Освітній портал MyReferatik

Зміст

АНОТАЦІЯ …...………… 4
ВСТУП ……..………... 5
РОЗДІЛ 1. Будова та дефекти кристалів CdTe
1.1. Кристалічна структура CdTe ..…………. 8
1.2. Дефектно-домішкова система в CdTe
1.2.1. Дефекти в CdTe ........………..…....… 10
1.2.2. Домішка хлору в CdTe ...…........…. 15
1.2.3. Комплекси за участю хлору в CdTe ..…………….... 16
1.2.4. Домішка алюмінію в CdTe ....... 17
1.2.5. Домішка германію в CdTe ....... 20
РОЗДІЛ 2. Фотоелектричні властивості CdTe
2.1. Електропровідність CdTe ..........………...….… 23
2.1.1. Електропровідність власного напівпровідника ...... 23
2.1.2. Електропровідність домішкового напівпровідника .......... 28
2.1.3. Температурна залежність електропровідності ........ 32
2.2. Фотопровідність .....……………..…...…..…… 34
2.2.1. Фотопровідність CdTe ... 49
2.3. Фотолюмінісценція кристалів CdTe ……..… 51
2.3.1. Екситонна фотолюмінісценція ........……… 52
2.3.2. Крайова фотолюмінісценція ………. 54
РОЗДІЛ 3. Експериментальні дослідження кристалів CdTe
3.1. Визначення енергій активації домішкових і дефектних рівнів ..... 56
3.2. Дослідження спектральної залежності фотоструму
нелегованого та легованого CdTe при Т=80К ....… 57
3.3. Дослідження температурної залежності фотоструму
різних зразків CdTe ….…......... 61
3.4. Вплив водню на спектральну залежність фотоструму CdTe ......... 67
ВИСНОВКИ …...….………....… 71
ЛІТЕРАТУРА ……........…………..….... 72

АНОТАЦІЯ

Кітик І.Я. Вплив водню на фотоелектричні властивості CdTe. Магістерська робота, Дрогобицький державний педагогічний університет ім.І.Франка, Інститут фізики, математики та інформатики, Дрогобич, 2006.
До захисту представлено рукопис, в якому проведений аналіз літературних даних по фотоелектричних властивостях в телуриді кадмію.
В роботі проведені дослідження спектральної залежності та температурної темнової та фотопровідності в CdTe як спеціально нелегованому та легованого домішками хлору та алюмінію так і після обробки цих зразків у водні.

АННОТАЦИЯ

Китык И.Я. Влияние водорода на фотоэлектрические свойства CdTe. Магистерская работа, Дрогобычский государственный педагогический университет им.И.Франка, Институт физики, математики и информатики, Дрогобыч, 2006.
К защите представлена рукопись, в которой проведенный анализ литературных данных по фотоэлектрическим свойствам в телуриде кадмия.
В работе проведены исследования спектральной зависимости и температурной темновой и фотопроводимости в CdTe как специально нелегированного и легированного примесями хлору и алюминию так и после обработки этих образцов в водороде.

ВСТУП

Напівпровідникові сполуки А2В6 належать до добре відомих і перспективних матеріалів, які в останні роки інтенсивно вивчаються. Ці матеріали можуть поступово змінювати свої властивості із зміною складу і, таким чином, дають змогу одержати напівпровідники з керуючими і наперед визначеними характеристиками. Серед них є такі, які використовуються для створення детекторів випромінювання, транзисторів, діодів, мікросхем та інш. Сучасні завдання напівпровідникових приладів потребують досконалих кристалофосфорів, що працюють в широкій спектральній області.
Перспективним матеріалом для цієї мети є телурид кадмію (CdTe). Значна кількість праць в численній літературі по телуриду кадмію присвячена люмінесценції. Прямі переходи зона-зона та переходи через мілкий акцепторний рівень викликають випромінювання в інфрачервоній області. Для отримання люмінесценції у видимій області використовуються тверді розчини CdTe із ZnTe та МnТе.
Будучи непрозорим у видимій області спектру, він володіє добрим пропусканням ( 70%) електромагнітного випромінювання для довжин хвиль 2,0-30мкм. Це дозволяє використовувати його для виготовлення фільтрів в даній частині спектру та електронно-оптичних модуляторів у близькій та далекій інфрачервоній області.
Телурид кадмію володіє ефектом Гана. Хоча параметри діодів Гана, що виготовлені із CdTe, дещо гірші за аналогічні GaAs-діоди, в певних областях вони також можуть успішно використовуватись. Цікаві п'єзоелектричні властивості CdTe дають можливість застосовувати його в сучасних радарних системах.
Напівпровідникові матеріали із шириною забороненої зони 1,5-1,6еВ мають найкращу ефективність як сонячні елементи. Телурид кадмію, як показують дослідження, є багатообіцяючим матеріалом і в цій області.
Телурид кадмію, легований домішками перехідних елементів, має унікальні фоторефракційні властивості і є перспективним матеріалом для розробки телекомунікаційних мереж. Його електрооптичний коефіцієнт втричі більший за електрооптичний коефіцієнт GaAs і ІnР.
Можливі також і інші застосування CdTe в тому числі як матеріалу для детекторів радіаційного випромінювання.
В літературі є відомості про вплив домішок і власних дефектів на фізичні властивості кристалів CdTe. Проте існує проблема вирощування цих кристалів із наперед заданими властивостями. В зв’язку з тим в останній час ведуться дослідження впливу водню на різні властивості напівпровідників. Відомо, що в деяких напівпровідниках водень, пасивуючи дрібні домішкові центри приводить до зростання часу життя носіїв заряду, змінює електричні та оптичні властивості цих матеріалів.
Залежно від конкретної мети використання вимагається питомий опір порядку 109Ом·см або навіть більше та великі добутки рухливості на час життя носіїв заряду (μτ~10-3см2В-1).
Існує два шляхи одержання CdTe високого питомого опору. Першим і, можливо, найважливішим є вирощення бездомішкових, бездефектних, однорідних за складом, стехіометричних кристалів. Другий - це легування CdTe елементами третьої і сьомої груп таблиці Менделєєва, зокрема In, Ga, Al і Сl, J, Br та іншими. Елементи третьої групи таблиці Менделєєва заміщають Cd в кадмієвій підгратці і "заліковують" їх вакансії, що призводить до зростання питомого опору кристалів, а також дають можливість змінювати їх тип провідності та отримувати кристали n-типу. Однак всяке введення в кристали CdTe інших домішок призводить до утворення в забороненій зоні додаткових енергетичних рівнів, в зв'язку з чим створюються умови прискорення темпу рекомбінації вільних носіїв заряду і зменшення часу їх життя. Компенсація існуючих дефектів приводить також до істотного впливу і на рухливість вільних носіїв заряду.
Подібна картина впливу легування на фізичні властивості CdTe має місце при легуванні елементами сьомої групи таблиці Менделєєва. Елементи цієї групи в гратці CdTe заміщають Те, а тому "заліковують" вакансії Те.
Для CdTe характерним є явище самокомпенсації - нейтралізації дії введених домішок донорного чи акцепторного типу утворенням власних дефектів, що є енергетично вигідним для кристалу. Власні дефекти, взаємодіючи з домішками, за певних умов можуть утворювати різного типу електрично активні і неактивні комплекси [1]. Однак компенсація існуючих дефектів не завжди сприяє можливості отримання кристалів CdTe з великою рухливістю, великим часом життя нерівноважних носіїв заряду.
Вивчення впливу водню на температурну та спектральну залежність фотоструму кристалів CdTe представляє як науковий так і практичний інтерес – дослідити ще один можливий метод одержання досконалих кристалів CdTe, які будуть задовольняти зростаючі вимоги напівпровідникової електроніки.
Мета роботи - дослідження впливу домішкових і власних дефектів телуриду кадмію та дослідження впливу обробки цих кристалів в атмосфері водню, що визначають його фотоелектричні властивості.
Об'єктом дослідження стали кристали нелегованого CdTe, а також кристали леговані хлором та алюмінієм.
Метод дослідження - вимірювання спектральних та температурних залежностей фотоструму вихідних, легованих хлором та алюмінієм, зразків CdTe, та цих же зразків оброблених у водні і визначення енергії іонізації електрично активних домішкових центрів.
Наукова цінність одержаних результатів насамперед полягає в тому, що зроблені на основі досліджень висновки, добре узгоджуються із літературними джерелами.
Нужно отремонтировать деталь из бронзы, алюминия, чугуна, нержавейки? Заказывайте сварочные работы в киеве через «Скорую сварочную помощь». Команда, состоящая из сварщика 4-5 разряда и слесаря-сборщика, на специально оборудованном автомобиле приедет на площадку заказчика и выполнит сварочные работы любой сложности.

ВИСНОВКИ

Досліджуючи електричні і фотоелектричні властивості CdTe спеціально нелегованого і легованого хлором та алюмінієм, а також зразків оброблених в газовому розряді в атмосфері водню встановлено що:
1. CdTe вирощений методом сублімації є напівпровідником р-типу у якому проявляються два рівні 0,56еВ та 0,30еВ. Згідно літературних даних рівень 0,56еВ можна класифікувати як міжвузловий кадмій (Cd2+);
2. опір напівпровідника різко зростає при легуванні кристалу елементами третьої та сьомої груп таблиці Менделєєва за рахунок заміщення даними елементами вакансій кадмію (90%) та вакансій телуру, за допомогою легування також можна змінити провідність кристалу;
3. після обробки CdTe у водні фотопровідність значно зросла. Водень досліджуваний в напівпровідниках ZnSe, GaAs, InP. В цих роботах показано, що водень може приводити до зміни дефектного складу напівпровідника, і зокрема, до збільшення рухливості носіїв заряду і зменшення концентрації центрів рекомбінації. Зріст фотопровідності у CdTe можна пояснити впливом водню на приповерхневі шари зразків і зміною структури рекомбінаційних центрів або впливом водню на зміну рухливості основних носіїв заряду;
4. досліджуючи спектральну залежність фотоструму зразка CdTe:Cl до і після обробки у водні при 300К та 80К з’ясовано, що криві спектральної залежності фотоструму для зразків оброблених у водні при кімнатній та азотній температурі істотно відрізняються за величиною. При азотній температурі фотострум у максимумі може зростати на 2-3 порядки.

ЛІТЕРАТУРА

[1] Д.В.Корбутяк, С.В.Мельничук, П.М.Ткачук. Домішково-дефектна структура CdTe:Cl - матеріалу для детекторів іонізуючого випромінювання //УФЖ. - 1999, т. 44, № 6 - с. 730-737.
[2] Косяченко Л.А., Марков А.В. и др. Особенности электропроводности монокристаллов Cd1-xZnxTe и Cd1-xMnxTe. //ФТП, 2003, том 37, вып. 12.
[3] Крегер Ф. Химия несовершенных кристаллов. - М.: "Мир". -1970. - с. 476-489.
[4] Медведев С.А. Фізика и химия соеденений AIIBVI. - М.: Мир, 1970.
[5] Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и металловедение. - М.: Металлургия, 1973. 496с.
[6] Г.А. Ильчук, H.A. Украинец, В.И. Иванов-Омский, Ю.В. Рудь, В.Ю. Рудь. Оптоэлектронные явления в полуизолирующих монокристаллах CdTe и структурах на их основе //ФТП. - 1999, т. 33, вып. 5. - с. 553-558.
[7] B.K.Meyer, W.Stadler. Native defect identification in II-VI materials //Journal of Crystal Growth, 161 (1996). - p. 119-127.
[8] M.Hage-Ali, P.Siffert. Status of semi-insulating cadmium telluride for nuclear radiation detectors //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A 322 (1992). - p. 313-323.
[9] U.Reislohner, J.Grillenberger, W.Witthuhn. Band-gap level of the cadmium vacancy in CdTe //Journal of Crystal Growth, 184/185 (1998). - p. 1160-1164.
[10] U.Reislohner, N.Achtziger, C.Hulsen, W.Witthuhn. Passivation and reactivation of shallow level defects in p-CdTe after low-energy hydrogen implantation //Journal of Crystal Growth, 214/215 (2000). - p. 979-982.
[11] Матвеев О.А. Основные принципы послеростового отжига слитка CdTe:Cl для получения полуизолирующих кристаллов //ФТП. - 2000, т. 34, вып. 11. - с. 1316-1321.
[12] P.Hosehl, P.Moravec, J.Franc, E.Belas, R.Grill. Defect equilibrium in semi-insulating CdTe(Cl) //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A 322 (1992). - p. 313-323, 371-374.
[13] E.A.Боброва, Ю.В.Клевков, С.А.Медведев, А.Ф.Плотников. Исследование глубоких электронных состояний в текстурированых поликристаллах p-CdTe стехиометрического состава методом DLTS //ФТП. - 2002, т.36, вып. 12. - с. 1426-1431.
[14] V.Babentsov, V.Corregidor, К.Benz, M.Fiederle, Т.Feltgen, E.Dieguez. Defect engineering in CdTe, based on the total energies of elementary defects //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 458 (2001). - p. 85-89.
[15] Zanio K.R. Cadmium Telluride /Semiconductors and Semimetals, v. 13. - New York; San Francisco: Academ. Press, 1978. 235 p.
[16] Клевков Ю.В., Мартовицкий В.П., Медведев С.А. Особенности структуры текстурированных слитков нелегированного CdTe, выращенных свободным ростом из газодинамического потока паров. //ФТП, 2003, том 37, вып. 2.
[17] Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. - М.: Наука, 1978.
[18] Попович В.Д., Григорович Г.М., Пелещак P.M., Ткачук П.Н. Физические свойства полуизолирующих монокристаллах CdTe:Cl, выращенных из газовой фази. //ФТП, 2002, том 38, вып. 6.
[19] Лысов В.Ф. Практикум по физики полупроводников. - М.: Просвещение, 1976.
[20] Шкловский Б.И., Эфрос А.А. Электронные свойства легированных полупроводников. -М.: Наука, 1979.
[21] Неменов Л.Л. Соминский М.С. Основы физики и техники полупроводников. - Л.: Наука, 1974.
[22] Шалимова К.В. Физика полупроводников. - М.: Энергоатомиздат, 1985
[23] Киреев П.С. Физика полупроводников. - М.: Высш. школа, 1975.
[24] Роуз А. Основы фотопроводимости. - М.: Мир, 1966.
[25] Колосов С.А., Клевков Ю.В., Плотников А.Ф. Электрические свойства мелкозернистых поликристаллов CdTe. //ФТП, 2004, том 38, вып. 4. – с. 473-478.
[26] Байдуллаева А., Дякин В.В., Коваль В.В., Любченко А.В., Мозоль П.Е., Сальков Е.А. Фотопроводимость монокристаллов CdTe в области края фундаментального поглощения //ФТП, 1986, т. 20, вып. 3. - с. 398-402.
[27] Д.В. Корбутяк, С.Г. Крилюк, Ю.В. Крюченко, Н.Д. Вахняк. Особливості фотолюмінісценції компенсованих монокристалів CdTe:Cl (Огляд) //Оптоэлектроника и полупроводниковая техника, 2002, вып. 37. - с. 23-40.
[28] N.N.Kolemika, A.A.Kolchin, D.L.Alov, Yu.N.Ivanov, A.A.Chernov, M.Schieber, H.Hermon, R.B.James, M.J.Goorsky, H.loon, J.loney, B.Brunett, Т.Е.Ichlesinger. Growth and characterization of p-type CdxZn1-xTe (x=0.2, 0.3, 0.4) //J.Crys. Growth, 174 (1997). - p. 256-262.
[29] Shin H.-Y., Sun C.-Y. The exciton and edge emissions in CdTe crystals //Mat. Sci. Eng. B. - 1998. - 52. - p. 78-83.
[30] В.П.Заячкивский, А.В.Савицкий, Е.С.Никонюк, М.С.Кица, В.В.Матлак. Энергетический спектр уровней захвата в теллуриде кадмия, легированном германием. //1974, вип. 5, №8, с. 1035-1037.
[31] А.Г.Ждан, В.Б.Сандомирский, А.Д.Ожередов, Г.Н.Яковлев. //ФТП, 3, 1755, 1969.
[32] Ю.Я.Ткач. Микроелектроника, 1, 73, 1972.