Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 3.2.2. Схематическое изображение излучательных (сплошная стрелка) и безызлучатсльных (штриховая стрелка) процессов рекомбинации. Излучатель-ным дырочным центром является А-иентр (37]:
ЭП зона проводимости; В неизлу-чающий центр (центр свободных связей) ; В'З валентная зона
ЗП
95
94
интенсивности люминесценции. В нетермализованном случае получим относительное изменение интенсивности люминесценции при резонансе безызлучательных центров в следующем виде [ 9]:
(Д///)ЭПР=- - • -, (3.2.8)
(2Ле+Л„$)(8С +2Я,+Я„5) 1 + 2Т*И>
1/т* = —-, (3.2.9)
8С + 2й/ + й„,
где Я/, Яп5 - соответственно скорости излучательной и безызлучательной рекомбинации ЭДП синглетной конфигурации. Здесь скорость безызлучательной рекомбинации не учитывается. Как видно из уравнения (3.2.8), резонанс безызлучательных центров вызывает уменьшение интенсивности люминесценции, о чем упоминалось выше.
3.2.3. Методика эксперимента
Блок-схема экспериментальной аппаратуры ОДМР показана на рис. 3.2.3. Источник ВЧ-излучения состоит из клистрона и лампы бегущей волны, создающих излучение частотой 9,6 или 10 ГГц и мощностью 1 Вт. Для получения излучения частотой 34 ГГц использовался клистрон, выходная мощность которого составляла около 0,1 Вт. ВЧ-излучение модулировалось частотой Л кГц за счет наложения прямоугольного импульса на напряжение отражателя. Образец помещался либо на дно, либо в середину ВЧ резонатора. Возбуждающий свет от лазера на ионах аргона с длиной волны 514,5 нм попадал в резонатор через отверстие в дне, а испускаемый образцом свет выходил через щели в боковой стене резонатора и далее подавался на однопризменный монохроматор с помощью оптической системы, состоящей из световода, линзы и фильтра, ОДМР-сигнал детектировался путем управления интенсивностью испускаемого света, монохроматизирован-ного однопризменным монохроматором. Выходной сигнал усиливался с помощью предусилителя и регистрировался синхронным усилителем. Для детектирования испускаемого света использовался охлаждаемый ве-детектор. Спектры люминесценции корректировались с учетом спектральной характеристики системы детектирования. Ниже на рис. 3.2.12 приводится зависимость относительного пика интенсивности спектров люминесценции, измеренных при 77 К, от спиновой плотности свободных связей.
3 -,
1 ЛЛ. 2
Рис. 3.2.3. Блок-схема аппаратуры ОДМР:
1 ~ высокочастотный источник; 2 -генератор прямоугольных импульсов; 3 - самописец; 4 — синхронный усилитель; 5 - вакуумный насос; б - волновод; 7 - фильтр; 8 - резонатор; 9 - образец; 10 -лазер; 11 - монохроматор; 12 -германиевый детектор; 13 - зеркало; 14 - полюс магнита; 15 - источник питания магнита
96
Таблица 3.2.1. Характеристики образцов и условия их приготовления
Образец Т , Газ Дав- Тол- Ny Содержание Источник
°С ление щина, 1016см_3 % (ат.)
газа, мкм
Па H F
S::!l. 300 SiH„ 27 2 0,7 7 - 138]
№ 5 19 a-Si: И, 200 SiH„ 27 1,25 2,7 18 — 138]
№ 524 a-Si.H. 75 SiH„ 27 2 290 33 141]
№ 540 a-SiH. 120 Sit!„ 27 1,9 25 28 141]
№ 541 a-Si: H. 300 S:H4 Д: 133 1 1,3 _ 136]
№12 a-Si:H. 1' 250 = 1:9 SiF4:H2 = 200 0,2 9,1 15- 17 < 1 1 3?, 40]
№813 a Si:H. Г. 300 = 5:1 Sil 4:ilj = 200 0,2 7,9 _ [ 39, 40|
№814 a Si : H, 1 . 300 = 5:1 Sil vH, = 200 0,2 20 30- 40 139]
№ 995 a-Si. 100 = 10:5 Ar40 1,1 41 4 " [40]
№ H6
Использованные образцы изготавливались методом разложения в тлеющем разряде (кроме образца № Н6, который получали распылением при высокочастотном смешении в атмосфере аргона 148]). Характеристики образцов и условия их приготовления описаны в табл. 3.2.1, а также в соответствующих ссылках.
3.2.4. Результаты и их интерпретация
Наблюдавшиеся ОДМР-спектры состоят из трех компонентов [36], которые соответствуют либо усилению, либо "гашению" интенсивности люминесценции, хотя авторы работ [49, 50] настаивают на развертке ОДМР-спектра по шести компонентам, среди которых три линии являются усиленными, а три остальные - "погашенными". Две погашенные линии, которые обозначены как и D2-линии, имели g - значение 2 018 и 2,006 соответственно. Одна усиленная линия, обозначенная как Л-линия, имела значение #=2,00^2,012 в зависимости от энергии люминесценции и высокочастотной энергии. Хотя в общем случае трудно развернуть ОДМР-спектры по трем компонентам, т.е. по .4-, Dt- и D2-линиям, линии .4 и 1)2 можно разделить, правильно выбрав ВЧ энергию и интенсивность возбуждения, поскольку ОДМР-спект-• ! сильно зависят от этих двух параметров. В то же время поскольку
- - 5 37
97
140 зВ
3,5 3,6 3,7
могнитное поле, кГс
Л, м/гм
1,81,6 1,1 1,1 1,0 0,8
—I I I Т"1 н-1- \ #/2
\ Бг.Н
г1 і і і і \т,ір00°С І 1 1^^.
І 11 і і і і 1 І 1 |
:Л
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 ІіКЗВ
Рис. 3.2.4. ОДМР-спектры, наблюдаемые при 2 К и 10 ГГц иа образце а-БгН (№ 12) и регистрирующие испускаемый свет (энергия света-см. цифры у кривых) при возбуждении светом лазера на ионах аргона мощностью 2 Вт/см2 | 36]
Рис. 3.2.5. Спектр люминесценции (У) и спектральные зависимости ОДМР-сигналов центра Д2 (2) и А (3), наблюдаемые при возбуждении светом лазера на ионах аргона мощностью 2 Вт/см2 на образце а-БіїН, № 12 [ 36]
