Фотоэлектрические свойства тонких пленок сульфида свинца
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ых образцов имеют вид, характерный для фоточувствительных слоев сульфида свинца с дырочной проводимостью. Темновая проводимость пленок монотонно возрастает с ростом температуры, а кривая зависимости фототока от температуры имеет максимум при определенной температуре, выше которой начинается спадание фототока. Температура максимума для образцов полученных разными методами, разная. Возрастание фототока до температуры, после которой начинается спад фотопроводимости, связано с ростом дрейфовой подвижности дырок, а спадание фотопроводимости при дальнейшем повышении температуры обусловлено уменьшением времени жизни основных носителей заряда. Необходимо отметить, что измерение температурных зависимостей, проводились при напряжениях, соответствующих области выполнения закона Ома.
Для всех полученных тонких пленок сульфида свинца были посчитаны энергии активации. Энергии активации определены, начиная с температуры 200К.
Для слоев, полученных методом химического осаждения Ет=0,13 эВ, для темновой характеристики тока. Для фототока Еф=0,24 эВ. Для слоев, полученных методом пульверизации Ет=0,12 эВ; Еф=0,29 эВ. И для слоев, полученных физическим методом, Ет=0,27 эВ; Еф=0,14 эВ.
Рис.3.5. Температурные зависимости темнового тока (1 - пленки, полученные методом вакуумного испарения, 2 - пленки, полученные методом пульверизации, 3 - пленки, полученные химическим осаждением)
Из [17] установлено, что в низкотемпературной области постоянная времени спада фототока практически не меняется, а активация фототока обусловлена возрастанием дрейфовой подвижности дырок. При более высоких температурах увеличивается вероятность преодоления носителями рекомбинационного барьера, что приводит к уменьшению их времени жизни, а, следовательно, и к гашению фототока.
Рис.3.6. Температурные зависимости фототока (1 - пленки, полученные методом вакуумного испарения, 2 - пленки, полученные методом пульверизации, 3 - пленки, полученные химическим осаждением)
.3 Люксамперные характеристики тонких плёнок сульфида свинца.
Генерация носителей заряда под действием света приводит к изменению электропроводности ? полупроводника, которая для неравновесных электронов ?n и дырок ?p записывается в виде:
где и - концентрации равновесных электронов и дырок.
Фотопроводимость определяется выражением:
Концентрации неравновесных носителей ?n и ?p зависят от интенсивности и длительности освящения полупроводника. Пусть ?n и ?p - концентрация, генерируемых светом носителей заряда. Если интенсивность монохроматического освящения слоя толщиной dx равна I, а коэффициент поглощения ?, то количество световой энергии, поглощенной в единицу времени в единицу объема равно:
?I
Для области собственного поглощения количество генерируемых носителей ?n и ?p пропорционально величине ?I и равно:
?I
где - коэффициент квантового выхода.
При достаточно длительном освещении образца устанавливается стационарное значение неравновесной концентрации фотоносителей ?nст и ?pст
?
?
и - времена жизни неравновесных носителей.
?
Если один из членов последнего соотношения значительно больше другого за счет разницы подвижностей или времени жизни, то фотопроводимость осуществляется носителями одного знака и называется монополярной. Для полупроводника PbS подвижности дырок больше подвижности электронов (, ). Поскольку в инверсном слое , то для большинства образцов
?
Отсюда следует выражение для люксамперной характеристики при линейном законе рекомбинации
?
ЛАХ является в этом случае линейной. На рисунке (Рис.3.4) видно, что люксамперные характеристики для образцов, полученных химическими методами, линейны при малых интенсивностях света и сверхлинейны при больших интенсивностях, тогда как для физических слоев эти зависимости сублинейны. Сверхлинейная зависимость наблюдается только при линейной рекомбинации в области температурного гашения фототока.
Рис. 3.4. Люксамперные характеристики (1 - пленки, полученные методом вакуумного испарения, 2 - пленки, полученные методом пульверизации, 3 - пленки, полученные химическим осаждением).
Таким образом, в образцах, полученных химическими методами, осуществляется мономолекулярная рекомбинация, т.е. рекомбинируют свободные дырки с электронами, захваченными на акцепторные центры в приграничной области кристаллитов. Для физических слоев рекомбинация бимолекулярна (квадратична), в фотопроводимости принимают участие носители обоих типов - электроны и дырки. Люксамперные характеристики подтверждают сделанный ранее вывод о различных механизмах токопереноса в физических и химических слоях.
3.4 Зависимость свойств тонких пленок сульфида свинца от времени хранения на воздухе
Практическая ценность тонких пленок сульфида свинца очевидна, но немаловажный фактор в сфере практического применения это долговечность полученного образца, сохранность его основных характеристик с течением времени, а также условия его использования при влиянии различных внешних факторов. Технология полимерной герметизации позволяет обеспечить сохранность фоточувствительных пленок, а также обеспечить надежность и длительность работы приборов с использованием тонких пленок PbS при климатических воздействиях во время эксплуатации. П