Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 |

Для идентификации природы наблюдаемых максимуВозможен и другой механизм диссоциации экситона, мов в спектрах ФП слоистых кристаллов GeSe в области способный объяснить особенности наблюдаемой ФП в фундаментального поглощения воспользуемся данныкристаллах GeSe. Экситон, рождаемый светом вблизи ми изучения анизотропии края собственного поглощеточки k = 0, где кинетическая энергия мала, мигрируя ния [9Ц14], спектров электроотражения и расчетами по кристаллу, может либо аннигилировать, испуская зонной структуры [15Ц18] с учетом правил отбора для квант света, либо диссоциировать, взаимодействуя с дипольных оптических переходов. Кристаллический мопримесными атомами (в нашем случае с катионными носеленид германия является прямозонным полупроводвакансиями). В результате в кристалле появляется своником с шириной запрещенной зоны Eg = 1.29 эВ [15] бодный носитель, время жизни которого может значии обладает сильно анизотропным краем собственного тельно отличаться от времени жизни свободной пары поглощения [9Ц12]. Минимальный прямой зазор в GeSe электрон-дырка. Соотношение между количеством анv c соответствует переходу V1 V1 [16Ц18]. С учетом нигилирующих и диссоциирующих экситонов опредеданных о структуре энергетических зон моноселенида ляется концентрацией примесных атомов, с которыми германия можно сделать следующие выводы:

способен взаимодействовать экситон, и временем жизни а) ярко выраженный пик 1.35 эВ в спектрах ФП экситона до спонтанной аннигиляции. С учетом вышеизслоистых кристаллов GeSe является собственным и ложенного наблюдаемый максимум при hmax = 1.32 эВ обусловлен прямыми зона-зонными переходами между в спектрах фотопроводимости можно связать с фотоакv c ковариантными участками зон V1 -V1, разрешенными в тивным распадом экситонов на катионных вакансиях в поляризации E a;

кристаллической решетке GeSe.

б) пик 1.44 эВ обусловлен непрямыми зона-зонными Длинноволновое крыло сигнала Iph(h) в поляризапереходами с потолка валентной зоны на дно зоны ции E a в основном формируется ходом коэффициv c проводимости (переходы, разрешенные в поля2 1 ента поглощения и может быть искажено локальными ризации E b).

неоднородностями, вызванными большим числом заряВысокоэнергетические особенности, наблюдаемые в женных вакансий в катионной подрешетке, наличием спектрах ФП кристаллов GeSe при 1.75 и 2.25 эВ дефектов упаковки, атомов примеси и связанным с ними (рис. 2), соответствуют более глубоким состояниям, потенциальным рельефом, что приводит к размытию которые проявляются в спектрах отражения и электрокраев зон.

отражения [15Ц17].

По мере увеличения отклонения от стехиометрии При исследовании анизотропии спектров поглоще- кристаллов происходит образование примесной акцепния кристаллов GeSe в области низких температур торной зоны за счет большого количества собственных 2 Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 146 Д.И. Блецкан, Й.Й. Мадяр, В.Н. Кабаций дефектов Ч вакансий катионов (1017-1018 см-3), о чем увеличивает от 0.4 до 1.5 ат % [20]. Следует отметить, убедительно свидетельствует ДметаллическийУ характер что растворимость примесей в вакансиях ограничена температурной зависимости электропроводности таких и всегда меньше концентрации вакансий. При наличии кристаллов. Выполненные авторами [5] исследования свободных вакансий возможно также растворение притемпературной зависимости удельного сопротивления и меси Bi в значительных количествах путем замещения постоянной Холла RH кристаллов GeSe с различной кон- германия в узлах решетки, подобно механизму раствоцентрацией дырок от 7 1016 до 5 1017 см-3 показали, рения примесей в халькогенидах свинца. В этом случае что при критическом значении концентрации носителей изменение концентрации носителей тока определяется pc 4 1017 см-3 действительно имеет место переход соотношением валентности германия и висмута.

металл-полупроводник и наличие в запрещенной зоне С учетом этих данных можно предположить, что примесной зоны, связанной с преобладающими дефекосновным механизмом растворения малых концентратами. Проводимость при pc равна 20 Ом-1 см-1, что ций примеси Bi в моноселениде германия со значительсравнимо с трехмерной минимальной металлической ным отклонением от стехиометрии также является запроводимостью.

полнение катионных вакансий. Локализуясь в вакансиях, Наличие большого числа заряженных вакансий, а атомы примеси Bi отдают свои валентные электроны Se, также протяженных плоских дефектов [8] и винтовых уменьшая тем самым общую концентрацию дырок, дислокаций [19] обусловливает появление напряжений приводя к наблюдаемому резкому падению темновой в кристаллической решетке GeSe (вакансия определяет электропроводности и увеличению интегральной фотопоявление деформаций растяжений вблизи дефекта).

проводимости. При локализации атомов примеси в ваВозникающее при этом своего рода разупорядочение кансиях вместе с уменьшением концентрации вакансий решетки снимает запрет на правила отбора оптических увеличивается концентрация точечных дефектов нового переходов, что проявляется в уменьшении интенсивнотипа Ч примесных дефектов замещения, ответственных сти и уширении собственных максимумов, а также в за примесную ФП с максимумом при hmax = 1.11 эВ.

ослаблении их поляризационных зависимостей, а в спекВ области больших концентраций примесь висмута тре ФП доминирующей становится экситонная полоса растворяется путем замещения германия, но одноврес максимумом при 1.32 эВ (рис. 3), обусловленная дисменно увеличивает концентрацию вакансий в исходном социацией экситонов при взаимодействии с дефектами веществе, что и служит причиной невозможности инверрешетки.

сии типа проводимости с p на n в кристаллах GeSe. При При легировании соединений AIVBVI примесью Bi размере катиона, превышающем размер иона германия, возникает ряд дополнительных эффектов, связанных с (случай Bi) возникают деформации сжатия, частично дефектообразованием из-за отклонения состава от стекомпенсирующие деформации растяжения вблизи друхиометрического. Уже сам факт введения в соединение гих вакансий.

в заметных количествах (соизмеримых с концентрацией Вероятно, реальная картина дефектообразования в собственных точечных дефектов) примеси замещения в монохалькогенидах германия при отклонении от стехиоподрешетке элемента IV группы приводит к дополниметрии и легировании носит более сложный характер и тельному изменению соотношения концентрации основвключает в себя образование комплексов собственных ных компонентов в кристалле. При существенном разлиточечных дефектов и примесных атомов, а возможно, чии размеров атома вводимой примеси и замещаемого и новых фаз (двойных или тройных) вследствие химиатома процесс легирования может сопровождаться генеческого взаимодействия примеси с одним или двумя рацией дополнительных собственных точечных дефектов основными компонентами.

и изменением формы их нахождения в кристаллах.

В соединениях типа AIVBVI донорное или акцептор5. Заключение ное действие примеси, как правило, определяется ее валентностью. Примеси элементов V группы (Bi, Sb), Значительное отклонение от стехиометрии и наличие замещая катионы, но имея во внешней оболочке на широкой односторонней области гомогенности в GeSe один электрон больше, чем замещаемые атомы, облаприводит к образованию большого количества катиондают донорным действием. Однако наличие большого ных вакансий в кристаллах (1017-1018 см-3), обусловколичества вакансий германия существенно влияет на характер вхождения примесей в решетку монохалько- ливая тем самым p-тип проводимости, формирование генидов германия. Так, в теллуридах германия и оло- акцепторной примесной зоны и, как следствие, наличие ДметаллическогоУ характера температурной зависимова реализуются два механизма растворения примесных сти электропроводности и размытие тонких эффектов атомов Bi [20]. В области малых концентраций атомы в спектрах ФП. Эффективным средством управления примеси преимущественно растворяются в вакансиях и электрическими и фотоэлектрическими свойствами этих изменяют концентрацию носителей в соответствии со своей валентностью. Вместе с тем растворимость при- кристаллов является легирование их донорной примемесей в вакансиях зависит от концентрации вакансий в сью висмута. Вместе с тем инверсии типа проводимости исходном материале. Например, в том же GeTe с увели- в кристаллах GeSe не удается достичь путем целенаправчением числа вакансий растворимость примеси висмута ленного легирования висмутом.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Влияние отклонения от стехиометрии и легирования на спектры фотопроводимости... В слоистых кристаллах GeSe в области низких темпе- Influence of the deviation ратур экситонные эффекты играют существенную роль from stoichiometry and the doping не только в процессах оптического поглощения, но и в of GeSe layered crystals процессах фотопроводимости.

on their photoconductivity spectra D.I. Bletskan, J.J. Madyar, V.N. Kabaciy Список литературы Uzhgorod National University, [1] Д.И. Блецкан. Кристаллические и стеклообразные халь88000 Uzhgorod, Ukraine когениды Si, Ge, Sn и сплавы на их основе (Ужгород, Mukachevo Technological Institute, ОАО ДИздательство ЗакарпатьеУ, 2004) т. 1.

89600 Mukachevo, Ukraine [2] H. Wiedemeier, P.A. Siemers. Z. Anorg. Allg. Chem., 411 (1), 90 (1975).

Abstract

Presented are polarization photoconductivity spectra [3] С.Г. Карбанов, Е.А. Статнова, В.П. Зломанов, А.В. Новоof the GeSe layered crystals with the stoichiometry deviation and селова. Вестн. МГУ. Сер. Химия, 13 (5), 531 (1972).

the bismuth doping that have been grown by a statical sublimation [4] S. Asanabe, A. Okazaki. J. Phys. Soc. Japan, 6, 989 (1960).

method. In spectra of relatively pure GeSe crystals at T = 293 K [5] S. Ishida, T. Fukunaga, T. Kinosada, K. Murase. Physica, in the intrinsic absorption edge region two strongly polarized BC105 (1Ц3), 70 (1981).

peaks at hmax = 1.35 eV (E a) and hmax = 1.44 eV (E b) [6] Y. Ishihara, I. Nakada. Phys. Status Solidi B, 105, 285 (1981).

v c v c were found. They are caused by the V1 V1 and 2 [7] Y. Ishihara, Y. Ohno, I. Nakada. Phys. Status Solidi B, 121 (1), optical transitions, respectively. In the low temperature region 407 (1984).

the excitation photoconductivity, with the peak 1.32 eV at hmax, [8] D.S. Kyriakos, A.N. Anagnostopoulos. J. Appl. Phys., 58, caused by dissociations of excitons on cation vacancies was (1985).

revealed. With increasing the surplus of Se in crystals, a sharp rise [9] А.П. Захарчук, С.Ф. Терехова, С.М. Тодоров, Г.Г. Цебуля.

was observed in the excitons maximum intensity of the spectra.

ФТП, 10, 2367 (1976).

It has been shown that the bismuth donor impurity doping is an [10] M.P. Lisitsa, A.P. Zakharchuk, S.F. Terekhova, G.G. Tsebulya, effective way to vary the electrical and photoelectrical properties L.K. Mladov, S.M. Todorov. Phys. Status Solidi B, 75 (1), Kof GeSe crystals.

(1976).

[11] S.V. Vlachos, A.P. Lambros, A. Thanailakis, N.A. Economou.

Phys. Status Solidi B, 76 (2), 727 (1976).

[12] S.V. Vlachos, A.P. Lambros, N.A. Economou. Sol. St.

Commun., 19, 759 (1976).

[13] Д.А. Гусейнова, А.М. Кулибеков, И.К. Нейманзаде. ФТП, 17, 738 (1983).

[14] Д.А. Гусейнова, А.М. Кулибеков, Г.С. Оруджев. ФТП, 19, 2059 (1985).

[15] В.А. Тягай, В.Н. Бондаренко, А.Н. Красико, Д.И. Блецкан, В.И. Шека. ФТТ, 18, 1433 (1976).

[16] G. Valiukonis, F.M. Gashimzade, D.A. Guseinova, G. Krivaite, A.M. Kulibekov, G.S. Orudzhev, A. ileika. Phys. Status Solidi B, 117, 81 (1983).

[17] G. Valiukonis, D.A. Guseinova, G. Krivaite, A. ileika. Phys.

Status Solidi B, 185, 299 (1986).

[18] F.M. Gashimzade, D.G. Guliev, D.A. Guseinova, V.Y. Shteinshrayber. J. Phys: Condens. Matter, 4, 1081 (1992).

[19] Д.И. Блецкан. УФЖ, 24, 1321 (1979).

[20] Г.С. Бушмарина, Б.Ф. Грузинов, Л.М. Сысоева. Рост и легирование полупроводниковых кристаллов и пленок (Новосибирск, Наука, 1977) ч. 1, с. 286.

Редактор Л.В. Шаронова 2 Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Pages:     | 1 | 2 |    Книги по разным темам