Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
(3.6.15) (3.6.16)
77(г)/7?(0) = (К,IK)2 (r/r)2(l + [К, -
[IV] t >Ti 77(О/7?(0) = (К21К)2(Т1т)2.
149
148
6
Рис. 3.6.5. Зависимость обратного времени затухания (1/Г) от параметра 4л2/Л2 для составляющей первого спада [ 1421
Рис. 3.6.6. Расчетное динамическое поведение фотопотсмисния (') и экспериментальные результаты (2) [ 1421
основанный на выражении (3.6.12), дает величины отношений KijK и K2jK соответственно 0,1 и 0,6. Величина К определяется выражением
К = e2l2nm*cj2e0, (3.6.19)
где т* — эффективная масса электронов; и> — угловая частота светового зонда; п — показатель преломления; е0 — диэлектрическая постоянная в вакууме; е - заряд электрона. С учетом параметров для As2 S3, а именно: \р = 530,9 нм, п = 2,4, т* = 9,1 • 10~28 г, п0 = 8,9 ¦ 10"'7 см"3, получим значение К 2, равное 3,2 • 10"23 (фотон)"1.
Оно хорошо согласуется с величиной 10"22 — 10"23 (фотон)"1, полученной при измерениях на постоянном токе [155]. Поэтому получаемые этим методом значения следует признать разумными. Используя полученные значения D, К,, К2, К, т и т t, можно рассчитать динамическое поведение, представленное сплошной кривой на рис. 3.6.6. Расчетная кривая хорошо согласуется с экспериментальным результатом, т.е. предлагаемая модель, по-видимому, в состоянии адекватно объяснять экспериментальные данные.
3.6.3. Динамика носителей в оптически освещаемом TP-a-Si : H
В ряде работ на основании экспериментов по фотопроводимости [162, 163], ФЛ [59, 164] и ЭПР [56, 165] описаны электрические н оптические свойства TP-a-Si : H, и отмечены их сильное изменение под действием освещения ( в оптическом диапазоне). Эти изменения связываются с ростом числа свободных валентных связей при освещении. В настоящем разделе рассматривается динамика фотовозбужденных носителей в тщко--секундном и наносекундном временном режиме на оптически освещае-150
мом и отожженом TP-a-Si: Н с использованием ПНДС. Результаты обсуждаются в рамках модели многократного захвата возбужденных носителей.
В этом эксперименте возбуждающий свет представляет собой однократный импульс второй гармоники (Х7 = 532 нм) с ИАГ-лазера со связанными модами. Ширина импульса (полная ширина на половине высоты максимума) и мощность возбуждения соответственно составляли 30 пс и 50 мВт/см2. Для наблюдений в наносекундном режиме схема была почти аналогична той, которая упоминалась в предыдущем разделе. При пикосекундном временном режиме световой зонд представлял собой основную моду (Хр = 1,064 мкм) ИАГ-лазера со связанными модами, ширина импульса (полная ширина на половине высоты максимума) и мощность падающего света равнялись соответственно 30 пс и 50 мВт/см2. Временная зависимость интенсивности дифрагированного света снималась с помощью оптической линии задержки, монохроматора и фотоумножителя.
Нелегированные пленки a-Si: Н, полученные в высокочастотном разряде, тлеющем в смеси газов SiH4 (90 %) и Н2 (10 %), осаждались на подложки из стекла, нагретые до 240 °С. Толщина образцов составляла - 0,58 мкм. Перед освещением образцы отжигались в вакууме при 150 °С в течение 30 мин в темноте. Оптическое освещение образцов проводилось с помощью ртутной лампы высокого давления мощностью 500 Вт, ИК-фильтром которой служил слой чистой воды (9 см). Интенсивность и время облучения составляли соответственно 300 мВт/см2 и 150 или 240 мин.
Па рис. 3.6.7 показана временная зависимость интенсивности дифракции (в логарифмическом масштабе) для светового зонда при различных периодах решетки от 4,7 до 8,4 мкм. Каждая кривая показывает единственный экспоненциальный спад. Время спада зависит от периода решетки. При увеличении периода решетки время спада Т растет.
Рис. 3.6.7. Зависимость интенсивности дифракции светового зонда / (в логарифмическом масштабе) от времени при различных периодах решетки. Образец отжигался в вакууме при 150°С в течение 30 мин в темноте | 1 71 1
А = 4,7 мкм Т/2 =0,27 мкс
Л =5,5 мкм Т/2 =0,31 мкс
Л =8,4 мкм Т/2=0,88мкс
і і і і І і і і і І і
і і і і
0,5 1,0 1,5
Время затихания, мкс
151
посТоянной време^ГспадаТ/Г о? "Р**веден график обратной величины времени спада 1/Т от параметра 4тг2/Л2. Из этого графика
xfO'
Рис. 3.6.8. Зависимость обратной величины постоянной времени затухания (l/Г) от параметра 4л2/Л2 [171] при различных периодах дифракционной решетки после отжига (/) и после оптического освещения (2) в наносекундном временном режиме (продолжительность оптического освещения 150 мин, интенсивность облучения составляла 300 мВт/см2): / - D = 1,1 ¦ 10"2 см2/с, г = 50 мке; 2 -D = 5,5 • 10"3 см2/с, т = 3,3 мке
согласно уравнению (3.6.6) были получены значения Э = 1,1 • 1СГ2 см2/с, т = 50 мке для отожженных образцов и О = 5,5 ¦ 10"3 см2/с, т = 3,3 мке для оптически освещаемых образцов.
Отметим, что после оптического освещения коэффициент диффузии снижается в 2 раза, а время жизни уменьшается на порядок по сравнению с соответствующими значениями для отожженных образцов. Этот результат свидетельствует о том, что оптическое освещение понижает фотопроводимость за счет уменьшения как времени жизни, так и подвижности, но основной вклад в этот процесс вносит резкое уменьшение времени жизни.
