Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Высокоомный полупроводник (сурик) 12
1.1. Общие сведения о сурике и методы его получения 12
1.2. Электрические свойства г6Д 14
1.3. Поглощение света и фотоэлектрические свойства 25
Выводы к главе I. Оценка параметров
свете требований, предъявляемых к электрофотографи ческим слоям 37
Глава II. Методика получения диспергированных электрофото графических слоев г ОзЦ и измерений в электро фотографическом режиме. Создание слоев оптималь ной структуры 40
2.1. Получение диспергированных слоев и таблеток нанесение диэлектрических пленок 41
2.2. Методика измерений электрофотографических параметров слоев 46
2.3. Зависимость параметров ЭФС ГО3Ц от технологии их изготовления. Получение высокочувствительных слоев 52
Выводы к главе П 62
Глава III Спектр локальных состояний и механизм темновой разрядки ЭФС г03 63
3.1. Энергия активации локальных состояний ЭФС
3.2. Механизм темновой разрядки электрофотографических слоев на основе .. 72
Выводы к главе 84
Глава ІV. Особенности фоторазрядки слоев 86
4.1. Квантовая эффективность и абсолютный квантовый выход фоторазрядки слоев
4.2. Анализ моделей фоторазрядки электрофотографических слоев и механизм световой релаксации поверхностного потенциала ЭФС гОд [)4 93
Выводы к главе ІУ НО
Глава V. Электрофотографические свойства полифазных окисно-свинцовых слоев 112
5.1. Темновые характеристики полифазных ЭФС 112
5.2. Особенности фоточувствительности полифазных ЭФС 116
5.3. Зависимость параметров окисносвинпрвых ЭФС от
режима их эксплуатации 125
Выводы к главе У 135
Выводы к диссертации 137
Литература
- Поглощение света и фотоэлектрические свойства
- Методика измерений электрофотографических параметров слоев
- Механизм темновой разрядки электрофотографических слоев на основе
- Анализ моделей фоторазрядки электрофотографических слоев и механизм световой релаксации поверхностного потенциала ЭФС гОд [)4
Введение к работе
Одной из задач электрофотографии является поиск новых, высокочувствительных материалов, что, в свою очередь, приводит к расширению исследования фотополупроводников и фотодиэлектриков. Одним из сравнительно новых полупроводниковых материалов являются окислы свинца, которые, благодаря своим электрическим, фотоэлектрическим и оптическим свойствам, как явствует из научной и патентной литературы, могут быть использованы в качестве мишеней, электрофотографических слоев, фоторезисторов, ячеек солнечных элементов и т.д.
Проводимое в ЛГШ им.А.И.Герцена под руководством проф. В.А.Извозчикова исследование электрофизических свойств окислов свинца позволило предположить перспективность как электрофотографических материалов слоев Г03 иА и полифазных окисносвинцо-вых композиций.
Научная актуальность изучения электрофотографических слоев (ЭФС) г 03 Ц и полифазных слоев заключается в том, что оно будут способствовать исследованию механизма фотопроводимости и переноса заряда по слою этого нового как полупроводника материала, а также расширит научное представление об электрических процессах в соединениях типа Ах Вх с переменной ионно-ковалентной связью и с тенденцией к формированию неупорядоченной структуры.
С практической точки зрения актуальным является исследование возможности использования в электрофотографии в качестве по крайней мере одного из компонентов электрофотографических слоев г 63 Ц как нового, практически не изученного полупроводникового материала, а также создания высокочувствительных полифазных окисно-свинцовых слоев.
Целью диссертационной работы явилось исследование физических процессов, происходящих в ЭФС Гб3 Ц, при темновой и фоторазрядке в зависимости от структуры, технологии получения слоев, режима измерений и внешних воздействий. Второй задачей являлось исследование полифазных окисносвинцовых электрофотографических слоев.
Научная новизна. В работах В.А.Извозчикова с сотрудниками описаны фотопроводящие слои \ Ь3 Ц, и первые ЭФС, полученные методом вакуумного напыления, на его основе /90/. Кроме того, указывается, что наибольшей фотопроводимостью обладают полифазные окисносвинцовые слои. Однако имеющиеся литературные данные по исследованию гD3Ц и полифазных систем в электрофотографическом режиме носят сугубо предварительный характер.
Настоящая работа является составной частью комплексного исследования окислов свинца, проводимого в ЛГШ им.А.И.Герцена под.руководством проф. В.А.Извозчикова,и продолжением работы В.И.Богословского по изучению окисносвинцовых слоев в электрофотографическом режиме.
Вопросы создания и исследования диспергированных электро-фотографических слоев на основе Г03 Ц, , а также увеличения светочувствительности окисносвинцовых ЭФС за счет расширения ее спектрального диапазона при введении дополнительной фазы ранее в науке не рассматривалось.
Практическая ценность работы. Полученные экспериментальные результаты дополнили изучение темновой и фотопроводимости rDjU , что должно способствовать практическому применению окислов свинца в целом. На основе проведенного исследования создан новый электрофотографический материал, обладающий повышенной светочувствительностью и защищенный авторским свидетельством СССР. Основные результаты были использованы в ГОЙ им.С.И.Вавилова и ЛГПИ им.А.И.Герцена.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Деполяризация слоев Г03Ц, в темноте определяется на первой стадии генерацией носителей заряда в объеме, а на второй стадии - генерацией с поверхностных уровней при заметном влиянии полевой зависимости дрейфовой подвижности.
2. Световая релаксация поверхностного потенциала ЭФС г03Ц есть фоторазряд, ограниченный эмиссией неравновесных носителей заряда. Кинетика фоторазряда определяется полевой зависимостью квантовой эффективности и дрейфовой подвижности носителей заряда.
3. Достигнутое увеличение интегральной электрофотографической чувствительности окисно-свинцовых слоев определяется сенсибилизацией фотопроводимости в коротковолновой области спектра введением дополнительной фазы.
Апробация работы. Основные результаты диссертации изложены и обсуждены на
1. Международной конференции "Аморфные полупроводники 78" (ЧССР, Пардубице, 1978);
2. Всесоюзной конференции "Физика диэлектриков и новые области их применения" (Караганда, 1978);
3. Ш и ІУ Всесоюзных конференциях "Бессеребряные и необычные фотографические процессы" (Вильнюс, 1980, Суздаль, 1984);
4. X Республиканской научно-методической конференции физиков высших учебных взведений Грузинской ССР (Сухуми, 1978);
- 7 5. Межвузовской конференции "Релаксационная поляризация и электретный эффект в твердых диэлектриках" (Москва, 1976);
6. Межвузовских конференциях "Электрическая релаксация и электретный эффект в твердых диэлектриках" (Москва, 1978, 1979, 1980);. . .
7. XXX Герценовских чтениях ДЛИ им.А.И.Герцена (Ленинград, 1977);
8.. Семинарах лаборатории полупроводниковой оптоэлектроники ЛГПИ им.А.И.Герцена (1975 - 1983).
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано в печати и депонировано в ВИНИТИ 12 работ /І07-П8/, результаты исследования защищены авторским свидетельством СССР /119/.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из пяти глав, введения, выводоы и приложений, в ней 158 страниц по сквозной нумерации, в том числе 88 страниц текста, 8 таблиц на 6 страницах, 72 рисунка на 41 странице, библиография из 164 наименований на 20 страницах.
В первой главе дана оценка параметров г Ь3 Ц, по литературным данным в свете требований, предъявляемых к электрофотографическим материалам.
Во второй главе излагается лабораторная технология изготовления диспергированных слоев \03щ , методика измерений в электрофотографическом режиме, а также пути создания высокочувствительных ЭФС
В третьей главе приводятся результаты исследования разрядки ЭФС г03Ц, в темноте. В частности, излагаются результаты исследования спектра локальных состояний гетерогенных слоев сурика, обсуждается роль связующего в слоях і 03Ц и влияние условий переноса носителей заряда.
- 8 В четвертую главу вошли результаты изучения фоторазрядки слоев сурика. Приведены результаты исследования полевых и спектральных зависимостей квантовой эффективности фоторазрядки. Предлагается механизм фоторазрядки в случае сильного поглощения и объемной генерации носителей заряда.
В пятой главе приведены результаты исследования темновой и фотопроводимости полифазных ЭФС, а также зависимость параметров окисно-свинцовых слоев от режима их эксплуатации.
В виде приложения даны заверенные копии актов внедрения научно-технической работы.
Поглощение света и фотоэлектрические свойства
Знак носителей заряда определяется методом термо-ЭДС как дырочный /8,12/, данные же измерения Холл-эффекта указывают на преобладание электронной проводимости /6,17/.
Дрейфовая подвижность ( й) ) носителей заряда (НЗ) оценивалась автором /I/ по степени ионности связи (Л ) и эффективному заряду иона (0 ). Получены значения 0,6-3 и 40-110 CMYB C для электронов и дырок соответственно при Т = = 300 К. Микроскопическая подвижность трактовалась /I/ как подвижность поляронов.
Измеряемые же подвижности носителей заряда существенно ниже /10,17,18/. Это объясняется несколькими причинами.
При переносе заряда поляроном определяемая эффектом Холла подвижность ( УКХ ) всегда мала и часто не соответствует по знаку истинным НЗ /19/; в биполярном полупроводнике измеряется эффективная подвижность ( Д ір ); дрейфовая подвижность ограничивается захватом на ловушки, границами зерен и барьерами /I/.
Обычно в полупроводниках с ловушками, к которым относятся окислы свинца (в том числе и г 03 Ц ), дрейфовая подвижность существенно ниже холловской, так как ограничивается захватом на ловушки, и обратным выбросом в зону проводимости. Однако, по данным работы /17/ полученные значения Ліз на один-три порядка превышают определенную методом /20/. В сурике Лх для электронов и Мц равны соответственно 0,6 и 30 + 10 CMVB.C.
Низкое значение Л1х по сравнению с й можно объяснить квазисобственной проводимостью в отсутствие инжекции и влияния межкристаллических барьеров, устраняемых сильным инжек-ционным полем при измерении в режиме ТОГО (при измерении Холл-эффекта среднее тянущее поле не превышало 10 В/см).
Значения дрейфовой подвижности существенно зависят от структуры образцов. Это хорошо видно из результатов работы /10/, где исследовались слои Г D3 Ц различной пористости. Действительно, величина XI для пористых слоев значительно ниже, чем для гладких, и при комнатной температуре имеет порядок 10 скг/В»с (рис. 1.2.9), что может быть объяснено сильно развитой поверхностью пористых образцов и нарушением межкристаллических контактов.
а) Оптическая ширина запрещенной зоны.
Взаимодействие света с г 03 Ц характеризуется ярко выраженным краем фундаментального поглощения /18/ (рис. В работах /21,122/ приведены значения АЬ0ПТ соответственно 2,26 и 2,13 эВ, определенные методом Фокса /127/. Автором /6,22/ получена эмпирическая формула температурной зависимости АЕ опт в виде ЛЕ0Пт (2»16 ± »03) - (? + ІМСГ4 Т, эВ.
В работе /7/ методами /23,123/ для поликристаллических образцов сурика выявлены непрямые межзонные переходы с utom = 2,095 эВ. При этом значение изменяется от 1,8 эВ при Т = 547 К до 2,24 эВ при Т = 87 К со средним коэффициентом сдвига 9,5» КГ4 эВД. При охлаждении ниже 100 К функция Л t (I/ испытывает перегиб и начинается быстрый обратный рост ДЬ., сопровождающийся также обратимым изменением окраски сурика от красной к желтой.
Исследование пленок r03U, /7/ обнаружило при больших значениях коэффициента поглощения (л (10-10 ) см квадратичную зависимость и (її У) (рис. 1.3.2-а), что свидетельствует о наличии прямых разрешенных оптических переходов. Ширина запрещенной зоны, определенная из данной завиоимости, составляет 2,20 + 0,05 эВ. В области d (Ю2 - 5.I03) см"1 в масштабе (А наблюдались дваилинейных участка (рис. 1.3.2-6). Экстраполяция прямолинейных участков к нулевым значениям позволила определить энергию непрямых переходов 2,07 + 0,05 эВ и 2,19 + 0,05 эВ, а также энергию фононов, участвующих в этих переходах ІІЦ = 0,045; 0,035; 0,055 эВ.
Существенный разброс значений АЕ опт может быть объяснен, во-первых, влиянием на форму края фундаментального поглощения предыстории образца и, во-вторых, высокой степенью неод нородности исследованных образцов, что приводит к размытию краев зон и появлению системы локальных уровней, образующих квазинепрерывные группы. б) Фотопроводимость Р8Д.
Слои Р&Д характеризуются высокой фотоэлектрической чувствительностью, спектральное распределение которой охватывает значительную часть видимого спектра (рис. 1.3.3). Фотопроводимость (ФП) в значительной мере определяется поверхностными эффектами: с одной стороны, объемная ФП на 2-3 порядка меньше поверхностной, а с другой стороны, перекрывает значительно более широкую область видимого спектра (рис. 1.3.3) /7/. Колоко-лообразная форма кривой спектрального распределения связывается /7,13/ с высокой скоростью поверхностной рекомбинации 5, качественно удовлетворяющей теории де Вора /130/. Величина J при опенке ее методами /130,36/ колебалась в пределах 10 -I05 см/с. Длина и коэффициент диффузии носителей заряда оценивались в ІСГ -ІСГ4 см и ТО -КГ1 см2/с соответственно А, 13/.
Влияние внешней подсветки на фотопроводимость свидетельствует о наличии в запрещенной зоне высокоомного 163Ц активно действующих уровней прилипания с различными сечениями захвата. ИК-подсветка, способствуя возбуждению носителей с примесных центров, изменяет степень их заполнения, что приводит к увеличению времени жизни носителей заряда, а следовательно, и фотопроводимости (рис. 1.3.4, кр.2). Ультрафиолетовая подсветка увеличивает скорость рекомбинации, что может быть вызвано забросом, носителей на поверхностные рекомбинационные уровни (рис. 1.3.4, кр.З).
Методика измерений электрофотографических параметров слоев
Под электрофотографическими параметрами понимают потенциал зарядки слоя, скорость уменьшения потенциала в темноте, а также электрофотографическую чувствительность. Скорость темновой разрядки можно характеризовать временем, необходимым для спада потенциала до выбранного значения (в нашем случае, до половины начального), т.е. времени полуспада 1//2 . Точно так же, количественной характеристикой световой разрядки может служить время полуспада потенциала при освещении ( Т 2 ). Для сравнительной оценки чувствительности использовалась формула где х0 - интенсивность падающего света.
В том случае, когда надо уситывать вклад темнового тока, т.е. когда ЯГ /2 мало, применялось выражение
Использовалась также упрощенная формула Ь= u uz при условии строгого постоянства освещенности слоя.
Измерения потенциала слоев в электрофотографическим режиме производились с помощью динамического электрометра. Такой метод является достаточно традиционным /37,38,73-76,135,136, 157/, основными его достоинствами являются высокая надежность, хорошая чувствительность, малая инерционность и высокое входное сопротивление. В настоящей работе применялись две экспериментальные установки с единым принципом действия, но различными эксплуатационными характеристиками. Блок-схема первой из них показана на рис. 2.2.1. Установка позволяла проводить исследования на воздухе как в темноте, так и при освещении светом с различными длинами волн.
Исследуемый ело! помещался в светонепроницаемую измерительную камеру Ж, схематический разрез которой показан на рис. 2.2.2. Образец I закреплялся на подвижном столе 2, который мог перемещаться от положения А, где производилась электризация слоя, до положения Б, где производилось измерение поверхностного потенциала слоя в темноте или при освещении. Зарядка слоев осуществлялась с помощью коронирующего электрода 3, представляющего собой тонкую вольфрамовую проволоку ( u = 30 мкм). Потенциал коронатора подавался от источника высокого напряжения (ИШ, рис. 2.2.1) и мог варьироваться в пределах 8-12 кВ. Подложка слоя при этом заземлялась.
Датчик электрометра 4 помещался непосредственно над слоем на расстоянии порядка 2 мм для увеличения чувствительности, снижения шумов и повышения стабильности. Датчик представлял из себя стеклянную пластинку с прозрачным проводящим слоем ОПи , конструктивно он был связан с капсулем ДЭМ-4М. Питание ДЭМ-4М осуществлялось от генератора звуковой частоты ГЗ, измерения производились на частоте механического резонанса датчика (40-50 Гц).
Конструкция измерительной камеры предусматривала возможность крепления светофильтров 5 для подсветки как свободной поверхности слоя, так и со стороны подложки светом различных длин волн. Для осуществления измерений при повышенных температурах образец устанавливался на плоский нагревательный элемент 6.
Экспонирование слоев осуществлялось с помощью монохрома-тора УМ-2, который был предварительно проградуирован на изо Епок-схема экспериментальной установки. ИК - измерительная камера, ИКН - источник калибровочного напряжения, ОС - осветитель, ИВН- источник высокого напряжения, ГЗ - генератор звуковой, У - усилитель, О - осциллограф, ЕР - блок реле, РВ - реле времени, ГПН - генератор пилообразного напряжения. энергетическое или изоквантовое распределение излучения по спектру. Для уменьшения влияния краевых эффектов размеры светового пятна на слое значительно превышали диаметр датчика.
Для записи кинетики разрядки сигнал с датчика направлялся либо на осциллограф C-I-I9, входное сопротивление которого включено в разрыв цепи земля - подложка, либо через усилитель B3-I4 и выпрямитель к самопишущим потенциометрам КСП-4 или ЦЦС-02ІМ. Конструкция измерительной камеры не позволяла начинать измерения сразу после окончания электризации, поэтому для строгой фиксации интервала времени между окончанием зарядки и началом записи сигнала использовалось электромашинное реле времени РВ.
Фиксация кинетики светового спада потенциала осуществлялась фотографированием сигнала с экрана осциллографа. Запись темновой разрядки производилась с помощью самописцев КСП-4 или ПДО-02ІМ. Временная развертка ВДР-02Ш осуществлялась генератором пилообразного напряжения ПШ.
Для калибровки установки использовался источник калибровочного напряжения ИКН, составленный из сухих элементов и включенный в разрыв цепи подложка - земля. Калибровочный сигнал фиксировался одним из потенциометров.
Прибор КСП-4 использовался не только для регистрации сигнала, но и для управления установкой. "Регулятор" потенциометра устанавливался в любом месте заранее проградуированной шкалы, замыкание "регулятора" пишущим узлом КСП-4 приводило к срабатыванию реле, через которое подавался синхроимпульс для запуска развертки осциллографа с началом экспозиции и производилось освещение образца при заранее заданном потенциале слоя.
При работе уровень шумов установки не превышал I В, постоянная времени в случае записи на самописец - не более 2,5 с, временная разрешающая способность осциллографа - 0,1 с.
Конструктивной особенностью второй экспериментальной установки являлось возможность вакуумирования системы или напуска заранее заданной газовой смеси, проведения измерений в температурном интервале 120-350 К, а также линейного повышения температуры образца от 130 до 350 К со скоростью 0,02 К/с.
Установка состояла из девяти блоков (рис. 2.2.3): измерительной камеры Ж, источника калибровочного напряжения ИКН, генератора высокого напряжения ІБН, звукового генератора ГЗ, осциллографа 0, усилителя переменного сигнала У, самописца С, генератора пилообразного напряжения IHH, монохроматора УМ.
Устройство ИК схематически показано на рис. 2.2.4. Образец 3, предназначенный для измерения, устанавливался на подставку 2. Над образцом помещался датчик I, представляющий собой прозрачную пластинку, на которую нанесен проводящий слой DflUg. С помощью держателя датчик закреплялся на вибрирующей оси телефона 4. Частота колебаний равна 240 Гц. На расстоянии 30-40 мм над поверхностью слоя помещался электризатор 5, изготовленный из двух тонких вольфрамовых проволок. В данной установке образец всегда неподвижен, при зарядке слоя датчик отводился в сторону при помощи рукоятки 6.
С помощью патрубков 7 осуществлялась откачка камеры и заполнение ее какой-либо газовой смесью. В трубу 8 помещался либо нагреватель 9, либо хладоагент, что позволяло варьировать температуру в широких пределах. Линейный рост температуры осуществлялся подбором режима нагревателя. Вся измерительная камера закрыта металлическим светонепроницаемым экраном 10. Пучок выходящего из монохроматора света направлялся через отверстие в экране на образец.
Механизм темновой разрядки электрофотографических слоев на основе
В настоящем разделе описывается разрядка ЭФС ги3 (J4 с оптимальной концентрацией связующего. Вместе с тем, для выявления влияния структуры образца на перенос носителей заряда исследовался процесс спада потенциала прессованных таблеток и напыленных слоев Р8Д.
Как известно /39,91,92,104/, уменьшение потенциала и изменение напряженности электрического поля обусловливается движением носителей заряда в электрофотографическом слое. Уменьшение поверхностного заряда слоя определяется темпом генерации носителей заряда в объеме, с поверхностных уровней или инжекцией из подложки. В свою очередь, на скорость релаксации потенциала оказывает сильное влияние и характер дрейфа НЗ в электрическом поле. Поэтому при изучении темновой разрядки слоев і O3U4 следует рассматривать, во-первых, условия генерации НЗ и, во-вторых, условия их переноса по слою. Рассмотрим сначала влияние условий генерации носителей заряда на спад потенциала ЭФС Г031.
На рис. 3.2.1 и 3.2.2 представлены семейства разрядных кривых слоев с оптимальным содержанием ПБМК и ССД. Кинетические кривые слоев ГО3І4 включают в себя быстрый начальный участок, вклад которого увеличивается с возрастанием времени электризации, и последующий участок медленной разрядки. Особенно значительные участки быстрой разрядки характерны для слоев с ЇЇШК в качестве связующего (рис. 3.2.1).
Значительная величина начального участка и быстрый рост скорости разрядки на ее первой стадии с одновременной тенденцией замедления разрядки на последующем участке в слоях с ПЕМК определили характерный вид зависимости Хщ = у 1Тзар) , рассмотренной ранее в разделе 2.3 и представленной также на рис. 3.2.1. Сравнительно небольшая доля начальных участков в слоях с ССД обусловила вид функции Т = f \1щ)как возрастающей кривой с насыщением (рис. 3.2.2).
Динамика соотношения доли быстрого начального и медленного участков с изменением времени электризации по существу своему отражает динамику вклада в релаксационный процесс соответствующих им механизмов генерации НЗ.
Следовательно, предстоит определить, за счет какого механизма генерации (инжекции носителей из подложки, генерации с объемных или поверхностных уровней) происходит разрядка слоев на обеих стадиях.
Независимость характера разрядных кривых слоев г O3U4 от рода подложки (оксидированный или полированный даралюминий, стекло с проводящим покрытием IJD UJ2 » дюралюминий, подвергнутый механической обработке), а также от наличия или отсутствия тонкой диэлектрической пленки между слоем O3U4 и подложкой (рис. 3.2. 3, кр. 2-4), позволила сделать вывод о пренебрежимо малом вкладе в спад потенциала инжекции носителей из подложки.
Нанесение на поверхность слоев тонкой ( I мкм) пленки с целью изменения условий генерации НЗ с поверхностных уровней привело к существенному изменению вида разрядных кривых. При этом скорость разрядки в целом значительно уменьшалась, однако характерный начальный участок быстрого спада потенциала оставался практически неизменным (рис. 3.2.3, кр.1). яснена генерацией носителей с мелких объемных уровней в начальный период и генерацией с более глубоких поверхностных уровней в дальнейшем.
Следует отметить, что возрастание времени электризации не приводит к опустошению объема слоя, более того, увеличение времени зарядки сопровождается ростом начального участка спада потенциала, который связывается с генерацией носителей в объеме (рис. 3.2.1, 3.2.2).
Указанное явление легко объяснить эмиссией носителей заряда в объеме слоя в процессе электризации за счет полевой инжек-ции с поверхностных уровней или фотоинжекции в результате засветки слоя светом коронирующего электризатора /39/. Инжектированные в объем слоя носители захватываются мелкими объемными уровнями, образуя тем самым объемный заряд, который рассасывается затем на первой стадии разрядки. По-видимому, в нашем случае темп генерации НЗ больше скорости их рекомбинации или скорости, с которой они выводятся из слоя, в результате чего происходит накопление объемного заряда в процессе электризации. Влияние свечения короны во время зарядки слоев на последующую их разрядку подтверждается тем фактом, что при электризации слоев ко-ронатором с двумя электродами скорость спада потенциала возрастает по сравнению с зарядкой одноэлектродным коронатором.
Анализ моделей фоторазрядки электрофотографических слоев и механизм световой релаксации поверхностного потенциала ЭФС гОд [)4
В окислах свинца на глубине порядка 0,1 мкм от поверхности образуется энергетический барьер типа Шоттки сорбционной природы, определяемый только энергетическими состояниями на поверхности вещества, знак зарядки барьера обусловливается знаком адсорбированных ионов А,96,105/. Высота такого барьера составляет - I эВ для РО 0Г /105/ и PISj 04 /7/.
В гетерогенных ЭФС со связующим глубина залегания барьера может определяться толщиной нескольких верхних слоев зерен основного вещества, слабо защищенных связующим от воздействия окружающей среды, размеры которых не превышают в среднем 0,1 мкм. Величина и направление такого барьера, т.е. степень заполнения связанных с ним приповерхностных уровней НЗ того или иного знака, будет задаваться условиями электризации (знак сорбированных зарядов, плотность их потока и т.д.).и предысторией образца (выдержка в темноте, засветка, воздействие атмосферы). На высоту и глубину залегания барьера также будут оказывать влияние как структурные параметры слоев (размер зерен и концентрация связующего), так и технологические факторы (характер размола исходной массы, ее плотность, условия сушки слоев).
При наличии такого барьера картина распределения потенциала в заряженном слое гб3ц должна соответствовать рис. 4.1.3. В этом случае при достаточно сильном поглощении света, когда пары носителей генерируются в подавляющем большинстве до барьера (при X Xj, рис. 4.1.3), количество носителей, проходящих через слой и достигающих подложки, определяется как высотой и вольтам-перной характеристикой энергетического барьера, так и скоростью рекомбинации в приповерхностном слое.
Таким образом, становятся понятными низкие значения В и суперлинейная зависимость /Е) слоев РІД в коротковолновой области.
В длинноволновой области, когда генерация носителей происходит в объеме слоя, влияние приповерхностного барьера становится пренебрежительно малым, и величина В определяется средним сдвигом носителей заряда.
Сильная зависимость параметров барьера от целого ряда структурных и технологических факторов определяет большой разброс их значений и, соответственно, большую неопределенность величины В при экспозиции сильнопоглощаемым светом, реально наблюдаемую как в наших, так и в отмеченных в литературе /44, 88,164/ экспериментах.
Вместе с тем, экстраполяция кривых B\\Li в коротковолновой области (рис. 4,1.1, пунктирные кривые) показывает, что при напряженности поля в слое, превышающей 1,1«I05 В/см, значения В должны достигать I, т.е. должно наблюдаться распространение больших значений В в область сильного поглощения (рис. 4.1.2, пунктирная кривая). Поэтому нельзя исключить возможность получения слоев, пусть даже в виде крайнего и особого случая, обладающих одновременно достаточно большими предельными потенциалами зарядки и высокой фотопроводимостью, в которых влияние приповерхностного барьера на процесс фоторазрядки окажется пренебрежимо малым.
Спектральная зависимость В , аналогичная нашей, получена в ряде работ /47-49,52,98,139-142,162/ для органических полупроводников. Природа такой структуры спектра объясняется условиями диссоциации экситонов при экситонном поглощении света. Существует квантовомеханическая модель /49/, которая предполагает уменьшение J8 при увеличении энергии светового кванта.
Указанные представления могут быть в принципе распространены на слои \Ьг щ . В.А.Извозчиковым /96/ на основе анализа спектров поглощения и фотопроводимости делается вывод о возможной связи механизма фотопроводимости 1O3U4 с экситонными состояниями в области непрямых разрешенных переходов.
Однако окончательное решение вопроса о природе спектрального хода В окислов свинца в коротковолновой области требует специального дополнительного изучения, что выходит за рамки настоящего исследования.
Спектральное распределение электрофотографической чувствительности (СР ЭФЧ) слоев г03ц по форме подобно (JPJ& и представляет из себя колоколообразную кривую с максимумом в районе 580 нм (рис. 4.1.4).
Таким образом, значения квантовой эффективности и электрофотографической чувствительности реальных гетерогенных ЭФС го3Ц в коротковолновой области определяются существенным влиянием приповерхностного барьера на разделение и перенос неравновесных НЗ из области генерации в объем слоя, а в длинноволновой области - характером поглощения света и условиями транспорта НЗ по слою через набор межкристаллических барьеров.
