Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках - Вавилов В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Шейикманом и др. [57, 58]. Наблюдались изменения фоточувствительности, интенсивности свечения некоторых полос люминесценции, спектра термостимулированной проводимости, увеличение темпового тока и появление остаточной проводимости (эффект памяти). Эти эффекты были связаны с образованием новых центров рекомбинации и центров прилипания.
Было сделано предположение, что центры прилипания вводятся при коагуляции серных вакансий, изменивших
X, CM~f
О 50 100
t, мин
Рис. 5.18. Изменение коэффициента поглощения и моно-кристалла MgO при облучении мягкими рентгеновскими квантами для двух полос: 5,73 эВ (1) и 4,27 эВ (2). г = Г = 295 К 155]. обл изм
ФОТОСТИМУЛИРОПЛ1ШЫЕ ПРОЦЕССЫ В CdS
179
свое зарядовое состояние, с дефектами, не являющимися центрами прилипания (биографические дефекты). Этот процесс диффузионно-контролируемый и имеет энергию активации, равную 0,3 эВ. По мнению авторов, центры рекомбинации образуются при разрушении комплексов (донорпо-акцепторная пара). В присутствии свободных дырок один из компонентов комплекса (r-центр), захватывая дырку, становится нейтральным, силы кулоновско-го взаимодействия между членами пары исчезают.
При отключении света первоначальный заряд г-центра восстанавливается. При тепловой диффузии происходит объединение центра с междоузельный атомом кадмия (мелким донорным центром) в донорно-акцепторную пару. Таким образом, кристалл возвращается в исходное состояние. В CdS с прнмесыо Си в состав вновь образующихся иод воздействием света центров быстрой рекомбинации могут входить также атомы Си.
Было показано [57, 58], что падение фоточувствитель-пости в ходе фотохимических реакций связано с преобразованием очувствляющих центров рекомбинации (г-центров) в присутствии свободных дырок.
Вызванные воздействием лазера изменения оптических свойств монокристаллов CdS [59, 60] объяснены авторами допороговым радиационным дефектообразованием и низкотемпературной фотостимулированной диффузией сме-щенных в междоузлия атомов S и Cd.
В работах Бродина, Давыдова и др. [59, 60] исследовались спектры люминесценции, спектры поглощения и отражения, а также термостимулироваиная проводимость CdS-кристаллов после облучения их несколькими импульсами многомодового рубинового лазера. Мощность единичного импульса составляла 108 Вт/см2.
Измерения велись па внутренних сколах предварительно облученных кристаллов либо с той грани кристалла, на которую лазерные импульсы не попадали. Воздействие лазерного излучения приводило к резкому усилению интенсивности линии излучения и поглощения экситопа (рис. 5.19, 5.20), связанного с нейтральным донором (центр свечения — вакансия S). Наблюдалось гашение краевого излучения (центра свечения — междо-узельная S) и перераспределение интенсивности краевого излучения.
12*
ISO ДЕФЕКТЫ В БИНАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
Рис. 5.19. Спектры люминесценции кристаллов CdS при 4.2 К: I) до облучения лазерным пучком, г) после облучения 10 импульсами, з) 20 импульсами. Кривые спектров краевого излучения (с левой стороны) изменены следующим образом: 1 уменьшена в 5 раз, 3 увеличена в 2 раза [59].
/люм, отн. вд
Я, А
[ГЛ. 5
Рис, 5.20. Спектры люминесценции кристаллов CdS при Т=77 К: 1) до облучения лазерным пучком, 2) после воздействия несколькими импульсами [50].
Ф0Т0СТИМУЛИР0ВЛ1ШЫЕ ПРОЦЕССЫ В CdS
181
Анализируя динамику радиационных изменений (см. рис. 5.19, 5.20), авторы [591 пришли к'заключению о возможности фотостимулированной миграции и генерации дефектов Френкеля (серной вакансии и S в междоузлии). Этими процессами объясняется наблюдаемое гашение краевого излучения (см. рис. 5.19).
J, 10~?А(1); J,10'9A(Z)
т,к т,к
а) б)
Рлс. 5.21. Кривые термостимулированной проводимости CdS до (1) и после (г) облучения рубиновым лазером для двух интервалов температур
[60].
Воздействие лазерного импульса приводит к существенным изменениям кривых термостимулированной проводимости (рис. 5.21) [60]. Фотостимулированное радиационное дефектообразование инициирует появление центров захвата (с энергетическими уровнями, расположенными на глубине 0,14 и 0,4 эВ от дна зоны проводимости), связанных с серными вакансиями.
182
ДЕФЕКТЫ В БИНАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
[ГЛ. 5
В энергетическом спектре ловушек обнаружены уровни Ес — 0,32 и Ес — 0,5 эВ, связанные со сложными дефектами, включающими междоузельные атомы S и Cd. Образование вакансий н междоузельных атомов изменяет характер распределения донорных уровней в CdS. Так, например, если до облучения лазерными импульсами электрический ток кристалла определялся основными носителями, поступающими с уровня Ес — 0,12 эВ, то после облучения он, по мнению авторов Романенко, Степанчеи-ко, Шаблия, обусловлен мелкими донорами Ес — 0,05 эВ, связанными с изолированными вакансиями S [60].
