Вплив опромінення електронами з Е=1,2 МеВ на електричні, фотоелектричній оптичні властивості монокристалів сульфіду кадмію, легованого атомами індію, Детальна інформація

Вплив опромінення електронами з Е=1,2 МеВ на електричні, фотоелектричні

й оптичні властивості монокристалів сульфіду кадмію, легованого атомами

індію

Сульфід кадмію належить до перспективних напівпровідникових матеріалів, які використовуються в електронній, оптоелектронній і лазерній техніці. Фізичні властивості кристалів CdS суттєво залежать від їхнього дефектного стану. Крім того, внаслідок ряду особливостей, все частіше ці сполуки розглядають як модельний матеріал для вивчення типу і структурних особливостей дефектів у широкозонних напівпровідниках групи АІІВІV. Тому великий інтерес викликає дослідження впливу власних дефектів решітки і їх комплексів (які включають також легуючі домішки) на фізичні властивості CdS-монокристалів. Зручним методом зміни дефектного стану зразків є опромінення їх частинками високих енергій.

У поданій статті досліджувався вплив опромінення швидкими електронами на електричні, фотоелектричні й оптичні властивості легованих індієм монокристалів CdS. Монокристали вирощувалися в інституті монокристалів (м. Харків) із розплаву спеціально очищеного порошку CdS в атмосфері інертного газу під тиском 1,86(107 Па. Легування індієм здійснювалося у процесі вирощування. Згідно з паспортними даними, концентрація індію в різних зразках становила NIn(1018см-3, NIn(1019см-3 і NIn(1020см-3. Опромінення зразків електронами з енергією 1,2 МеВ відбувалося на лінійному прискорювачі. Кристали при опроміненні охолоджувалися парами рідкого азоту і їхня температура при опроміненні не піднімалася вище 290 К. Доза опромінення становила Ф(2(1017см-2.

Спектри поглинання (СП) і фотолюмінесценції (ФЛ) вимірювалися стандартним методом на змінному сигналі з використанням синхронного детектування. Як аналізу- ючі прилади використовувалися спектрографи ИСП-51 і ИКС-12. Вимірювання спектрального розподілу фотопровідності (ФП) й оптичного гашення фотопровідності (ОГФ) здійснювалися стандартним методом на постійному сигналі.

Експериментальні результати

490 нм (Т=80 К) добре узгоджується із зростанням ширини забороненої зони (Еg) монокристала CdS при його охолодженні.

>550 нм, що особливо добре спостерігається при низьких температурах (рис. 1, криві 3 і 4).

1,4 мкм (останній виморожується при зниженні температури), за яке відповідальні вакансії кадмію (VCd) [1, 2] (рис. 2а, крива 1).

зміщується в довгохвильову область до 0,82 мкм (рис. 2а, крива 3).

=365 нм) ртутної лампи ДРШ-250 на свіжо сколотих поверхнях кристала.

0,95 мкм (рис. 3, крива 2).

(525 нм (рис. 4, крива 3).

480 нм (рис. 4, крива 4).

1,2 мкм, яка не ідентифікується в неопромінених кристалах.

Обговорення результатів експерименту

524 нм), які спостерігалися при кімнатній температурі в легованих In монокристалах CdS (рис. 1, пік І). Оцінена нами (за положенням домішкового максимуму ФП) енергія іонізації центра InCd, як виявилось, дорівнює Е=Ес-(0,06(0,02) еВ, що добре узгоджується з енергетичним положенням донора InCd, визначеним іншими авторами [1].

Додаткове білякрайове поглинання і максимум фотопровідності, які спостерігаються при кімнатній температурі, зумовлені фотозбудженням електронів із валентної зони на донорні центри InCd з подальшою їхньою термоіонізацією (при високих температурах) у зону провідності. Двосхідчасті переходи подібного типу часто спостерігаються в легованих широкозонних напівпровідниках АІІВVІ [3]. При зниженні температури внаслідок заповнення донорних центрів електронами і зменшення ймовірності їх термоіонізації в зону провідності, відбувається виморожування піків домішкового поглинання і фотопровідності.

525 нм при збільшенні концентрації In та її гашення при підвищенні температури (внаслідок зменшення заповнення центрів InCd електронами). Центри з подібними смугами люмінесценції спостерігались у кристалах CdS, легованих Li, який також утворює мілкі домішкові рівні в зоні [2].

Зменшення інтенсивності випромінювання у легованих кристалах, розмиття і втрата структури найбільш домінуючої з-люмінесценції, зміщення її максимуму в короткохвильову область спектра (при кімнатній температурі) і відсутність спектрів екситонної люмінесценції (рис. 3 і 4) свідчить про значну дефектність легованих зразків, особливо при високих концентраціях легуючої домішки (NIn=1019-1020 см-3).

Параметри елементарної комірки (визначені за допомогою рентгенівського дифрактометра HZG-4A) легованих кристалів відрізняються від параметрів нелегованих зразків (табл. 1.).

Таблиця 1

Параметри елементарної комірки CdS i CdS:In монокристалів (NIn(1019 см-3)

CdS CdS:In

До опромінення CdS:In



4,1351

(4,1369) 6,7130

(6,7157) 4,1320 6,7100 4,1340 6,7125