Введение к работе
Актуальность теш. Наиболее интересными среди узкозошшх полупроводников и имеющими практическое применение в качество приемников Ш-излучения являются полупроводниковые твердые растворы (ТР) Сс6хКд,.хТё. (КРТ). Основное применение они нашли в качестве детекторов излучения, работающих в диапазоне 8-14 мкм. Однако следует отметить, что использование собствен-них приемников ПК-излучения, в которых детектирование излучения происходит за счет межзонных оптических переходов, привело . к тому, что изучению собственних механизмов рекомбішеции било уделено повышенное внимание. В то не время исследованию при- ' месных и дефектных состояний и их роли в процессах излучатель-ной рекомбинации, а также вопросам легирования КРТ посвящено ограниченное количество работ. Именно примесные состояния определяют наиболее важные характеристики материала и изготовленных на его основе приборов, так как являются эффективными центрами рекомбинации для неравновесных носителей заряда. Широкое использование полупроводниковых ТР КРТ сдерживается технологическими трудностями получения материала высокого качества и его легирования. Основные электрофизические параметры данного материала определяются в первую очередь собственными дефектами, обусловленным! отклонением от стехиометрии. В основном это связано с переходом ртути из твердої! фазы и расплава в паровую фазу. Для приближения материала к стехнометрическому, а также для контролируемого регулирования концентрации дефектов применяется длительная термическая обработка в насыщенных парах ртути. Это обстоятельство затрудняет также легирование данного материала традиционным методом термодиффузии.
Перспективным направлением создания полупроводникового материала с равномерным распределением примеси является нейтронное трансмутационное легирование, которое широко используется при лигировании полупроводниковых материалов. Поэтому несомненный интерес представляет изучение влияния нейтронного легирования на фотоэлектрические и фотолмминесцентныо свойства КРТ. t '
Известно, что сплавы КРТ не обладают достаточной устойчивостью относительно образования дефектов структуры при внешни
воздействиях. Это обстоятельство предопределяет полек .других соединений на основе группы А ЧТ , которые могли бы стать альтернативными для КРТ материалов и обладать бо'лъшей стабильностью кристаллической решетки относительно образования дефектов. Перспективными с этой точки зрения, являются узкощелевые ТР содержащие цинк, такие как ^n-xfyi-xfe. (ЦРТ) и тл^чЩі-t-Tk-(ЦКРТ). Одной из причин такого интереса является возможность получения более совершенных материалов* что обусловлено стабилизирующим влиянием, h. на слабую химическую связь HqTt.,
Изучение связанных состояний в ТР на основе ^7е представляет также большой научный интерес* так как эти ТР являются наиболее узкозонными полупроводниками* в которых в настоящее время наблюдаются экситоны, локализованные на флуктуациях состава.
Таким образом* актуальность настоящей работы обусловлена; во-первых, необходимостью изучения влияния нейтронного облучения на энергетический спектр и оптические свойства полупроводниковых ТР КРТ и, -во-вторых, необходимостью исследования примесей и дефектов, а также влияния флуктуации состава на процессы излучатёльной рекомбинации в узкозонных полупроводшшовых сплавах КРТ И ЦКРТ, что очевидно, будет способствовать более глубокому пониманию физических процессов в полупроводниковых ТР на основе каГе. и, следовательно, более целенаправленному-использованию их для создания оптоэлектронных приборов.
В качестве основного метода исследования была выбрана низкотемпературная, фотолюминесценция (ФЛ). ФЛ является одним из наиболее мощных и прямых методов изучения примесей и дефектов, и имеет большое значение как метод исследования глубоких при-' месных центров. Изучение температурной зависимости максимума межзонной полосы ФЛ дает важную информацшо о влиянии беспорядка на вид плотности состояний полупроводниковых ТР.
Целью работы является исследование с помощью ФЛ энергети- . ческого спектра примесей и дефектов в нейтронно-легированном . ' Сс^Н#,-кТ<2- и в четверных ТР ^rLXCd.y^,.x^T.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
- показано, что в нейтронно-легированном CcLyHghJi (х=д,3)
з$ счет, увеличения лвгнрующих примесей и дефектов излучатель-г?ая рекдабдаация происходит с участием непрямых переходов реравновехящх нрсителей заряда. Впервне определена глубина .залегадая .акцепторного уровня атомов золота, введегда^х с помощью нейтронной трансмутацни;
установлено, что в результате нейтронного .облучения гліріша запрещенной зоны КРТ не изменяется, а следовательно, на изменя-,ется и состав материала;
в узкозошшх четверных соедіпгешіях ^г^фчН»Н(.рё(^~0,^0} у=0,07) р-типа впервые обнаружено двухзарядное состояние вакансий атомов ртути с энергиями залегания Ед^ = 10 мэВ и Е»2=50 Mt3^;
обнаружено, что при лиэких температурах (Т ^с 40 К) в &х(Уч Ш,.Х.ЛЪ (х = 0,20; у = 0^0/7") лзлучателъная рекомбинация .происходит с участием экой тон о??, резанных на флуктуадинх .состава;
по положению максимума дажзотюй полосн излучения олреде-лена величина спада хвоста длотности состояний в ТР
впервые предложены соотношения для теоретического расчета величины хвоста плотности состояний полупроводниковых -четверных ТР.
Практическое значение. В результате проведенной работы
показано, что метод нейтронного трансмутациошгого легирования
является эффективным методом введения атомов Ли. как акцеп
торов для получения материала ІСРТ р-типа проводимости с низкой
и регулируемой концентрацией дырок, что позволяет повысить
чувствительность приемников изготавливаемых на основе ТР КРТ.
Исследования примесей и дефектов в ЦКРТ методом ФЛ показали
возможность применения данного материала как альтернативного
ТР КРТ. '
Основные положения, выносимые на защиту:
1. В спектре' фотолюминесценции нейтронно-легированного
ЭД-<Н9,-/7ё (х = 0,3) наблюдается появление примесной полосы,
обусловленной акцепторами с Ед = 19-22 мэВ, которые введены с
помощью ядерной трансмутации
ЧпЫ)^11 -Л<-
2. Излучательная рекомбинация в нейтронно-лепірованном
Cdy^Jh (х = 0,3) происходит с участием непрямых переходов .
неравновесных носителей заряда, что связано с увеличением концентрации примесей и дефектов при нейтронном облучении.
-
В спектре фотолюминесценции узкозонных четверных соединений 2цх Cdufyi-x-ffc. (х = 0,20; у = 0,07) р-типа обнаружено двухзарядное состояние вакансий атомов ртути с энергиями залегания ЕА2 = 10 мэВ и Еда = 50 мэВ.
-
В четверных твердых растворах inK CcCjty-wle (х =0,20; у = 0,07) при низких температурах (Т < 40 К) излучательная рекомбинация происходит с участием экситонов, локализованных на флуктуациях состава.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на: Всесоюзной конференции по фотоэлектрическим явлениям в полупроводниках (Ташкент, 1989 г.), П Республиканской конференции по физике твердого тела (Ош, 1989 г.), П Всесоюзном семинаре по проблеме «Физика и химия полупроводников" (Павлодар, 1989 г.), I Национальной конференции мДефек-ты в полупроводниках" (Санкт-Петербург, 1992 г.),а также на семинарах лаборатории фотоэлектрических явлений в полупроводниках ФТИ им.А.Ф.Иоффе, кафедры общей и экспериментальной физики ТашГПИ имени Низами и на Объединенном научном семинаре Отдела теплофизики Академии наук Республики Узбекистан.
Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 9
печатных работах. /
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы и содержит 83 страницы машинописного текста, 29 рисунков, I таблицу и список литературы из 82 наименований.
