Введение к работе
Актуальность работы. Фотоакустический (ФА) эффект как 'фчзи-ческая основа широкой группы методов исследования самих разнообразных характеристик (опти«еских,тепловых,электронных,механических) конденсированных сред,в частности,полупроводников,получил в настоящее время широкое распространение. Соответственно, развиваются физические исследования и самого ФА эффекта .К настоящему времени установлено,что Пч мш..о тепловых механизмов ФА эффекта в полупроводниках могут существовать и нётепловыо источники звука. Между тем яетепловые механизмы ФА эффекта изучены к-доста-точно.что препятствует построению адекватной теоретической модели &А отклика и усложняет rrpot эсс анализа полученных эксперименталь-lix данных. Кромэ того,исследование конкретной природы возникновения ФА эффекта в полупроводниках является важным для разлитая фундаментальных представлений о взаимосвязи процессов,прот хающих в г ломноЙ и электронной подсистемах твердого тела.
С отой точки зрения актуальным является исследовзгаїе ФА вф-фекта в халькогекздных стеклообразных полупроводниках '„ХСП), такие особенности которых,как большая концентрация дефектов, оптическое возбуждение которых в соответствии с моделью Мотта-Дэвиса-Стрита должно вызывать возникновение или исчезновение искажений сетки стекла, изменение толщины пленочных и монолитных образцов ХСП при освещении, в том числе наблюдаемый эффект фотосжатия, могут приводить к нетривиальным механизмам ФА отклика. Интерес к ХСП обусловлен еще и тем, ч^о они имеют оолыпое практическое применение в инфракрасной технике, в качестве матерплов передащих телевизионных трубок, в электрофотографии, в качестве сред для зйписи оптической информации, ячеек памяти, электронных переключателей.
Целью настоящей работы является окегсеряменталыюе исследр--' вание ФА эя>кта в ХСП с целью выяснения механизмов возникновения эффекта, а также возможностей его практического использования.
4.
Научная нивизна работы состоит в следующем:
- впервые проведено всестороннее иссле; жание ФА эффекта в
халь'когенг тшх стеклообразных полупроводниках;
-впервые в области слабого поглощения ХСП обнаружен отрицательный ФА офф^кт (сдвиг фазы измеряемого сигнала и-э 180 относительно ФА отклика,наблюдаемого в области собственного поглощения) и установлено, что он обусловлен сжатием освещаемой поверхности,а не связан с тепловым расширением образца вследствие безкзлуча-те. ьной рекомбинация фотовозбузденных носителей заряг ;
-установлено,что амплитуда отрицательного ФА эффекта зависит от высоты поверхностного барьера (изгиба зон на поверхности лолу-" проводника) и увеличивается с ростом напряженности электрического поля в прииоьерякоег'ом слое{
- предложен механизм отрицательного ФА эффекта в ХСП, в со
ответствии с которым неравновесные носители заряда,образующиеся
' при освещении» экранируют кулоновское взаимодействие меаду заряженными дефектами,находящимися в поле пространственного заряда?
показано, что механические напряжения в приповерхностной области ХСП можно изменять внелшим электрическим полем;
впервые предлсзэдо использовать фототепловой акустический, эффект для определения таких физических характеристик полупро-
водников, как коэффициент диффузии металлов в халькогещщше стеклообразные полупроводники и тоддана полупроводниковых- слоев,на-несенных на поглощащг > подложки?
Защищаемые положения, „
-
Совокупность экспериментальных- фактов, подтверждающих наличие фототеплового механизма в формировании ФА ьффекта в ХСП и механизм его возникновения, в соответствии с кбторым расширение приповерхностной области ХСП еоть результат выделения тепла при безизлучательной рекомбинации фотовозбувденньгх носителей наряда.
-
Совокупность эксперииевтальчна. фактов, подтверждающих наличие нэтзплового механизма в форми v. >с- ыащ ФА эффекта в ХСП и
5.
модель этого механизма, в соответствии с которой» возникное чиє фотодеформаций сжатия есть результат экранировки кулсновского взаимодействия между одноименно заряженными дефектами» расположенными в приповерхностно!, области пространственного заряда полупроводника. .
3. Использование спектральных зависимостей фотоакустичег toro эффекта для определения ширины запрещенной зоны халькогенидных стеклообрэвных полупроводников, коэффициента диффузий металлов в эти полупроводники, толщины тонки? полупроводниковых пленок.
Достоверность полученных результатов подтверждается и* воспроизводимостью при исследовании большого количества образцов, применением современных експериментальних методов и теоретических : оставлении и расчетов для интерпретации експериментальних данных, согласие экспериментальных данных с расчетными, получег шми на оснований предложенных моделей.
Практическая значимость работы определяется получением новой информации о механизмах- формирования ФА эффекта в ХСП, 'соторая расширяет имеющиеся прэдставлошгл о механизмах взаимодействия света с твердым телом я применения ФА методов для определения физических характеристик полупроводников -
Апробация., результатов .работа. Результаты проведе: we. исследований обоуадаліїсь на: Вторе?/! Всесоюзном совещании "Флзико-хгашя аморфных стеклообраэных металичэскнх сплавов" (Москва, 1985 г.). Всесоюзном совещашш "Строение, - свойства и применение фосфатных, , фторидних и халькогенидных стекол " (Рига, 1985 г.),Второй Всесоюзной научно-технической: конференции * 'Материаловедение халькоге-нидных и кислородосодержагдах полупроводников " (Черновцы, 19S6-, г.), Всесоюзном семинаре "Строение и природа металлических и неметаллических стекол" (Икевск, 1939 г.), Всесоюзной конференции "Строение, свойства к применение фосфатных, фторидній й халькогенидных стекол" (Рига, 1990 г.),Второй Всесоюзной коії^.реіййй по физике стеклообразных ТЕврднх тел (Рига,1991 год).
ь.
Структура л объем диссертации. Диссертация содержит введение, четыре главы и заключение. Материал изложен на 178 страницах машинописного текста и включает 61 рисунок и пять таблиц. Список ли: ратуры состоит из 144 наименований.
