Процессы переноса и рекомбинации неравновесных зарядов в поликристаллах халькогенидов цинка тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

э го

На правах рукописи ЛИФЕНКО Валерий Михайлович

ПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА И РЕКОМБИНАЦИИ НЕРАВНОВЕСНЫХ ЗАРЯДОВ В ПОЛИКРИСТАЛЛАХ ХАЛЬКОГЕНИДОВ ЦИНКА

Специальность 01.04.07 - Физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Екатеринбург - 1998

Работа выполнена на кафедре экспериментальной физики Уральского государственного технического университета.

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор Гаврилов Ф.Ф. доктор физико-математических наук, профессор Оконечников А.П. Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Зверев Л.П. кандидат физико-математических наук Горбунов C.B.

Ведущая организация - Институт физики металлов УрО РАН

Защита состоится "_/_"j/_1998 г. в 1 ' на заседании специализированного совета_по присуждению ученой степени кандидата физико-математических наук при УГГУ-УПИ в аудитории Ф-419, 5-й учебный корпус.

Ваш отзыв в одном экземпляре, скрепленный гербовой печатью, просим направлять по адресу: 620002, Екатеринбург, К-2, УГГУ-УПИ, ученому секретарю совета университета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета.

Автореферат разослан " ^ J^ 199§

Ученый секретарь специализированного совета К 063.14.11, кандвдат

физпко-математических наук, доцент - Jj[jQj Е.В.Кононенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Среди соединений АПВУ1 2п8 и гпЗе занимают важное место. Эти материалы используются как эффективные фото-, электро-, катодолюминофоры и благодаря этому нашли применение при изготовлении экранов электронно-лучевых трубок, детекторов ионизирующего и ПК - излучений, приборов для визуализации длинноволнового излучения. Квантовый выход люминесценции в лучших люминофорах на основе ¿пБ близок к 100%. Высокая чувствительность /пЯ позволяет разрабатывать на его основе фотосопротивления для коротковолнового света. Наличие прямых зон обусловливает высокую эффективность излучательной рекомбинации электронов и дырок, а также генерации электронно-дырочных пар при поглощении коротковолнового света, что открывает возможности для их применения в качестве активных элементов полупроводниковых лазеров. Широкое распространение получили сцннтилляторы на основе ХпЯ может использоваться в качестве рабочего вещества

детекторов ионизирующих излучений, представляющих собой твердотельные ионизационные камеры. Благодаря большой ширине запрещенной зоны возможна работа таких детекторов при комнатной температуре.

Важным разделом физики твердого тела является радиационная фи-зш<а полупроводников А"ВУ1. Многочисленные исследования в этой области отечественных и зарубежных авторов позволили установить некоторые закономерности образования радиационных дефектов в ZnS , ХпБе, однако отдельные вопросы остаются открытыми. В частности, до сих пор отсутствует надежная идентификация и определение основных параметров простейших радиационных дефектов типа компонент френкелевских пар в подрешетках металла и металлоида, а также более сложных комплексов. Приборы, разработанные на основе гпБ, 2п5е ввиду высокой радиационной стойкости этих материалов, могут быть использованы для работы в

полях ионизирующих излучений. Поэтому вопросы, связанные с влиянием исходных свойств ZnS и ZnSe на радиационное дефектообразование, особенности поведения радиационных дефектов и радиационную стойкость, очень актуальны. Одним из аспектов этой проблемы является влияние межзеренных границ (МЗГ) поликристаллов на радиационно- стимулированные процессы в халькогенидах цинка.

Новейшие технологии выращивания позволяют получать массивные поликристаллические образцы, сравнимые по электронно-оптическим свойствам с монокристаллами и обладающие повышенными механическими параметрами, кислото-и радиационной стойкостью. Это расширяет область применения данных материалов в оптоэлектронике. Наличие межзеренных границ позволяет рассматривать поликристалл в качестве гетеро-структуры, содержащей переходы типа барьеров Шо пки. Эти свойства используются для создания элементов микроэлектроники с высокой степенью ннтегральности.

Использование поликристаллов ZnS, ZnSe в оптоэлектронике, радиотехнике вызывает насущную потребность изучения процессов переноса заряда через МЗГ. Современная теория переноса заряда в поликристаллах, разработанная Дощановым K.M., объединяет модели термоэлектронной эмиссии и диффузионную, при этом учитывается влияние поля на концентрацию свободных носителей в объеме зерна. Влияние глубоких уровней на процесс переноса заряда считается незначительным. Используемая теория позволяет определить ряд параметров неоднородного потенциального рельефа, создаваемого МЗГ, и выявить причины, определяющие нелинейные свойства поликристаллов. Наличие остаточной проводимости (ОПр), длинновременных релаксаций проводимости (ДРП), нелинейных вольт-амперных характеристик (ВАХ) в поликристаллах ZnS, ZnSe с глубокими уровнями загрудняет использование обобщенной модели переноса заряда через МЗГ при наличии поля и при фотовозбуждении.

Этим определилась цель выполненной работы.

Цель работы состояла в исследовании механизмов переноса заряда и рекомбинационных процессов в поликристаллах халькогенидов цинка.

Для конкретизации цели поставлены следующие задачи:

- изучение влияния поля на рекомбинационные процессы в поликристаллических сульфиде и селениде цинка;

- изучение влияния электрического постоянного поля на фото- тер-мостимулированный перенос в поликристаллических сульфиде и селениде цинка;

- влияние высокотемпературной обработки давлением, отжига в парах цинка на процессы переноса и рекомбинации в поликристаллах гпБ, гпБе;

- изучение фото- и термостимулированного переноса в поликристалли-

. ческих сульфиде и селениде цинка с И- центрами.

- исследование влияния МЗГ на процессы радиационного дефектообра-зования в поликристаллах при облучении электронами с энергией 5 МэВ;

Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту

Изучено влияние МЗГ на процессы радиационного дефектообразования в поликристаллах и Zn.Se.

Обосновано наличие фототермической ионизации возбужденного Р+-центра при 80К, а также детализирован характер электронных переходов, связанных с парами Френкеля в селениде цинка.

Исследовано влияние постоянного электрического поля на процессы переноса в поликристаллах ZnS и 2п5е.

Изучено влияние постоянного электрического поля, отжига в парах цинка, интенсивности фотовозбуждения и высокотемпературной обработки давлением на рекомбинационные процессы в поликристаллах халькогенидов цинка.

Для монокристаллов ZnS, облученных электронами, установлено повышенное окрашивание в полосах оптического поглощения (ОП) F+- центров, а также большая скорость формирования полос под действием ультрафиолетового света по сравнению с поликристаллами.

Особенности ДРП, наблюдаемые в поликристаллах ZnSe, обработанных давлением 100-500 МПа в условиях повышенной температуры, обусловлены как структурными изменениями, так и появлением точечных дефектов, изменяющих кинетику релаксационных процессов.

Практическая ценность работы

1.Результаты исследования ДРП и ее зависимости от величины приложенного поля, наличия собственных дефектов и величины удельной поверхности кристаллитов могут быть использованы при разработке устройств памяти, видиконов, детекторов понтирующих излучений, элементов силовой оптики.

2. Результаты изучения влияния МЗГ на процессы радиационного дефектообразования в халькогенидах цинка могут быть использованы для прогнозирования изменений оптоэлектронных свойств поликристаллов в полях ионизирующих излучений.

3. Облучение быстрыми электронами в вакууме, отжиг в парах металла и обработка давлением при высоких температурах могут быть использованы для направленного и стабильного изменения свойств поликристаллов ZnS, ZnS е.

Автор защищает:

- экспериментальные данные по кинетике формирования полос ОП F+-центров в моно- и поликристаллах ZnS;

- результаты исследования оптического и индуцированного оптического поглощения, кинетики формирования и обесцвечивания полос ОП центров F- типа в облученном электронами поликристаллпческом ZnS:

- модель термостимулированного и фотостимулированного процессов переноса в 2п5е , облученном электронами, механизм взаимного преобразования Р и Р+ - центров;

- результаты исследования влияния поля и интенсивности фотовозбуждения (ФВ) на соотношение рекомбинационного (Ерск) и дрейфового (Едр) барьеров в поликристаллах халькогенидов цинка;

- экспериментальные результаты исследований фотопроводимости (ФП) и индуцированной фотопроводимости (ИФП) поликристаллов гпБе , а также ВАХ и "гистерезисных" явлений;

- экспериментальные результаты по перезарядке электронных ловушек при воздействии постоянным электрическим полем и ФВ в поликристаллах халькогенидов цинка;

- результаты исследования влияния обработки давлением при высоких температурах на процессы переноса и рекомбинации в поликристаллах гпБе.

Апробация работы

Основные результаты представлялись на 9-й Международной конференции по радиационной физике и химии неорганических материалов (Томск, 1996), на Уральском совещании по сцинтилляторам и их применению (8С1\ТМЛТ 96), г. Екатеринбург, докладывались на республиканских конференциях: Биолого- химические и физико-технические методы и средства в современных научных исследованиях; проблемы, достижения и перспективы развития ФТТ (г. Кустанай, 1995, 1996 г.г.)

Публикации!!. По материалам диссертации опубликовано 10 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения , пяти глав , заключения и библиографического списка из 129 наименований. Работа содержит 136 страниц, в том числе 96 страниц основного текста, 4 таблицы и 38 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы актуальность темы, цель диссертационной работы, научная новизна, практическая ценность и основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава содержит краткий обзор литературы. Приведены основные результаты работ отечественных и зарубежных авторов по изучению свойств центров И- типа в аддитивно окрашенных, облученных электронами и нейтронами кристаллах ZnS, 2п8е, идентификации Р+-центров методом ЭПР, обоснованию связанной с Р+ -центрами излуча-тельной рекомбинации в ближней ИК- области. Было установлено, что формирование полос ОП Р+- центров с максимумами 2.3 и 2.9 эВ при возбуждении обусловлено перезарядкой Р- центров в Однако механизм формирования полос ОП II последующего обесцвечивания кристаллов до конца неясен. Ранее установлено, что в спектрах ОГ1 аддитивно окрашенных в парах 7л\ и облученных нейтронами монокристаллов /.пБе проявляются полосы с максимумами около 2.5, 2.2, 2.0. 1.9, 1.6 эВ, однако обусловливающие их центры не идентифицированы, не установлен характер электронных переходов, приводящих к их появлению. Поэтому перед нами стояла задача - исследовать с помощью метода ОП поведение центров Р -типа в облученном высокоэнергстичными электронами и, сопоставляя полученные данные с известным для ¿дБ, попытаться построить завершенную модель центров Р- типа, выяснить причины, определяющие скорость фотостимулированного переноса б ZnS, ХпБе с Р -центрами.

Барьерная модель, удовлетворительно описывающая перенос и рекомбинацию неравновесных носителей заряда (НПЗ) в неоднородных полупроводниках, предполагает существование рекомбинацнонного и дрейфового барьеров, возникающих в результате перекрытия пространственных зарядов ншкоомных (НО) и высокоомных (ВО) областей. При этом НО области содержат мелкие доноры, а ВО - глубокие центры рекомбина-

ции. Свойства неодпородностей, обусловленных флуктуацией плотности и спектра локальных состояний, размеров и ориентации зерен, характерной

4

для поликристаллов, описываются моделью случайно- неоднородного полупроводника. Исследование длннновременной релаксации проводимости в 81, неоднородно легированном Мп, позволило установить, что величина остаточной проводимости определяется степенью компенсации К= Ка /N(1 и что кинетика ДРП не зависит от концентрации примеси.

Особенности фотоэлектрических свойств неоднородного гпБе интерпретируются на основе существования НО и ВО областей с различным набором локальных состояний. Величина фотопроводимости, в зависимости от поля, контролируется либо НО. либо ВО областями. При исследовании холловской подвижности в Zn.Se: Ъхх. выявлено пространственное перераспределение электронов и дырок ВО области. Эффект обусловлен удалением свободных мест на центрах рекомбинации от границ ВО и НО областей.

Для барьерного механизма приводимости поликристаллов используется либо диффузионная, либо модель термоэлектронной эмиссии ('Г')') ). В модели ТОО потенциальный барьер, создаваемый акцепторными состояниями, определяется величиной заряда МЗГ. Обнаружена зависимость энергии Ферми на МЗГ от степени легирования И!. Изменение уровня Ферми и попадание его на различные участки плотности состояний МЗГ соответствует изменению заряда, связанного на поверхности раздела. Обобщенная модель переноса заряда объединяет эти модели и учитывает влияние размера зерен на электропроводность н зависимость концентрации носителей в обьеме зерна от величии!,! приложенного гю.чя. Это позволило объяснить нелинейную электропроводность поликристаллов 81.

Заслуживает внимания исследование влияния постоянного поля, интенсивности ФВ, исходной дефектности и последующей обработки кристаллов гпБ, ZnSe на кинетику ДРП, процессы переноса п рекомбинации ННЗ. Важно определить роль МЗГ в процессах, происходящих при отжиге

кристалла в парах собственных компонентов и при высокотемпературной обработке давлением.

Во второй главе описаны методики исследования оптических, люминесцентных и электрических свойств полупроводников, приведена характеристика объектов исследования. Для изучения поликристаллов использовались методы оптической, фотоэлектрической и люминесцентной спектроскопии, с помощью которых были получены спектры ОП, фото- и индуцированной проводимости, фото- термостимулированной люминесценции (ФЛ, ТСЛ), термостимулированной проводимости (ТСП), оптической микроскопии.

Люминесцентно- оптические измерения проводились в интервале температур от 80 до 350 К с использованием поверенных приборов. Измерение спектров ОП проводилось на спектрометре "8РВСОН.1>М40". Для исследования процессов переноса и рекомбинации носителей заряда использовались методики ВАХ и релаксации проводимости при наличии поля. Высота дрейфового барьера определялась из температурной зависимости темпового тока (ТЗТТ). Мгновенное время релаксации (тМгн) рассчитывалось по формуле Тщ-н = и из \тла наклона зависимости тмгн. (О

ш

определялось соотношение барьеров у = Ерск / Едр.

В качестве объектов исследования были выбраны нелегнрованные монокристаллы выращенные газотранспортным методом, и поликристаллы ZnS, ZnSe , полученные химическим осаждением из газовой фазы (СУО- метод) и методом металлоорганического синтеза (МОСИЭ- метод). Концентрация неконтролируемых примесей в тех и других образцах не превышала 1017 см3. Кроме исходных, исследовались образцы ZnS, отожженные в насыщенных нарах цинка (1100°С, 1=60 мин), обработанные давлением (Р= 100,200, 500 МПа, Т= 800°С) и облученные электронами.

Moho- и поликристаллы облучались при 300 К электронами с энергией 5 МэВ и флюенсом 1.7 • 1018 см-2 (линейный ускоритель) в вакууме с контролируемыми температурой и интенсивностью излучения.

Третья глава посвящена процессам рекомбинации и переноса ННЗ при фото - и термовозбуждении, а также исследованшо радиационного де-фектообразования в поликристаллах ZnS, ZnSe.

Спектры ФЛ необлученных поликристаллов ZnSe содержали интенсивную полосу излучения с максимумом 445 им, имеющую экситонную природу. Образцы ZnSe, выращенные при TeMnqiaTvpax 583 и 694 °С, не содержали в спектрах люминесценции иных полос излучения. Поликристаллы, выращенные при 785°С, кроме экситонной люминесценции обладали интенсивной полосой излучения 458 нм, сопровождаемой эквидистантной серией многофоппых повторений. Вероятнее всего данная полоса ФЛ обусловлена собственными дефектами типа (Ysc -• V7n).

Спектры ФЛ образцов ZnS (MOCVD). выращенных при температуре 380-510 °С. содержат интенсивную полосу излучения с максимумом около 470 им. Образцы, синтезированные при более высоких температурах (580 и 640°С), не люминесцируют. Полосу ФЛ 470 нм связывают с наличием Zn¡ в ZnS, входящего в качестве донора в состав центров свечения. В пользу данной модели говорят и результаты исследования кривых ТСЛ. па которых для данных образцов наблюдается максимум около 113 К, обусловленный Zn¡.

Описаны результаты исследования электронного переноса в поликристаллах ZnS. ZnSe, облученных быстрыми электронами (Н =5 МэВ, Ф =1.7-1018 см :). Па рис. 1 приведены кривые, характеризующие кинетику формирования полосы 2,3 эВ под влиянием УФ света (3,5 эВ) в ZnS.

Рис. 1. Кинетика формирования полос ОП 2,3 эВ в ZnS (1, 2) и 1,9 эВ в ZnSe (3): 1 - moho-, 2,3 - поликристаллы

Скорость роста концентрации F4- центров, определенная m кинетики полос Ü11, на начальных этапах формирования в поликристаллах меньше. Фотостнмулпрованный перенос электронов в ZnS с центрами F- типа определяется концентрацией созданных облучением V5 и центров захвата. Данных о центрах захвата в облученных поликристаллах методом TCJI получить не удалось из-за малой ее интенсивности, в то время как в облученных монокристаллах обнаруживаются центры захвата, ответственные за ники ТСЛ с максимумами при Т=97 , 132 и 170 К. Центры захвата при Т=97 К на кривых ТСЛ появляются в монокристаллах после облучения электронами и связаны с Zn¡ - основным компенсатором заряда F- центров. В поликристаллах, возникающий при облучении Zn¡ стекает на МЗГ и поэтому на кривых ТСЛ соответствующий пик не проявляется. Таким образом, при сравнимых концентрациях примесных атомов в исходных моно- и поликристаллах, а также первично созданных облучением френкелевских пар концентрация ловушек в монокристаллах значительно превышает их

концентрацию в поликристаллах. Большая скорость формирования Р+-центров в монокристаллах обусловлена тем, что отношение вероятностей рекомбинации на Р+-центрах высвобожденных электронов и захвата их на свободные ловушки в поликристаллах превышает это отношение для монокристаллов.

Таким образом, методами ОП, ТСЛ, неизотермической релаксации ОП исследованы фото- и термостнмулированный перенос заряда в поликристаллах гпБе с И- центрами. Обнаружены фоточувствительные Р- и И* -центры, ответственные за полосы ОП 2.5; 2.2; 1,9 эВ. Предложен:меха-ннзм взаимного преобразования Р- и Р'- центров на основе зонной модели. включающей центры Р-типа и электронные ловушки. Согласно этой модели с Р- центрами связана полоса ОП 2,5 эВ, а Рь- центры ответственны за фоточувствительные полосы 2.2 и 1,9 эВ. Становятся понятными причины меньшей интенсивности полос ОП 1-""- нейтрон в по сравнению с

В У.пЯ концентрация центров захват а значительно больше, о чем свидетельствуют данные ТСЛ. Полоса ОП 2,2 эВ обусловлена переходом в ионизированное состояние, а 1,9 >В- в возбужденное с последующей термической дононизациен. Изменение оптической плотности (ЛР>) в полосе 1,9 эВ при термическом ступенчатом девозбужденни У.иЗе объясняется на основе предложенной модели. При нагреве от 80 до ШОК происходит дело-кализация электронов с центров захвата, обусловленных мелким донором /л,. Часть их рекомбинпрует с дырками на центрах свечения , а часть через С- зону захватывается на Р" - центры, переводя их в Р- центры - уменьшается ДР) в полосе 1,9 эВ (рис.2). При Т>110 К ДО возрастает до 160 К, что вызвано термическим высвобождением дырок с дырочных центров захвата в валентную зону и последующей рекомбинацией с Р-цептрамп. Осуществляется процесс преобразования Р Р*.

В четвертой главе исследуются процессы переноса неравновесного заряда в поликристаллах Zn.Se при наличии электрического поля.

ВАХ, измеренные при 80 и 300К, отдельных образцов ZnSe в релак-сированном состоянии, кроме линейного, имели сверхлинейный участок. После ФВ линейность ВАХ нарушалась, при этом наблюдались ДРП и ОПр, что свидетельствует о наличии в материале неоднородного потенциального рельефа. С увеличением интенсивности ФВ кинетика ДРП изменялась, при этом значение у увеличивалось, что обусловлено замедлением темпа рекомбинации. Наличие ДРП, ОПр и нелинейность ВАХ позволяют использовать двухбарьерную модель случайно-неоднородного полупроводника для описания процесса переноса ННЗ в поликристаллах Zn.Se. Наблюдаемое различие в ходе ВАХ при нарастании и убывании приложенного напряжения (II) обусловлено заполнением ловушек, что подтверждается влиянием па эффект подсветки. Изменение высоты Пдр при переносе заряда по электронным состояниям МО и ВО областей приводит к нелинейности ВАХ гпБе.

Выявлено влияние поля на энергию активации проводимости и соотношение высоты барьеров у. С увеличением поля от 50 до 700 В/см высота ИдР уменьшалась, а значение у увеличивалось. Изменение температуры образца от 80 до 300 К сопровождается увеличением у. При 300 К прямая тМГн (I) проходила выше. Во время исследования температурной зависимости проводимости при нагреве и охлаждении ZnSe наблюдалось явление "гистерезиса". При охлаждении кривая с (Т) проходила выше, чем при нагревании (рпс.З). С увеличением напряженности (1:) максимального поля эффект усиливается, что, по-видимому,, связано с миграцией ННЗ, в результате которой происходит перезарядка акцепторных состояний МЗГ. При этом изменяется потенциальный рельеф , это подтверждается кинетн-

коп проводимости при наличии поля. После приложения поля ток через образец не устанавливался мгновенно, а после первоначального выброса релаксировал к квазиравновесному состоянию.

Рис.2. Изменение оптической плотности в Рис.3. Т'З'П' поликристалла Zn.Se: полосе ОП 1,9 эВ при термическом I- при нагреве;

девозбуждении поликристалла /п^е 2 - при охлаждении

В малых тянущих полях с Е= 50 В/см релаксация тока была спадающей, а при Е=900 В/см переходила в нарастающую. Это обусловлено понижением потенциального барьера в сильных полях из-за интенсивного переноса электронов из НО в ВО области кристаллов. Процесс сопровождается и возрастанием удельного объема структуры, участвующей в переносе заряда.

Поведение и особенности фоточупствнтельных полос ФГ1, ГСП ¿н5е объяснено на основе модели неоднородного полупроводника. Наличие НО и ВО областей с отличными спектрами и плотностью локальных состояний приводит к увеличению фоточувствнтельностн /л^е в длинноволновой области после ФВ и появлению ОПр, на фоне которой селективные полосы Ф11, ответственные за локальные центры, не проявляются (рпс.4). Раэлпч-

ный спектральный состав ловушек НО и ВО областей подтверждается спектрами ТСП, снятыми в различных полях. В ноле с напряженностью Е=10 В/см в спектре ТСП наблюдались пики при 132, 163, и 191 К, с Е= 100 В/см - пнки при 118 и 191 К, за которые ответственны, очевидно, комплексы, связанные с Zu,, и локальный Z.n,.

В пятой главе исследованы полевые эффекты, обусловленные перезарядкой ловушек в поликристаллах ZnS, ZnS:Zn , а также изучено влияние высокотемпературной (ВТ) обработки давлением на процессы переноса и рекомбинации ННЗ в ZnSe.

Исследование ТЗТТ показало, что Едр с увеличением напряженности поля уменьшается как для исходного, так и отожженного в парах Zn образцов ZnS.

В спектрах ТСП исходного ZnS наблюдались пики с максимумами при 118, 143, 190 и 230 К, а после отжига в насыщенных парах Zn - при 123, 208 К. Изменения в спектрах ТСП, очевидно, связаны с уменьшением концентрации донорно-акцепторных пар Vzn - Zni и изолированных дефектов

С увеличением напряженности поля в спектрах 'ГСП ZnS наблюдалось перераспределение интенсивности пиков с максимумами около 118 и 143 К в пользу последнего. В полях с Е > 300 В/см появляются интенсивные ВТ пнки при 230 и 208 К. в спектрах ТСП ZnS и ZnS: Zn соответственно происходит перезахват электронов с мелких па более глубокие уровни. Усиление поля сопровождается участием в электропереносе областей кристаллитов, более удаленных от границы НО и ВО областей, с иным спектром локальных центров.

Исследование кинетики Д1'П для ZnS: Zn выявило немонотонно меняющуюся зависимость у (Е) с увеличением ноля в отличие от исходного поликристалла (рис.5). Это может быть обусловлено наличием конкури-

рующнх процессов, связанных с перераспределением рекомбннационных потоков.

Отжиг в насыщенных парах Ъп приводит к изменению концентрации тем самым изменяя соотношение акцепторных центров быстрой и медленной рекомбинации. Это объясняет немонотонную зависимость у (Е).

Из сопоставления спектров ТСГ1 и зависимости у (Е) обнаружено, что изменение кинетики ДРП в ZnS с увеличением поля связано с перезарядкой локальных центров неоднородно расположенных по объему кристаллитов с глубиной залегания 0,09 -0,17 и 0,82 эВ. Это подтверждается исследованием предварительного воздействия поля при ФВ на кинетику ДРП. Наблюдаемое при этом уменьшение интенсивности пика ТСП при 108 К

Рпс.4. Спектры ФП поликристалла Рис.5. Зависимость отношения

7л8о (80 К): 1-до: 2 - после Ерск/ Елр от папряжен-

фотовозбуждения ности поля: ьгпБ: 2-2пБ: Zп

сопровождалось увеличением значения у, что, видимо, обусловлено более сильным пространственным разделением электронно-дырочных пар, возникающих при ФВ.

Исследовано влияние давления (Р) на электрические свойства Zn.Sc. Обработка гпЗе давлением при 800 °С привела к изменению структуры

кристаллитов и условии переноса ННЗ при наличии поля. С ростом давления обнаружено немонотонное изменение Ед, со спадающим и возрастающим участками.

Соотношение барьеров у принимало значения 1,013; 0,965; 0,945;

0,968 (±0,005) соответственно при Р= 0; 100; 200; 500 МПа. Перераспределение интенсивности пиков 108; 150; 194 К в спектрах термостимулирован-ного тока (рис.6), данные по исследованию ТЗТТ, оптической микроскопии

120

М 200 240 Г, 1С

Рис.6. Кривые ТСТ поликристалла ZnSe после отжига при Т=800°С и давлении Р, Мпа: 1- 0: 2- 100; 3-200; 4-500

после обработки давлением позволяют заключить, что изменение потенциального рельефа обусловлено "развалом " комплексных центров \ти - 2т и переходом /л\> с МЗГ в объем кристаллитов. Увеличение концентрации

7л\\ приводит к уменьшению величины у от 1,013 до 0,945 и Едр от 1,07 до

0.59 эВ.

Основные результаты и выводы

1. В облученном высокоэнергетичными электронами (Е^ 5 МзВ) Ф=1,7-10|8см-3 поликристаллическом Zn.Se обнаружены фоточувствительные Р- и Р* -центры, ответственные за полосы ОП 2,5; 2,2; 1,9 эВ. Предложен механизм взаимного преобразования И- и Р+ -центров. Согласно предложенной модели с Р -центрами связана полоса оптического поглощения 2,5 эВ, а Р+ -центры ответственны за фоточувствительные полосы ОП 2,2 п 1,9 эВ.

2. Значительно меньшая концентрация в объеме зерна ловушек примесного происхождения и введенных при облучении обусловлена тем. что границы зерен в поликристаллах являются стоками для междоузельных атомов Ъъ\ как и для вакансий металлоида, возникающих при смешении атомов.

С учетом отмеченного различия концентрации центров захвата в образцах, облученных электронами, большая скорость обесцвечивания поликристаллов по сравнению с монокристаллами объясняется тем, что при этом процессе отношение вероятностей рекомбинации высвобожденных электронов на Г"- центрах и захвата их на свободные ловушки в поликристаллах превышает это отношение для монокристаллов.

3. Установлено, что образцы ZnSe, выращенные при различной температуре, имеют различную удельную поверхность кристаллитов. С увеличением температуры синтеза изменяется однородность материала, проявляющаяся в отклонении размеров кристаллитов от среднего значения и в изменении концентрации центров захвата, обусловленных Zlli.

4. Обосновано применение двухбарьерной модели "случайно-неоднородного полупроводника", предполагающей существование дрейфового и рекомбинационпого барьеров для описания процессов переноса п рекомбинации НПЗ в поликристаллах гпБе, ZnS.

5. Нелинейные ВАХ, гистерезис а(Т) и 1(и) , переходная релаксация проводимости при возбуждении поликристалла 7пБе обусловлены переносом заряда по локальным состояниям через потенциальный барьер, созданный неоднородным концентрационным рельефом центров захвата на МЗГ. Особенности спектров ФП, ИФП обусловлены процессом переноса НИЗ но НО и ВО областям поликристалла с различными плотностью и

спектром ловушек. Обнаружено снижение Едр и увеличение у - ЕрСК / Ещ, в ХпБе при увеличении поля, интенсивности ФВ, температуры.

6. Влияние поля на процессы переноса ННЗ в ZnS, ZnS : 7,п определяется перезарядкой глубоких уровней. Особенности зависимости отношения барьеров от напряженности поля в 7.пБ-2п обусловлены изменением концентрации комплексов Уд, - 7л\, и и объясняются наличием конкурирующих процессов, связанных с перераспределением рекомбпнацпонных потоков при изменении концентрации 7.\\\. Изменение кинетики ДРГ1 с увеличением поля в связано с перезарядкой центров захвата с К = 0.09 -0,17 и 0,82 эВ, расположенных неоднородно по кристаллу.

7. Исследовано влияние высокотемпературного отжига П - 800°С) под давлением 100-500 МПа на структуру и электрические свойства поликристаллов Установлено, что отжиг под давлением приводит к изменению концентрации 7,п, на МЗГ. Вероятнее всего, это обусловлено "развалом" комплексных центров У^п- 7п, с ростом давления и миграцией локального цинка в объем кристаллитов с изменением структуры мелле-ренных границ.

Полученные результаты исследования ТСП, ТЗТТ. ФП. т«п,(и. ВАХ. оптической микроскопии позволяют предполагать, что при обрабо тке давлением определяющую роль играют два пли несколько конкурирующих процессов, которые мохут быть связаны как с изменениями протяженности и свойств МЗГ", так и концентрации в объеме зерна с ростом давления.

Увеличение концентрации Zni сопровождается уменьшением у от 1,013 до 0,945 и Едр от 1,07 до 0,59 эВ с ростом давления до 200 Мпа.

Основные результаты опубликованы в работах:

1. Оптическое поглощение сульфида цинка, обусловленное центрами F-типа / А.П. Оконечииков, В.М. Лифеико, И.Н. Кассандров, Ф.Ф. Гав-рилов // Журнал прикладной спектроскопии. 1994. Г.60. вып. 3- 4. С.349-352.

2. About recharging of F-type center in an electron irradiated ZnSe / F. F. Gavrilov, V.M.Lifenko, J.N. Kassandrov, A.P. Okonechnikov // Open Urals Workshop on scintillation materials and their application SCINTMAT 96 . Ekaterinburg, Russia ,1996. C. 36.

3. Образование ir оптические свойства пар Френкеля в халькогенидах цинка / А.П. Оконечииков, Ф.Ф. Гаврплов, В.М. Лифеико, II.II. Кас-сандров // Тезисы докладов «9 - п Международно!! конференции но радиационной физике и химии неорганических материалов. Томск , 1996. С. 302.

4. Процессы переноса и рекомбинации в поликристаллах сульфида цинка/В. М.Лифенко,И.Н.Кассандров. А.П.Оконечииков. Е.М.Гавршцук, Ф.Ф.Гаврилов // Вопросы спектроскопии и спектрометрии. Екатеринбург: УГТУ, 1998. С. 3-7.

5. Оптическое поглощение облученных пектронами моно- и поликристаллов сульфида цинка с центрами F- типа / А.П. Оконечииков, В.М. Лифеико, И.Н. Кассандров. Ф.Ф.Гаврилов // Проблемы, достижения и перспективы развития ФТГ: Тез. докл. респуб. науч.-пр. конф. Кусганай. 1996 .C.'l6-20.

6. Фотопроводимость и длшшовременные релаксации в поликристаллах селеннда цинка / Ф.Ф. Гаврилов, Е.М. Гаврищук. В.М. Лифеико. И.Н. Кассандров, А. 11. Оконечииков Н Биолого- химические и фнзн-

ко- технические методы и средства в современных научных исследованиях: Тез. докл. респуб. науч.- пр. конф. Кустанай, 1996. С.5-6

7. Полевые эффекты в поликристаллах сульфида цинка / Ф.Ф. Гаври-лов, D.M. Лнфенко, И.Н. Кассандров, А.П. Оконечников // Бнолого-химические и физико- технические методы и средства в современных научных исследованиях: Тез. докл. республ. науч.- пр. конф. Кустанай. 1996. С.5-6.

8. Влияние обработки давлением на оптические и электрические свойства поликристаллов ZnSe / А.П. Оконечников, В.М. Лифенко, И. II. Кассандров, Ф.Ф.Гаврплов // Проблемы, достижения и перспективы развития ФТТ: Тез. докл. респуб. науч.-пр. конф. Кустанай, 1995. С. 20-21.

9. О перезарядке центров F- типа в полнкристаллическом ZnSe, облученного электронами / А.П. Оконечников, В.М. Лифенко, И.Н. Кассандров, Ф.Ф.Гаврплов // Проблемы, достижения и перспективы развития ФТТ: Тез. докл. респуб. науч.-пр. конф. Кустанай, 1995. С 21-",")

10. Лифенко В.М., Кассандров H.H., Веселов B.C.. Методика комплексного исследования дефектов различной размерности в соединениях A"BVI// Тез. докл. город, конф. Кустанай. 1997.

Подписано в печать 08.10.98 Формат 60x84 1/16

Бумага типографская Офсетная печать Усл.пл. 1.39 Уч.- пзд-Л. 1,00 Тираж 100 Заказ 247 Бесплатно

Издательство У Л "У 620002, Екатеринбург, Мира, 19 Ротапринт УГТУ. 620002, Екатеринбург,Мира, 19

л

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ - УПИ

На правах рукописи

ЛИФЕНКО Валерии Михайлович

ПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА И РЕКОМБИНАЦИИ НЕРАВНОВЕСНЫХ ЗАРЯДОВ В ПОЛИКРИСТАЛЛАХ ХАЛЬКОГЕНИДОВ ЦИНКА

- *

Специальность 01.04.07 - Физика твердого тела

Диссертация на соискание ученой степени кандидата фпзико - математических наук

Научные руководители: профессор, доктор фпзико-матем атических наук Гаврилов Ф.Ф.. профессор, доктор физико -математ!¡ческхIX наук Оконечннков А.П.

Екатеринбург - 1998.

ОГЛАВЛЕНИЕ. Стр.

Перечень основных обозначений. 4 Введение. 5 Глава 1: Литературный обзор. Оптические и электрические свойства халькогенидов цинка. 20

1.1 Некоторые физические и химические параметры ZnSe и ZnS. 20

1.2 Рекомбинационное излучение и центры захвата в кристаллах

ZnSe и ZnS. 21

1.3 Процессы переноса заряда в полупроводниках с межзеренны-

ми границами. 27

1.4 Явление остаточной проводимости в неоднородных полупроводниках. 31

1.5 Выводы к первой главе. 33 Глава 2: Экспериментальные методики и аппаратура для комплексного исследования широкозонных материалов с дефектами различной размерности. 35

2.1 Методика регистрации спектров ФЛ и ТСЛ.

Исследование фотоэлектрических свойств. 35

2.2 Методика исследования оптического поглощения. 36

2.3 Исследование полевых эффектов в поликристаллах. 36

2.4 Дополнительные экспериментальные методы исследования. 38

2.5 Характеристика исследуемых образцов. 42

2.6 Заключение ко второй главе. 45

Глава 3: Радиационное дефектообразование, процессы переноса и рекомбинации заряда в поликт\. . аллах селенида и сульфида цинка. 46

3.1. Излучательная рекомбинация в поликристаллах ZnSe и ZnS. 46

3.2. Оптическое поглощение, кинетика формирования и обесцвечивания полос, связанных с F+ - центрами в моно и

поликристаллах ZnS, облученных быстрыми электронами. 53

3.3. Фотостимулированный электронный перенос в поликристаллическом 2пБе с центрами Б - типа. 60

3.4. Термостимулированный перенос заряда в поликристаллах

2п8е, облученных быстрыми электронами. 65

3.5 Выводы к третьей главе. 68

Глава 4: Процессы переноса заряда в поликристаллах селенида

цинка при наличии поля. 70

4.1. Вольт-амперные характеристики поликристаллов ZnSQ, обладающих длинновременной релаксацией проводимости. 70

4.2. Переходные процессы в поликристаллах ¿пБе при наличии постоянного поля. 75

4.3. Влияние поля на энергию активации проводимости и соотношение барьеров в поликристаллах 2пБе. 78

4.4. Остаточная, фото- и термостимулированная проводимость в поликристаллическом селениде цинка. 83

4.5 Выводы к четвертой главе. 95

Глава 5: Рекомбинация неравновесных носителей заряда в

поликристаллах халькогенидов цинка при наличии постоянного поля. 97

5.1. Полевые эффекты в поликристаллическом сульфиде цинка. 97

5.2. Влияние перезарядки ловушек на кинетику длинновременной релаксации проводимости в поликристаллах 2п8. 106

5.3. Процессы переноса и рекомбинации в поликристаллах селенида цинка после высокотемпературной обработки давлением. 113

5.4 Выв с пятой главе. 122

Заклю-.яие. 123

Список литературы. 126

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ.

ВАХ - вольт-амперная характеристика

ДАЛ - донорно-акцепторные пары

ДРП - длинновременные релаксации проводимости

ИОП - индуцированное оптическое поглощение

ИФП - индуцированная фотопроводимость

КЛ - катодолюминесценция

ЛАХ - люкс-амперная характеристика

МЗГ - межзеренная граница

ННЗ - неравновесные носители заряда

ОДМР - оптически детектируемый магнитный резонанс

ОП - оптическое поглощение

ОПр - остаточная проводимость

СА - самоактивированное (свечение)

ТСП - термостимулированная проводимость

ТСТ - термостимулированный ток

ТСЛ - термостимулированная люминесценция

ТЗТТ - температурная зависимость темнового тока

ФВ - фотовозбуждение

ФЛ - фотолюминесценция

ФП - фотопроводимость

ЭПР - электронный парамагнитный резонанс

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Среди соединений и 2п8е зани-

мают важное место. Эти материалы используются как эффективные фото-, электро-, катодолюминофоры и благодаря этому нашли применение при изготовлении экранов электронно-лучевых трубок, детекторов ИК -излучения, приборов для визуализации длинноволнового излучения. Квантовый выход люминесценции в лучших люминофорах на основе ZnS близок к 100%. Высокая чувствительность ¿пБ позволяет разрабатывать на его основе фотосопротивления для коротковолнового света. Наличие прямых зон обусловливает высокую эффективность излуча-тельной рекомбинации электронов и дырок, а также генерации электронно-дырочных пар при поглощении коротковолнового света, что открывает возможности для их применения в качестве активных элементов полупроводниковых лазеров. Широкое распространение получили сцин-тилляторы на основе ZnS-Ag. ZnS может использоваться в качестве рабочего вещества детекторов ионизирующих излучений, представляющих собой твердотельные ионизационные камеры. Благодаря большой ширине запрещенной зоны возможна работа таких детекторов при комнатной температуре. I

Важным разделом физики твердого тела является радиационная физика полупроводников АПВУ1. Несмотря на исследования в этой области отечественных и зарубежных ученых, позволяющие установить некоторые закономерности образования радиационных дефектов в ZnS , ¿пБе многие вопросы остаются открытыми. В частности, до сих пор отсутствует надежная индентификация и определение основных параметров простейших радиационных дефект типа компонент френкелев-ских пар в подрешетках металла и металлоида, а также более сложных комплексов. Приборы, разработанные на основе 2п8, ¿пБе в виду высокой радиационной стойкости этих материалов, могут быть использованы

для работы в полях ионизирующих излучений. Поэтому вопросы, связанные с влиянием исходных свойств ZnS и ZnSe на радиационное де-фектообразование, особенности поведения радиационных дефектов и радиационную стойкость очень актуальны. Одним из аспектов этой проблемы является влияние межзеренных границ (МЗГ) поликристаллов на радиационно- стимулированные процессы в халькогенидах цинка.

Новейшие технологии выращивания позволяют получать массивные поликристаллические образцы, сравнимые по электроптическим свойствам с монокристаллами и обладающие повышенными механическими параметрами, кислото- и радиационной стойкостью. Это расширяет область применения данных материалов в оптоэлектронике. Наличие межзеренных границ позволяет рассматривать поликристалл в качестве гетероструктуры, содержащей переходы типа барьеров Шоттки. Эти свойства используются для создания элементов микроэлектроники с высокой степенью интегральности.

Использование поликристаллов ZnS, ZnSe в оптоэлектронике, радиотехнике вызывает насущную потребность изучения процессов переноса заряда через МЗГ. Современная теория переноса заряда в поликристаллах разработанная Дощановым K.M. объединяет модели термоэлектронной эмиссии и диффузионную, при этом учитывается влияние поля на концентрацию свободных носителей в объеме зерна. Влияние глубоких уровней на процесс переноса заряда считается незначительной. Используемый матаппарат позволяет определить ряд параметров неоднородного потенциального рельефа, создаваемого МЗГ и выявить причины, определяющие нел7" ~чные свойства поликристаллов. Наличие остаточной проводимости v р), длинновременных релаксаций проводимости (ДРП), нелинейных В АХ в поликристаллах Zns, ZnSe с глубокими уровнями затрудняет использование обобщенной модели переноса заряда через МЗГ при наличии поля и при фотовозбуждении.

Этим определилась цель выполненной работы.

Цель работы состояла в исследовании механизмов переноса заряда и рекомбинационных процессов в поликристаллах халькогенидов цинка.

Для конкретизации цели поставлены следующие задачи:

- изучение влияния поля на рекомбинационные процессы в поликристаллических сульфиде и селениде цинка;

- изучение влияния электрического постоянного поля на фото- термо-стимулированный перенос в поликристаллических сульфиде и селениде цинка;

- влияние высокотемпературной обработки давлением, отжига в парах цинка на процессы переноса и рекомбинации в поликристаллах 2п8, гпБе;

- изучение фото- и термостимулированного переноса в поликристаллических сульфиде и селениде цинка с Р- центрами.

- исследование влияния роли МЗГ на процессы радиационного дефек-тообразования в поликристаллах при облучении электронами с энергией 5 МэВ;

I:

Научная новизна и основные положения выносимые на защиту.

Изучено влияние МЗГ на процессы радиационного дефектообра-зования в поликристаллах и 2п8е.

Обосновано наличие фототермической ионизации для возбужденного - центра при 80К. Детализирован характер электронных переходов, г данных с парами Френкеля в селениде цинка.

н аследовано влияние постоянного поля, на про. ' :ы переноса в поликристаллах 2п8 и 7п8е.

Изучено влияние электрического поля, отжига в парах цинка, интенсивности фотовозбуждения и высокотемпературной обработки дав-

лением на рекомбинационные процессы в поликристаллах халькогени-дов цинка.

Для монокристаллов ЪпЪ, облученных электронами, установлено повышенное радиационное окрашивание в полосах оптического поглощения (ОП) центров, а также большая скорость формирования полос под действием ультрафиолетового света по сравнению с поликристаллами.

Особенности ДРП, наблюдаемые в поликристаллах 2п8е, обработанных давлением 100-500 МПа в условиях повышенной температуры, обусловлены как структурными изменениями, так и появлением точечных дефектов, изменяющих кинетику релаксационных процессов.

Практическая ценность: результаты исследования ДРП и ее зависимости от величины приложенного поля, наличия собственных дефектов и величины удельной поверхности кристаллитов могут применяться для разработки устройств памяти, видиконов, элементов автоматики.

- результаты изучения влияния МЗГ на процессы радиационного де-фектообразования в халькогенидах цинка могут быть использованы для прогнозирования изменений оптоэлектронных свойств поликристаллов в полях ионизирующих излучений.

- облучение быстрыми электронами в вакууме, отжиг в парах металла и обработка давлением при высоких температурах могут быть использованы для направленного и стабильного изменения свойств поликристаллов 2пБе.

Автор защищает:

- экспериментальные данные по кинетике формирования полос ОП Б+- центров в поликристаллах

- результаты исследования оптического и индуцированного оптического поглощения, кинетики формирования и обесцвечивания полос ОП центров Б- типа в облученном электронами поликристаллическом ZnS на основе зонной модели , включающей центры Е- типа и электронные ловушки;

- модель термостимулированного и фотостимулированного процессов переноса в 2пБе , облученного электронами, механизм взаимного преобразования Б и Б+ - центров;

- результаты исследования влияния поля и интенсивности фотовозбуждения (ФВ) на соотношение рекомбинационного (Ерек) и дрейфового (Едр) барьеров в поликристаллах халькогенидов цинка;

- интерпретацию особенностей фотопроводимости (ФП) и индуцированной фотопроводимости (ИФП) поликристаллов 2пБе , их нелинейные ВАХ и "гистерезисные" явления;

- экспериментальные результаты по перезарядке электронных ловушек при воздействии постоянным полем и ФВ в поликристаллах халькогенидов цинка;

- результаты исследования влияния обработки давлением при высоких температурах на процессы переноса и рекомбинации в поликристаллах 2п8е.

Апробация работы. Основные результаты представлялись на 9-ой Международной конференции по радиационной физике и химии неорганических материалов (Томск 1996), На Уральском совещании по сцин-ти" "^орам и их применению г. Екатеринбург БСШТМАТ 96 Ек: тпЬига, докладывались на республиканских кот : ренциях (Биолого- химические и физико-технические методы и средства в современных научных исследованиях; Проблемы, достижения и перспективы развития ФТТ. г. Кустанай, КГУ, Казахстан 1995, 1996 г.)

Публикациям. По материалам диссертации опубликовано 10 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения , пяти глав , заключения и библиографического списка из 120 наименований. Работа содержит 136 страниц, в том числе 96 страниц основного текста, 6 таблиц и 38 рисунков.

Содержание работы.

В введении сформулированы актуальность темы, цель диссертационной работы, научная новизна, практическая ценность и основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава содержит краткий обзор литературы. Приведены основные результаты работ отечественных и зарубежных авторов по изучению свойств центров Б- типа в аддитивно окрашенных, облученных электронами и нейтронами кристаллах ZnS, 2пБе идентификации Р+- центров методом ЭПР, обоснованию связанной с Б+ -центрами из-лучательной рекомбинации в ближней ИК- области. Было установлено, что формирование полос ОП Р+- центров с максимумами 2.3 и 2.9 эВ при возбуждении обусловлено перезарядкой Б- центров в ZnS. Однако механизм формирования полос ОП и последующего обесцвечивания кристаллов до конца не ясен. Ранее установлено, что в спектрах ОП аддитивно окрашенных в парах Тп и облученных нейтронами монокристаллах 2пБе проявляются полосы с максимумами около 2.5, 2.2, 2.0, 1.9, 1.6, эВ, однако с^словливающие их центры не идентифицирована не установлен хара/ о электронных переходов, приводящих к их по; . лению. Поэтому перед нами стояла задача - исследовать с помощью метода ОП поведение центров Р - типа в облученном высокоэнергетичны-ми электронами ZnSQ и , сопоставляя полученные данные с известным

для , попытаться построить завершенную модель центров Р- типа, выяснить причины определяющие скорость фотостимулированного переноса в 2п8е с И -центрами.

Барьерная модель удовлетворительно описывающая перенос и рекомбинацию неравновесных носителей заряда (ННЗ) в неоднородных полупроводниках, предполагает существование рекомбинационного и дрейфового барьеров , возникающих в результате перекрытия пространственных зарядов низкоомных (НО) и высокоомных (ВО) областей. При этом НО области содержат мелкие доноры, а ВО - глубокие центры рекомбинации. Свойства неоднородностей, обусловленных флуктуацией плотности и спектра локальных состояний, размеров и ориентации зерен, характерной для поликристаллов, описываются моделью случайно-неоднородного полупроводника. Исследование длинновременной релаксации проводимости в неоднородно легированном Мп, позволило установить, что величина остаточной проводимости определяется степенью компенсации К= Иа /N(1 и что кинетика ДРП не зависит от концентрации примеси.

Особенности фотоэлектрических свойств неоднородного ZnSQ интерпретируются на основе существования НО и ВО областей с различным набором локальных состояний. Величина фотопроводимости в зависимости от поля, контролируется либо НО, либо ВО областями. При исследовании холловской подвижности в 2п8е: Тп выявлено пространственное перераспределение электронов и дырок ВО области. Эффект обусловлен удалением свободных мест на центрах рекомбинации от гра^ч ВО и НО областей.

Для барьерного механизма проводимости поли к -сталлов используется либо диффузионная, либо модель термоэлектронной эмиссии (ТЭЭ). В модели ТЭЭ потенциальный барьер, создаваемый акцепторными состояниями, определяется величиной заряда МЗГ. Обнаружена за-

висимость энергии Ферми на МЗГ от степени легирования 81. Изменение уровня Ферми и попадание его на различные участки плотности состояний МЗГ соответствует изменению заряда, связанного на поверхности раздела. Обобщенная модель переноса заряда объединяет эти модели и учитывает влияние размера зерен на электропроводность - зависимость концентрации носителей в объеме зерна от величины приложенного поля. Это позволило объяснить нелинейную электропроводность поликристаллов 81.

Заслуживает внимания исследование влияния постоянного поля, интенсивности ФВ, исходной дефектности и последующей обработки кристаллов 2п8, 2п8е на кинетику ДРП, процессы переноса и рекомбинации ННЗ. Важно определить роль МЗГ в процессах происходящих при отжиге кристалла в парах собственных компонентов, при высокотемпературной обработке давлением.

Во второй главе описаны методики исследования оптических, люминесцентных и электрических свойств полупроводников, приведена характеристика объектов исследования. Для изучения поликристаллов использовались методы оптической, фотоэлектрической и люминесцентной спектроскопии с помощью которых были получены спектры ОП, фото- и индуцированной проводимости, фото- термостимулирован-ной люминесценции (ФЛ, ТСЛ), термостимулированной проводимости (ТСП), оптической микроскопии.

Люминесцентно- оптические измерения проводились на аттестованных установках в интервале тем~°р