Основы физики поверхности твердого тела - Киселев В.Ф.
Скачать (прямая ссылка):
контрольного - различие в величинах Дфк относительно одного и того же
отсчетного электрода целиком связано с разницей в значениях (Ес- F)s ¦
Если для контрольного образца величина (Ес - F)s известна (например, для
него достигается минимум поверхностной проводимости), легко определить
исходный поверхностный потенциал исследуемого кристалла. После этого из
кривой эффекта поля для этого кристалла описанным выше способом
вычисляется кривая захвата заряда и определяется энергетический спектр
ПЭС.
3.8.3. Определение зависимости скорости поверхностной рекомбинации от
потенциала поверхности. Один из наиболее популярных методов
экспериментального определения зависимости S( Ys) - квазистационарный
эффект поля (см. раздел 3.8.1) в комбинации с измерением стационарной
фотопроводимости. Исследуемый тонкий кристалл (d > Ldif) периодически
освещают, причем длительность световых импульсов выбирают так, чтобы за
время импульса успевала устанавливаться стационарная фотопроводимость.
Период следования импульсов должен несколько отличаться от периода
изменения электрического поля, при этом кривые "темнового" и "светового"
эффекта поля не синхронизованы и регистрируются в виде сплошных кривых -
см. рис.3.20. Как уже упоминалось в разделе 3.7.2, обработка
экспериментальных данных и сопоставление их с теорией существенно
112
Глава 3
облегчаются, если при освещении уровень инжекции по неосновным носителям
заряда мал. В этом случае изменением поверхностного потенциала на свету
можно пренебречь и считать, что определенному значению Qmd соответствует
на световой и тем-новой кривых эффекта поля одна и та же величина Уу .
Стационарная фотопроводимость при этом значении У$- пропорциональна
расстоянию между двумя кривыми эффекта поля - см. рис.3.20. Величина ста-
Рис.3.20. Кривые эффекта иионаРной фотопроводимости Да" пропор-поля в
темноте (1) и при ииональна введенному ранее эффективному
освещении (2) времени жизни неравновесных носителей
заряда хе/ (соотношение (2.15)). Для тонкого кристалла (d >
"поверхностное" время жизни т* в формуле (2.15)
равно среднему времени, в течение которого движущийся со скоростью 5
носитель заряда достигает поверхности. При одинаковых величинах 5 на двух
больших гранях кристаллической пластины толщиной d это время определяется
соотношением т, = d/2S и, следовательно,
1/V = 1/t0 + 2 S/d. (3.64)
Как видно из формулы (3.64), величину 5 для тонкого кристалла легко
определить, если известны эффективное и объемное времена жизни.
Для того, чтобы из полученной экспериментально зависимости Да0(Ку) найти
функцию те/(Ку) и, следовательно, S(Ys), необходимо хотя бы при одном
значении Уу провести дополнительные измерения кинетики спада
фотопроводимости после импульсного освещения кристалла. В условиях малого
уровня инжекции зависимости Aa0(t) экспоненциальны, причем постоянная
времени спада фотопроводимости равна хеу . Измерив величины Да и хе/ без
приложения поперечного поля (??,"rf = 0), можно найти коэффициент
пропорциональности между До0 и xef, а затем вычислить функцию S( Уу). В
качестве иллюстрации на рис.3.21 показаны типичные экспериментальные
зависимости З^Уу), полученные в разных условиях на реальной поверхности
германия. Их обсуждение мы отложим до раздела
6.3.4. Детальное обсуждение особенностей методики квазистационар-ного
эффекта поля в комбинации со стационарной фотопроводимостью имеется в
монографии А.В.Ржанова [13].
Qmd
Поверхностные электронные состояния
113
Для измерения скорости поверхностной рекомбинации используют также метод
компенсации фотомаг-нитоэлектртеского эффекта фотопроводимостью.
Фотомагнитоэлектриче-ский эффект (эффект Кикоина-Носкова) состоит в
возникновении электрического поля в полупроводнике, помещенном в
магнитное поле, при освещении кристалла с одной стороны сильно
поглощаемым светом (в полосе собственного поглощения) - см. рис.3.22.
Электрическое поле по оси X возникает из-за того, что на диффундирующие
от освещенной поверхности кристалла (по оси Z) неравновесные электроны и
дырки действует со стороны магнитного поля Ву сила Лоренца, отклоняющая
их в разные стороны. В замкнутой цепи от образца потечет электрический
ток 1фмэ, величина которого тем больше, чем больше скорость диффузионного
движения носителей заряда и индукция магнитного поля Ву. Кроме того, при
освещении полупроводника увеличивается его проводимость. Поэтому, если в
цепь включен внешний источник напряжения, появляется ток фотопроводимости
через кристалл. Если полярность внешнего источника выбрана такой, чтобы
ток фотопроводимости был направлен против тока 1фмэ, то при некотором
значении тянущего напряжения UK ток 1фМЭ будет полностью скомпенсирован
ТОКОМ фотопроводимости 1ф" - продольный ток через кристалл, помещенный в
магнитное поле, при освещении не изменится. Это произойдет, когда сила
Лоренца будет равна силе, действующей на носитель заряда со стороны
тянущего электрического поля:
