Электрические и фотоэлектрические явления в гетероструктурах и диодах Шоттки на основе полупроводников A3B5 и кремния и их применение в сенсорах водорода тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

САЛИХОВ Хафиз Миргазямович

/)

603836

'О

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ И ДИОДАХ ШОТТКИ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ А3В5 И КРЕМНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В СЕНСОРАХ ВОДОРОДА

(специальность 01.04.10 - физика полупроводников)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

1 о июн 2010

Санкт-Петербург 2010

004603836

Работа выполнена в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе Российской Академии наук.

Научный консультант:

доктор физико-математических наук, профессор Яковлев Юрий Павлович Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор - Конников Семен Григорьевич доктор физико-математических наук, профессор - Воробьев Леонид Евгеньевич доктор технических наук, профессор - Тришенков Михаил Алексеевич.

Ведущая организация: Казанский Государственный Университет.

Защита состоится «10» июня 2010 г. в 16:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.229.01 в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д.29, учебный корпус II, ауд. 470.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет ".

Автореферат разослан 0£.0Ь. 2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Общая характеристика работы

Актуальность темы: В течение последних десятилетий интенсивное исследование полупроводников А3В5, их соединений и гетероструктур привели к бурному развитию оптоэлектроники и созданию широкого класса полупроводниковых приборов, включая светодиоды, лазеры, фотодетекторы, транзисторы, солнечные элементы и др. Перспективными для экологического мониторинга являются приборы ближнего и среднего ИК-диапазона (1-5 мкм) на основе 1п/\5, 1пР, ЬгёЬ, ваБЬ и их твердых растворов, поскольку в этом диапазоне лежат полосы поглощения основных природных и промышленных газов. Поиски путей улучшения параметров таких приборов и расширения их функциональных возможностей требуют детального изучения фундаментальных процессов рекомбинации и переноса носителей, исследования электрических и фотоэлектрических явлений в кристаллах и гетероструктурах. И хотя исследованию материалов и гетероструктур на основе полупроводников А3В5, а также структур на основе посвящено значительное число работ, однако целый ряд физических явлений, связанных с протеканием тока через гетерограницу и границу металл-полупроводник, механизмы рекомбинации носителей, изучение поведения носителей под воздействием света и электрического поля, контактных явлений на интерфейсе и других оставался в значительной степени слабо изученным. Эти исследования важны как для улучшения параметров существующих оптоэлектронных приборов, так и для создания новых типов сенсоров.

В последние годы в связи с проблемой глобального потепления основное внимание мирового научного сообщества обращено к поискам альтернативных источников энергии, при этом возник стойкий интерес к развитию водородной энергетики.

Важность этой проблемы была отмечена в 2006 г. в Столетнем Меморандуме, обращенном к главам ведущих держав (Великобритания, Германия, Италия, Канада, Россия, США, Франция) и подписанном ведущими учеными и специалистами в области водородной энергетики [1]. Меморандум призывает эти страны обратить серьезное внимание на развитие и поддержку водородной энергетики и включение ее в свои рабочие программы. В этом плане важными представляется разработка топливных элементов, проблема транспортировки и хранения водорода, а также создание различного типа сенсоров водорода и водородосодержащих газов, способных регистрировать как утечки водорода, так и обеспечить безопасность окружающей среды.

В рамках настоящей работы существенное внимание было уделено также поискам новых методов регистрации водорода и водородосодержащих газов, что и явилось одним

из побудительных мотивов для постановки данной работы. Для этой цели были детально исследованы электрические и фотоэлектрические явления и механизмы в структурах и диодах Шоттки на основе полупроводников А3В5 и кремния, в том числе с палладиевы-ми контактами. Это позволило не только изучить фундаментальные физические процессы на интерфейсе сложных гетероструктур и диодов Шоттки и обнаружить ряд новых эффектов, но и предложить новый чувствительный фотоэлектрический метод регистрации водорода. Исследование влияния факторов окружающей среды на механизм переноса темновых и световых носителей в диодных структурах представляло интерес не только в отношении стабильности электрических и фотоэлектрических характеристик, но и выявление их потенциальных возможностей с целью создания новьгх типов приборов и устройств. На основе данного комплексного исследования был предложен новый фотоэлектрический метод детектирования водорода и водородосодержащих газов, а также созданы экспериментальные макеты оптоэлектронных сенсоров на основе фотодиодов и светодиодов полупроводников А3В5 для экологического мониторинга и охраны окружающей среды.

Все вышеперечисленное и определило актуальность темы и обусловило постановку данной диссертационной работы.

Целью работы являлись фундаментальные исследования, электрических, рекомбинационных и фотоэлектрических явлений в кристаллах и диодных структурах на основе полупроводников А1 В5 и кремния и применение их для создания на их основе сенсоров нового типа для задач водородной энергетики и охраны окружающей среды.

Достижение поставленной цели требовало решения следующих задач: проведения исследований электрических свойств полученных структур и механизмов протекания тока на гетерограницах структур различного типа;

экспериментальных исследований фотоэлектрических и рекомбинационных свойств кристаллических и диодных структур на основе ¡пАв и 1пАхЗЬГ3 в зависимости от концентрации носителей и температуры;

разработки технологии структур металл-полупроводник на основе р-ГпАв, п(р)-1пР, 1пОаАз, а также 81 с использованием в качестве контактов диодов Шоттки Аи и 1М, а также создания гибридных структур диод Шоттки - изотипный гетеропереход;

исследования фотоэлектрических явлений в гетероструктурах и диодах Шоттки на основе полупроводников А3В5 и Б! с палладиевыми контактами, в том числе, в зависимости от влияния окружающей среды (водорода и влажности);

исследования потенциальных возможностей прикладных применений результатов научных исследований для создания сенсоров водорода и водородосодержащих газов, а также оптоэлектрониых сенсоров.

Объекты и методы исследования

Объектами исследований являлись кристаллы и гетероструктуры соединений А3В5 Гп/Чв, 1пР, 1пАк8ЬР, а также сложные структуры на основе Б^БЮг и пористого кремния с палладиевыми контактами. В работе применялись комплексные методы исследования электрических, рекомбинационных и фотоэлектрических характеристик, а также методики исследования влияния водорода и влажности на параметры исследуемых структур. Это позволило изучать детали физических процессов в исследуемых системах. Объектами исследования являлись также макеты фотоэлектрических и оптоэлектрониых сенсоров водорода, водородосодержащих газов и влажности, созданных на основе изученных материалов и структур.

Научная новизна работы

Состоит в обнаружении и исследовании новых физических эффектов. Проведены комплексные экспериментальные и теоретические исследования фотоэлектрических и рекомбинационных явлений и механизма протекания тока в кристаллах и сложных гетероструктурах с барьерами Шоттки на основе полупроводников А3В5 и 81. Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые: обнаружено, что сильное изменение фотоэде в атмосфере водорода в структурах на основе 1пР, 1пОаАк, 81 с палладиевым контактом, превышающее на один-два порядка изменение темнового тока, связано с увеличением или понижением высоты барьера диода Шоттки, что важно для практических применений,

установлено, что изменение фотоэде в атмосфере водорода в структурах Рс1-8Ю2-п(р)8( с туннельно-тонкими слоями 8102 составляет 2-3 порядка величины и на 2 порядка превышает изменение темнового тока. Фотоэде изменяется главным образом из-за изменения высоты барьера вследствие перезарядки на границе Рс1-8Ю1,

установлено, что изменение фотоэде в диодных структурах с палладиевым контактом на основе п-1пР и п-1пОаЛ8 существенно выше, чем изменение электрических характеристик (прямого или обратного тока), что принципиально важно для создания сенсоров водорода с использованием фотоэффекта,

определены времена жизни носителей зарядов для процессов межзонной излучательной и безызлучательной рекомбинации, связанные с переходом носителей

в зону проводимости (СНСС процесс) или в спин-орбитально отщепленную валентную зону (СНБН) для объемных материалов 1пАб и твердых растворов 1пЛз5ЬР,

установлено, что в эпитаксиальных структурах ¡пАвЗЬР с р-п переходом механизм токопереноса обусловлен двумя составляющими: при низких температурах - рекомбинацией в области объемного заряда, а при высоких (Т>200 К) - диффузией носителей,

определены параметры оптимизации обнаружительной способности фотодиодных структур на основе 1пАв. Проведен расчет произведения ИоА в зависимости от температуры и концентрации носителей в плавных и резких р-п переходах,

в диодах Шоттки Аи-рЛпАв определена высота барьера фВ и установлена ее зависимость от концентрации носителей и температуры,

разработаны основные элементы технологии создания гетероструктур на основе п(р)-1пР, ¡гЮаАв, и диодов Шотгки с палладиевыми контактами,

показано, что механизм токопереноса в сложных диодных структурах на основе п- и р-1пР с промежуточными слоями (п-1пР-п-1п20з-Р205-Рс1) обусловлен туннелировани-ем носителей через барьер Шоттки и глубокие центры,

показано, что в диодных структурах на основе пористого кремния Рс1-рогй1 темновой ток обусловлен двойной инжекцией. Обнаружены большие времена релаксации фотоэде при воздействии водорода, которые могут быть использованы в топливных микроэлементах и электронных элементах памяти.

Научная и практическая значимость работы

Научная и практическая значимость работы обусловлена тем, что совокупность полученных в ней результатов представляет собой решение ряда проблем, важных как в фундаментальном, так и в практическом отношении. В фундаментальном плане проведены комплексные исследования электрических, рекомбинационных и фотоэлектрических свойств в полупроводниках А3В5 и и гетероструктурах на их основе. Детально изучен механизм токопереноса в диодах Шоттки и сложных гетероструктурах на основе соединений А3В5 и 51. Впервые изучено влияние палладиевых контактов на фотоэлектрические свойства исследуемых структур, что привело к новым практическим применениям. Наши исследования диодных структур на основе полупроводников А3В5 и кремния впервые выявили общую закономерность, состоящую в том, что изменение фотоэде во всех изученных структурах с палладиевым контактом в газовой смеси с водородом на порядок больше, чем изменение электрических характеристик (прямого и обратного токов). Это позволило предложить новый чувствительный фотоэлектрический метод регистрации водорода и водородосодержащих газов.

В работе предложен также новый физический подход к расширению функциональных возможностей полупроводниковых приборов, в том числе, созданию сенсоров двойного и тройного назначения. Предложены сенсоры водорода, влажности и водородосодержащих соединений нового типа на основе фотовольтаического эффекта в сложных гетероструктурах и диодах Шоттки с палладиевыми контактами, перспективные для решения задач водородной энергетики. Разработаны также экспериментальные оптоэлектронные портативные сенсоры метана и оригинальный анализатор содержания воды в нефти. Результаты исследований могут быть использованы также при разработке оптоэлектронных приборов для задач экологического мониторинга, медицины и других применений.

Научные положения, выносимые на защиту

1. В объемных кристаллах 1пЛ5 время жизни неравновесных носителей при высоких температурах Т>300 К и больших концентрациях носителей (по, р(у>1016 см'3) лимитировано Оже-рекомбинацией, при этом преобладает процесс с переносом дырки в спин-орбитально отщепленную зону (СНЭН процесс). При низких концентрациях носителей (по,ро<10'5 см"3) доминирует межзонная излучательная рекомбинация.

2. В эпитаксиальных структурах с р-п переходом на основе твердых растворов [пЛвБЬ? токи через переход в области прямых смещений определяются двумя составляющими: при низких температурах (Т<200 К) и малых смещениях - рекомбинацией носителей в области пространственного заряда. При высоких температурах (Т>200 К) существенным становится вклад диффузионной компоненты, обусловленный рекомбинацией носителей в нейтральной области.

3. Механизм протекания тока в диодах Шоттки Ли-р-1пЛз определяется генерацией-рекомбинацией при концентрации носителей р=10|6-1017 см"3, а при низких концентрациях - туннелированием через глубокие центры.

4. Впервые обнаруженное сильное изменение фотоэде в атмосфере водорода в структурах палладий-полупроводник (1пР, 1пОаА5, ваР, 81), превышающее на один-два порядка изменение темнового тока, происходит, главным образом, за счет изменения высоты барьера диода Шоттки (увеличение или понижение), что может быть использовано для детектирования водорода.

5. Усиление фототока при обратном смещении в структурах на основе РЬ-ЭЮг-п-Э! с туннельно-тонким слоем диэлектрика обусловлено увеличением туннельного тока

между металлом и полупроводником вследствие наличия сильного электрического поля в области пространственного заряда (Е> 104 В/см).

6. Перенос тока в диодах Шоттки на основе пористого кремния Pd-por-Si обусловлен двойной инжекцией электронов из подложки n-Si через гетерограницу в пористый слой и дырок через барьер Шоттки. Долговременная релаксация фотоэде и темнового тока при воздействии водорода (до 10-15 мин) обусловлена перезарядкой глубоких уровней в слое пористого кремния. Этот эффект может быть использован в устройствах памяти и накопления водорода в микротопливных элементах.

7. Предложен новый тип фотоэлектрических сенсоров водорода и водородосодержа-щих соединений, использующих изменение фотоэде в диодах Шоттки и гетерост-руктурах на основе полупроводников А3В5 и Si.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы были доложены на 2ом Международном Форуме по Нанотехнологиям RUSSNANOTECH, Москва 6-8 октября 2009 г.; 1б"' Int. Conference IMECO-TC2, Prague, Czech. Rep., 25-27 August, 2008; Международной конференции SPIE-Europe "Optical Sensors and Applications", Czech. Rep., Prague, 2007; Первой и Второй Российских конференциях по водородной энергетике, Санкт-Петербург, 2004 и 2005 гг.; XVI Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения, Москва, 2000; 2nd Intern. Conference on Advanced Semiconductor Devices and Microsystems, Slovakia, Smolenice, 1998; Международной конференции Infrared Spacebom, Remote Sensing V, Boston, USA, 1997; Научно-технических конференциях командно-инженерного училища (ВАКИУ), Казань, 1984, 1987, 1995, 1996 и 1997 гг.; Всесоюзной конференции «Фотоэлектрические явления в полупроводниках», Ашхабад, Туркмения, 1991 г., а также на научных семинарах Физико-Технического института им. А.Ф. Иоффе РАН и кафедры физики Казанского филиала Санкт-Петербургского артиллерийского университета; Всесоюзной конференции «Тройные полупроводники и их применение», Кишинев, 1984. Результаты работы как в целом, так и отдельные ее части докладывались также на семинарах и научно-технических совещаниях на кафедре общей физики в Казанском инженерном училище им. М.Н. Чистякова и на семинарах в Физико-Техническом институте им. А.Ф. Иоффе Российской Академии Наук.

Публикации

Список публикаций автора по теме диссертации, включающий 36 печатных работ в рецензируемых изданиях, 22 публикации в материалах научно-технических сборников и научных конференций и I монографию, приведен в конце диссертации.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации составляет 277 страниц, включая 139 рисунков и 4 таблицы. Список литературы содержит 59 наименований авторских публикаций и 131 наименование цитируемой литературы.

Содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и научная новизна работы, перечислены научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены излучательные и безызлучательные процессы в кристаллах арсенида индия и- и р- типа с различной концентрацией носителей заряда и проведено сопоставление экспериментальных результатов с теоретическими. Исследованы фотопроводимость и фотомагнитный эффект, и проведена оценка времен жизни неосновных носителей тока. Показано, что преобладающим механизмом безызлу-чательной рекомбинации являются для n-InAs процесс с переносом избыточного электрона в зону проводимости (СНСС процесс) и процесс с участием дырки из спин-орбитально отщепленной зоны (CHSH-процесс) для p-InAs. Установлено, что основным механизмом излучательной рекомбинации является межзонная рекомбинация. Показано, что при высоких температурах Т>300 К и больших концентрациях (п0, ро>Ю|6см'3) время жизни лимитировано безызлучатель-ной Оже-рекомбинацией, при этом преобладает процесс, обусловленный участием спин-орбитально отщепленной зоны. При низких концентрациях преобладает излучатель-ный механизм рекомбинации. Полученные результаты согла-

ю' ю4 ю5 ю' ю-7 ю"

НУ"

П.-ХЫ5

L^— ----

ТВ"

.— -10" кгю"

м ------ —■*■ ^ 1 in"

' ! г t »1 / _10

/ / » П| = 10"

I

I

Ю'/Т, К"1

Рис. 1. Сравнение температурных 'зависимостей времен жпчни итлуча-тельнои и Ожс-рскомбинации в п-1пЛя (сплошные лннни - тц, штриховые - Тд).

суются с данными теоретических работ [3,4]. Сравнительные значения температурной зависимости времен излучательной тк и безызлучательной тА рекомбинации представлены на рис. 1.

В данной главе приведены также расчеты произведения Я0А (дифференциального сопротивления в нуле смещения Г<о на площадь А диодной структуры) в ПтАэ р-п переходах с учетом различных механизмов протекания тока для резких и плавных р-п переходов [А 12] в зависимости от температуры и уровня легирования. Этот важный параметр позволяет прогнозировать эксплуатационные характеристики инфракрасных детекторов излучения [5].

Вторая глава диссертации посвящена исследованию фотоэлектрических свойств и рекомбинационных процессов в твердых растворах [пЛ5]-<-у8ЬхРу и диодных структурах на их основе. Эти материалы, наряду с 1пА5, важны для создания оптоэлектронных приборов - светодиодов, лазеров, фотодиодов для средней ИК-области спектра 1,5-4 мкм [6]. Проведены экспериментальные исследования и расчет скоростей межзонной и Оже-рекомбинации. Исследованы вольтамперные характеристики в диапазоне температур 80-300 К для двух групп диодных структур ЬАвБЬ? с различной плотностью дислокаций. Изучены механизмы токопереноса в зависимости от температуры. Установлено, что при высоких температурах преобладает диффузионный механизм протекания темнового тока, а при низких - генерационно-рекомбинационный. Показано, что при малых смещениях и низких температурах основной вклад вносят процессы туннелирова-

ния через промежуточные уровни в запрещенной зоне. Проведены экспериментальные исследования фотопроводимости и фотомагнитного эффекта в интервале температур 80-295 К в кристаллах п- и р-ЫАэЗЬР и определены времена жизни носителей, лежащие в интервале 2x10'7—3x10"9 с (рис.2) и кинетика релаксации фотопроводимости. Из полученных совокупных данных показано, что в рекомбинационных процессах в твердых растворах рЛпАвЗЬР необходимо учитывать захват неосновных носи-

">" : .....г-........

3 5 7 9 II 13

10 '/Т, К"'

Рис. 2 Температурные зависимости времени жизни, определенные из измерений стационарной ФП тФМ и ФМ эфекта ТфМэдля двух типичных образцов 1пА5|_„.у8ЬхРу (1, Г - образец 9; 2,2' - образец 7).

телей на глубокие центры Е|—0,13 эВ в запрещенной зоне.

В § 2.3 этой главы изучены электрофизические и фотоэлектрические свойства диодных структур на основе 1пАх5ЬР, полученные методом ЖФЭ [А4-А10]. Исследованы вольтамперные характеристики и механизмы протекания тока в интервале температур 80-300 К с учетом рекомбинации в модели Саа-Нойса-Шокли [6]. Обнаружены 2 разных механизма прохождения тока в области низких и высоких температур, соответствующих рекомбинационному и диффузионному току [Л6, Л8].

Теоретические оценки межзонной излучательной и Оже-рекомбинации с вкладом прилипания и рекомбинации на глубоких центрах дают удовлетворительное согласие с данными эксперимента во всем исследуемом температурном интервале. При комнатной температуре для всех образцов, как слабо-, так и сильнолегированных преобладающими являются процессы межзонной генерации-рекомбинации. При этом Оже-рекомбинация преобладает в образцах с р=3х 1017 см'3, а излучательная в образцах р ~ 1016 см"3. Показано, что при низких температурах в механизм переноса носителей тока как при прямом, так и при обратном смещении существенный вклад вносят туннельные процессы (Рис.3). Исследование спектральных характеристик фоточувствительности при различных температурах позволило определить ширину запрещенной зоны твердых растворов 1пД5| х у5ЬхРу и ее температурную зависимость.

В § 2.4 описано определение диффузионных длин неосновных носителей в р-ЫАзБЬР. Для этого использовался метод расчета спектров фоточувствительности согласно [7]. Диффузионные длины лежали в интервале Ь„=1.6-2.8 мкм, что соответствует времени жизни электронов в р-слое т =10 ''-10"'п при 87 К.

Третья глава диссертации посвящена исследованиям электрических и фотоэлектрических характеристик диодов Шоттки на основе Аи-р-1пАз и Аи-р(п)1пР. В начале главы кратко рассмотрены параметры диодов Шоттки на основе полупроводников А3В5 по данным литературы [9, 10] (рис.3). Описана

технология создания диодов Шотт-

0 12 34

ки Аи-р-1пА5 с использованием двух Основной энергетичский зазор, эВ

методов — электрохимического ГЧ|С-3 Высота барьера для контакта Аи-полуироводник

в зависимости ог ширины запрещенной зоны для иря-мозоиных полупроводников {[9])

осаждения и напыления Аи в вакууме. Изучены вольтамперные и вольемкостные характеристики таких структур и спектральные характеристики фотоответа. Из этих данных определена высота барьера для диодов на основе слабо- и сильнолегированного р-ГпАв. Значение высоты барьера изменялось от фв-0,44 эВ (Т-77 К) до 0,25-0,27 эВ (Т=230 К). Температурный коэффициент изменения высоты барьера Д<рв/ДТ=],2х10"3 эВ/К оказался значительно больше, чем коэффициент изменения ширины запрещенной зоны ¡пАв (ДЕо/ДТ=2,8х10"4эВ/К)., что связано, вероятно, с наличием инверсионного слоя на поверхности 1пАв [11] и необходимостью туннелирования электронов через этот слой. В § 3.3 этой главы описано создание и исследование диодов Шоттки на основе 1пР п- и р-типа и изучены их вольтамперные и вольтемкостные характеристики, а также спектральное распределение фотоэдс. Прямые ветви ВАХ показали высокое значение коэффициента неидеальности п в соотношении 1-15(ехр(с]/пкТ)-1), где ток насыщения 1з=А**Т2ехр(-цфВ/кТ), А - эффективная постоянная Ричардсона. Значение п менялось от п=2,0-2,2 до 2,7-2,8 для двух групп диодов без окисного слоя (А) и с промежуточным окисным слоем (В). Плотность поверхностных состояний для диодов групп А и В составляла 1х1012-7х10'2 см2В"', значения высоты барьера для диодов на основе Аи-п-1пР по данным литературы лежат в интервале Фи-0,40-0,53 эВ. Из данных, полученных по экстраполяции длинноволнового края спектральной чувствительности по методу Фаулера [12] (рис.4), высота барьера для диодов групп А и В составила <рв=0,65 эВ и 0,75 эВ, соответственно.

Расхождение с литературными данными обусловлено наличием промежуточных окисных слоев. Отметим, что в диодах Шоттки Аи-р-1пР с промежуточным слоем удалось снизить токи насыщения более чем на три порядка и увеличить высоту барьера, что представляет интерес для практического использования. В § 3.4 описаны также результаты исследования продольного фотоэффекта в таких структурах.

В четвертой главе основное внимание уделено электрическим и фотоэлектрическим свойствам диод-

* ф ,отн. ед.

Ьу, эВ

Рис.4. Длинноволновый участок спектральной зависи-

мости Уф —ДЬу)

ных структур на основе InP, InGaAs и GaP с палладиевыми контактами. Использование Pd контактов оказалось важным, как показали наши дальнейшие исследования, для изучения влияния водорода на свойства изучаемых структур. В литературе имелись лишь отдельные ссылки на такие исследования [13]. В §4.1 детально описана технология нанесения палладия на кристаллы п- и р-InP методом электрохимического осаждения и напыления в вакууме. Особое внимание уделено наличию промежуточных окисных слоев InjOj и Р2О5 на границе раздела полупроводник - Pd, образующихся при электрохимическом способе создания диодных структур. Установлено, что в таких структурах ток определяется туннелированием электронов через промежуточный слой. Теоретически и экспериментально показано, что механизм переноса тока в структурах Pd-p-InP с напыленнным палладием может быть объяснен с привлечением модели двойной инжекции в диффузионном приближении [14], с учетом наличия глубоких уровней захвата дырок в запрещенной зоне [All], Об этом свидетельствовало наличие долговременных релаксаций на вольтамперных характеристиках. Это приводит к изменению вида вольтемкостных характеристик и объясняет неадекватную оценку высоты барьера Шоттки.

Значение высоты барьеров в структурах Pd-n-InP и Pd-p-InP, определенные из измерений вольтамперных характеристик составили <рв=0,54-0,74 эВ при Т=300 К. Из длинноволнового участка спектральной кривой фотоэде по зависимости V,,,"2=f(hv) получено значение <рв=0,79 эВ, что находится в хорошем согласии с данными [11]. Расхождение в значениях высоты барьера, определенной из ВФХ и фотоэлектрических характеристик может быть связано с наличием в слое объемного заряда большой плотности центров захвата для дырок, либо влиянием промежуточного слоя с высокой плотностью поверхностных состояний. Проведена оценка вклада обоих эффектов в определение Фв из измерений зависимости емкости от напряжения, которая показала, что основной вклад в емкость того или другого эффекта зависит от величины обратного смещения. Исследована зависимость фототока от обратного смещения в структурах Pd-p-p+-lnP. Проведен анализ и оценка времен жизни основных носителей тр и длин диффузионного смещения Lp. Получены значения тр=(2-7)-10'"' с и Lp=0,3-0,5 мкм.

В § 4.5 этой главы обсуждаются результаты исследования электрических свойств диодных структур на основе n-GaP с напыленным палладием. Показано, что токоперенос в таких структурах обусловлен двойной инжекцией носителей в компенсированную область, созданную дефектными состояниями акцепторного типа, образующих глубокие центры захвата для дырок. Характерными для исследованных структур явилась слабая фоточувствительность.

Пятая глава диссертации посвящена изучению влияния газообразного водорода на электрические и фотоэлектрические свойства диодных структур палладий-полупроводник на примере систем на основе 1пР. В начале главы приведен краткий обзор работ по созданию сенсоров для детектирования водорода. Такие сенсоры нужны для регистрации утечек водорода при его хранении, транспортировке, использовании в топливных элементах, химических и других индустриальных объектах.

Как следует из данных литературы, приведенных в обзоре [2], предлагаемые опытные образцы детекторов Н2 основаны главным образом на использовании структур с диодами Шоттки, транзисторов, МДП структур на основе окислов ТЮ2, 2пО, \УОз, БпОг, СсЮ. Важнейшим элементом таких детекторов является палладиевый или платиновый контакт. В основе описанных в литературе методов регистрации водорода и водоро-досодержащих газов, как правило, используется изменение электрических характеристик при приложении соответствующего напряжения (емкости, сопротивления или порогового напряжения транзистора) [2].

Большинство предлагаемых сенсоров водорода работает при высоких температурах (400 -800 С) и требует приложения напряжения. Проведенные исследования показали, что нет однозначной интерпретации изменения электрических свойств в атмосфере водорода и других газов, что затрудняет создание эффективного сенсора водорода. На основе проведенных нами исследований впервые был предложен новый способ детектирования и измерения концентрации водорода и водородосодержащих соединений в газовой смеси, а именно с использованием фотоэффекта [А 13].

В § 5.1 описано наблюдаемое нами изменение электрических и фотоэлектрических характеристик диодных структур Рс1-п(р)1пР в атмосфере водорода.

Рис.5. Вольтамиериые характеристики структуры 141 - р-1пР (а) и Р<1 - п-1пР (б). 1-прямая ветвь без Н2,2-прямая ветвь Н2=0,03%, 3-обратная ветвь без Н>.4-обратная ветвь Н>=0,03%.

На рис.5 представлены прямые и обратные ветви вольтамперных характеристик структур Ра-р-ГпР и Рс1-п-1пР при воздействии воздушной смеси с содержанием 0,03 % Н2. Как видно из рис 5., наблюдается некоторое увеличение прямого и обратного токов в атмосфере Н2 при приложении смещения -0,5 В.

Было исследовано влияние водорода на фотоэдс диодных структур Р(1-И-1пР с электрохимически осажденным металлом в воздухе и в газовой смеси с 0,03 % Н2 (рис. 6). При этом обнаружено резкое падение фотоэдс, почти на 2 порядка величины. В структурах на основе р-1пР с напыленным Рс1 чувствительность по фотоэффекту на порядок превышает изменение параметра, определяемого изменением тока при воздействии водорода. Для выяснения физических причин изменения темнового тока и фотоэдс были рассмотрены особенности используемых структур, включая механизм образования и состав промежуточного слоя на основе 1пР. Было отмечено влияние окисного слоя Р2О5 в структурах, полученных электрохимическим способом. Фотоответ таких структур сильно зависел от влажности. В то же время в образцах диодных структур, полученных напылением Рс!, фотоэдс от влажности не зависела.

Рассмотрен процесс протекания тока и генерации фотоэдс в структурах с промежуточным (диэлектрическим) слоем. Анализ показывает, что общий ток является суммой электронного, дырочного тока и тока из поверхностных состояний на интерфейсе. Была оценена плотность поверхностных состояний на границе раздела. Показано, что изменение фотоэдс в атмосфере водорода определяется совокупностью следующих факторов: а) высотой барьера Шоттки фВ и его изменением; б) высотой туннельного барьера полупроводник-диэлектрик или коэффициентом прозрачности, в) величиной фототока, г) коэффициентом неидеальности п, и, наконец, плотностью поверхностных состояний на интерфейсе. Главным фактором, влияющим на величину фототока в присутствии водорода, является изменение высоты барьера Шоттки. Падает фототок 1Ж, определяемый неосновными носителями (дырками в р-1пР).

Водород 0.03%

0.4 0.6 0.8 к. мкм

Рис. 6. Спектр фотоответа диода Шоттки п-1пР-Рс1 в воздухе и в газовой смеси содержащей 0.03% Н2.

В § 5.4 рассмотрено влияние водорода на электрические характеристики и фотоэдс гибридных структур на основе Рс1-1пР-1пОаЛя.

U,

отн.ед 1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0,8

1,6

2.4Л,»

Рис.7 Спеюр фотоэдс гибридной структуры 1- без Н2. 2-11,=0.05%.

Спектр фотоэдс такой структуры приведен на рис. 7. Наличие двух максимумов >.=0,9 мкм и 1,55 мкм связано с межзонными переходами

в InGaAs и переходами на гетерограни-це p-InP-p-InGaAs. Основное изменение фотоэдс приходится на область фотоответа диода Шоттки Pd-InP. В газовой смеси с водородом (500 ррш Нг) фотоэдс возрастает в 2 раза. Возрастание фотоэдс практически безынерционно, спад достигает ~3 мин. Процесс релаксации связан с выделением |[2. В исследуемой изотипной гибридной структуре наблюдался также эффект усиления фототока при обратном смещении и его температурная зависимость. Коэффициенты усиления достигали при низких температурах (77 К) М~4х103, а при близких к комнатным - М-200 (рис. 8).

Этот эффект связан с влиянием модуляции высоты барьера гетерограницы в области объемного заряда в InGaAs на величину проводимости и температурным изменениям фототока без смещения.

Отмечено, что гибридная структура Pd-p-InP-InGaAs

перспективна для создания детек-т, к тора двойного назначения: ближнего ИК-излучения (0,7—1,7 мкм) и водорода.

Изучен механизм протекания тока в диодных структурах с окисными слоями p-InP-n-IniOj-PiOs-Pd. Обнаружено влияние водорода на фотоэдс, обусловленное поглощением молекул Н20 в окисле Р205. В исследуемых структурах наблюдалась силь-

100 150 200 250 300

Рис. 8. Зависимость коэффициента усиления фототока от температуры (U=13 В)

ная зависимость фотоэдс от влажности. Можно предположить, что фосфорный окисел Р205 в промежуточном слое, поглощая пары влаги, создает дополнительные центры перезарядки. Это может увеличивать высоту барьера и уменьшать плотность поверхностных состояний.

Такая структура может быть использована как детектор тройного назначения -ближнего ИК-излучения (до 1,55 мкм), водорода и влажности.

Шестая глава диссертации посвящена исследованию электрических и фотоэлектрических свойств диодных и МДП-структур на основе Э^Ю: с палладиевыми контактами и влиянию на них водорода. В ряде работ, посвященных туннельным МДП структурам на основе 51, теоретически и экспериментально были исследованы механизмы протекания тока, фототока и физические процессы, происходящие на границе раздела металл-8Юг-81. [16а, б, 17, 18]. Однако до начала настоящей работы фактически не проводились исследования электрических и фотоэлектрических явлений в таких структурах с палладиевыми контактами.

В рамках данной работы были изучены токоперенос, фотовольтаическая и фотодиодная чувствительность туннельных структур Рс1-8Ю2-п(р)81, а также электрические и фотоэлектрические характеристики диодных структур на основе пористого кремния и влияние на них водорода.

МДП-структуры создавались на кристаллах п-81 с ориентацией (111) и р-81 (100). Палладий наносился напылением в вакууме, и толщина слоев составляла 400-500 Л.

В структурах

Рс1-8Ю2-п(р)81 с тонким слоем диэлектрика обнаружено усиление фототока при обратном смещении.

На рис. 9 представлены зависимости фототока от обратного смещения для МДП-диодов на основе п и р-8ь Кривые сняты при освещении монохромати-ческим светом с Х.=0,9 мкм. Величина умножения фототока в структурах на основе Рс1-8Ю2-п-8! составляла почти 2 порядка, а в структурах на основе р-81 на порядок меньше. Согласно [18] механизм умножения тока или фототока определяется сильной инверсией у границы с окислом, управляемой неос-

нельных структурах Рс1 - ЭЮ? - п-Э!* (кривая 1) и Рс1 - БЮ, - р-Б1 (кривая 2).

новными носителями и приводящей к созданию сильного электрического поля (Е=9х106 В/см) в области пространственного заряда, что усиливает туннельный ток между металлом и полупроводником. В структурах Рс1-8Ю2-р-81 с толстым слоем диэлектрика наблюдалось заметное усиление фототока, достигающее М-102-103, который мог быть описан известным для фотосопротивления соотношением для коэффициента усиления фототока О-(т„М11+трМр)У/Ь2, когда времена жизни электронов и дырок т„ и тр превышают времена пролета между инжектирующими контактами [19].

Было изучено влияние водорода на фотоответ в фотовольтаическом и фотодиодном режимах для МДП-структур на основе п- и р-Эк Влияние газовой среды с водородом на фототок и темновой ток в структурах Рс1-8Ю1-п(р)8\ с толстым слоем диэлектрика оказалось слабым, что свидетельствует о том, что в этом случае действие водорода связано не с изменением параметров границы раздела Р(1-8Ю2, а с процессами в объеме слоев структуры.

В § 6.3 подробно исследовано влияние водорода на фотоэлектрические свойства туннельных структур

Рс1-8|СЬ-л(р)51 без приложенного напряжения (в режиме фото-эдс) и со смещением. На рис. 10 показана зависимость фототока от обратного смещения для двух образцов туннельных структур без воздействия водорода (1,2) и при импульсном воздействии Н2 (3,4). В фотовольтаическом режиме чувствительность структур на основе п-81 выше, чем на основе р-Бк В фотодиодном режиме чувствительность также возрастает за счет вклада умножения носителей. Однако недостатком этого метода детектирования водорода в практическом отношении является необходимость приложения обратного смещения.

В § 6.4 и 6.5 обсуждаются результаты экспериментов по исследованию влияния водорода на электрические и фотоэлектрические характеристики структур на основе пористого кремния, в том числе содержащих разупорядоченные слои р°-8ь При воздействии водорода на такие структуры фотосигнал возрастал в 20 раз. Однако в отличие от структур Рс1-8Ю2-р-8| наблюдаются долговременные релаксации, достигающие

4 8 12 v, в

Рис.10 Зависимость фототока от обратного смешения туннельной структур Р(]-5Ю2-п-51 для двух образцов. 1,2 - без Н2, 3,4 - с Н2.

180-600 с. Наличие разуиорядочеиного пористого слоя вносит дополнительные глубокие центры захвата, что увеличивает время релаксации фототока после воздействия газообразного водорода.

В структурах на основе пористого кремния р-рогБ! были изучены вольтамперные характеристики и механизмы токопереноса, обусловленного токами, ограниченными обычным зарядом. Важная роль глубоких ловушек выявлена при исследовании процессов релаксации темнового тока и фототока при обратном смещении. Слои пористого р-81 толщиной 50 мкм были получены при изменении режима электрохимического травления. Палладий осаждался на пористый слой в виде круглых контактов, и его толщина была -400 А. Технология создания структур описана, например, в [20] и в [А38].

На рис. 11 приведена температурная зависимость фототока короткого замыкания изученных диодных структур в интервале 110-300 К. Фототок определяется разделением неосновных носителей на барьере Шоттки рс!-р-рог8и Изменение фототока отражает изменение времени жизни неосновных носителей с температурой. Из наклона кривой температурной зависимости фототока был определен рекомбинаци-онный уровень Ег=0,12эВ. Слои п-ро^ изготавливались путем анодирования поверхности. Показано, что механизм токопереноса определяется двойной инжекцией носителей в пористый слой; инжекцией электронов из подложки п-Б! через гетерограницу 5¡/рог51 и дырок через барьер Шоттки Рс1-рог81. Спектральные характеристики, как фотоэде, так и фототока, не обнаруживают в коротковолновой части спектра особенностей, соответствующих широкозонному рог81, как это наблюдалось в [20]. Полученные данные по влиянию газообразного водорода на фотоэде и вольтамперные характеристики показывают, что изменение этих характеристик сопоставимо по величине с соответствующими изменениями в описанных ранее структурах на основе кристаллического вй Однако времена релаксации, как фотоэде, так и темновых токов велики и составляют порядка 15 мин, что связано с большой концентрацией центров захвата в рогЭт Это снижает перспективность использования изученных структур в качестве сенсоров газообразного водорода, однако, они могут быть

Рис.11 Температурная зависимость фототока короткого замыкания структуры на основе пористого кремния р-рогёг

использованы в микротопливных элементах на основе пористого кремния для накопления водорода или устройствах памяти.

В конце главы 6 в § 6.7 обсуждаются особенности механизма протекания тока и фотоэлектрические свойства диодных структур n+-Si-n-Si-Ab03-Pd с промежуточным окисным слоем. Установлено, что перенос носителей обусловлен также двойной инжекцией носителей в слой n-Si: инжекцией электронов со стороны п-п+ контакта и дырок со стороны Pd, при этом основную роль играет диффузия. Фотоэдс исследуемых структур с промежуточным слоем АЬОз была выше на порядок в максимуме спектра, чем в структурах без этого слоя (рис. 12). Фотоэдс уменьшалась под действием Н2 в 2-10 раз, а время релаксации достигало 5-10 мин, что связано с наличием глубоких ловушек в слое АЬОз и на гетерогранице АЬОз-n-Si. Отметим, что на основе этой структуры нами был создан сенсор сероводорода, описанный в главе 7.

Седьмая глава диссертации посвящена практическому применению результатов проведенных исследований для создания нового типа сенсоров водорода и водородосо-держащих газов, а также оптоэлектронных сенсоров для задач экологии на основе гетеро-структур и диодов Шоттки в полупроводниках А3В5 и кремния [А49, А52].

В начале главы дан краткий обзор существующих сенсоров водорода. Такие исследования ведутся в США, Германии, Англии, Японии, Китае, Испании, России, Армении, Турции и др. Основным способом детектирования в таких сенсорах является регистрация изменения электрических параметров [2] в присутствии водорода (изменение проводимости, или емкости чувствительного элемента). Как уже отмечалось, основными недостатками таких приборов являются необходимость нагрева (рабочие температуры 200-800 С), приложение электрического смещения, высокая стоимость и низкая чувствительность. В настоящее время ряд фирм выпускает сенсоры на основе полевых транзисторов и диодов Шоттки с палладиевым слоем [см., например, 21]. Такие приборы могут работать при комнатной температуре с достаточно хорошим быстродействием, но чувствительность увеличивается при нагревании.

U, В

Рис. 12. Зависимость фототока от обратного смещения: 1 - структура n+-Si-n-Si-Ali03-Pd, 2 - структура n+-Si-n-Si-Pd.

В главах 5 и б нами было детально рассмотрено влияние водорода на электрические и фотоэлектрические характеристики целого ряда гетеро- и гибридных структур на основе InP, ItiGaAs и Si-S¡Cb с палладиевыми контактами: Pd-n(p)InP, Pd-p-InP-InGaAs, Pd-P205-n-In203-p-InP, Pd-Si02-n-S¡, Pd-S¡02-p-S¡, Pd-p°-S¡, Pd-porSi, Pd-n-GaP, Pd-Al203-n-Si [A13, A14, A17, A19-A27, АЗЗ, А35-37]. Оказалось, что для всех этих структур наблюдается общая закономерность: изменение фотоэдс в газовой смеси с водородом на порядок больше, чем изменение вольтамперных характеристик. Было показано, что эти структуры могут быть использованы в качестве фотовольтаических детекторов водорода и водородосодержащих газов, а, ряде случаев, как детекторы двойного и тройного назначения (ближнего ИК-излучения и водорода, а также влажности).

Обсуждены требования к структурам Pd-полупроводник для достижения максимальной чувствительности к водороду. Проведены предварительные исследования влияния водорода на гетероструктуры I и II типа на основе узкозонных полупроводников InGaAsSb/InP, GalnAsSb/GaSb и InAsSbP/InAs. Представлялось интересным использование разъединенных гетеропереходов II типа [А49, А50] на основе InAs-GaSb(GalnAsSb), которые являются аналогами диодов Шоттки [20]. В § 7.3 рассмотрены экспериментальные результаты по детектированию водорода с использованием структуры Pd-Si02-n(p)S¡ с туннельно-тонким слоем Si02.

На рис. 13 представлены спектральные зависимости фотоэдс для Pd-Si02-n(p)Si структур без водорода и при воздействии импульса Н2. Для Si МДП фотодетекторов наблюдались резкое (на 2-3 порядка) падение фотоэдс, а для p-Si структур увеличение на 2 порядка. Показано, что определяющий вклад в изменение фотоэдс вносит изменение высоты барьера, фв. Высота барьера в структурах на основе n-Si падает на Д<р=и,4Ь эь, а на основе p-si увеличивается на и,эь. Эти изменения связываются с наличием заряженных диполей на интерфейсе Si-МДП

Рис.13 Спектральные зависимости фотоэдс МДП структур Рс1 -БЮ, - р(п)-81 1- р-Я! без Н2.2- р с Н2, 3- п-Э1 без Н2,4- п-Э] с Н,. Вставка - кинетика нарастания и спада фотоэдс под воздействием импульса П2.

J-ÎRevJ

A

/ /Л \

h/ Y

\

д

П.З

u

l.î

структур. С помощью этой структуры нами были измерены малые концентрации водорода (менее 0,01 ррт Н2).

В § 7.4 описана созданная нами оригинальная структура А1-п-51-8п02 [А48], которая показала свою перспективность для регистрации сероводорода ЬЬБ (Рис. 14).

В § 7.5 описан предложенный и реализованный экспериментальный образец миниатюрного сенсорного модуля для измерения концентрации водорода и водородосодержащих газов на основе оптопары: светодиод - фотоэлектрический сенсорный элемент (Рис.15). Такие сенсоры, благодаря использованию импульсного режима в сочетании с синхронным усилением сигнала позволяют существенно улучшить отношение сигнал/шум и снизить энергопотребление. В этой главе описаны также портативные оптоэлек-тронные сенсоры светодиод-фотодиод, используемые в газоанализаторах метана, разработанные нами совместно с сотрудниками лаборатории ИК-оптоэлектроники ФТИ

им. А.Ф. Иоффе [А51].

о.? <>.;>

À am

Рис.14.Спектральная фоточувствительность

структуры ( 1 - до экспозиции в газовой смеси 1 %-H:S<'Nt, 2 - после экспозиции

Рис.15 Миниатюрный сенсор водорода на основе оптопары светодиод-фотоэлек'фический элемент Pd-InP.

В § 7.8 представлен также предложенный и созданный нами оригинальный оптоэлектронный сенсор для определения содержания воды в сырой нефти [А52]. Был создан набор светодиодов на основе гетероструктур в системе GaSb-InAs и исследовано влияние поглощения воды (рис.16) и углеводородов на излучение светодиодов. В окончательном варианте сенсора содержания воды в сырой нефти были использованы три светодиода с максимумами излучения на 1.65 мкм, 1,92 мкм и 2,7 мкм. Такой сенсор может измерять содержание влаги в нефти в диапазоне концентраций от 0 до 100% с учетом негомогенности среды. Экспериментальный сенсор был разработан совместно

с ООО «АИБИ» при Физико-Техническом институте им. А.Ф. Иоффе, и прошел успешное тестирование в ОАО «ТАТНЕФТЬ» на участках первичной переработки нефти.

Длина волны,нм

-1е016--1-е017 —— це018 1го*9 1_ео20-1-е021 -|_е022 -1-е[323 -1е02а

Рис. 16 Спектры све годиодов излучающих в спектральном диапазоне 1.6-2.4 мкм, измеренных после прохождения излучения через кювету с водой.

Основные результаты и выводы работы

В представленной работе были проведены комплексные экспериментальные и теоретические исследования электрических, фотоэлектрических свойств и рекомбина-ционных процессов в гетероструктурах диодах Шоттки на основе полупроводников А3В5 и кремния, в том числе, с палладиевыми контактами и рассмотрены перспективы их практического применения. Получены следующие основные результаты:

1. При теоретическом расчете температурной (77 - 500 К) и концентрационной (по, ро = Ю |4-1017 см'3) зависимостей времен жизни носителей заряда в (пАв показано, что при высоких температурах Т >300 К и больших концентрациях (по, ро>1016 см 3) время жизни неравновесных носителей лимитировано Оже-рекомбинацией, причем СШН - процесс преобладает над СНСС - процессом; при по, ро ^ 1015 см"3 доминирует излучательная рекомбинация. При промежуточных концентрациях время жизни определяется совместным вкладом излучательного и Оже-процессов. В собственном полупроводнике при Т = 300 К, а также в примесном при концентрации ~10и' см~3 для Т < 300 К времена жизни излучательной и ударной рекомбинации уравниваются. Экспериментально определенные значения времен жизни согласуются с расчетными.

2. Анализ произведения ИоЛ в 1пАв р-п переходах позволил рассчитать оптимальные условия повышения интегральной чувствительности и обнаружительной способности фотодетектора. Показано, что при Т = 200-300 К:

а) в градиентном симметричном р-п переходе для повышения ЯоА необходимо использование слаболегированных кристаллов ГпАв (п0, ро=10|6см~3) с малым градиентом (а<1021 см-4);

б) в резком р-п переходе достигается максимальная величина ЯоА, причем необходимо использовать р+- п структуры с п0 < 1017 см"3.

3. В результате теоретического и экспериментального исследования температурного хода времен жизни в кристаллах р-УпАя^х-уйЬхРу установлено, что необходимо учитывать совместный вклад межзонной излучательной и Оже-рекомбинации с учетом вклада времени захвата и рекомбинации на глубоких центрах Е( = 0,13эВ. Время жизни в п-1пЛ5|_х уЭЬхРу в температурном интервале 80 - 300 К при концентрациях равновесных носителей по >(3 ^5)1015 см"3 определяется межзонными рекомбинационными процессами; вклад глубоких центров может быть существенен при низких концентрациях пц< 1014 см-3.

4. Показано, что в эпитаксиальных структурах с р-п переходом на основе твердых растворов 1пАя|--х уЭЬхРу прямой ток в основном состоит из двух составляющих: при низких температурах(Т<200 К) и смещении У<80 шУ преобладает рекомбинационная составляющая, а при Т>200 К более существенен вклад диффузионного тока. Избыточные токи в области малых смещений и низких температур определяются туннельным механизмом переноса носителей через дефектные уровни в запрещенной зоне.

5. Разработана технология создания и исследованы электрические и фотоэлектрические характеристики диодов Шоттки на основе Аи-р-1пАч. Установлены механизмы прохождения тока в диодных структурах и определена высота барьера в зависимости от температуры и концентрации носителей.

6. Созданы и исследованы диоды Шоттки на основе п-1пР с промежуточным окисным слоем. В структурах достигнуты токи насыщения более, чем на три порядка величины ниже, чем у ранее известных.

7. Результаты исследования продольного фотоэффекта на основе диода Шоттки Аи-р-1пР показали потенциальную возможность создания продольного фотоэлемента с оптимизированными характеристиками.

8. Впервые разработаны основные технологические элементы создания диодных и гибридных структур на основе п-(р)-1пР(1пСаА5) с палладиевыми контактами.

9. Установлено, что в диодных структурах на основе Рс1-п-1пР с напыленным Р<1 механизм прохождения может быть описан двойной инжекцией носителей в диффузионном приближении, а в аналогичных структурах с электрохимически осажденным Рс1 ток обусловлен туннелированием электронов через промежуточный слой.

10. Исследован перенос тока в диодных структурах на основе п-баР и показано, что он обусловлен двойной инжекцией.

11. Показано, что в диодных структурах р -1пР - п- ПъОз - Р2О5 - Р<1 механизм токопереноса в температурном интервале 110 - 300 К может быть объяснен тремя каналами туннелирования — через барьер Шоттки, через глубокие центры захвата и межзонным. Установлено, что рост фотоэдс в атмосфере водяных паров в этих структурах определяется изменением кинетики рекомбинации на связанных состояниях на гетерогранице - п- 1П2О3 - Р2О5 вследствие поглощения молекул Н20 в окисле Р2О5. Фотоэдс растет линейно с концентрацией водяных паров и релаксация импульса фотоэдс составляет -1-2 с. Экспериментально показано, что такая диодная структура может служить основой для создания детектора тройного назначения: ближнего и инфракрасного излучения (0,7-0,9 мкм), влажности и водорода.

12. Изучено изменение электрических характеристик (прямого и обратного тока) и фотоэлектрических (фотоэдс) в диодных структурах Р<1 - п — 1пР. Показано, что они качественно и количественно различаются в газовой смеси с водородом. При этом изменение фотоэдс существенно больше, чем изменение темновых токов и определяется снижением высоты барьера Шоттки и коэффициента прозрачности. Такие структуры могут быть использованы для создания детекторов водорода.

13. Установлено, что в гибридной изотипной гетероструктуре р - 1пР - р - 1пОаАз с барьером Шоттки Р<1 - р - 1пР увеличение фотоэдс и падение обратного тока в газовой смеси с водородом определяется ростом высоты барьера Шоттки, при этом главный вклад вносится основными носителями в области объемного заряда.

14. Показано, что гибридная структура Рс1-р-1пР-р-1пСаЛ5 обладает эффектом усиления фототока в зависимости от обратного смещения. Этот эффект связан в основном с модуляцией барьера на гетерогранице с 1гЮаАз. Предложено использование гибридной структуры для создания детектора двойного назначения - ближнего ИК-излучения (0,7-1,7 мкм) и водорода.

15. Исследованы механизм прохождения тока и фототок в диодных структурах Рс1-5Ю2-п(р)-5! с туннельно тонким слоем 8Ю2(<100 А). Показано, что усиление фототока при обратном смещении (М-10-100) обусловлено наличием высокого поля в области пространственного заряда. Усиление фототока в структурах с толстым слоем БЮг (~ 1000 А) связано с экспоненциальным ростом времени жизни одного типа носителей вследствие захвата экспоненциально распределенными ловушками другого типа носителей. Токоперенос в этих структурах при высоких уровнях инжекции определяется током, ограниченным объемным зарядом.

16. Изучен механизм протекания тока и фототока в диодных структурах на основе п^ьп^-АЬОз-Рс! с промежуточным окисным слоем. Обнаружено возрастание фотоэдс более, чем на порядок величины по сравнению с аналогичной структурой без окисного слоя.

17. Установлено, что в диодных структурах на основе пористого кремния 1\1-п-рог51 в температурном интервале77-300 К темновой ток определяется двойной инжекцией в диффузионном приближении. Влияние водорода на фотоэдс и темновые токи количественно соответствует данным для структур на основе монокристаллического кремния, отличаясь большими временами релаксации (до 10-20 мин). Этот эффект может быть использован для накопления водорода в топливных микроэлементах на основе пористого 81, а также в электронных устройствах памяти.

18. Проведенные в диссертации исследования впервые выявили общую закономерность, состоящую в том, что для всех изученных структур на основе диодных полупроводников А3В5 и с палладиевыми контактами изменение фотоэдс в газовой смеси с водородом на порядок больше, чем изменение электрических характеристик (прямого и обратного токов). Это позволило предложить новый чувствительный фотоэлектрический метод детектирования водорода и водородосодержащих газов.

19. Предложена и разработана конструкция низкоэнергетичного малогабаритного сенсорного модуля для регистрации водорода, включающего оптопару светодиодный элемент - фоточувствительный элемент с палладиевым контактом, холодильник и термосенсор.

20. Исследованы спектры оптического поглощения чистой нефти разных пород и нефти с содержанием различных концентраций воды. Совместно с ООО «АИБИ» при ФТИ им. А.Ф. Иоффе впервые предложен и создан экспе-

риментальный образец оптического анализатора содержания воды в нейти на основе матрицы трехцветных ИК-светодиодов, излучающих на трех длинах волн 1,65 мкм (поглощение нефти), 1,94 мкм (поглощение воды) и 2,2 мкм (опорная длина волны). Экспериментальный образец прошел предварительные испытания в ОАО «Татнефть».

Список публикаций по теме диссертации:

1. Андрушко А.И., Исхаков P.A., Салихов Х.М., Слободчиков C.B.. Рекомбинацион-ные процессы в кристаллах арсенида индия: Сборник научно-технических статей Казанского Высшего артиллерийского командно-инженерного училища им. маршала артиллерии М.Н. Чистякова/ (КВВКИУ), г. Казань, стр. 97 - 102, 1984.

2. Андрушко А.И., Мередов М.М., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. Фотоэлектрические и фотомагнитные свойства арсенида индия//Изв. АН Туркменской ССР, сер. физ-техн., хим. и геолог. Наук.-1985.- вып. 4.- С. 80-82.

3. Андрушко А.И., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. О механизмах рекомбинации в кристаллах арсенида // Физика и техника полупроводников - 1986. -т. 20.- в. 3.-С. 402 - 406.

4. Андрушко А.И., Салихов Х.М., Слободчиков C.B., Стусь Н.М., Талалакин Г.Н. Об электрофизических и фотоэлектрических свойствах эпитаксиальных диодных структур на основе InAsi-x-ySbxPy // Физика и техника полупроводников.-1986.-т. 20, в. 12,-С. 2195-2198.

5. Андрушко А.И., Салихов Х.М., Слободчиков C.B., Талалакин Г.Н., Филаретова Г.М. О временах жизни носителей тока в твердых растворах Ini.xGaxAs, легированных Zn и Мп // Физика и техника полупроводников. 1986.- № 3. т.20.- С. 537.

6. Андрушко А.И., Пенцов A.B., Салихов Х.М., Слободчиков C.B., Стусь Н.М., Талалакин Г.Н., Филаретова Г.М.. Электрофизические и фотоэлектрические свойства диодных структур на основе InAsi-x-ySbxPy и их возможные практические при-менения//Тройные полупроводниковые соединения и их применение: Тезисы докл. на V Всесоюзной конференции Кишинев, т. 2.- С. 171.

7. Андрушко А.И., Салихов Х.М. Поверхностно-барьерные структуры Au-p-InAsi-x-YSbxPy-' Тезисы докладов научно-технической конференции КВВКИУ 1987 г.-. Казань,-С. 110-11.

8. Андрушко А.И., Салихов Х.М., Слободчиков C.B., Стусь Н.М., Талалакин Т.Н. О механизмах рекомбинации носителей тока в р- InAsi x vSbxPy // Физика и техника полупроводников. 1988,- т. 22, в. 5,- С. 789 - 792.

9. Андрушко А.И., Салихов Х.М., Слободчиков C.B.. Поверхностно-барьерные структуры Au - р - InAsi-x vSbxPy // Физика и техника полупроводников. 1988.- № 8. т. 22,- С. 1258 - 1259.

10. Андрушко А.И., Салихов Х.М., Слободчиков C.B.. Рекомбинация неравновесных носителей тока в n- InAsi-x-ySbxPv// Изв. вузов, Физика.-1991.- № 4. т.34.- С. 52 - 54.

11. Ковалевская Г.Г., Мередов М.М., Пенцов A.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Слободчиков C.B.. Токи двойной инжекции и фототок в диодных структурах Pd - р - р+ - InP // Физика и техника полупроводников .1991.- № 8. т. 25.- С. 1466 - 1468.

12. Андрушко А.И., Пенцов A.B., Салихов Х.М., Слободчиков C.B.. Произведение RoA в InAs р-п переходах // Физика и техника полупроводников. 1991,- № 10. т. 25.-С.1686- 1690.

13. Слободчиков C.B., Ковалевская Г.Г., Мередов М.М., Пенцов A.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М.. Фотодетектор на основе InGaAs как детектор водорода // Письма вЖТФ.-1991.-№ 15.т. 17.-С. 1-4.

14. Слободчиков C.B., Мередов М.М., Ковалевская Г.Г., Пенцов A.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Маринова А.М.. Фотоэлемент - детектор водорода, водородосодер-жащих газов и влажности//Фотоэлектрические явления в полупроводниках: Тезисы докладов II научн. конф. 1991г.-Ашхабад.-С.350.

15. Ковалевская Г.Г., Мередов М.М., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Слободчиков C.B., Фетисова В.М. Электрические и фотоэлектрические свойства диодных структур Pd - р - р+- InP и изменение их в атмосфере водорода // Физика и техника полупроводников. 1992,- № 10. т. 26,- С. 1750 - 1754.

16. Слободчиков C.B., Ковалевская Г.Г., Пенцов A.B., Салихов Х.М. Умножение фототока в диодных структурах Pd - SÍO2 - n (р) - Si // Физика и техника полупроводников. 1993,- № 7. т. 27,- С. 1213—1216.

17. Ковалевская Г.Г., Мередов М.М., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. Si-МДП фотодетектор как детектор водорода // Журнал технической физики. 1993.-№ 2.т. 63,-С. 185 - 190.

18. Слободчиков C.B., Ковалевская Г.Г., Салихов Х.М. Влияние водорода на фотоволь-таическую и фотодиодную чувствительность структур Pd - SÍO2 - p(n) - Si // Письма в ЖТФ.-1994.- № 10. т. 20,-С. 66-70.

19. Слободчиков C.B., Ковалевская Г.Г., Мередов М.М., Руссу Е.В., Салихов Х.М. Диодные структуры Pd - р- GaP<Mn>: Электрические и фотоэлектрические характеристики и влияние на них водорода // ФТП.-1994,- № 7. т. 28,- С. 1155 - 1160.

20. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Саморуков Б.Е., Руссу Е.В., Ковалевская Г.Г. Механизм токопереноса в диодных структурах на основе n-GaP с напыленным палладием // Физика и техника полупроводников.-1994.-№ 2. т. 28.- С. 237 - 241.

21. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Мередов М.М., Язлыева А.И. Токоперенос в МДП - структурах Pd - SiC>2-n(p)- Si и второй механизм усиления фототока // Физика и техника полупроводников.-1995.- № 8. т. 29.- С. 1517.

22. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Мередов М.М., Язлыева А.И. Гибридная изотипная гетероструктура р- InP - р - InGaAs с диодом Шоттки как детектор ближнего ИК - излучения и водорода // Письма в ЖТФ,- 1995.- № 19. т. 21,-С. 50-54.

23. Малинин Ю.Г., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. Влияние водорода и водяных паров на фотоответ структуры Pd - n - InP: Тезисы докладов XIV научно-технической конф. ВАКИУ 1995 г.- Казань,- стр. 83 - 85.

24. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Мередов М.М., Язлыева А.И. Электрические свойства диодных структур металл - полупроводник на основе разупорядоченных слоев GaP // Физика и техника полупроводников.-1996.- № 2. т. 30,- С. 220 - 226.

25. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Мередов М.М., Язлыева А.И. О механизме токопереноса и фотоэлектрических характеристиках Pd - SiN - р- Si // Физика и техника полупроводников.-1996.- № 4. т. 30,- С. 686 - 691.

26. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Мередов М.М., Язлыева А.И. Электрические и фотоэлектрические характеристики гибридной изотипной p-InP-p-InGaAs гетероструктуры с барьером Шоттки Pd - р - 1пР // Физика и техника полупроводников,- 1996,- № 8. т. 30,- С. 1378 - 1386.

27. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М. Температурная зависимость фотоответа и усиления фототока гибридной изотипной гетероструктуры р - InP - р - InGaAs с барьером Шоттки Pd - р - InP // Письма в ЖТФ.-1996,- т. 22,- С. 41 - 44.

28. Малинин Ю.Г., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. Явление усиления фототока в структурах Au - n - InP<Fe>: Сб. научн.-техн. статей ВАКИУ, г. Казань, стр. 47 -49, 1996.

29. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В. Продольный фотоэффект в р-п переходах на основе Ino.53Gao.47As // Физика и техника полупроводников.-1997.-№7. т. 31,-С. 864.

30. Слободчиков C.B., Малинин Ю.Г., Салихов Х.М. Электрические свойства гетерост-руктур, полученных структурным переходом Au-n(p)-InP -> Аи-п-1п20з-п-1пР: Сборник тез. докл.ХУ научн.-техн. конф. ВАКИУ 1997 г.- Казань,- С. 97 - 99.

31. Салихов Х.М., Слободчиков C.B., Малинин Ю.Г. Фотоэлектрические свойства гете-роструктур Au - n - 1п20з - n(p) - InP: Сборник научн.-техн. статей ВАКИУ, г. Казань, стр. 69-71, 1997.

32. Салихов Х.М., Руссу Е.В., Мередов М.М., Язлыева А.И.. Об электрических и фотоэлектрических свойствах структуры Pd - р°-р - Si с разупорядоченным промежуточным рО -слоем//Физика и техника полупроводников.-1997.-№ 1.Т.31.- С. 15- 18.

33. Salikhov Kh., Slobodchikov S.V., Russu E.V. The hybrid isotipic p - InP - InGaAs heterostructure with a Pd - InP Schottky barrier as a detector of infrared radiation and hydrogen.// Proc of SPIE, Infrared Spasebome, Remote Sensing V, Boston, USA.-1997,- v. 3122,-p. 474.

34. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Яковлев Ю.П., Саморуков Б.Е.. О механизмах усиления фототока в изотипных гетероструктурах n+-GaSb-n°-GaInAsSb-n+-GaAlAsSb // Письма в ЖТФ.1998,- № 10. т. 24,- С. 37 - 42.

35. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В.. О токопереносе в пористом p-Si и структурах Pd - <пористый р - Si> // Физика и техника полупроводников.- 1998,-№9. т. 32,-С. 1073 - 1075.

36. Russu E.V., Slobodchikov S.V., Salikhov U.M., Turcu M. Photoelectrical properties of isotype heterostructure with Schottky barrier Pd-p InP/ p-InGaAs/ p-InP . Proc. of Second International Conference on Advanced Semiconductor Devices and Microsystems, Slovakia, 1998,- p. 75 - 78.

37. Слободчиков C.B., Салихов X.M., Руссу E.B. О влиянии уровня захвата на токоперенос в структурах Pd-p(n)-CdTe // Физика и техника полупроводников.-

1998,-№4. т. 33.-С. 492-493.

38. Слободчиков C.B., Горячев Д.Н., Салихов Х.М., Срессели О.М. Электрические и фотоэлектрические характеристики диодных структур n-Si <пористый кремний> Pd и влияние на них газообразного водорода // Физика и техника полупроводников.-

1999.- №3. т. 33.-С. 340-343.

39. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В. Об электрических и фотоэлектрических характеристиках изотипной гетероструктуры n-ZnO-n-Si // Физика и техника полупроводников. 1999.- № 4. т. 33.- С. 435 - 437.

40. Слободчиков C.B., Салихов Х.М. Диодные структуры n(p)-InP-In203-P205-Pd как потенциальные сенсоры ближнего Ик излучения, влажности и водорода // Письма в ЖТФ,- 1999.- № 24. т. 25,- С. 72 - 78.

41. Малинин Ю.Г., Салихов Х.М., Слободчиков С.Б. Универсальная установка для исследования характеристик фотоприемников. Казанский филиал ВАУ - Казань: 1999 г. - С. 146.

42. Слободчиков C.B., Салихов Х.М. Влияние влажности и водорода на токоперенос диодных структур на основе р-1пР с палладиевым контактом // Физика и техника полупроводников.-2000.- № З.т.34,- С. 290 - 295.

43. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В., Малинин Ю.Г. О механизмах токопереноса в гетероструктурах n+-CdS-p-InP-p+-InP // Письма в ЖТФ.-2000.- № 14. т. 26,- С. 78 - 83.

44. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В. Полупроводниковые фотодетекторы с палладиевым контактом как детекторы водорода и водородосодержащих газов// Фотоэлектроника и приборы ночного видения: Тез. доклад. XVI Международной научно-техн. конф. 2000 г.-Москва.-С. 83.

45. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В. Механизм токопереноса и фотоэлектрические характеристики диодных структур n+-Si-n-Si-Al203-Pd // Физика и техника полупроводников.- 2000,- № Ю.т. 34.- С. 1275 - 1279.

46. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В., Малинин Ю.Г. Гашение тока светом в диодных структурах p-Si-n+-ZnO-n-ZnO-Pd. // Физика и техника полупроводников,.- 2001.- № 4. т. 35,- С. 479 - 481.

47. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В. Долговременные изменения электрических и фотоэлектрических характеристик диодных структур Pd-p-InP // Физика и техника полупроводников.-2002.- № 4. т. 36.- С. 500.

48. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Иванов Э.В., Малинин Ю.Г., Салихов Х.М. Влияние сероводорода на фотоэлектрические характеристики изотипных гетерост-руктур Al-n-Si-Sn02:Cu-Ag// ФТП.-2004,- №38б.-С. 1426-1428 .

49. Андреев И.А., Иванов Э.В., Куницына Е.В., Михайлова М.П., Руссу Е.В., Салихов Х.М, Яковлев Ю.П. Детекторы водорода на основе диодов Шоттки и гетероструктур полупроводников А3В5//Физические проблемы водородной энергетики: Программа и тезисы докладов Российской конференции 29-30 ноября 2004 г.-Санкт-Петербург,- С. 14-15.

50. Андреев И.А., Иванов Э.В., Михайлова М.П., Салихов Х.М., Яковлев Ю.П. Детекторы водорода и водородосодержащих газов на основе диодов Шоттки и гетероструктур полупроводников А3В5//Физические проблемы водородной энергетики: Программа и тезисы докладов 2" Российской конференции ноябрь 2005 г.-Санкт-Петербург.- С. 112-113.

51. Mikhailova M., Stoyanov N., Andreev I., Zhurtanov B., Kizhaev S., Kunitsyna E., Salikhov Kh. and Yakovlev Yu. Optoelectronic sensors on GaSb and InAs based

heterostructures for ecological monitoring and medical diagnostics, proc. SPIE// Optical Sensing Technology and Applications.- 2007.-vol. 6285,- p. 261 .

52. Stoyanov N.D, Mikhailova M.P., Molchanov S.S., Kizhaev S.S., Kalinina K.V., Astakhova A.P., Gurina T.I., Salikhov Kh.M. and Yakovlev Yu.P. "Portable mid-infrared optical sensor for measuring of water concentration in oil" Program and Abstracts 1MECO TC2 Symposium on Photonics in Measurements, Prague, Czech Rep., August 25-26,2008.

53. Малинин Ю.Г., Ваньков Ю.В., Салихов X.M., Яковлев Ю.П. Возможность практического применения влияния водорода на фотоэлектрические характеристики диодных структур с палладиевым контактом. Программа XXI Всероссийской межвузовской научно-техн.конф. «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» 12-14 мая 2009 г. Казанское ВВКУ - Казань: 2009 г. - С.6.

54. Малинин Ю.Г., Салихов Х.М., Яковлев Ю.П. Возможность практического применения влияния сероводорода на фотоэлектрические характеристики гетероструктур Al-n-Si-Sn02. Сборник материалов XXI Всероссийской межвузовской научно-техн.конф. Часть 1. 12-14 мая 2009 г. Казанское ВВКУ- Казань: 2009 г. С.31-32.

55. Малинин Ю.Г., Ваньков 10.В., Салихов Х.М., Яковлев Ю.П. Возможн. .ni г,¡¡логического применения влияния водорода на фотоэлектрические характеристики диодных структур с палладиевым контактом. Сборник материалов XXI Всероссийской межвузовской научно-техн.конф. Часть 1. 12-14 мая 2009 г. Казанское ВВКУ - Казань: 2009 г. С.33-34.

56. Салихов Х.М., Стоянов Н.Д., Яковлев Ю.П., Калинина К.В., Молчанов С.С. Миниатюрный сенсор водорода на основе оптопары светодиод - фотоэлектрический элемент InP/GalnAsP/Pd. Сборник тезисов докладов участников Второго Международного форума по нанотехнологиям. 6-8 октября 2009. С489-491.

57. Салихов Х.М., Стоянов Н.Д. Оптоэлектронный сенсор водорода на основе гетероструктур и диодов Шоттки полупроводников А3В5. Альтернативная энергетика и экология, - 2009 г. - № 10, - С. 15-21.

58. Салихов Х.М., Яковлев Ю.П., Стоянов Н.Д... Портативный оптический анализатор содержания воды в нефти на основе оптопары «Светодиодная матрица-широкополосный фотодид» среднего ИК диапазона (1.6-2.4 рт) // Журнал технической физики, - 2010 г.- №2, т.80,- С. 99 - 104.

59. Салихов Х.М. Оптоэлектронные сенсоры водорода на основе диодов Шотгки на кремнии и гетероструктурах полупроводников АЗВ5. С.-Петербург.: изд. Политехнического Университета, 2010.-100 с.

Цитируемая литература

1. Альтернативная энергетика и экология ISJAE// «Столетний меморандум, 13 ноября 2006». - 2007, №3(47). - С. 11.

2. I.E. L. Hollis, Carrier recombination in indium arsenide // Proc. Phys. Soc.-1967.-Vol. 91. №1.- p. 151.

3. Барышев H.C. Междузонная. Рекомбинация электронов и дырок в арсениде индия // ФТТ,- 1964,- Вып.6. №Ю.-С.3027.

4. Абакумов В.Н., Перель В.И., Яссиевич И.Н. Безизлучательная рекомбинация в полупроводниках.- СПб.: ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 1997. - 376 с.

5. Тришенков М.А. Фотоприемные устройства и ПЗС. Обнаружение слабых оптических сигналов. Радиосвязь. - М.: 1992. - 400 с.

6. Mikhailova М., Stoyanov N., Andreev I., Zhurtanov В., Kizhaev S., Kunitsyna E., Salikhov Kh., Yakovlev Yu.P. "Optoelectronic sensors on GaSb and InAs-based het-erostructures for ecological monitoring and medical diagnostics'7/Proc. SPIE "Optical Sensing Technology and Applications".- 2007,-Vol. 6285,- pp. 628526-1(9).

7. Sah S.T. Carrier generation and recombination in p-n junctions and p-n junction characteristics//Proc. IRE.-I957.- Vol.45. №9.-p. 1228.

8. Mikhailova M.P., Nasledov D.N., Slobodchikov S.V., Spectral response of the photoeffects in InAs// Phys.stst.sol. II.-1966,- pp. 529-539.

9. Monch W., Electronic properties of semiconductor interfaces//Springer.- 2004. - 264 p.

10. Зи С., Физика полупроводниковых приборов т.1, пер. с англ. Суриса Р.А. - М.: Мир, 1984.-456 с.

11. Walpole D., Nill K.W. Capacity-voltage characteristics of metal barriers on p-PbTe and p-InAs: an influence of inversion layers // J.Appl.Phys.- 1971,-v 42.-pp.5609-5617.

12. Crovvell C.R., Spitzcr W.G., Howarth L.E., Labate E. Attenuation length measurements of hot electrons in metal films // Phys. Rev.-1962,- v. 127, pp.2006-2010.

13. Yousuf M., Kuliyev В., Lalevic В.. Pd - InP Schottky diode hydrogen sensors//Sol.-St Electron.-1982,-Vol. 25. №8.-p. 753.

14. Ламперт M., Марк П. Инжекционные токи в твердых телах. - М.: Мир, 1973. гл. 4, -97 с.

15. Hokelek Е., Robinson G.L. A comparison of Pd Schottky contacts on InP, GaAs and Si//Sol.-St Electron.-1981.-Vol 24. №2,- p. 99.

16. а) Буль А.Я., Козырев C.B., Федоров В.И. Особенности фотоэлектрических свойств туннельных МДП структур. Основные соотношения теории//ФТП/-1981,-Т.15.-С. 142.

б) Буль А.Я., Федоров В.И., Бирюлин Ю.Ф., Зинчик Ю.С., Козырев С.В., Сайдашев И.И., Санин К.В. Особенности фотоэлектрических свойств МДП структур. II Результаты эксперимента//ФТП.-1981.-т.15,-С. 400.

17. М.И. Векслер, И.В. Грехов, А.Ф. Шулебкин, Мультистабильность МДП-структур с туннельно-тонким диэлектрическим слоем // Письма в ЖТФ, 1993, т.19, в. 3, 50-55.

18. Green М.А., Shewchun J. Current multiplication in metal - insulator - semiconductor (MIS) tunnel diodes//Sol. St Electron.-1974.-Vol 17,- p. 349.

19. Bube R.H. Pulse Excitation Studies of Gain and Trapping in Photoconductors//J. Appl. Phys.-1963.-Vol. 34.-p.3309.

20. Беляков JI.B., Горячев Д.Н., Срессели O.M., Ярошецкий И.Д. Светочувствительные структуры Шоттки на пористом кремнии//ФТП.-1993.-т.27.-С.1371.

21. Веб-сайт фирм General Monitors Inc. http://generalmonitors.com, Nippon Soken Inc. http://www.nipponsoken.com

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано в печать 01.04.2010. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 2,0. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 100. Заказ 5807Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812) 550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76

Введение.

Глава 1. Механизмы рекомбинации в кристаллах арсенида индия.

1.1. Излучательная рекомбинация в кристаллах арсенида индия.

1.2. Теоретический расчет межзонной Оже-рекомбинации в кристаллах арсенида индия.

1.3. Фотоэлектрические свойства и рекомбинационная модель арсенида индия.

1.4. Произведение К0А в 1пАб р-п- переходах.

1.4.1. Диффузионный ток.

1.4.2. Генерационно-рекомбинационный и туннельный ток.

1.4.3. О предельной обнаружительной способности 1пАз - фотодиодов.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Электрические и фотоэлектрические свойства эпитаксиальных твердых растворов и диодных структур на основе ЫАз^х-уЗЬхРу и рекомбинация неравновесных носителей тока.

2.1. Фотоэлектрические характеристики и времена жизни носителей тока в твердых растворах 1пА81.х.у8ЬхРу.

2.2. Механизмы рекомбинации носителей заряда в твердых растворах р-ГпАз^.уЗЬхРу.

2.3. Электрофизические и фотоэлектрические свойства диодных структур на основе 1пАз1х-у8ЬхРу.

2.4. Спектральная и интегральная фоточувствительность ¡пАбЗЬР диодных структур.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Электрические и фотоэлектрические свойства эпитаксиальных диодов Шоттки на основе 1пАз и 1пР.

3.1. Диоды Шоттки на основе полупроводников А В

3.2. Диоды Шоттки на основе Аи-р-1пАз.

3.2.1. Технология создания диодных структур Аи-р-1пАз.

3.2.2. Механизм токопрохождения в диодных структурах Аи-р-1пАз.

3.2.3. Фотоэффект в диодах Шоттки Аи-р-ГпАБ.

3.3. Диоды Шоттки на основе п(р)-1пР.

3.4. Продольный фотоэффект в диодных структурах Аи-п-1пР с промежуточным слоем.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Электрические и фотоэлектрические свойства диодных структур на основе п(р)-1пР и п(р)-ОаР с палладиевым контактом.

4.1. Технология создания диодных структур Рс1-1пР.

4.2. Электрические свойства структур Рс1-п-1пР.

4.3. Электрические свойства диодных структур Рс1-р-1пР и Рс1-р+-1пР.

4.4. Токи двойной инжекции и фототок в диодных структурах

Рс1-р-р+-1пР.

4.5. Механизм токопереноса в диодных структурах на основе п-ваР с напыленным палладием.

Выводы к главе 4.

Глава 5. Влияние водорода на электрические и фотоэлектрические свойства диодных структур палладий - полупроводник на основе 1пР, 1пОаАз.

Введение.

5.1. Изменение электрических характеристик и фотоэдс структур Р<1-п(р)-1пР, в атмосфере водорода.

5.2. Влияние влажности и водорода на токоперенос диодных структур на основе р-1пР с палладиевым контактом.

5.2.1. Технология создания диодных структур на основе Рс1-р-1пР.

5.2.2. Электрические и фотоэлектрические характеристики диодов Шоттки Pd-p-InP.

5.2.3. Влияние влажности на фотоэдс сложной диодной структуры с промежуточными слоями Pd-P205-n-In203-p-InP.

5.2.4. Влияние водорода на электрические характеристики и фотоэдс гибридных структур.

5.3. Фоточувствительные диодные структуры на основе InGaAs как продольные фотоэлементы и детекторы водорода.

5.3.1. Продольный фотоэффект в р-n- переходах на основе

Ino.53Gao.47As.

5.4. Электрические и фотоэлектрические характеристики гибридной изотипной гетероструктуры p-InP-p-InGaAs с барьером Шоттки Pd-p-InP и влияние на них водорода.

5.4.1. Технология создания изотопных гибридных структур.

5.4.2. Электрические характеристики гибридных структур.

5.5. Фотоэлектрические свойства гибридных структур на основе InP-InGaAs.

5.6. Температурная зависимость фотоответа и усиление фототока в гибридной структуре p-InP-p-InGaAs с диодом Шоттки.

Выводы к главе 5.

Глава 6. Электрические и фотоэлектрические характеристики диодных структур на основе кремния и пористого кремния с палладиевым контактом.

6.1. Усиление фототока в МДП-структурах Pd-Si02-n(p)-Si.

6.2. Токоперенос в МДП структурах Pd-Si02-n(p)-Si и второй механизм усиления фототока.

6.3. Влияние водорода на фотовольтаическую и фотодиодную чувствительность туннельных структур Pd-Si02-n(p)-Si.

6.4. Электрические и фотоэлектрические свойства структуры Pd-p°-Si-p-Si с разупорядоченным промежуточным р°-слоем.

6.4.1. Технология изготовления структур.

6.4.2. Результаты измерений и их обсуждение.

6.5. Электрические и фотоэлектрические свойства структур на основе пористого кремния.

6.5.1. Вольтамперные характеристики и механизм токопереноса в структурах на основе пористого кремния.

6.5.2. Фототок и фотоэдс.

6.5.3. Токоперенос в диодных структурах Рс1-п-рог81 и влияние на него газообразного водорода.

6.5.4. Электрические характеристики структур на основе пористого кремния.

6.5.5. Фотоэлектрические характеристики диодных структур на основе пористого кремния.

6.6. Влияние водорода на фотоэлектрические и электрические характеристики диодных структур Рс1-п-рог-81.

6.7. Особенности механизма токопереноса в диодных структурах п+-81-п-8ьА1203 -Ы.

6.7.1. Технология изготовления диодных структур.

6.7.2. Механизм токопереноса в диодных структурах

П+-8ЬП-81-А12Оз-РС1.

6.7.3. Фототок и фотоэдс в диодных структурах на основе 81 с промежуточным слоем А

6.7.4. Влияние водорода на фотоэдс и темновой ток в структурах на основе

П+-8ьп-8ЬА1203-РС1.

Выводы к главе 6.

Глава 7. Сенсоры водорода и водородосодержащих газов на основе полупроводниковых гетер о структур А3В5 и диодов Шоттки.

7.1. Краткий обзор существующих сенсоров водорода.

7.2. Возможность практического применения влияния водорода на фотоэлектрические характеристики диодных структур с палладиевым контактом.

7.3. Влияние водорода на фотоэлектрические характеристики кремниевой МДП структуры.

7.4. Возможность практического применения влияния сероводорода на фотоэлектрические характеристики гетероструктур А1-п-8ь8п02.

7.5. Миниатюрный сенсорный модуль для измерения концентрации водорода и водородосодержащих газов на основе оптопары светодиод -фотоэлектрический сенсорный элемент.

7.6. Оптоэлектронные сенсоры на основе гетероструктур полупроводников А3В5.

7.7. Оптоэлектронный сенсор для определения утечек метана на основе гетероструктур полупроводников А3В5.

7.8. Оптоэлектронный сенсор для определения содержания воды в нефти на основе гетероструктур полупроводников А В.

Выводы к главе 7.

В течение последних десятилетий интенсивное исследование полупровод

3 5 ников А В , их соединений и гетероструктур привели к бурному развитию оптоэлектроники и созданию широкого класса полупроводниковых приборов, включая светодиоды, лазеры, фотодетекторы, транзисторы, солнечные элементы и др. Перспективными для экологического мониторинга являются приборы ближнего и среднего ИК-диапазона (1-5 мкм) на основе 1пАз, 1пР, 1п8Ь, ваБЬ и их твердых растворов, поскольку в этом диапазоне лежат полосы поглощения основных природных и промышленных газов. Поиски путей улучшения параметров таких приборов и расширения их функциональных возможностей требуют детального изучения фундаментальных процессов рекомбинации и переноса носителей, исследования электрических и фотоэлектрических явлений в кристаллах и гетероструктурах. И хотя исследованию материалов

3 5 и гетероструктур на основе полупроводников А В , а также структур на основе посвящено значительное число работ, однако целый ряд физических явлений, связанных с протеканием тока через гетерограницу и границу металл-полупроводник,механизмы рекомбинации носителей, изучение поведения носителей под воздействием света и электрического поля, контактных явлений на интерфейсе и других оставался в значительной степени слабо изученным. Эти исследования важны как для улучшения параметров существующих оптоэлектронных приборов, так и для создания новых типов сенсоров.

В последние годы в связи с проблемой глобального потепления основное внимание мирового научного сообщества обращено к поискам альтернативных источников энергии, при этом возник стойкий интерес к развитию водородной энергетики.

Важность этой проблемы была отмечена в 2006 г. в Столетнем Меморандуме, обращенном к главам ведущих держав (Великобритания, Германия, Италия, Канада, Россия, США, Франция) и подписанном ведущими учеными и специалистами в области водородной энергетики [1]. Меморандум призывает эти страны обратить серьезное внимание на развитие и поддержку водородной энергетики и включение ее в свои рабочие программы. В этом плане важными представляется разработка топливных элементов, проблема транспортировки и хранения водорода, а также создание различного типа сенсоров водорода и водородосодержащих газов, способных регистрировать как утечки водорода, так и обеспечить безопасность окружающей среды.

В рамках настоящей работы существенное внимание было уделено также поискам новых методов регистрации водорода и водородосодержащих газов, что и явилось одним из побудительных мотивов для постановки данной работы. Для этой цели были детально исследованы электрические и фотоэлектрические явления и механизмы в структурах и диодах Шоттки на основе полупроводников А В и кремния, в том числе с палладиевыми контактами. Это позволило не только изучить фундаментальные физические процессы на интерфейсе сложных гетероструктур и диодов Шоттки и обнаружить ряд новых эффектов, но и предложить новый чувствительный фотоэлектрический метод регистрации водорода. Исследование влияния факторов окружающей среды на механизм переноса темновых и световых носителей в диодных структурах представляло интерес не только в отношении стабильности электрических и фотоэлектрических характеристик, но и выявление их потенциальных возможностей с целью создания новых типов приборов и устройств. На основе данного комплексного исследования был предложен новый фотоэлектрический метод детектирования водорода и водородосодержащих газов, а также созданы экспериментальные макеты оптоэлектронных сенсоров на основе фотодиодов и светодиодов полупроводников А3В5 для экологического мониторинга и охраны окружающей среды.

Все вышеперечисленное и определило актуальность темы и обусловило постановку данной диссертационной работы.

Целью работы являлись комплексные фундаментальные исследования, электрических, рекомбинационных и фотоэлектрических явлений в кристаллах и диодных структурах на основе полупроводников А3В5 и кремния и применение их для создания на их основе сенсоров нового типа для задач водородной энергетики и охраны окружающей среды.

Достижение поставленной цели требовало решения следующих задач: проведения исследований электрических свойств полученных структур и механизмов протекания тока на гетерограницах структур различного типа; экспериментальных исследований фотоэлектрических и рекомбинацион-ных свойств кристаллических и диодных структур на основе 1пАз и ^АбБЬР в зависимости от концентрации носителей и температуры; разработки технологии структур металл-полупроводник на основе р^пАэ, п(р)-1пР, 1пСаАз, а также Б! с использованием в качестве контактов диодов Шоттки Аи и Рс1, а также создания гибридных структур диод Шоттки -изотипный гетеропереход; исследования фотоэлектрических явлений в гетероструктурах и диодах Шоттки на основе полупроводников А3В5 и с палладиевыми контактами, в том числе, в зависимости от влияния окружающей среды (водорода и влажности); исследования потенциальных возможностей прикладных применений результатов научных исследований для создания сенсоров водорода и водоро-досодержащих газов, а также оптоэлектронных сенсоров. Объекты и методы исследования

Объектами исследований являлись кристаллы и гетероструктуры соедине

3 5 • ний А В ГпАб, 1пР, 1пАз8ЬР, а также сложные структуры на основе БьЗЮг и пористого кремния с палладиевыми контактами. В работе применялись комплексные методы исследования электрических, рекомбинационных и фотоэлектрических характеристик, а также методики исследования влияния водорода и влажности на параметры исследуемых структур. Это позволило изучать детали физических процессов в исследуемых системах. Объектами исследования являлись также макеты фотоэлектрических и оптоэлектронных сенсоров водорода, водородосодержащих газов и влажности, созданных на основе изученных материалов и структур.

Научная новизна работы

Состоит в обнаружении и исследовании новых физических эффектов. Проведены комплексные экспериментальные и теоретические исследования фотоэлектрических и рекомбинационных явлений и механизма протекания тока в кристаллах и сложных гетероструктурах с барьерами Шоттки на основе полу

•2 С проводников А В и Бь

Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые: определены времена жизни носителей зарядов для процессов межзонной излучательной и безызлучательной рекомбинации, связанные с переходом носителей в зону проводимости (СНСС процесс) или в спин-орбитально отщепленную валентную зону (СН8Н) для объемных материалов 1пАб и твердых растворов 1пАб8ЬР; установлено, что в эпитаксиальных структурах 1пАб8ЬР с р-п переходом механизм токопереноса обусловлен двумя составляющими: при низких температурах - рекомбинацией в области объемного заряда, а при высоких (Т>200 К) - диффузией носителей; определены параметры оптимизации обнаружительной способности фотодиодных структур на основе ¡пАб. Проведен расчет произведения 11оА в зависимости от температуры и концентрации носителей в плавных и резких р-п переходах; в диодах Шоттки Аи-р-1пАз определена высота барьера фв и установлена ее зависимость от концентрации носителей и температуры; разработаны основные элементы технологии создания гетероструктур на основе п(р)-1пР, 1пАб, 81 и диодов Шоттки с палладиевыми контактами; впервые обнаружено, что сильное изменение фотоэдс в атмосфере водорода в структурах на основе 1пР, 1пОаАз, 81 с палладиевым контактом, превышающее на один-два порядка изменение темпового тока, связано с увеличением или понижением высоты барьера диода Шоттки, что важно для практических применений; показано, что механизм токопереноса в сложных диодных структурах на основе п- и р-1пР с промежуточными слоями (п-1пР-п-1п20з-Р205-Рс1) обусловлен туннелированием носителей через барьер Шоттки и глубокие центры; установлено, что изменение фотоэдс в атмосфере водорода в структурах Рс1-8Ю2-п(р)81 с туннельно-топкими слоями 8Ю2 составляет 2-3 порядка величины и на 2 порядка превышают изменение темнового тока. Фотоэдс изменяется главным образом из-за изменения высоты барьера вследствие перезарядки на границе Рс1-8Ю2; показано, что в диодных структурах на основе пористого кремния Рс1-рог81 темновой ток обусловлен двойной инжекцией. Обнаружены большие времена релаксации фотоэдс при воздействии водорода, которые могут быть использованы в топливных микроэлементах и электронных элементах памяти; установлено, что изменение фотоэдс в диодных структурах с палладиевым контактом на основе п-1пР и п-ГпОаАз существенно выше, чем изменение электрических характеристик (прямого или обратного тока), что принципиально важно для создания сенсоров водорода с использованием фотоэффекта. Научная и практическая значимость работы.

Научная и практическая значимость работы обусловлена тем, что совокупность полученных в ней результатов представляет собой решение ряда проблем, важных как в фундаментальном, так и в практическом отношении. В фундаментальном плане проведены комплексные исследования электрических, рекомбинационных и фотоэлектрических свойств в полупроводниках А3В5 и 81 и гетероструктурах на их основе. Детально изучен механизм токопереноса в диодах Шоттки и сложных гетероструктурах на основе соединений А3В5 и 81. Впервые изучено влияние палладиевых контактов на фотоэлектрические свойства исследуемых структур, что привело к новым практическим применениям. Наши исследования диодных структур на основе полупроводни

3 5 ков А В и кремния впервые выявили общую закономерность, состоящую в том, что изменение фотоэдс во всех изученных структурах с палладиевым контактом в газовой смеси с водородом на порядок больше, чем изменение электрических характеристик (прямого и обратного токов). Это позволило предложить новый чувствительный фотоэлектрический метод регистрации водорода и водородосодержащих газов.

В работе предложен также новый физический подход к расширению функциональных возможностей полупроводниковых приборов, в том числе, созданию сенсоров двойного и тройного назначения. Предложены сенсоры водорода, влажности и водородосодержащих соединений нового типа на основе фото-вольтаического эффекта в сложных гетероструктурах и диодах Шоттки с пал-ладиевыми контактами, перспективные для решения задач водородной энергетики. Разработаны также экспериментальные оптоэлектронные портативные сенсоры метана и оригинальный анализатор содержания воды в нефти. Результаты исследований могут быть использованы также при разработке оптоэлек-тронных приборов для задач экологического мониторинга, медицины и других применений.

Научные положения, выносимые на защиту.

В объемных кристаллах 1пАз время жизни неравновесных носителей при высоких температурах Т>=300 К и больших концентрациях носителей

16 3 п0, ро>Ю см" ) лимитировано Оже-рекомбинацией, при этом преобладает процесс с переносом дырки в спин-орбитально отщепленную зону (СЖН

15 3 процесс). При низких концентрациях носителей (п0,ро<Ю см" ) доминирует межзонная излучательная рекомбинация.

В эпитаксиальных структурах с р-п переходом на основе твердых растворов 1пАб8ЬР токи через переход в области прямых смещений определяются двумя составляющими: при низких температурах (Т<200 К) и малых смещениях - рекомбинацией носителей в области пространственного заряда. При высоких температурах (Т>200 К) существенным становится вклад диффузионной компоненты, обусловленный рекомбинацией носителей в нейтральной области.

Механизм протекания тока в диодах Шоттки Аи-р-1пАз определяется генерацией-рекомбинацией при концентрации носителей см , а при низких концентрациях - туннелированием через глубокие центры.

Впервые обнаруженное сильное изменение фотоэдс в атмосфере водорода в структурах палладий-полупроводник (1пР, 1пОаАБ, ОаР, 81), превышающее на один-два порядка изменение темнового тока, происходит, главным образом, за счет изменения высоты барьера диода Шоттки (увеличение или понижение), что может быть использовано для детектирования водорода.

Усиление фототока при обратном смещении в структурах на основе РЬ-бюг-п-З! с туннельно-тонким слоем диэлектрика обусловлено увеличением туннельного тока между металлом и полупроводником вследствие наличия сильного электрического поля в области пространственного заряда (Е>104 В/см).

Перенос тока в диодах Шоттки на основе пористого кремния Рс1-рог-81 обусловлен двойной инжекцией электронов из подложки п-81 через гетерогра-ницу в пористый слой и дырок через барьер Шоттки. Долговременная релаксация фотоэдс и темнового тока при воздействии водорода (до 10-15 мин) обусловлена перезарядкой глубоких уровней в слое пористого кремния. Этот эффект может быть использован в устройствах памяти и накопления водорода в микротопливных элементах.

Предложен новый тип фотоэлектрических сенсоров водорода и водородо-содержащих соединений, использующих изменение фотоэдс в диодах Шоттки

3 5 • и гетероструктурах на основе полупроводников А В и 81.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка цитируемой литературы.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Андрушко А.И. , Исхаков P.A., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. Рекомбинационные процессы в кристаллах арсенида индия: Сборник научно-технических статей Казанского Высшего артиллерийского командно-инженерного училища им. маршала артиллерии М.Н. Чистякова/ (КВВКИУ), г.Казань, стр. 97 - 102, 1984.

2. Андрушко А.И., Мередов М.М., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. Фотоэлектрические и фотомагнитные свойства арсенида индия//Изв. АН Туркменской ССР, сер. физ-техн., хим. и геолог. Наук,-1985.- вып. 4.- С. 80-82.

3. Андрушко А.И., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. О механизмах рекомбинации в кристаллах арсенида // Физика и техника полупроводников - 1986. -т. 20.- в. 3.- С. 402-406.

4. Андрушко А.И., Салихов Х.М., Слободчиков C.B., Стусь Н.М., Талалакин Г.Н. Об электрофизических и фотоэлектрических свойствах эпитак-сиальных диодных структур на основе InAs^x-ySbxPy // Физика и техника полупроводников.-1986.- т. 20, в. 12.- С. 2195 - 2198.

5. Андрушко А.И., Салихов Х.М., Слободчиков C.B., Талалакин Г.Н., Филаретова Г.М. О временах жизни носителей тока в твердых растворах In].xGaxAs, легированных Zn и Мп // Физика и техника полупроводников. 1986.-№ 3. T.20.- С. 537.

6. Андрушко А.И., Пенцов A.B., Салихов Х.М., Слободчиков C.B., Стусь Н.М., Талалакин Г.Н., Филаретова Г.М. Электрофизические и фотоэлектрические свойства диодных структур на основе InAsixySbxPy и их возможные практические применения//Тройные полупроводниковые соединения и их применение: Тезисы докл. на V Всесоюзной конференции Кишинев, т. 2.- С. 171.

7. Андрушко А.И., Салихов Х.М. Поверхностно-барьерные структуры Au-p-InAsix-ySbxPy: Тезисы докладов научно-технической конференции КВВКИУ 1987 г.-. Казань.- С. 110 - 11.

8. Андрушко А.И., Салихов Х.М., Слободчиков C.B., Стусь Н.М., Талалакин Г.Н. О механизмах рекомбинации носителей тока в p-InAsix-ySbxPy Н Физика и техника полупроводников. 1988,- т. 22, в. 5.- С. 789-792.

9. Андрушко А.И., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. Поверхностно-барьерные структуры Au-p-InAsi-x-YSbxPy Н Физика и техника полупроводни-KOB.1988.- № 8. т. 22.- С. 1258 - 1259.

10. Андрушко А.И., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. Рекомбинация неравновесных носителей тока в n-InAsix-ySbxPy Н Изв. вузов, Физика.-1991.- № 4. т.34.- С. 52 - 54.

11. Ковалевская Г.Г., Мередов М.М., Пенцов A.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. Токи двойной инжекции и фототок в диодных структурах Pd-p-p+-InP // Физика и техника полупроводников .1991.- № 8. т. 25.- С. 1466 -1468.

12. Андрушко А.И., Пенцов A.B., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. Произведение R0A в InAs р-п переходах // Физика и техника полупроводни-ков.1991.- № 10. т. 25.- С.1686 - 1690.

13. Слободчиков C.B., Ковалевская Г.Г., Мередов М.М., Пенцов A.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М. Фотодетектор на основе InGaAs как детектор водорода // Письма в ЖТФ.-1991.- № 15. т. 17.- С. 1 - 4.

14. Слободчиков C.B., Мередов М.М., Ковалевская Г.Г., Пенцов A.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Маринова A.M. Фотоэлемент - детектор водорода, водоро-досодержащих газов и влажности//Фотоэлектрические явления в полупроводниках: Тезисы докладов II научн. конф. 1991г. - Ашхабад.-С.350.

15. Ковалевская Г.Г., Мередов М.М., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Слободчиков C.B., Фетисова В.М. Электрические и фотоэлектрические свойства диодных структур Pd-p-p+-InP и изменение их в атмосфере водорода // Физика и техника полупроводников. 1992.- № 10. т. 26.- С. 1750 - 1754.

16. Слободчиков C.B., Ковалевская Г.Г., Пенцов A.B., Салихов Х.М. Умножение фототока в диодных структурах Pd-Si02-n(p)-Si // Физика и техника полупроводников. 1993.- № 7. т. 27.- С. 1213-1216.

17. Ковалевская Г.Г., Мередов М.М., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. Si-МДП фотодетектор как детектор водорода // Журнал технической физики. 1993.- № 2.т. 63,-С. 185 - 190.

18. Слободчиков C.B., Ковалевская Г.Г., Салихов Х.М. Влияние водорода на фотовольтаическую и фотодиодную чувствительность структур Pd-Si02-p(n)-Si // Письма в ЖТФ.-1994.- № 10. т. 20.- С. 66 - 70.

19. Слободчиков C.B., Ковалевская Г.Г., Мередов М.М., Руссу Е.В., Салихов Х.М. Диодные структуры Pd - р- GaP<Mn>: Электрические и фотоэлектрические характеристики и влияние на них водорода // ФТП.-1994.- № 7. т. 28.- С. 1155 - 1160.

20. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Саморуков Б.Е., Руссу Е.В., Ковалевская Г.Г. Механизм токопереноса в диодных структурах на основе n-GaP с напыленным палладием // Физика и техника полупроводников.-1994.-№ 2. т. 28.-С. 237 - 241.

21. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Мередов М.М., Язлыева А.И. Токоперенос в МДП-структурах Pd-Si02-n(p)-Si и второй механизм усиления фототока // Физика и техника полупроводников.-1995,- № 8. т. 29.- С. 1517.

22. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Мередов М.М., Язлыева А.И. Гибридная изотипная гетероструктура p-InP-p-InGaAs с диодом Шоттки как детектор ближнего ИК - излучения и водорода // Письма в ЖТФ.-1995.-№ 19. т. 21.-С. 50- 54.

23. Малинин Ю.Г., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. Влияние водорода и водяных паров на фотоответ структуры Pd-n-InP: Тезисы докладов XIV научно-технической конф. ВАКИУ 1995 г.- Казань.- стр. 83 - 85.

24. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Мередов М.М., Язлыева А.И. Электрические свойства диодных структур металл - полупроводник на основе разупорядоченных слоев GaP // Физика и техника полупроводников.-1996.-№ 2. т. 30.- С. 220 - 226.

25. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Мередов М.М., Язлыева А.И. О механизме токопереноса и фотоэлектрических характеристиках Pd-SiN-p-Si // Физика и техника полупроводников.-1996.- № 4. т. 30.- С. 686 - 691.

26. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М., Мередов М.М., Язлыева А.И. Электрические и фотоэлектрические характеристики гибридной изотипной p-InP-p-InGaAs гетероструктуры с барьером Шоттки Pd-p-InP // Физика и техника полупроводников,- 1996.- № 8. т. 30.- С. 1378 - 1386.

27. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Салихов Х.М. Температурная зависимость фотоответа и усиления фототока гибридной изотипной гетероструктуры p-InP-p-InGaAs с барьером Шоттки Pd-p-InP // Письма в ЖТФ.-1996.- т. 22.- С. 41-44.

28. Малинин Ю.Г., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. Явление усиления фототока в структурах Au-n-InP<Fe>: Сб. научн.-техн. статей ВАКИУ, г. Казань, стр. 47 - 49, 1996.

29. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В. Продольный фотоэффект в р-п переходах на основе Ino.53Gao.47As // Физика и техника полупроводников.-1997.-№7. т. 31.- С. 864.

30. Слободчиков C.B., Малинин Ю.Г., Салихов Х.М. Электрические свойства гетероструктур, полученных структурным переходом Au-n(p)-InP —>• Au-n-In203-n-InP: Сборник тез. докл.ХУ научн.-техн. конф. ВАКИУ 1997 г.Казань.- С. 97 - 99.

31. Салихов Х.М., Слободчиков C.B., Малинин Ю.Г. Фотоэлектрические свойства гетероструктур Au-n-In203-n(p)-InP: Сборник научн.-техн. статей ВАКИУ, г. Казань, стр. 69-71, 1997.

32. Руссу Е.В., Мередов М.М., Язлыева А.И. Об электрических и фотоэлектрических свойствах структуры Pd-p°-p-Si с разупорядоченным промежуточным р°-слоем // Физика и техника полупроводников.-1997.- № 1. т.31.- С. 15-18.

33. Salikhov Kh., Slobodchikov S.V., Russu E.V. The hybrid isotipic p-InP-InGaAs heterostructure with a Pd - InP Schottky barrier as a detector of infrared radiation and hydrogen.// Proc of SPIE, Infrared Spaseborne, Remote Sensing V, Boston, USA.-1997.- v. 3122.- p. 474.

34. Слободчиков C.B., Салихов X.M., Яковлев Ю.П., Саморуков Б.Е. О механизмах усиления фототока в изотипных гетероструктурах n+-GaSb-n°-GalnAsSb-n+-GaA1 AsSb // Письма в ЖТФ.1998.- № ю. т. 24,- С. 37 - 42.

35. Слободчиков С.В., Салихов Х.М., Руссу Е.В. О токопереносе в пористом p-Si и структурах Pd - <пористый р - Si> // Физика и техника полупроводников.-1998.- № 9. т. 32,- С. 1073 - 1075.

36. Russu E.V., Slobodchikov S.V., Salikhov Н.М., Turcu M. Photoelectrical properties of isotype heterostructure with Schottky barrier Pd-p InP/ p-InGaAs/ p-InP . Proc. of Second International Conference on Advanced Semiconductor Devices and Microsystems, Slovakia, 1998.- p. 75 - 78.

37. Слободчиков C.B., Салихов X.M., Руссу E.B. О влиянии уровня захвата на токоперенос в структурах Pd-p(n)-CdTe // Физика и техника полупроводников,- 1998.- № 4. т. 33.- С. 492 - 493.

38. Слободчиков С.В., Горячев Д.Н., Салихов Х.М., Срессели О.М. Электрические и фотоэлектрические характеристики диодных структур n-Si <пористый кремний> Pd и влияние на них газообразного водорода // Физика и техника полупроводников.-1999.- № 3. т. 33.- С. 340 - 343.

39. Слободчиков С.В., Салихов Х.М., Руссу Е.В. Об электрических и фотоэлектрических характеристиках изотипной гетероструктуры n-ZnO-n-Si // Физика и техника полупроводников. 1999.- № 4. т. 33.- С. 435 - 437.

40. Слободчиков С.В., Салихов Х.М. Диодные структуры п(р)-1пР-1п20з-Р205-Pd как потенциальные сенсоры ближнего Ик излучения, влажности и водорода // Письма в ЖТФ.- 1999,- № 24. т. 25.- С. 72 - 78.

41. Малинин Ю.Г., Салихов Х.М., Слободчиков С.Б. Универсальная установка для исследования характеристик фотоприемников. Казанский филиал ВАУ -Казань: 1999 г. -С.146.

42. Слободчиков C.B., Салихов Х.М. Влияние влажности и водорода на токо-перенос диодных структур на основе p-InP с палладиевым контактом // Физика и техника полупроводников.-2000.- № 3.T.34.- С. 290 - 295.

43. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В., Малинин Ю.Г. О механизмах токопереноса в гетероструктурах n+-CdS-p-InP-p+-InP // Письма в ЖТФ.-2000.-№ 14. т. 26.- С. 78-83.

44. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В. Полупроводниковые фотодетекторы с палладиевым контактом как детекторы водорода и водородосодер-жащих газов// Фотоэлектроника и приборы ночного видения: Тез. доклад. XVI Международной научно-техн. конф. 2000 г.-Москва.-С. 83.

45. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В. Механизм токопереноса и фотоэлектрические характеристики диодных структур n+-Si-n-Si-Ab03-Pd // Физика и техника полупроводников.- 2000.- № Ю.т. 34.- С. 1275 - 1279.

46. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В., Малинин Ю.Г. Гашение тока светом в диодных структурах p-Si-n+-ZnO-n-ZnO-Pd. // Физика и техника полупроводников,.- 2001.- № 4. т. 35.- С. 479 - 481.

47. Слободчиков C.B., Салихов Х.М., Руссу Е.В. Долговременные изменения электрических и фотоэлектрических характеристик диодных структур Pd-p-InP // Физика и техника полупроводников.-2002.- № 4. т. 36.- С. 500.

48. Слободчиков C.B., Руссу Е.В., Иванов Э.В., Малинин Ю.Г., Салихов Х.М. Влияние сероводорода на фотоэлектрические характеристики изотипных гете-роструктур Al-n-Si-Sn02:Cu-Ag// ФТП.-2004.- №386.- С.1426-1428 .

49. Андреев И.А., Иванов Э.В., Куницына Е.В., Михайлова М.П., Руссу Е.В., Салихов Х.М, Яковлев Ю.П. Детекторы водорода на основе диодов Шоттки и о с гетероструктур полупроводников А В //Физические проблемы водородной энергетики: Программа и тезисы докладов Российской конференции 29-30 ноября 2004 г.- Санкт-Петербург.- С. 14-15.

50. Андреев И.А., Иванов Э.В. , Михайлова М.П., Салихов Х.М., Яковлев Ю.П. Детекторы водорода и водородосодержащих газов на основе диодов Шоттки и гетероструктур полупроводников АЗВ5//Физические проблемы водородной энергетики: Программа и тезисы докладов 2й Российской конференции ноябрь 2005 г.- Санкт-Петербург.- С. 112-113.

51. Mikhailova М., Stoyanov N., Andreev I., Zhurtanov В., Kizhaev S., Kunitsyna E., Salikhov Kh. and Yakovlev Yu. Optoelectronic sensors on GaSb and InAs based heterostructures for ecological monitoring and medical diagnostics, proc. SPIE// Optical Sensing Technology and Applications.- 2007.-vol. 6285.- p. 261 .

52. Stoyanov N.D, Mikhailova M.P., Molchanov S.S., Kizhaev S.S., Kalinina K.Y., Astakhova A.P., Gurina T.I., Salikhov Kh.M. and Yakovlev Yu.P. "Portable mid-infrared optical sensor for measuring of water concentration in oil" Program and Abstracts IMECO TC2 Symposium on Photonics in Measurements, Prague, Czech Rep., August 25-26, 2008.

53. Малинин Ю.Г., Ваньков Ю.В., Салихов X.M., Яковлев Ю.П. Возможность практического применения влияния водорода на фотоэлектрические характеристики диодных структур с палладиевым контактом. Программа XXI Всероссийской межвузовской научно-техн.конф. «Электромеханические и внутрикамер-ные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» 12-14 мая 2009 г. Казанское ВВКУ - Казань: 2009 г. - С.6.

54. Малинин Ю.Г., Салихов Х.М., Яковлев Ю.П. Возможность практического применения влияния сероводорода на фотоэлектрические характеристики гете-роструктур Al-n-Si-Sn02. Сборник материалов XXI Всероссийской межвузовской научно-техн.конф. Часть 1. 12-14 мая 2009 г. Казанское ВВКУ - Казань: 2009 г. С.31-32.

55. Малинин Ю.Г., Ваньков Ю.В., Салихов Х.М., Яковлев Ю.П. Возможность практического применения влияния водорода на фотоэлектрические характеристики диодных структур с палладиевым контактом. Сборник материалов XXI Всероссийской межвузовской научно-техн.конф. Часть 1. 12-14 мая 2009 г. Казанское ВВКУ-Казань: 2009 г. С.33-34.

56. Салихов Х.М., Стоянов Н.Д., Яковлев Ю.П., Калинина К.В., Молчанов С.С. Миниатюрный сенсор водорода на основе оптопары светодиод - фотоэлектрический элемент 1пРЛла1пАзР/Рс1. Сборник тезисов докладов участников Второго Международного форума по нанотехнологиям. 6-8 октября 2009. С489-491.

57. Салихов Х.М., Стоянов Н.Д. Оптоэлектронный сенсор водорода на основе гетероструктур и диодов Шоттки полупроводников А3В5. Альтернативная энергетика и экология, - 2009 г. - № 10, - С. 15-21.

58. Салихов Х.М., Яковлев Ю.П., Стоянов Н.Д. Портативный оптический анализатор содержания воды в нефти на основе оптопары «Светодиодная матрица-широкополосный фотодид» среднего ИК диапазона (1.6-2.4 цт) // Журнал технической физики, - 2010 г.- №2, т.80.- С. 99 - 104.

59. Салихов Х.М. Оптоэлектронные сенсоры водорода на основе диодов

3 5

Шоттки на кремнии и гетероструктурах полупроводников А В . С.-Петербург.: изд. Политехнического Университета, 2010.- 100 с.

В заключение хочу выразить глубокую благодарность ведущему научному сотруднику ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, доктору физ-мат. наук профессору C.B. Слободчикову за многолетнее творческое сотрудничество, постоянное внимание и поддержку на всех этапах научно-исследовательской работы. Считаю своим приятным долгом выразить благодарность доктору физ-мат. наук профессору Института Прикладной физики АН Молдовы Е.В. Руссу, зав. кафедрой физики Казанского Высшего командно-инженерного училища А.И.Андрушко, зав. кафедрой общей физики Казанского Высшего. Военно-командного училища доценту Ю.Г. Малинину и сотрудникам кафедры за плодотворное сотрудничество на разных этапах настоящей работы.

Выражаю свою признательность заведующему лабораторией инфракрасной оптоэлектроники ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, доктору физ-мат. наук, профессору Ю.П. Яковлеву и доктору физ-мат. наук, профессору М.П. Михайловой за полезные консультации, ценные замечания и поддержку, а также кандидату физ-мат. наук Н.Д.Стоянову и ООО «АИБИ» при ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН за помощь в создании макетов сенсоров.

В заключение сформулируем основные выводы и результаты диссертационной работы.

Показано, что при теоретическом расчете температурной (77 - 500 К) и концентрационной (п0, ро = 10 14-1017 см"3) зависимости времен жизни в 1пАб показано, что при высоких температурах Т >300 К и больших концентрациях (п0, ро>1016 см"3) время жизни неравновесных носителей лимитировано Оже-рекомбинацией, причем СН8Н - процесс преобладает над СНСС - процес

15 3 сом; при п0, ро < 10 см" доминирует излучательная рекомбинация. При промежуточных концентрациях время жизни, определяется совместным действием излучательного и Оже-процессов. В собственном полупроводнике при Т = 300 К, а также в примесном при концентрации ~1016 см""3 для Т < 300 К времена жизни излучательной и ударной рекомбинации уравниваются.

В результате выполненного теоретического анализа произведения Я0А в 1пАб р-п переходах рассчитаны оптимальные условия повышения интегральной чувствительности и обнаружительной способности соответствующего фотодетектора. Показано, что при Т = 200 -300 К: а) в градиентном симметричном р-п переходе для повышения ЯоА необходимо использование слабо легированных кристаллов 1пАэ (п0, ро~ 1016 см"3) с малым градиентом (а <1021 см""4); б) в резком р-п переходе достигается максимальная величина 11оА, причем необходимо использовать р+- п структуры с По < 1017 см"3.

В результате теоретического и экспериментального исследования температурного хода времен жизни в кристаллах р-1пА81Х-у8ЬхРу установлено, что необходимо учитывать совместный вклад межзонной излучательной и Оже-рекомбинации с учетом вклада времени захвата и рекомбинации на глубоких центрах Е{= 0,13 эВ. Время жизни в п-1пАз1х-у8ЬхРу в температурном интервале 80 - 300 К при концентрациях равновесных носителей

15 —3 п0 >(3 -^5)10 см определяется межзонными рекомбинационными процессами; вклад глубоких центров может быть существенен при п0 <1014 см-3.

1. В эпитаксиальных структурах с р-п переходом на основе твердых растворов 1пА8]х-у$ЬхРу прямой ток в основном состоит из двух составляющих: при низких температурах и V < 80 шУ преобладает рекомбинационная составляющая, а при Т > 200 К более существенен вклад диффузионного тока. Избыточные токи в области малых смещений и низких температур определяются туннельным механизмом переноса носителей через ряд дефектных уровней в запрещенной зоне.

2. Разработана технология создания и исследованы диоды Шоттки на основе Аи-р-1пАБ. Установлены механизмы прохождения тока в диодных структурах в зависимости от температуры и концентрации носителей.

3. Исследованы фотоэлектрические характеристики диодов Шоттки и определена высота барьера и ее температурная и концентрационная зависимость.

4. Созданы и исследованы диоды Шоттки на основе п-1пР с промежуточным окисным слоем с токами насыщения более, чем на три порядка величины ниже, чем у ранее известных.

1. Альтернативная энергетика и экология 1.JAE// «Столетний меморандум, 13 ноября 2006». - 2007, №3(47). - С. 11.

2. I.E. L. Hollis, Carrier recombination in indium arsenide // Proc. Phys. Soc.-1967.-Vol. 91. №1.- p. 151.

3. Барышев H.C. Междузонная. Рекомбинация электронов и дырок в арсе-ниде индия // ФТТ.- 1964.- Вып.6. №10.-С.3027.

4. Михайлова М.П., Наследов С.В., Слободчиков С.В. Температурная зависимость времен жизни носителей тока в InAs // ФТТ.-1963. Вып.5. №8.- С.2317.

5. Borello S.R. Carrier lifetime in photoconductive InAs.//J. Appl. Phys. -1966.- Vol.37. №13. -p.4899.

6. Roosbrock W., Shokley W. Photon-radiative recombination of electrons and holes in germanium//Phys. Rev. 1954.- Vol.94. №6. p. 1558.

7. Блекмор Дж. Статистика электронов в полупроводниках.-М.: Мир, 1964. -227 с.

8. Dixon I.R., Ellis I.M. Optical properties of n-type indium arsenide in the fundamental absorption edge region//Phys. Rev.- 1961.-Vol. 123.№5.-p.1560.

9. Beattic A.R., Landsberg P.T. Auger effect in semiconductors//Proc. Roy. Soc.-1959.- Vol.249A.-p. 16.

10. Handbook Series on semiconductor parameters. Ed. by Levinstein M.E., Ru-myantsev S.V., Shur M., v. 1

11. Landsberg P.Т., Agams M. J. Radiative and Auger processes in semiconductors. // J. of Luminescence.-1973.- №7 (l).-p.3.

12. Takeshima M. Theory of phonon-assisted Auger recombination in semiconductors.// J. Appl. Phys.-1972.- Vol. 43. №10. p.4114.

13. Гельмонт Б.JI., Соколова З.Н., Яссиевич И.Н. Оже-рекомбинация в прямозонных полупроводниках р- типа // ФТП.-1982.-№16(4).- С.592.

14. Абакумов В.Н., Перель В.И., Яссиевич И.Н. Безизлучательная рекомбинация в полупроводниках.- СПб.: ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 1997. 376 с.

15. Михайлова М.П., Рогачев А.А., Яссиевич И.Н. Ударная ионизация и Оже-рекомбинация в InAsV/ФТП.- 1976.-№ 10.-С.1460.

16. Круз П., Макгглоуаин Л., Макквистан Р. Основы инфракрасной техники. М.: Воениздат, 1964. - 462с.

17. Фомин И.А., Лебедев Л.В., Анненко Н.М. Исследование глубоких уровней в InAs с помощью емкостных измерений МДП-структур //ФТП.-1984. №4 (18).- С.734.

18. Rogalskii A. Infrared Detectors.- Gordon and Breach Science Publisher. Electrocomponent Science/Monographs.-Vol.lO. 2000.-100 p.

19. Johnson M.R., Chapman R.A., Wrobel J.S. Detectivity limits for diffusion junction PbSnTe detectors//Infrared Phys.-1975.-Vol 15. №4. p. 317.

20. Karlovsky J. Simple Method for Calculating the Tunneling Current of an Esaki Diode//Phys. Rev.-1962.-Vol 127. №2.-p. 419.

21. Каратаев B.B., Мильвидский М.Г., Рытова И.С., Фистуль В.И. О компенсации в п-1пАб//ФТП.-1977. №9 (11).- С. 1718.

22. Cronin G.R., Borello S.R. Epitaxial InAs on InAs Substates//J. Electrochem Soc.-1967. -Vol 114. №10.-p. 1078.

23. Harman Т.С., Goering H.L., Beer A.C. Electrical Properties of n-Type In-As//Phys. Rev.-1956.-Vol. 104. №6.- p. 1562.

24. Кесаманлы Ф.П., Лагунова T.C., Наследов Д.Н., Николаева Л.А., Пивоваров М.Н. Электрические свойства кристаллов арсенида индия р-типа.//ФТП.-1968.-Т.2 №1.- С.56.

25. Агаев Я., Бурдуков Ю.М., Михайлова М.П., Наследов Д.Н., Слободчиков C.B. О подвижности носителей тока в InAsV/изв. АН Туркм. ССР, сер. Физ.-техн., хим. и геол. Наук.-1966.-т№ 4.-С.11.

26. Андрушко А.И., Салихов Х.М., Слободчиков C.B. О механизмах рекомбинации в кристаллах арсенида индия // ФТП.-1986.-Т.20 №3.- С.403.

27. Тришенков М.А. Фотоприемные устройства и ПЗС. Обнаружение слабых оптических сигналов. Радиосвязь. М.: 1992. - 400 с.

28. Зегря Г.Г., Михайлова М.П., Данилова Т.Н., Именков А.Н., Моисеев К.Д., Шерстнев В.В., Яковлев Ю.П. Подавление Оже-рекомбинации в диодных лазерах на основе гетеропереходов II типа InAsSb/InAsSbP и InAs/GaInAsSb/APTn.-1999.-T.33 №3.-С. 351-356.

29. Krier A., Gao H.H., Sherstnev V.V., Yakovlev Yu.P. High-power 4.6 Jim light-emitting diodes for CO detection//J.Phys D: Appl.Phys.-1999. Vol.32, -pp. 3117-3121.

30. Романов B.B., Иванов Э.В., Именков A.H., Колчанова Н.М., Моисеев К.Д., Стоянов Н.Д., Яковлев Ю.П., Светодиоды для диапазона 2,6-2,8 мкм на основе твердых растворов InAsSbP предельного состава. // Письма в ЖТФ.-2001.- т 27. № 14. С. 80-87.

31. Михайлова М.П., Слободчиков C.B., Стоянов Н.Д., Стусь Н.М., Яковлев Ю.П., Неохлаждаемые фотодиоды InAsSbP/InAs для спектрального диапазона 3-5 мкм. // Письма в ЖТФ.-1996.-Т.22.- С. 63-66.

32. Варшни Я.П. Излучательная рекомбинация в полупроводниках. М.: Наука, 1972.-303 с.

33. Есина Н.П., Зотова Н.В., Матвеев Б.А., Неуймина Л.Д., Стусь Н.М., Та-лалакин Г.Н. Исследования оптических свойств твердых растворов InAsi.4ySb4Py//OTTI.-1981 .-т. 15 №12.- С.2362.

34. Shokley W., Read W.T., Statistics of the recombination of the holes and electrons//Phys. Rev.-1952.-Vol.187. №5.-p. 835.

35. Sah S.T. Carrier generation and recombination in p-n junctions and p-n junction characteristics//Proc. IRE.-1957.- Vol.45. №9.-p. 1228.

36. Forrest S.R., Evidence far tunneling in reverse-biased III V photodetector diodes//Appl. Phys. Lett.-1980.-Vol 36. №7.- p. 580.

37. Classen R.S. Excess and hump current in Esaki diodes//J. Appl. Phys.-1961.-Vol. 32. №11.-p. 2372.

38. Reine M.B., Sood A.K., Treadwell T.J. Semicond. and Semimet.//N.J.-1981.-Vol 18.- p.201.

39. Loferski J.I., Wysocki I.I., Spectral response of photovoltaic cells//RCA re-view.-1961.-Vol .XXII. №1.- p. 38.

40. Mikhailova M.P., Nasledov D.N., Slobodchikov S.V., Spectral response of the photoeffects in InAs//Phys.stst.sol. II.-1966.- pp. 529-539.

41. Зи С., Физика полупроводниковых приборов т.1, пер. с англ. Суриса Р.А. М.: Мир, 1984. - 456 с.

42. Mönch W., Electronic properties of semiconductor interfaces//Springer.-2004. 264 p.

43. Crowell C.R. , Spitzer W.G., Howarth L.E., Labate E. Attenuation length measurements of hot electrons in metal films//Solid State Electron.-1966. -Vol 9.- p. 1045.

44. Crowell C.R., Szee S.M. Current transport in metal-semiconductor bat-rrier//Solid State Electron.-1966. -Vol 9.-p. 1035.

45. Goodman A.M. Metal-semiconductor barrier height measurement by differential capacitance method One carrier system//J.Appl.Phys.-1963.- Vol 34,- p.329.

46. Ashok S., Borego L.M., Gutmann R.L. A note on the evalution of Schottky diode parameters in the presence of an interfacial layer//Electr. Lett.-1978.-Vol. 14.-p. 332.

47. Cowley A.M., Depletion Capacitance and Diffusion Potential Schottky Barrier Diodes//J. Appl. Phys.-1966.-Vol 37.-p. 3024.

48. Card H.C., Rhoderick E.H. Studies of tunnel MOS diodes//J. Phys. D: Appl. Phys.-971.-Vol 4.-p. 1589.

49. Inuishi M., Wessels A.B. Deep hole traps in VPE p- type InP//Electr. Lett.-1981.- Vol 17. №i9.-p. 685.

50. Smith B.L., Rhoderick E.H. Possible sources of error in the deduction of semiconductor impurity concentrations from Schottky barrier (c,v) characteristics//!. Phys. D: Appl. Phys.-1969.-Vol 2.-p. 465.

51. Wager J.F., Ellsworth J.F., Goodnick S.M., Wilmsen S.M. Composition and thermal stability of thin native oxides on InP//J. Vac. Sci. Techn.-1981.-Vol 19.-p.513.

52. Hokelek E., Robinson G.L. A comparison of Pd Schottky contacts on InP, GaAs and Si//Sol.-St Electron.-1981.-Vol 24. №2.- p. 99.

53. Goodman A.M. Metal Semiconductor Barrier Height Measurement by the Differential Capucitance Method - One Carrier//J. Appl. Phys.-1963.-Vol. 34. №2.- p. 329.

54. Адирович A.M., Карагеоргий-Алкалаев A.M., Лейдерман A.M. Токи двойной инжекции в полупроводниках.-М.: Сов. Радио, 1978. 184 с.

55. Wronski C.R. Effect Deep Centers on n Type GaP Schottky Barriers.// J. Appl. Phys.-1970.-Vol 41.-p. 3805.

56. Smith B.L., Abbot M. Minority carrier diffusion length in liguid epitaxial GaP//Solid.-St Electron.-1972.-Vol. 15.-p. 361.

57. Shivarman M.S. Defection of H2S with Pd gate MOS field - effect transistors//!. Appl. Phys.-1976.-Vol. 47. №8.-p. 3592.

58. Jamamoto N., Tanomura S., Tsubomura H. Temperature Dependence of the Sensitivities of Metal Ti02 Junctions to Various Reducing Gases// J. Electrochem. Soc.-1982.-Vol. 129. №l.-p. 444.

59. Fogelberg L., Lundstrom I., Peterson L.G. Ammonia Dissociation on Oxygen Covered Palladium Studied with a Hydrogen Sensitive Pd-MOS Device// Physica Scripta.-1987.-Vol. 35. №5.-p. 702.

60. Arutyunian V.M. Hydrogen sensors ISAE (F"") N 3, 2005, pp/21-30.

61. Jamamoto N., Tonomura S., Matsuoka S., Tsubomura S. A study on a palladium titanium oxide Shottky diode as a detector for gaseous compo-nents//Surf. Sci.-1980.-Vol. 92. №2/3.-p. 400.

62. Lundstrom I., Shivaraman M.S., Svensson C.M. A hydrogen sensitive Pd -gate MOS transistor//! Appl. Phys.-1975.-Vol. 46. №9.- p. 3876.

63. Ito K. Hydrogen sensitive Schottky barrier diodes//Surf. Sci.-1979.-Vol 86. -p. 345.

64. Steele M.C., Hile L.W., Maclver B.A. Hydrogen sensitive palladium gate MOS capacitors//! Appl. Phys.-1976-Vol. 47. №6.-p. 2537.

65. Yamamoto N., Tonomura S., Matsuoka Т., Tsubomura H. Effect of various substrates on the hydrogen sensitivity of palladium semiconductor diodes.//! Appl. Phys.-1981.-Vol. 52. №10.- p. 6227.

66. Yousuf M., Kuliyev В., Lalevic В. Pd InP Schottky diode hydrogen sen-sors//Sol.-St Electron.-1982.-Vol. 25. №8.-p. 753.

67. Geib K.M., Wilmsen C.M. Anodic oxide / GaAs and InP interface formation//! Vac. Sci. Techn.-1980.-Vol 17.-p. 952.

68. Lauglin D.H., Wilmsen C.M. An improved anodic oxide insulator for InP metal insulated - semiconductor field - effect transistors//Appl. Phys. Lett.-1980.-Vol.37. №10.-p. 915.

69. Мередов M.M., Ковалевская Г.Г., Руссу E.B., Слободчиков С.В. Электрические и фотоэлектрические свойства гетероструктур, полученных структурным переходом Au n - InP -> Аи - п - 1п203 - р- 1пР//ФТП.-1992.-t.26. № 9.-С.1590.

70. Dannetun Н., Lundstrom I., Petersson L.G. Reactions between hydrocarbons and on oxygen covered palladium surface//Surf. Sci.-1988.-Vol.193,- p.109.

71. Padovani F.A., Stratton R. Field and thermionic field emission in Shottky barriers//Sol.-St Electron.-1966.-Vol. 9. №7.- p. 695.

72. Weiher R.L. Electrical Properties of Single Crystals of Indium Oxide// J. Appl. Phys.-1962.-Vol. 33.- p. 2834.

73. Hughes G.J., Humphreys T.P., Montgomery V., Williams V. The influence of adlayers on Shottky barrier formation; the adsorption of H2S and H20 on Indium phosphide//Vacuum.-1962.-Vol 31. № 10-12.- p. 539.

74. Hokelek E., Robinson G.J. Shottky contacts on chemically etched p- and n-type indium phosphide//Appl. Phys. Lett.-1982.-Vol. 40.-p. 426.

75. Buchali G.J., Behrendt R., Heymann G. InGaAs/InP photodiodes with dark current limited by generation-recombination//Electron Lett.-1991.-Vol.27. №3.-p.235.

76. Kim O.K., Forrest S.R, Bonner W.A., Smith R.G., APL.-1981.-№ 39, p. 401.

77. Техника оптической связи. Фотопремники. Под. ред. Тсанга У. пер. с анг. Тришенкова М.А. М.: Мир, 1988. гл. 2. - 526 с.

78. Petty М.С. Hydrogen induced DLTS signal in Pd / n-Si Shottky diodes// Electron Lett.-1982.-Vol. 1. №88.-p. 314.

79. Takeda Y., Takigawa S., Kondo M., Sasaki A. Fabrication of 1-jim Wavelength Region Ag / p-InP / p-InGaAs Schottky Photodiodes by LPE and Selective Etching//Jap. J. Appl. Phys.-1984.1 Vol. 23.- p. 84.

80. Kovalevskaya G.G., Slobodchikov S.V. Lifetimes of Current Carriers in InP// Phys. St. Sol.-1968.-Vol. 30,-p. 441.

81. Clarke R.A., Shewchun J. Non equilibrium effects on metal - oxide semiconductor tunnel currents//Sol. St Electron.-1971.-Vol 14.-p. 957.

82. Shewchun J., Clarke R.A. The surface oxide transistor (SOT)//Sol. St Electron.-1973.-Vol 16.-p.213.

83. Green M.A., Shewchun J. Current multiplication in metal insulator - semiconductor (MIS) tunnel diodes//Sol. St Electron.-1974.-Vol 17.- p. 349.

84. Вуль А.Я., Козырев C.B., Федоров В.И. Особенности фотоэлектрических свойств туннельных МДП структур. Основные соотношения тео-рии//ФТП/-1981 .-т. 15 .-С. 142.

85. Вуль А.Я., Федоров В.И., Бирюлин Ю.Ф., Зинчик Ю.С., Козырев С.В., Сайдашев И.И., Санин К.В. Особенности фотоэлектрических свойств МДП структур. II Результаты эксперимента//ФТП.-1981.-т.15,-С. 400.

86. Ламперт М., Марк П. Инжекционные токи в твердых телах. М.: Мир, 1973. гл. 4,-97 с.

87. Kezamati В., Zemel J.N. Pd thin Si02 - Si diode I. Isothermal variation of- induced interfacial trapping states//J. Appl. Phys.-1982.-Vol. 53. №2.-p.1091.

88. Hamilton B. Porous silicon. Semicond//Sci. Technol.-1995.-Vol. 10. № 9.-p. 1187.

89. Горячев Д. H., Полисский Г. Сресели О. M. Механизмы переноса и ин-жекции носителей в пористый кремний при его электролюминесценции в электролитах//ФТП.-2000.-т.34.№2.- С. 227-233.

90. Беляков Л.В., Горячев Д.Н., Сресели О.М. Фотоответ и электролюминесценция структур кремний пористый кремний - химически осажденный металл//ФТП.- 2000.-t.34. №11.-С. 1386-1389.

91. Gold S., Chu K.L., Lu Ch., Shannon M.A., Masel R.I. Acid loaded porous silicon as a proton exchange membrane for micro-fuel cells//J. Power Sources.-2004.-Vol. 135.-pp. 198-203.

92. Забродский А.Г. , Гуревич С.А. , Кожевин В.М. , Астрова Е.В., Нечи-тайлов А.А., Сресели О.М., Теруков Е.И., Компан М.Е. Микро- и на-нотехнологии для портативных топливных элементов A33//(ISJAEE).-2007.- №2(46).- С.54-59.

93. Mandal К.С., Ozanam F., Chazalviel J.N. In situ infrared evidence for the electrochemical incorporation of hydrogen into Si and Ge//Appl. Phys. Lett.-I990.-Vol. 57.-p. 2788.

94. Sugiama H., Nittono O. Microstructure and lattice distortion of anodized porous silicon//! Cryst. Growth.-I990.-Vol. 103.- p. 156.

95. Kozlowski F., Lang W. Spatially resolved Raman measurements at electroluminescent porous n-silicon//J. Appl. Phys.-1992.-Vol. 72. p.5401.

96. Izo Т., Yasumatsu Т., Watable H., Hiraki A. Structural Change of Crystalline Porous Silicon with Chemisorption//Jap. J. Appl. Phys.-1990.-Vol. 29. -p.201.

97. Peng C., Hirschman K.D., Fauchet P.M. Carrier transport in porous silicon light emitting devices//J. Appl. Phys.-1996.-Vol. 80.-p. 295.

98. Rose A. Space Charge - Limited Currents in Solids//Phys. Rev.-1955.-Vol. 97.- p. 1538.

99. Bube R.H. Pulse Excitation Studies of Gain and Trapping in Photoconduc-tors//J. Appl. Phys.-1963.-Vol. 34.-p. 3309.

100. Shi H., Zheng J., Wang J., Ynan R., Electrically induced light emission and novel photocurrent response of a porous silicon device//Appl. Phys. Lett.-1993.-Vol. 63.-p. 770.

101. Koshida N., Koyama H. Visible electroluminescence from porous silicon// Appl. Phys. Lett.-1992.-Vol. 60.- p. 347.

102. Pavesi L., Cesohini M., Mariotto G., Zanghellini E., Bisi O., Anderie M., Calliari L., Fedrizzi M., Fedrizzi L. Spectroscopic investigation of electroluminescent porous silicon//J. Appl. Phys.-1994.-Vol. 75.-p. 1118.

103. Беляков JIB., Горячев Д.Н., Срессели O.M., Ярошецкий И.Д. Светочувствительные структуры Шоттки на пористом кремнии//ФТП.-1993.-Т.27.-С.1371.

104. Baron R. Effects of Diffusion on Double Injection in Insulators//Phys. Rev.-1965.-Vol.137. №lA-p. 272.

105. Веб-сайт фирмы RKI Instruments http://www.rkiinstruments.com

106. Fields L.L., Zheng J.P., Cheng Y. and Xiong P. Room-temperature low-power hydgogen sensor based on a single tin dioxide nanobelt//Applied Physics Letters.-2006.-Vol 88,-p. 263102.

107. Веб-сайт фирмы Figaro http://www.figaro.co.jp

108. Веб-сайт фирмы http://h2scan.com

109. Веб-сайт фирмы General Monitors Inc. http://generalmonitors.com, вебсайт фирмы Nippon Soken Inc. http://www.nipponsoken.com

110. Mikhailova M.P., Titkov A.N., Type II heterojunctions in the system Gal-nAsSb-GASb//Semic.sci.techn.-2004.-Vol. 9. pp. 109-129.

111. Gopel W. Progr. Surf. Sci.-1985.- 20,9.

112. Solid State Gas Sensors/ed. by. Mosley P.T., Tofield B.C.- BristolPhiladelphia, Hilger, 1987.-5 lp.

113. Слободчиков C.B., Руссу E.B., Иванов Э.В., Малинин Ю.Г., Салихов Х.М.//ФТП,- 2004.-Т.38, №10.-С. 1234.

114. Ковалевская Г.Г., Кратена Л., Мередов М.М., Маринова A.M., Слобод-чиков С.В.//Письма ЖТФ.-1989.-т.15, №12. с.55.

115. Акимов Б.А., Абдул А.В., Гаськов A.M., Ильин В.Ю., Лабо М., Румянцева М.Н., Рябова Л.И.//ФТП.- 1997.-t.31. №4.-с.400.

116. Веб-сайт каталог HITRAN http://cfa-www.harward.edu/hitran//

117. Gerristein Ii., "Use of room temperature diodes in monitoring specific gases in air, particularly methane and carbon monoxide'V/Final report, US Department of Interior, Bureau of Mines, Contract No90101740, 1974. Grant NoG01074.

118. Davies A.M.C. and Williams P. "Near Infrared Spectroscopy: The future waves'V/NIR Publications, CHischester, 1996. 126 p.

119. Баранов A.H., Именков A.H., Колесников А.И., Михайлова М.П., Шутов В.Л., Яковлев Ю.П. Измерение влажности бумаги с помощью согласованной оптоэлектронной пары излучатель-фотоприемник // Бум. Про-мышленность-1989, с. 20-22.

120. Nondestructive NIR and NIT determination of protein, fat and water in plastic-wrapped, homogenized meat. Isaksson Т., Miller C.E. and Naes T.// Applied spectroscopy. -1992.-Vol. 46.- p. 1685-1694.

121. Aldridge P.K. "Noninvasive monitoring of bulk polymerization using short-wavelength near-infrared spectroscopy" //Anal.Chem.-1993.-Vol. 65.-pp. 3581-3585.

122. Schwartze H. "Continuous fat analysis in the meat industry" //Proc.Cont.Qual.-1997.-Vol. 9. pp. 133-138.

123. Тернер Э., Карубе И. Уилсон Дж. Биосенсоры: основы и приложения.-М.: Мир, 1992.-167с.

124. Yokota M., Sato Y., Yamaguchi I., Kenmochi Т., and Yoshino T. "A compact polarimetric glucose sensor using a high-performance fiber-optic Faraday rotator" //Meas.Sci.Technol.-2004.-Vol. 15.- pp. 143-147.

125. Стоянов Н.Д., Журтанов Б.Е., Астахова А.П., Именков А.Н., Яковлев Ю.П. «Высокоэффективные светодиоды для спектрального диапазона 1,6-2,4 мкм для медицинской диагностики и экологического мониторин-га»//ФТП,- 2003.-т.37.№ 4,- С. 502-507.

126. Журтанов Б.Е., Иванов Э.В., Именков А.Н., Колчанова Н.М., Розов А.Е., Стоянов Н.Д., Яковлев Ю.П. «Высокоэффективные светодиоды на основе p-AlGaAsS/n-InGaAsSb/n-AlGaAsSb, работающие при комнатной температуре»//Письма в ЖТФ.- 2001.-т.27.№5.-С.1-7.

127. Andrews B. "LED requirements for a downhole optical spectrometer" Abstracts Book of the 6th Int. Conference MIOMD, ST.Petersburg, 28 June-2 July, 2004, p. 88.