Фотоэлектрические свойства тонких пленок сульфида свинца
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
получены при пульверизации пленок в следующем режиме.
Ацетат свинца 0.018 М
Тиомочевина0.017 М
Соляная кислота 2.5 мл/л
Температура подложки 120С.
Внешний вид фотоприемника, изготовленного по данной технологии, показан на рис.2.2
.3
2.3Технология получения пленок PbS методом вакуумного испарения
Физический метод изготовления фоточувствительных слоев PbS предусматривает испарение из тигля в вакууме исходного продукта (PbS) на стеклянную или кварцевую подложку до образования тонкого (h ? 0,5-2,0 мкм) поликристаллического слоя. Этот слой затем подвергаются высокотемпературному (300-600oС) прогреву в атмосфере, содержащей кислород, после чего на него термическим испарением в вакууме наносятся тонкопленочные контакты (из золота или индия).
Слои, полученные испарением в вакууме, имеют мелкокристаллическую структуру с размером зерен порядка сотых долей мкм и практически не обладают фоточувствительностью.
В процессе активации происходит собирательная рекристаллизация, размеры индивидуальных микрокристаллитов увеличиваются до долей и единиц микрон, совершенствуется структура слоя, резко возрастает время жизни основных носителей тока, возникает заметная фоточувствительность [5].
2.4 Измерительная установка и методика измерений
Электрические и фотоэлектрические свойства пленок сульфида свинца исследовались на экспериментальной установке, блок - схема которой представлена на рис.2.3 Постоянное напряжение в диапазоне от 0 до 100 В подавалось на образец (1) от источника питания Б5-49 (2). Величина протекающего в цепи тока контролировалась цифровым вольтметром В7-21 (3). При исследовании фотопроводимости пленок в качестве источника света использовалась галогенная лампа накаливания КГМ-12-40 (4), излучение которой после коллиматора проходило сквозь германиевый или интерференционный фильтры (6), прозрачные в инфракрасной области спектра (интерференционный фильтр имел максимум пропускания на длине волны ?=1750 нм). Далее прошедшая часть излучения модулировалось механическим модулятором (5) с частотой 70 Гц и фокусировалась на образце при помощи кварцевых линз (7). Изменение напряжения, подаваемого на лампу от источника питания Б5-46 (8), позволяло проводить измерения фотопроводимости при различных уровнях мощности возбуждающего света. Все оптические элементы, включая камеру с образцом, жестко крепились на одной оптической скамье.
Ток, протекающий через образец, при помощи предварительного усилителя (9) преобразовывался в напряжение, подаваемое на вход селективного усилителя У2-8 (10). Этот же сигнал подавался на двухлучевой осциллограф С1-74 для контроля формы кривой релаксации фотовозбуждения (11).
Кинетические характеристики измерялись с помощью П-импульсов напряжения, подаваемых на образец от генератора, а при измерении кинетики фототока образец, подключаемый к источнику постоянного напряжения, освещался импульсами ИК-света, получаемыми с помощью светодиода АЛ107.
Рис.2.3 Блок-схема установки для измерений фотоэлектрических и электрических характеристик пленок сульфида свинца.
Для измерения температурных зависимостей темнового тока, фототока и вольт-ваттных характеристик использовался криостат специальной конструкции, обеспечивающий работу в температурном интервале 77-400 К и в вакууме не хуже 10-3 Торр (0.133322 Па)(12), создаваемым сорбционным насосом RV 1.5/1 и измеряемым вакуумметром ПМТ-2. Образцы крепились на предметном столике, находящемся в хорошем тепловом контакте со стенкой охлаждаемого криостата. Температура контролировалась калиброванным медным проволочным резистором (13), величина сопротивления которого измерялась цифровым вольтметром Щ4313 (14). Фотовозбуждение пленок осуществлялось через сапфировое окно в корпусе измерительной камеры.
Глава 3. Электрические и фотоэлектрические свойства пленок сульфида свинца
Нами были исследованы три образца, полученные различными методами. На полученном спектре поглощения (рис.3.1) мы видим, что поглощение света приходится в диапазоне от 2000 до 3000 микрометров, что соответствует литературным данным и практически подтверждает теоретические характеристики тонких пленок сульфида свинца.
Рис 3.1 Спектр поглощения образцов тонких пленок PbS, полученных разными методами.
.1 Вольтамперные характеристики тонких пленок сульфида свинца
Для измерения вольтамперных характеристик использовались образцы, полученные методами химического осаждения из раствора, пульверизации раствора на нагретую подложку и пленки полученные методом вакуумного испарения. Измерения проводились при комнатной температуре (20С) от 0 до 90 В.
Для большинства из исследованных пленок ВАХ являются линейными в области напряжений от 0 до 80 В. На для ряда пленок наблюдается сверхлинейная зависимость темнового тока при малых напряжениях, порядка 1-10В.
Причиной такого поведения может быть то, что при низких напряженностях электрического поля основное падение напряжения происходит на межкристаллитной прослойке, так как её сопротивление преобладает над сопротивлением инверсного канала. На данном отрезке напряжений ток дырок определяется свойствами прослойки и возможностью туннелирования дырок сквозь нее. Когда U>Uпор сопротивление окисной фазы становится сравнимым с сопротивление инверсного канала. С этого момента движение ды?/p>