions of MCC exitation level effects on time-dependent processes in the inhomogeneous narrow-band gap semiconductors are determined. Passing of recombination processes in the bulk crystals, epitaxial films obtained by the ISO VPE and PLD, polycrystalline and semiconductor whiskers is clarified.
Main properties of functional structures based on Hg1-xCdxTe (in particular, n-p-junctions) and their degradation micromechanisms are studied. The influence of intermediate n-region appeared in the n-p-junction during the manufacture process on the stationary and time-dependent characteristics is shown. N+-p-junctions parameters are strongly sensitive to the external effects, electrophysical and photoelectrical characteristics changes are appeared at the temperatures higher than 60 оС, especially the I-V reverse current. In particular, parameters` changes under temperature degradation of n+-p-junctions can be divided on fast and slow components; at the same time, the fast component of the degradation can be removed by low-temperature heating. Laser irradiation effects on n+-p-junctions based on Hg0,7Cd0,3Te and InSb in other way: it leads to the additional defect formation, and the short-wave laser irradition effects in reverse way on the subsurface layers properties, changing the charge state of the system passivative layer - semiconductor.
The structural and electrophysical properties of protected passivative layers using in the technology of fabrication of photoresistors and photodiodes based on them are examined. The photoelectric investigations point out some lower speed of surface recombination on HgCdTe surface with oxide based on KF in comparison with other oxides. Dielectrics and wide-gap semiconductors ZnS, CdS, CdTe, ZnTe, CdZnTe formed by PLD passivation method have some advantages in comparison with the chemically deposited compounds.
Key words: infrared devices, narrow-band semiconductor, Hg1-xCdxTe, defects, clusters, laser irradiation, recombination process, photoconductivity, n-p-junction, photodiode, MIS-structure, degradation.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Дослідження стану електронів за допомогою фотоелектронної й оптичної спектроскопії. Аналіз електронної й атомної будови кристалічних і склоподібних напівпровідників методами рентгенівської абсорбційної спектроскопії. Сутність вторинної електронної емісії.
реферат [226,5 K], добавлен 17.04.2013Аналіз програми в випускному класі при вивченні ядерної фізики. Основні поняття дозиметрії. Доза випромінювання, види поглинутої дози випромінювання. Біологічна дія іонізуючого випромінювання. Методика вивчення біологічної дії іонізуючого випромінювання.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 24.06.2008Навчальна програма для загальноосвітніх шкільних закладів для 7-12 класів по вивченню теми "Напівпровідники". Структура теми: електропровідність напівпровідників; власна і домішкова провідності; властивості р-п-переходу. Складання плану-конспекту уроку.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 29.04.2014Область частот гіперзвуку, його природа і шкала дії. Поширення гіперзвуку в твердих тілах. Механізм поширення гіперзвуку в кристалах напівпровідників, в металах. Взаємодія гіперзвуку зі світлом. Сучасні методи випромінювання і прийому гіперзвуку.
реферат [14,5 K], добавлен 10.11.2010Вивчення зонної структури напівпровідників. Поділ речовин на метали, діелектрики та напівпровідники, встановлення їх основних електрофізичних характеристик. Введення поняття дірки, яка є певною мірою віртуальною частинкою. Вплив домішок на структуру.
курсовая работа [1002,2 K], добавлен 24.06.2008Процеси взаємодії іонізуючого випромінювання з речовиною клітин. Біологічна дія іонізуючих випромінювань. Етапи розвитку променевої хвороби. Деякі міри захисту від зовнішнього і внутрішнього опромінення. Характер радіаційного впливу на живий організм.
реферат [81,7 K], добавлен 12.04.2009Елементи зонної теорії твердих тіл, опис ряду властивостей кристала. Постановка одноелектронної задачі про рух одного електрона в самоузгодженому електричному полі кристалу. Основні положення та розрахунки теорії електропровідності напівпровідників.
реферат [267,1 K], добавлен 03.09.2010Загальна характеристика електричного струму і основної мішені його впливу - м'язів. Застосування в медицині теплового ефекту для прогрівання тканин. Розгляд дії інфрачервоного і найбільш значимих типів іонізуючого випромінювання на організм людини.
реферат [356,4 K], добавлен 27.01.2012Характеристики та класифікація напівпровідників. Технологія отримання напівпровідників. Приготування полікристалічних матеріалів. Вплив ізохорного відпалу у вакуумі на термоелектриці властивості і плівок. Термоелектричні властивості плюмбум телуриду.
дипломная работа [4,4 M], добавлен 09.06.2008Визначення методу підсилення пасивації дефектів для покращення оптичних та електричних властивостей напівпровідників. Точкові дефекти в напівпровідниках та їх деформація. Дифузія дефектів та підсилення пасивації дефектів воднем за допомогою ультразвуку.
курсовая работа [312,3 K], добавлен 06.11.2015
