Электронные процессы в пленках халькогенидных стеклообразных полупроводников, полученных методом высокочастотного ионно-плазменного распыления тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

АКАДВИИЯ НАУК К А 3 С С Р ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

Влвктроиные процесса з пленках халькогенидаых стеклообразных полупроводников, полученных методом высокочастотного ионно-ллазыенного распыла ния

ГЦ.04.07 - физика твердого хала

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой сгепонн кандидата физико-ыагеыахич<зских наук

На правах рукописи

ШЛЬТЕКБАСОВ ЦАРДГ ЖАБЫКШШ.Ч

Уда 621.315.592

Алаа-Аха - 1ЭЭХ

Рабога заполнена в Кввйхокол ордана Трудового Краевого Знамени государственной университета ил.С.Ц.Кирова

Научные руководители: доктор фазико-ыатематнчаских наук,

профессор Ссрсеибинов Ш.Ш.;

кандидат физико-иатвиагических наук Приходька О.Ю.

Офидиальнш оппоненты: доктор физико-матеыатичаских наук,

член-корреспондент АН КазССР Иукаввв Б.Н.;

кандидат физико-математических наук, СНС Каздаез Х.Р.

Ведущая организация: Физико-тахничаекий институт •

иы.А.Ф.Иоффе АН СССР

Защита состоится 21 июня 1391 г. з_.часов на заседании

специализированного Совета К 008.20.01 при институте ядерной фязакя АН КазССР во адресу: 480082, Ша-Атв, 82, ИЯФ АН КазССР

С диссертацией «окно ознакомиться г библиотеке ИЯФ АН КвеОСГЕ Автореферат разослан "_" 1991 г.

Учений секрагарь спащшлизирозааного оовота - ' В.Д.Иеяихов

• ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. Исследование полупроводников ■ неупорядоченной структурой является одни» из направлений современной физики твердого тела. Эти материалы являются удобными объектами исследования электронных процессов, протекающих в твердых юлах в условиях отсутствия дальнего порядка. Наряду о другими полупроводниками с неупорядоченной структурой широко исследуются ха-льногенидныэ стеклообразные полупроводника (ХСП), абладавщг.з ря-дои отличительных особенностей, таких как, например, большая плотность локализованных состояний и доминирование дырочной проводимости. ХСП находят применение в оптической и електронном приборостроении, в электрофотографии и телевизионной технике. Однако, на сегодняшний день, остается актуальной проблема управления электронными свойстваш этих катврналов. Хотя известно, что электронные свойства ХСП определяются энергетический спектром локализованных состояний электронов, не удается суцесгвегло изменить этот спектр, но кзыэняя снстав материала. Спектр локализованных состояний, в свою очередь, определяемся структурой ХСП. Известно, что плеши с разной структурой «окно получать, используя разные методы их приготовления. Однько, для ХСП до настоящего времени изучение эленгрошшх свойслз проводилось, главным образом, на массивных образцах и пленках, полученных испарением в вакууме. Поэтому представляет интерес исследование электронных свойств планок ХСП, полученных другими нетодаыи, а именно отходом иош:о-плазиенно1>о распыления, поскольку условия конденсации пленок в этом не то до существенно отличаются от условий конденсации планок в метода вакуумного испарения. Мояно ояидать, что наиболее подходящий объектов дан тинах исследований являются шшьякосодерващм ХСП, вэ-лэрвых, ХСП згой сиотеш обладают низкокоордянированной структурой, и процессы структурных превращений под вляяниец внешних воздействий в них наиболее ярко выражены. Во-вторых, свойотви пленок ХСП эгай систоиц, полученных • методоа тзртгаоиого испарония в вакууме, достаточно хорошо изучена и состав AstSe* является пэдолыиш обьсктои для изучения свойств ХСП, Кроме того, ряд составов Х*Ш згой сиотэнн, а saitse тройного состава , /я^ляятоя гесьиз шзрепеклгаикйи ддн

ярайтичвокого испо.чьзсзптт.- - / '•'•' 'Л - ' г

В связи о этан тг.т данной работа леилось послздоваика

электронных свойств и спектра локализованных состояний в пленках иышьякооодерхащих ХСП системы Аа-Бе и состава , полученных методом ионно-плазшнного высокочастотного распшения. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи.

1. Получить аморфные пленки ХСП заданных составов ( А$г$ев , кьг$еь . Аз$е . , , ¿а?) ието-

до1, ионно-ллазмеиного высокочасюгного (ВЧ) распыления в атмосфере инертного "аза (ВЧ-вдтод, 34-пленки).

2. Исследовать электрические, оптические, фотоэлектрические свойства и дрейфовую подвижность носителей заряда пленок ХСП системы

к состава Кз^е^, полученных высокочастотным распылением,

3. Изучить характеристики переноса носителей заряда и спектр локализованных состояний в планках модельного для ХСП состава Х5г5е4 , полученных БЧ-методои.

4. Получить и исследовать электронные свойства пленок , приготовленных методом высокочастотного распыления в атмосфере слюс«: газов (.V*. +На> « (+ Ог).

5. Провести сравнение электронных свойств пленок ХСП счетами

а состава полученных методами высокочастот-

ного раслыления и термического испарения в вакуума.

Научная новизна. Подучены результаты комплексного исследования электрических, оптических, фотоэлектрических свойств а дрейфовой подвикйссга косителай ааряда лленок ХСП системы Х1»-^ и состава & , нригоювленвых мвсодоы ионао-плааменного

ВЧ-распылзнш. Показано, что злзкироюша свойства этих плево« существенно отличаются от свойств пленок, полученных методом термического испарения 8 вакууий;

Впервые обнаружены и исслвдованы биполярный дрейф носителей заряда и биполярная фожодроводшосгь в ВЧ~мешх стегсиокетряче-скоро состава А^Зе» и Определен характер раопреде-

дэния плотности локализованных состояний, оценены энергетические параметры этого распределения, а также концентрация и сечение пахвата ловушк. .

Впервые показано« что' применяя метод Ш-распшгааия, иокно получать плети системы Аз-5«, о избытков шаьяка о ионоиолярным электронным переносом и ыоаополярной алактронпой фотопроводимостью.

Показано, что способ получения аморфных пленок ХСП свстеш

Ks-Se и состава Xs4$e%£s определяет спектр локализованных состояний в запроданной зоне этих материалов.

Практическая цаниость р;боты. Показана возиожнос-хс управления электронными свойства«« пленок ыишьякосодержащих ХСП путей изыенения способа их получения. Получение пленок ыыаьякосодвржа-щих ХСП с биполярной фотопроводимостью и ыонополяриой электронной фотопроводимостью расширяет перспективы ах использования в качестве фоточувствительных слоев в приборах и устройствах и открывает возможности получения пленочных rouo- и гетероструктур на их основа.

Значительной увеличение скорости осаждения ВЧ-шганон ыышья-косодеркацих ХСП в водародосо держаний атмосфера без существенных изменений их электронных свсйста является важным для технологии их изготовления.

Защищаемые положения. На защиту выносятся следующие основные результаты:

1. Электронные свойства пленок '¿СП системы ta-Se и состава

полученных ВЧ- и ТЙ-ыеидаг/'д различаются. Наиболее выражешшэ отличия проявляются з процессах переноса носителей заряда vs фотоэлектрических свойствах пленок, что свидетельству« о перестройка спектра локализованных состояний в запрещенной зоне ВЧ-пленок.

2. 3 пленках ХСП стахисшетрического ооотава и , полученных методой ВЧ-раопылвкия, имеют место биполярный дрейф носителей заряда и биполярная фотопроводимость. Перенос электронов и дырок прй этой контролируется лоьушкаии, связанным» с соа-ственныии зоряяенншш дефектави структуры ХСП.

3¿ В пленках ХСП составов »* AsrSe* о избытком иышьяка,

полученных методой ВЧ-раопылвния, гиают иосто моыэполярныИ перенос носителей заряда и ыонополярная фотопроводимость, обусловленные лревалирозвниам подвижности электронов яад подвижностью дырок, причем уровень Ферии закрв1аон вблизи середины запроданной зоны. •

Вйвргетичсоки'. спектр электронны* состоянии в планках яыг&я-яосодержащях ХСИ оосшвов в повученлих ие-

годои ВЧ-распыления^, харлгсорявувтш» слабим проьвлопгл« глуОо-внх локальных состоннпй, п щ.евдосы парвнэси зяекроясв * г*р.>8 í этих пленках конгрилкрукгоя яихлагон на лов; ¡roa. рь^одоюиш»

б

по энергии на одинаковой глубине от краев соответствующих разрешенных зон.

Апробация работа. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Международной конференции по тройным и многокомпонентным составам (1СИС-90), -Кишшев-90; УП Всесоюзной конференции по радиационной физике и химии неорганических материалов -Рига, 1989 г.; Всесоюзной научно-техническом семинаре "Структурные превращения и реликсационныо явления в некристаллических твердых телах"- Львов-Дрогобыч, 1990 г.; Е Республиканской конференции "Физика твердого тела и новые области ее применения", Караганда, 1990 г.; Межвузовской конференции молодых ученых и специалистов КазГУ иы.С.М.Кирова, 1989-1990 гг.

Публикации. Ос'азвяые результаты диссертационного исследования опубликованы в 10 печатных работах. Список работ приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных результатов и выводов, заключения и списка используемых источников. Объем основной части диссертации (без списка используемых источников), включая 2 таблицы и 62 рисунка составляет 152 страницы. Список литературы состоит из 142 наименований. •

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введения дается обоснование актуальности текы, формулируются цели исследования и защищаемые положения, отмечается научная новизна и практическая значимость работы, приводятся сведения об апробации.

В первой глава приведен обзор литературы. В ней кратко изложены данные по структуре ХСП. Подробно рассмотрены электрические, оптические и фотовлектрические свойства, а также особенности энергетического спектра электронов в ХСП. Освещены современные модельные представления об энергетическом спектре локализованных состояний. Отмечается, что для изучения спектра локализованных состояний в ХСП успешно используется методика исследования дрейфовой яодвигвости носителей зареда. Данная методика позволяет определить характеристики переноса носителей заряда и вид энергетического распределения локализованных оостояний в запрещенной зоне ХСП.

Анализ литературных данных показывав!, что в настоящее время методы управления электронншш свойствами ХСП весьма ограничены, что сдерживает более широкое практическое использование ХСП. В то яе время отмечается, что существует метод структурной модификации, позволяющий варьировать свойства ХСП без изменения их химического состава. Данный метод основан на структурных превращениях в ХСП в результате внешних воздействий. Оказывая внешнее воздействие на ХСП, обладающих низкокоординироваиной структурой, можно реализовать в такой системе новое метастабильное состояние. Наиболее ярко структурные превращения проявляется в мышьякосодэрнащих ХСП, что делает их в этом отношении оптимальными обьектааи для получения и исследования ХСП с новыми свойствами.

Во второй главе описаны технология приготовления планочных образцов ХСП методом ионно-плазыеаного ВЧ-распыления, описывается универсальная экспериментальная установка для исследования электрических и фо^иэлектрических свойств, а также установка для исследования дрейфовой подвижности носителей заряда, используе-кая в эксперимента аппаратура. Приводятся экспериментальные данные, получению при изучении структуры и состава пленочных образцов ХСП.

Приготовление планочных образиоз ХСП осуществлялось методами ковно-плазыенного высокочастотного распыления мишени из ХСП в втыосферо аргона на модернизированной установке В/Пк на промышленной установке УРУ-3.021 на частоте 13,56 КГц, и термическим испарением в вакууме на установке УВР-ЗЛ.

Состав образцов контролировался рентгенофлуоре сце нт ним анализом и методом спектроскопии Оже-злектронов. Соотнозоние компонент X« и в зависимости от метода приготовления отличается не более чем на 5 ат.% по отношению к исходному синтезу.

Блектронномияроскопическими анализами на электрошиц микроскопе БМ-100СХ установлено, что как свеагаприготовлешше, так и отожженные при температуре Ш) К в течение 30 мин. образцы имели аморфяуа структуру. Вместе о том было обнарутаро различие в микроструктуре пленок, полученных 34- и ТИ-мотодзми.

Для исследования электрических свойств использовались образцы с «ланарпым расположение злактродпв, длп ясолодовагля ^о-таэлектричееккх свойств я дрейфовой подвихкости восихчлей врряда

использовались образцы в констркции "сэндвич", с электродами ив или Ки. , которые наносились термическим испарением в вакууме. При исследовании оптических свойств, образцы приготовлялись-на стеклянных подложках.

В третьей главо представлены результаты сравнительных исследований электрических, оптических и фотоэлектрических свойств пленочных образцов ХСП системы Кхтройного состава , полученных ВЧ- и Тй-методами.

Для стабилизации свойств свежеприготовленные образцы перед всеми измерениями подвергались отжигу при Т = Ш) К в течение 30 мин.

Изучение проводимости Й и ее зависимости от температуры проводилось на постоянном токе при напряженности электрического поля Ю3 - Ю4 В/см, Исследования зависимости $ от температуру в интервале температур от 300 до Ш) К показали, что проводимость ТИ- и ВЧ-пленск системы хорошо подчиняется экспо-йонциЕльншу заколу £ аСехр(-Е*/кТ) 0 одной энергией активации для каждого состава ХСП. Величина предэкспоненциальйого множителя С в ВЧ- и Тй-пленках изменялась в пределах от Ю2 до ю'* ОьГ-^см""1, что характерно для зонного механизма проводимоо-ти. Исключение составляли Тй-планки состава в которых С~ 2 Такие низкие ¡значения С характерны для прыа-кового механизма проводимости по локализованным состояниям в хвостах зон. _

Исследованиями оптических свойств пленочных образцов бьшо установлено, что в области значений коэффициента поглощения, равных 103- Ю^ с ¿Г1 хорош выполняемся квадратичный закон поглощения, что позволило непосредственно оценить оптическую ширину запрещенной зоны Ео. Усредненные значения параметров пленок приведены в таблице."

Параметры ТИ-пленок ХСП сиотеш близки 8 параметрам

массивных образцов аналогичных составов, БЧ-ллешш являются боло э высокоомныля и характеризуются большими значениями 'Е-<5 и меньшими значивши Е0 , .чей Гй-плзшш аналогичных составов. Тшш> дня БЧ-пяепок характерно соотношение Ей>ЕоД, Разница в величинах Е* в Е.Д легшг в пределах от 0,13 до 0,2? вВ для различных составов. Такое соотношение ко еду Её и Ео/2. шзе* место для ряда ХСП и подчиняется вшшрическому соотношения

Таблица

Значения проводимости при 1=300 К, энергии ее активации Е-6, предэкспо'юзциального множителя С , оптической ширины запрещенной зоны Ео плевок ХСП системы А<з-$е , полученных ВЧ- и Тй-нетодани

Состав пленок

!

Метод

{приротовл.

.Ом^сы"1

I

! Ей.эВ

•14" Г14

С ,0а •1сы

^пы"1

Ео.эВ

ТИ!' ВЧ-

8-10' 1.10'

1,03 1,15

1-КР

2-Ю6

1,85 1,80

!

ГИ-

! ВЧ-

З-Ю" 5.10'

гЗЗ •14

0,91 1,05

5-10е 2-10*

1,76" 1,73

I

тй-

! ВЧ-

6*10' 1«10'

,-14 •14

1,06 1,00

10 ю2

1,78 1,65

!

г !

ТИ-ВЧ-

4-10'

-13

3-Ю'

г »

0,84 1,06

40

2-Ю1*

1,69 1,59

ти-

1 вч-!---

1-12

■13

I

0,66 0,90

З-М*

1,55 1,53

Ей 55 1,<5-Ео|2.-о,огБ дд Большие значения Ев по сравнении о Е<,/2. в ВЧ-пленках свидетвльствувт об внгкпараллельаои характере флуктуации краев знорготичеоких зон.

Исследования характеристик стационарной фотопроводимости в пленках систеан А^-ве и состава А^^е^* проводились в рекиые продольной и поперечной фотопроводимости.

Температурная зависимость фотопроводимости ВЧ-пленок имеет вид типичный для большинства ХСП и характеризуется экспоненциальным участком роста но мере увеличения температур а наличие« отчетливого максимума при ^«¿т .

Зависимость фототока от интенсивности воэбукдащого света (ЛАХ) образцов ХС1( описывается завис чизотьв вида Е" . В ио-следуомом интервале интенсивное те й счета гокзкпгель стеланп п. для ВЧ- и ТИ-гшояок сосгевов , я

принимает значения от 0,6 до 0,8 яри Г <» ЗОС К. В ВЧ-пязнкак исследуемых составов, в отличив от Тй-плоиок, поицзаге.ц, степени

П. ЛАХ но меняется в широком интервала интенсивностей свата и температур от 300 до 440 К. Этот факт интерпретируется .приблизительно экспоненциальным распределением локализованных состояний вблизи уровня Форш при ыономолекулярлоа механизме рекомбинации носителей заряда- Следует отметить, что показатель степени ЛАХ в режиме продольной фотопроводимости для ВЧ-плзиок составов ÁsaS<?3 и Í\543CjSs , в отличии от Тй-ллекок эткх se составов, не зевйсо,- от полярности напряжения на освежаемом электроде.

Спектральные характеристики фоготока ВЧ- и Тй-яленок ХСП л'аракторизуотся наличием отчетливого максимума. В ТЙ-плекках ХСП составов К&а/йе* и в реюше продольной фотопро-

водимости з коротковолновой области спектральной характеристики имеет ыосао фохоьнпркчление при полокмеяьной полярности напряжения на освещаемой электроде, т.е. I«,.,» I. В Ш-пленках аналогичных составов фораа спектральной зависимости фототока практически не зависала от полярности напряжения на освежаемом электроде. Предполагается, что слабая зависимость показателя ЛАХ и формы спектральной характеристики фототока от полябности . напряжения на освещаемом электроде связаны с биполярном механизмом фотопроводимости. В ВЧ-ллаяках состава $ег с избытком ыьшяка наблюдается фатовыпряшшат, но в этап случае в коротковолновой области спектральной характеристики большие значения фототока имею® аесто яри отрицаю ль ной полярности напряжения ва освещаемом электроде >> 1<j>. Ьsor факт свидетельствует о доминировании электронной кош оно к га фототока.

Поскольку неравновесные процессы непосредственно контролируются локализованными состояниями г запрещенной зоне. ХСП, го указанные отличия в характеристиках фотопроводимости ВЧ- и 114-пленках свидетельствуют о различии в их спектрах локализованных состоянии.

В четвертой главе приведены результаты исследования дрейфовой подвивноcía носителей заряда в ВЧ-пленках ХСП системы As-Se и состава Xe4Se»S» и характеристик дисдарсаокноуо переноса, а такав результаты исследования влияния.fотоструктур-нкх превращений ва дрейфодую подвианость носителей заряда в ВЧ-пленках составов j Se % , KsSe — •

В Til- плавках модельного представителя ХСП стехиометричес- . кого состава - дрейфовая подвианость дырок { jAf )

много больше подвижности электронов ( ) я составляет 10~^см2/В«о в электрических полях напряженность/) I05 В/см пр."! Те 300 К, что хорошо совладает с литературнчмя данными.

Исследованиями дрейфовой подвижности носителей заряда в 34-плзнках AsaSe^ установлено, что s них ааСлядап?ся сравнимые по амплитуде и длительности переходные фототоки, соответствующие дрейфу как дырок так и электронов. Оценка величин Jtç и J*e показала, что дрейфовая подвижность дьрок сравнила с доейфовой подвияш.оетьо электронов и составлжзт jU.f & JA^ ^ I(T5ctr/B.c в полях напряженностью IOJ В/см при 1 - 300 К. Таккэ установлено, что и jj« экспоненциально увеличивается с росгом температуры ру , jAe о равными энергиями активации Е^ » = Ej<e= 0,60 + 0.05 эВ. В интервале электрических полой напряженностью от 3-10 до 3-10^ В/см и JAe возрастают и зависимость от поля аппроксимируется экспоненциальной функцией , где Е0 = Ю5 В/см.

Полученные результата свидетельствуют о том, что в ВЧ-ллен-как ХСП состава имеют место биполярный дрейф носителей

заряда и, учитывая результаты по фотопроводимости, изложенные в главе 3, биполярная фотопроводимость.

Высокие значения лрэдэкслонэнцкального множителя <~Ю^си23/о в выражении для подвижности fA в е*? ) указы-

вают на то, что в БЧ-швиах As,Sосуществляется парэноо, прерываемый актами многократного захвата иа локализованные состояния. Кроме того, в исследуемых пленках, наряду о ииякша значениями jjtr и )*с имеег место зависимость этих величин от толщины образцов, а твкаа пространственное размытие дрейфующего пакета электронов и дырок. Такие особенности дрейфа объясняются в модели дисперсионного перо коса, контролируемого захватом на локализованные сосгоявия. В этой модели зависимость переходного фототока от времени, соответствующая дрейфу пакета носителей заряда, аппроксимируется отапешшш функциями виде:

lit)- ^

-1/Ц

где JLi, * «tj , A-î - дисперсионные параметры ( i )«

характеризующие степень диспврсионкости дрейфующего пакета носителей заряда; Ьпр - время продета, £, - напряженность электрического поля; ¿1 - толщина образцов.

длк БЧ-плйнок дисперсионные параметры дли электро-

нов и дырок практически одинаковы и составляют: 0,5«, ¿440,7; 0,2<<Ц4 0,5; 0,6« А* 4 0,7 при Б = 105В/см и Т = 300 К. Кроне того, установлено, что и ¿-т I при увеличении I ст 300 до 380 К. Энергия активации дрейфовой подвижности электронов и ды-^ок возрастает от 0,60 до 0,74 эВ при увеличении толщины пленок от 0,5 до 10 мки. Параметры <Ц и <кч возрастают при увеличении толщины пленок и уменьшении напряженности электрического поля. Зависимости <Ц , А.т от температуры и величины от толщины образцов, в рамках модели дисперсионного переноса, саидегельст-вуег о широком зкертлческом распределении локализованных состояний з ВЧ-пленках . Вид энергетического распределения локализованных состояний з ВЧ-плеккех определялся по методике, предложенной в работе /2/. йз результатов сопоставления расчетных значений ¿ч, и ¿-т с их экспериментальными значениями цвлзется вывод, что наиболее вероятным видом энергетического распределений плотности локализованных состояний является распре-деле ние близкое к гауесовскоиу с максимумами распределения при =€4!= £«.а= 0,5 эВ, шириной распределения £0 = 0,15 эВ и концентрацией локализованных состояний М^ = Ю*6 + 10 си"'.

В ВЧ-пленках ХСЗ тройного состава , величины

]Ле« Н? < Ю"бси2/В<с пра Е = Ю5 В/ои и Т = 300 К, т.е. также имеет место биполярный перенос носителей заряда и с учетом результатов по фсгопроводиуости, изложенных в главе 3 - оиполтрная фотопроводимость.

Установлено, что в ВЧ-пленках составов iis.Se, ^^е* и ¡итоеь с избытком мышьяка, по мере увеличения концентрации наблюдается увеличение дрейфовой подвижности электронов и уменьшение дрейфовой подлинности дырок (рис.). Так, например, дли пленок сосгава ^Бе-г величина более чаи на 2 порядга арввыаает величину рр и составляет при

К « Ю5 В/см и Т с ЗОЭ К, т.е. г ВЧ-плечках кмоет мое-

го практически вонопемзрный дрейф носителей заряда и новопояяр-нзя фотопроводимость. Причем подвижеыми носителями в огих пленках являются элвкгроан.

Зависимость дрвйфозоа подвижности элоктронов (I) и дкрок (2,3) от концентрации мышьяка

I, 2 - планки, полученные ВЧ-раслылеяиам; 3 - планки, полученные тормическим ксперениеы (S = I05 В/см, Т = 300 К)

,5

-г

АО

50 AS,от.% 60

Исследованиями по влиянию фотоструктурных превращений на }Ле и }АР в ВЧ-плонках составов AsxSei и taSc установлено, что jue , также как и в цикла облучения сьетом-откиг изменяется реверсивно. Однако, степень изменения , jxf и оптической ширины запрещенной зоны при фотоструктурных превращениях в ВЧ-плзпках значительно юньго, чем в Тй-пленках аналогичных составов. Разная степень изменения jute » Я? и п?и ФОТОС1~ руктурных превращениях, по-видиноиу, свидетельствует о различии структур ТИ- и ВЧ-пленок.

Развиты модельное представления, в которых с позиций собственных заряяенных дефектов структуры в ХСП, объяснены наблюдаемые явления в ВЧ-пленкэх ыышьякосодеряащих ХСП. Наличие подвижных электронов в ВЧ-плэнках свидетельствует об исключении захвата электронов на глубокие ловушки, которые связываются с заряженными дефектами Se типа С|. В частности, для пленок Кэ^е» , предполагается, что пареное электронов коятролируегся менее глубокими ловушками - эаряжвияыми дефектами Na типа Р|. Дрейфовая подаияность дырок, по-преаноыу, как и в ТИ-гошнках , в

основной контролируегся эаряэзшюни дефектами типа Cj. Причем, дофзкты Р| н Ср располоаены по оггаргии на одинаковой глубине от краев соответствующих разрепенных зон. В свою очередь, большая часть заряженных дефэктоз. типа С^ и As типа Р^, по-видииону, образует близко располоненные мабилыша конфигурации типа <С| - Р£), которые являются практически негйралькшш и слабо влияют на дрейфовые подвизиости ьлектронов и дырок, в

отличии от заряженных дефектов.

На основании вышеприведенных результатов предполагается, что метод ВЧ-распылания приводит к изменению в структуре мышья-косодеркащих ХСП. В свою очередь, изменения в структуре ВЧ-пле-вок сопровождаются йзтненияцк в электронном спектре как в разрешенных, так и в запрещенных энергетических зонах, что и приводит к особенностям электронных свойств ВЧ-гшенок шшьякосо-держаидох ХСП. Тем самым показана возможность эффективного управления фотоэлектрическими свойствами иьшьякосодержащих ХСП путем их структурной модификации.

Отмечается, что возмойность получения мьшьякосодержащих ХСП о биполярной и монопокяркой электронной фотопроводимостью открывает новые шрспективы использования ХСП в качестве $ото=-чуъсгвюельных слое*, в приборах и устройствах и позволяет ставить вопроо о создании аморфных пленочных фоточувствителышх гомо- и гогеросифуадр на их осн?*вв,

В пятой главе приводятся результаты исследование электрических, оптических свойств и дрейфовой подвижности носителей заряда ВЧ-пленок Аз1.5е4 , содержащих примесь водорода и кислорода. Пленки получались ВЧ-методои в атмосфере смеси газов (М.+ Йг ) и (кх+Ог). Концентрация примеси Н и 0 в пленках оцончвалась по ЙК-спектрам и рентгенофлуоресценгным анализом, соответственно.

Ксслидованияни ё ,• Е< и пленок А$18е> установлено, что примесь водорода в диапазоне исследуемых концентраций, до Ь вт, приводит к незначительный изменениям б , , Е* и положение уровня «орми не изменяется. При этом наблюдается некоторое увеличение дрейфовой подвижности дырок в 3-4 раза и уменьшение ва -хаку» же величину дрейфа во Д подвикности электронов, т.ь. го-видимому, происходит гастичнов "з8лечлваниеп дефектов, контролирующих у.г и увеличение концентрации дефектов, контролирующих |Ае . Вместе с тем обпаругано значительное увеличение скорости осакдения планок при ВЧ-распылении в атмосфере

снеси газов ( А*1 +

Примесь кислорода в ВЧ-швнквх в диапазоне иссле-

дуемых концентраций, до 4 ат.% приводит к некоторому уменьшению ё и к увеличению Ей и Ь». Уровень Ферми, по-прежнему, располагается в середине запрещенной воин. Волины м« и и( уменьшится до значения л» 10~®ои2/В.с.

На основании проведенных исследований планок ^

и &зг5е,,:0 делав гея вывод о том, что примеси Н и О в БЧ-плен-ках , в диапазоне исследуемых концентраций, не приводят

к существенному перераспределению собствен«1« заряяенных дефектов структуры и биполярны.1 характер переноса носиталей заряда в них сохраняется.

Значительное увеличонио скорости оеаздеиия ВЧ-плонок , в атмосфере смеси газов {N4 +Йг) без существенного изменения основных полупроводниковых параметров и сохранения, при этом, биполярного переноса носителей заряда является вазным для технологии их изготовления,

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ й ВЫВОДУ

1. Исследованы электрические и оптические свойства аморфных пленок ХСП составов ^Беа , А^ве«,, 5е , и^г ,

КэтЗе* полученных методом ВЧ-распкления. Установлено, что с увеличением концентрации ыышьяка наблюдается увеличение проводимости и уменьшение энергии ое актчвации и оптической ширины запрещенной зоны.

2. Установлено, что в ВЧ-пленках составов и Квч5е»% спектральная характеристика фототека и наклон люкс-амперной характеристики б режиме продольной фотопроводимости не зависят от полярности напряжения яа освещаемом электроде.

3» Установлено, что в ВЧ-плэяках составов и

Зе^ подвияякш носителям является как дырки, так и электроны. Наличие подвижных носителей обоих знаков с равными величинами подвияностей приводит к совпадению спектральных характеристик фототоиа при разных полярностях напряжения, измеренных в рваише продольной фотопроводимости.

Таким образом, з ХСП стехиометричэского состава Квг5е& , являющегося иодольаыы для ХСП и , впервые установле-

ны биполярный дрейф носителей заряда и биполярвая фотопроводимость.

4. Показано, что процессы переноса электронов и дырок в плонках контролируются захватом на квазидискретные

уровни дефектов, расположенные вз одинаковой глубине от краев соответствующих зон. Размытие этих уровней по энергии вппрок-

оптируется гауссовскш законом распределения с максимумами при

= 6tt а 0,5 эВ и шириной распределения £а равной 0,15 зВ. •

5. Установлено, что в ВЧ-пленках XCI1 с избытков мышьяка, с ростом концентрация мышьяка, дрейфовая подвижность электронов увеличивается, а подвишость дырок уменьшается и в пленках состава AsjSfj ^е превышает ft? более чем ь 10^ раз.

6. Установлено, что в ВЧ-плвнках состава с избытком мышьяка в реаьме продольной фотопроводимости в коротковолновой области спактра имеет место эдаэкт фотовыпрячлания, т.е. величина цютотока при разных полярностях напряжения 1Ш освещаемы электроде различно. Существенно, что Iq> имеет большие значения при отрицательной полярности освощаеыого электрода. ..

• Таким'образом,, а ВЧ- пленках с избытков мышьяка впервые установлены ыонополярный электронный дрейф и монолодярная электронная фотопроводимосчь.

7. Сравнение результатов исследования электронных свойств пленок, полученных методом ВЧ-расиылвния и термического испарения г вакууме, показывает, что электронные свойства ВЧ- и Тй-гшенок кыаьякосодэряащих ХСЛ системы Ks-Se. и состава ¡U4Sî*,Sv различается, т.е. метод полученш пленок этих ХСП определяет их электронные своЗсява.

8. Установлено, что биполярный механизм переноса носителей варядз в ВЧ-ллоикак ÂstSe» сохранпится при изменении атмосферы газа, в котором проводится процесс распыления: при добавлении

в аргон водорода или кислорода.

:, 9. Особенности перекоса носителей заряда в ВЧ-пденках ХСП системы Às-Se и состава Ks^Sevобъяснены с позиции модельных представлений о собственных- заряженных дефектах структуры ХСП. Предположено, что процессы переноса носителей заряда в исслодуемнх пленках ХСП контролируются дефектами и селена и мшанка.

10. Оздочавхоя возмоанбеть использования слоев мышьякооо-д0р*8'д»х ХСП о Липоляиаой и монополярной электронной фотопроводимостью а квмехве фоточувстввтоалных слоев в приборах и устройствах и создание ка их основе фоврчувствитедышх гомо- в гв-iopuotpywyp.. * > \ч ■ ;À

î Оантапые рзчультаты диссертации опубликована s еявдуших

1. Сзрсаибинов Ш.И., Приходы«о О.О., Малыекбасов И.Ж., Дашка лов С.А., Максимове С.Я., Аверьянов В.Л. Виполпрный переноо носителей заряда в аморфных планках A.Si3eb , полученных ЬЧ-рео-пылвнием.- Письма в 2ТФ, г. 16, в.12, 1990.-.С.49-53.

2. Сарсвмбинов Ш.1., Приходько O.J., ¿¡альгекбасов И.Ж., Максимова С.Я. Особенности переходных фототоков электронов и дырок в пленках халькогенидных стеклообразных лолупроводников.-Тез. докл. Всасонзн.научно-технич. семинара "Структурные превращения и релаксационные явления в некристаллических твердых телах", Львов-Дрогобыч, IS90.- С.60.

3. Сарсоибинов 111. U-, Приходько О.Ю., Мальтек1асов M.I., Дяакелов С.А., Максимов В.К., Ждан Г.Т.- Дрейфовая иодвианооть носителей заряда в аморфных п.;знках ^aSe,., полученных высокочастотные распыленней. Таз.докл. Л Республ.конфер.1' Физика твердого тела и новые области ее применения", Караганда, 1990.-IMI3.

4. Сарсвмбинов i!i.il.,. Приходько О.Ю., Ыалмекбасов М.Я., Mùkchuob В.К., Ждан ГЛ. Влияние примеси Н, О, N на элактрэн-ные свойства аморфных пленок Лзг5ег Тез.докл. П Республик, конфврон. "Физика твердого тела и новые области еэ применения", Караганда, 1990.- С.И9.

5. Сарсвыбинов И. И., Приходько О.Ю., Цалыенбасов H.S., Дяакелов С.А., Максимова С.Я., Калачев 1.П. Фоюстимулированные резгерсизаые изменения дрейфовой подвияности электронов и дырок в аиорфных планках As Se . Гез.докл. Л1 Всесовзн.конф. по радиационной физике и химии неорганических матер., Рига, 1989.

6. Sarsembinov Sh.Sh,, РгШюдко O.Y«., îfiiitekbasor M.J., Dzakalov S.A., Matosimora.S.Ya. Some featuras In ehanrge carrier transport in amorplioua tornary chaloogeniâe Vltreous semieon<Juotors films preporated Ъу différent methods. -Aïetraots ICTMC-8, Ktehiney, 1990, P.290.

7. Сарсоыииков Ш.Ш., Приходько О.Ю., Нальтакбасов ¡1.2., Максимова С.Я., Аверьянов В.Л, Биполярная фотопроводимость в аиорфных пленквк Ae^Se^ - ФТП. ï.25, в.З, .1991.- С.564-566.

8. иальтекбасов M.S., Джаквлоз С.А., Калачвв Л.П., Приходько Q.D. Исследование свойств аиорфных плевок селе ни да иыиья-ка, полученных различными способам".- Теа.докл.Ьолодых учвных и специалистов КаэГУны.С.М.Кирова, Алкэ-Ата, 1989.- С.55.

Э. Малмекбнсов ЦД., Ташкеева Г., Ригу зов А.П. Переходные фототоки в аморфных ллеаках AsSoSeeo 1ез.докл. меэтуаово-ной конф.- конкурса молодых учаиых КвзГУ иы.С.Ы.Кирова, Алма-Ата, 1390, Ч.1.- С.74.

10. Мальтекбасов L3.S., Рягузов А,П., Ыягкнх А.А. Фотоэлектрические свойства ацордаых пленок tajSe,, Таз.докл.иеадузо-вской конф.-конкурса молодых учаних КизГУ ms.С.¡¿.Кирова, Аяиа-Ата, 1990, Ч.1.- С.75.

Основная часть экспериментальных результатов получена авторов лично.

Цитируемая литература -

1.Krempasky J. and-Baranook-D. -The correlation batweenopfci-oal, electric and thbrmoelectrio activation. energies in noncrystalline'semiconductors.

Б кн.: Электронные явления в некристаллических полупроводниках: Труди У1 Иавднар.к0п4. по аиорЗЬныа и аидош полупров., Л., 18-24, И, 1976.- C.I05-ICQ.

2. Itadenko~ ArL. ,, Arkhlpoy\V.li. Drlf t aud dii'fuaicn in materials with traps. IE. lion-equilibrium francpcrtrogims. III. Anilyals of transient current .and trqmatb tlms.characteristics... fail. Ifegi Й, 1982; V.45, Ho.62, К189-226.' '

fl