Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
Составляющая быстрого спада в пикосекундном временном режиме наблюдается первый раз после оптического освещения, как показано на рис. 3.6.9. За этой составляющей следует составляющая медленного спада. В образцах, отожженных примерно при 150 °С, составляющая быстрого спада исчезает и наблюдается только медленный спад. Поведение составляющей быстрого спада обратимо в случаях оптического осве-
10О 200 300 Время затухания, пс
400
Рис. 3.6.9. Временная зависимость интенсивности дифракции / при периоде решетки Л= 4,2 мкм после оптического освещения в течение 250 мин с мощностью 300 мВт/смг. Расчетные кривые согласно уравнениям (3.6.20) и (3.6.21) показаны сплошными линиями для Р, с"1:
/ - 2 • 10'°, 2 - 1,2 ¦ 10'°, 3 - 0,6 ¦ Ю10 (А - медленная составляющая) (подробности см. в тексте) [171)
152
щения и отжига. Составляющая медленного спада, по-видимому, аналогична той, которая имела место в экспериментах по наносекундному режиму.
Для составляющей быстрого спада график зависимости обратной величины постоянной времени спада 1/Т от параметра 4тг2/Л2 показан на рис. 3.6.4 при различных периодах дифракционной решетки. Поскольку постоянная времени спада не зависит от периода решетки, из этого графика следует, что постоянная времени быстрого спада, равная 100 пс, непосредственно относится к времени релаксации возбужденных носителей.
Считается, что возможными причинами быстрой релаксации являются Оже-рекомбинация, ступенчатая рекомбинация или релаксация к локализованным состояниям. Если быстрая релаксация связана с Оже-реком-бинацией, интенсивность дифракции светового зонда пропорциональна интенсивности возбуждающего света в третьей степени [166]. В случае ступенчатой рекомбинации время релаксации зависит от длины волны возбуждающего излучения [139]. В модели релаксации к локализованным состояниям интенсивность дифракции сильно зависит от температуры образца. Для распознавания этих процессов проводились эксперименты, призванные выявить влияние температуры и интенсивности возбуждающего света на составляющие быстрого и медленного спада. Удалось
Рис. 3.6.10. Зависимость обратного времени затухания (1/Г) от параметра 4л2/Л2 для различных периодов дифракционной решетки, относящаяся к составляющей быстрого спада
1 2 3 f 4тг2Лгу'Ювсм-2
выяснить, что интенсивность дифракции составляющей медленного спада при температуре ~ 100 К становится меньше, чем при комнатной температуре, и что составляющая быстрого спада не зависит от температуры и интенсивности возбуждающего света. Прямой эксперимент по выявлению зависимости составляющих быстрого и медленного спада от длины волны поставить не удалось из-за ограниченных возможностей применявшейся аппаратуры. Однако экспериментальные результаты удовлетворительно объясняются в рамках модели многократных захватов, в которой учитывается тот факт, что после освещения увеличивается плотность мелких и глубоких локализованных состояний. Кроме того, в этой модели пренебрегают диффузионными членами, относящимися к возбужденным носителям, и вероятностью повторного возбуждения носителей с глубоких уровней, так как в пикосекундном режиме диффузии носителей не наблюдается (рис. 3.6.10), а повторное возбуждение носителей с глубоких локализованных состояний пренебрежимо мало. В этих условиях кинетические уравнения для возбужденных носителей имеют вид
(1п^й1 = - «о/т, -п01т2+Рп1, (3.6.20)
153
dnjdt = Hi/t-j -Prit,
(3.6.21)
где «о и /ii - концентрации носителей в "размытых" состояниях и в мелком локализованном состоянии соответственно; Р — вероятность повторного возбуждения на мелком локализованном состоянии; Ti, т2 — времена релаксации при переходе с делокализованных состояний на мелкие и глубокие локализованные состояния соответственно. Вероятность Р зависит от температуры, тогда как т, ит2 зависят преимущественно от плотности локализованных состояний. Расчетные кривые показаны сплошными линиями на рис. 3.6.9 при различных Р, когда т{ = 100 пс и т2 = = 3,3 мкс; последние значения экспериментально оценивались из рис. 3.6.10 и 3.6.8 соответственно. Расчетная кривая находится в удовлетворительном согласии с экспериментальными результатами для составляющих быстрого и медленного спада приР = 1,2 • 10!0 с"1. Вероятность Р выражается уравнением:
P=vphexV (-W/кТ), (3.6.22)
где vpfl, W, к и Г - соответственно частота попыток (i013 с"1) [167], энергия активации на мелком локализованном состоянии, константа Больцмана и абсолютная температура (300 К). Из уравнения (3.6.22) с учетом экспериментального результата Р = 1,2 • 10' 0 с"1, можно оценить значение W ( W ~ 0,4 эВ). Полученное значение W хорошо согласуется с экспериментальным результатом при измерении дрейфовой подвижности [158]. В рассматриваемой модели постоянные времени быстрого и медленного спада на рис. 3.6.9 зависят в основном от времени релаксации с делокализованных состояний на мелкие и глубокие локализованные состояния соответственно. На составляющую медленного спада влияет также вероятность повторного возбуждения с мелкого локализованного состояния. В данной модели температурную зависимость интенсивности составляющей медленного спада можно качественно объяснить небольшими изменениями вероятности повторного возбуждения. Тот факт, что до оптического освещения составляющая быстрого спада не наблюдалась, в рамках модели объясняется небольшим количеством мелких локализованных состояний, что приводит к большой величине т ! .
