Электронные процессы в пленках халькогенидных стеклообразных полупроводников, полученных методом высокочастотного ионно-плазменного распыления Мальтекбасов, Марат Жабыкбаевич

Введение к работе

Актуальность теми. Исследование полупроводников неупоря
доченной структурой является одни» из направлений современной
физики твердого тола. Вїи материалы являются удобными объектами
исследования электронных процессов, протекающих в твердых юлах
в условиях отсутствия дальнего яорядка. Наряду о другими полу
проводниками с неупорядоченной структурой широко исследуются ха-
лькогенидныэ стеклообразные полупроводники (ХСП), обладающее ря
дом отличительных особенностей, таких как, например, большая
плотность локализованных состояний и доминирование дырочной про-
водииости, ХСП находят применение в оптической и електронном
приборостроении, в электрофотографии и телевизионной технике.
Однако, на сегодняшний день, остается актуальной проблема управ
ления электронными свойстваш этих катерналов. Хотя известно,
что электронные свойства ХСП определяются энергетический спект
ром локализованных ^стояний электронов, не удается суцествегло
изменить этот спектр, но кзыэняя снетав материала. Спектр лока
лизованных состояний, в своз очередь, определяется структурой
ХСП. Известно, что плеши с разной структурой ножно получать,
используя разные методы их приготовления. Однько, для ХСП до на
стоящего времени изучение электронных свойсі'з проводилось, глав
ным образом, на массивных образцах и плойках, полученных испаре
нием в вакуума. Поэтому представляет интерес исследование элект
ронных свойств планок ХСП, полученных другими негодами, а имен
но иоюдом иоішо-плазшшоїч» распыления, поскольку условия кон
денсации пленок в этом иетодо сущзотванно отличаются от условий
нонденсации пленок в методе вавдывого испарения. Нояно онидать,
что наиболее подходящий обьэктоа для гвиах исследований являют
ся мывьякосодерващио ХСП, во-первых, ХСП згой оиотеш обладают
ниакокоордпнированяой структурой, и процессы структурных превра
щений под иллявиец внешних воздействий в mix наиболее ярко вира-
пены. Во-вторых, свойогви пленок ХСП эеой систоиц, полученных
методо» тзрнипооиого нснароння в вакууме, достаточно хорошо изу
чены и ооотзв AsjSe-. являоїоя падолмши обвектоы для изучения
своПсгв ХСП, Кроио того, ряд поставов ХСП згой" снотвин, a saitse
тройного составі As₄Ss%S^, /яілявїоп ззеьшз шзрепоклгаикйн длн
практического использования.'^-.- / ' 'л ' ' ^г

В связи о зтии івльч данной работа .ташсь вослздовзийа

электронных свойств и спектра локализованных состояний в пленках шшьякооодерхащих ХСП системы As-Se и сосгавч A$₄SeuS_b , полученных методом ионно-плазшнного високочастотного распшения. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи.

1. Получить аморфные пленки ХСП заданных составов ( А$г$2е >
A«=₂Se_s . AsSe і As*Se_t , As^S^Sj , As^^^i ) іієїо-

доі, ионно-плазыенного высокочастотного (ВЧ) распыления в атмосфера инертного "аза (ВЧ-вдтод, 34-пленки).

1. исследовать электрические, оптические, фотоэлектрические свойства и дрейфовую подвижность носителей заряда плеаок ХСП системы As~Se к состава KshScjSj, полученных высокочастотным распыле-' иием,

2. Изучить характеристики переноса носителей заряда и спектр локализованных состояний в пленках модельного для ХСП состава AsiSei , полученных ВЧ-матодои.

3. Получить и исследовать электронные свойства пленок AutSci, приготовленных методом высокочастотного распыления в атмосфере сто,: газов {At +И_г) і! {к% + Оі).

4. Провести сравнение электронных свойств пленок ХСП системы As-Se а состава A&hS^Sj», полученных методами высокочастотного раслыления и термического испарения в вакууме.

Научная новизна. Подучены результаты комплексного исследования электрических, оптических, фотоэлектрических свойств а дрейфовой подвижности носителе& заряда югенон ХСП систеяы A^-Se и состава А$_ч5е$5& , нригоювленвых мезгодом ионао-плааменного ВЧ-распылзнш. Показано, что элзкгроюшв свойства этих пленок существенно отличаются от свойсів плевой, полученных методом термического испарения в аакуумеі

Впервые обнаружены и исследовала йвдолярвый дрейф носителей заряда и Сияоляряая фотопроводимость в 8Ч-ішеаках стехиокетряче-ского состава iUiSe» и А»ч$е*5** Определен, характер раопрвде-дэцня плотности вокализованных состояний, оценены энергетические параметры этого распределения» а текхв концентрация н сечение

па&ата ловувек. '-'^: .''.' '

Впервые показано* что применяя метод ВЧ-распыления, можно получать плевки системы As-5. о избытков шшаяпа о ианоаолярныи электронным переносом и ыойополярной электронной фотопроводимость».

Показано, что способ получения аморфных пленок ХСП системы

Ks-Se и состава Xs₄$e_%4 определяет спектр локализованных состояний в запроданной зоне этих материалов.

Практическая ценность р;боты. Показана возиожносис управления электронными свойствами пленок ыишьякосодержащих ХСП путец изыонения способа их получения. Получоние пленок «шаьякосодвржа-щих ХСП с биполярной фотопроводиыостъю и ионополярной электронной фотопроводимостью расширяет перспективы ах использования в качество фоточувствигельных слоев в приборах и устройствах и открывает возможности получения пленочных гоцо- и гетероструктур на их основе.

Значительной увеличение скорости осаждения ВЧ-шганок ыышья-косодеркацих ХСП в юдародосодержащей атмосфера без существенных изменений их электронных свойств является важным для технологии их изготовления.

Защищаемые положения. На защиту выносятся следующие основные результаты:

1. Электронные свойства пленок ХСП системы ta-Se и состава
Ks_H$e*

выраженные отличия проявляются з процессах переноса носителей заряда и фотоэлектрических свойствах пленок, что свидетельству« о перестройке спектра локализованных состояний в запрещенной зоне ВЧ-пленок.

2. 3 пленках ХСП стехиоиетрического ооотава Xsi$e_v и К<че*\ ,
полученных датодоа ВЧ-раопылвйия, имеют место биполярный дрейф
носителей заряда и биполярная фотопроводимость. Перенос электро
нов и дырок при этой контролируется доьуцшаии, связанным» с со<$-
ствэнныый зоряненниаи дефектави структуры XCD.

Зі В пленках ХСП составов AsjS?» , AsySe* о избытком мышьяка,
полученных методой ВЧ-раопылвния, кмеот иесто моыэполярныИ пере
нос носителей заряда и ыонополярная фотопроводимость, обусловле
нные лревалирозениоы подвижности электронов яад подвижноотьи да-
рок, причем уровень Ферии закре»аон вблизи середины запроданной
зоны. . .

4. Вйвргетичсоки". спектр электронных состоянии в плаихих иыдая-хосодерзеащях ХСП оосчпвов A«tSe* в А*«?е»<»»« ПОДУЧЄНЯІ.Х не-годои ВЧ-распылония^, харлгсоряаувгоя слабим дроьвдешт глубок внх локальных состояний, к щ.еаеосы парвнэси зяскроясв ж t'tyii г этих пленках конгролкрукгсяаихвагон на яов;, аяа, рь^олаюжкм»

по энергии на одинаковой глубине от краев соответствующих разрешенных зон.

Апробация работа. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Международной конференции по тройным и многокомпонентный составам (ЮТС-90), -Кишикев-90; ЛІ Всесоюзной конференции по радиационной физике и шяк неорганических материалов -Рига, 1989 г.; Всесоюзной научно-техническом семинаре "Структурные превращения и реликсационныо явления в некристаллических твердых телах"- Львов-Дрогобыч, 1990 г.; П Республиканской конференции "Физика твердого тела и новые области ее применения", Караганда, 1990 г.; Межвузовской конференции молодых ученых и специалистов КазГУ им.С.М.Кирова, 1989-1990 гг.

Публикации. Осазвяые результаты диссертационного исследования опубликованы в 10 печатных работах. Список работ приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из вве
дения, 5 глав, основных результатов и выводов, заключения и спи
ска используемых источников. Объем основной части диссертации
(без списка используемых источников), включая 2 таблицы и 62 ри
сунка составляет 152 страницы. Список литературы состоит из 142
наименований,