Электронные явления переноса и радиационно-стимулированные процессы в аморфных пленках теллурида германия, химически модифицированного иттрием, гадолинием, тербием тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ЛЬВОВСКИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И. ФРАНКО

На правах рукописи

МАКАРЕНКО Сергей-Владимирович

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСА И РАДИАЦИОННО-СТИМУЛИРОВАИНЫЕ ПРОЦЕССЫ В АМОРФНЫХ ПЛЕНКАХ ТЕЛЛУРИДА ГЕРМАНИЯ, ХИМИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННОГО ИТТРИЕМ, ГАДОЛИНИЕМ, ТЕРБИЕМ

01.04.07 — физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Льеэз 1392

Работа выполнена на кафедре рентгенометаллофизикн Львовского государственного университета им. И. Франко.

Научные руководители: кандидат физико-математических наук, профессор А. Г. МИКОЛАЙЧУК, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник И. С. ДУЦЯК.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор А. О. СШЕСК, кандидат физико-математических наук, доцент И. В. САВИЦКИЙ.

Ведущая организация — Харьковский политехнический институт.

Защита состоится» 3 » а^-рсд^л 1992 г. в ~~ часов на заседании специализированного совета Д 068.26.05 во Львовском государственном университете им. И. Франко (290005, Львов, ул. Ломоносова, 8, Большая физическая аудитория).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Львовского госуштерситета (290005, Львов, ул. Драгоманова, 5).

Автореферат разослан « » асл&е^ФуЗ-* 199 1 г.

Ученый секретарь специализированного совета

И. И. ПОЛОВИН ко

Г1Ц1'

ОБЩАЯ ШШСГЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Аморфные халькогенидные полупроводники обладают рядом уникальных физических свойств, имеющих прикладное значение, в частности, пороговым характером переключения из високоомного состояния в низкоомное,.высокой прозрачностью в 111 {-диапазоне спектра, фотопроводимостью, чувствительностью к высокоэнергетическим' ионизируют'.им излучениями т.п. Эти и шогие другие свойства интенсивно исследуются не только .у нас в -стране, но и за рубежсм. Они послужили основой для разработки пороговых переключателей и элементов памяти, термопреобразователей сопротивления, световодов, фотоэлектрических преобразователей и датчиков ионизирующих излучений. Особенно важными для прикладного использования являются простота и дешевизна технологического процесса получения аморфных пленок халькогенидных полупроводников.

Аморфше пленки теллурида германия (а-беТе) - одни из наиболее изученных материалов этого класса. Ранее было исследовано влияние примесей Ав, В», Р6, Бе, 5п на структуру и свойства,да- ■ дельного аморфного полупроводника - а-веТе, выявлены общие закономерности воздействия различных модификаторов на его физико-химические свойства. В отличие от мышьяко содержащих халькогенидных стеклообразных полупроводников аморфные халькогениды германия позволяют вводить большее количество металлической примеси, как путем сораспыленил, так и из расплава, избегая кристаллизации, тем самым позволяя существенно изменять физические свойства ашрфных материалов. Химическая издифккация <5еТе редкоземельными элементами (РЗЗ) - иттрием, гадолинием, »тербием - открывает новые перс- ■ пективы, главным образом, в отношении целенаправленного изменения физических свойств и радиационной стойкости аморфных полупроводниковых пленок. Однако детальные исследования в этом направлении практически не проводились.

Цель настоящей работы - изучить зависимости ряда физических свойств и их радиационно-стимулированных изменений аморфных пленок веТе, химически модифицированного V , ОЛ, Тб,.получить данные об электронных процессах переноса в них» на основании чего установить особенности образования и взаимных превращений дефектных центров. . . " •

Для достижения поставленной цели необходимо:

I. Разработать методики получения аморфных пленок составов (СеТе)1 Ух, (СеТе>2_уСУу, (6еТе)1_гТ64.

2: Изучить особенности структуры, концентрационные зависимости электрофизических, оптических свойств в области края фундаментального поглощения, фотопроводимости, дрейфовой подвижности, фотолюминесценции, Э1Р ашрфных пленок указанных составов.

3. Определить характер влияния на отмеченные физические свойства исследуемых пленок высокоэнергетического гамма-излучения.

4. Объяснить, особенности дефектообразования при химическом шдифицировании аморфных пленок ОеТе примесями РЗЭ и гамыа-облу-чении. •

Объекты исследований. В качестве объектов исследований выбраны аморфные пленки составов (йеТе) 1_ХУХ (0^ х « 0,2), (ОеТ«) (О «у« 0,1), (СеТе)1_гТЬ4 (0524 0,1). Граничное количество вводимого РЗЭ определялось кристаллизационной способностью пленок.

Научная новизна. Впервые изучено влияние примесей иттрия, гадолиния, тербия на физические свойства ашрфшх пленок теллу-рида германия. Доказано, что концентрация РЗЭ, а также его тки в значительной мере определяют все основные физические свойства и характеристики-аморфных пленок. Введение добавок У , ТЬ в веТе в .количествах до 1ат.% не приводит к изменениям физических свойств. Более высокие концентрации РЗЭ - до 10...20 ат.% вызывают существенные изменения электрофизических"характеристик,формы края оптического поглощения, увеличение почти на порядок фотопроводимости, гашение фотолюминесценции.

Установлено монотонное увеличение оптической ширины запрещенной зоны у аморфных пленок при увеличении концентрации введенной примеси РЗЭ, сохранение местоположения уровня йерми посредине щели, что свидетельствует о собственном характере проводимости.

Сделало заключение о том, что взаимодействие атомов иттрия, гадалиния, тербия с атомами аморфной матрицы теллурида германия приводят к существенной перестройке спектра локализованных: состояний в чвли подвиваюсти, сопрововдающейся образованием новых и компенсацией собственных координационных дефектных центров.

Впервые исследованы радиационно-стицулировашиэ процессы в

ашрфшх пленках составов (ОеТе)1-хУх, (йеТе)^(Зо^, (СеТе)1_,ТЬг

от источника. ^о . остановлено, что введение глз в количествах более I ат.л> способствует повышению радиационной стойкости аморфных пленок, вследствие химического взаимодействия примесей У ,СМ, Т& с атомами аморфной матрицы веТе. .

Практическая ценность. Показала возможность целенаправленного управлешш электрическими, оптическими и фотоэлектрическими свойствами аморфных пленок йоТе путем введения в него У , ТЬ и гамп-облучения. Определены оптимальные составы и условия получения аморфных пленок, обладающих заданными свойствами (электропроводимостью, светопропусканием в ближнем Ш{ днапазию спектра, высокой фотопроводимостью, радиационной стойкостью) для использования в микроэлектронике.

Показана возможность использования аморфшк пленок теллури-да германия, химически модифицированного РЗЭ, для создания датчиков температуры, электромагнитных излучений, а также в качестве Материалов с повышенной радиационной стойкостью.

Засдц^сные положения;

1. Введение добавок иттрия, гадолиния, тербия приводит к существенной перестройке энергетического спектра локализованных состояний в Е;ели подвижности аморфного теллурида германия, к значительное изменению его основных стационарных и кинетических характеристик физических свойств.

2. В аморфных пленках теллурида германия, химичооки модифицированного иттрием, гадолинием, тербием, процессы переноса носителей заряда определяются захватом электронов на положительно заряженные центры, обраэовшшые атомами РЗЭ и собственные координационные дефекты - С^-центры, а дырок - на собственные координационные дефекты - Тд- и С^-центры. Неравновесными носителями заряда в исследованых пленках являются как электроны, так и дырки, фотопроводимость является биполярной,'а процессы реком-бшшции носят в основном бимолекулярный характер.

3. Аномальный характер концентрационных зависимостей физических свойств амор{ннх пленок теллурида германия, химически модифицированного РЗЭ, связан с частичной компенсацией-собственных

координационных дефектов,типа С^-» С^- и Тд-центров, вследствие химического' взаимодействия атотв У , Сс1, Тб с атомами а^эрфюй штрицы веТе и образованием заряженных центров донорного типа.

4. Повышение радиационной стойкости ашздных пленок веТе, химически модифицированного V , СМ, Т6, происходит за счет связывания ("залечивания") части индуцированных дефектов аморфной штрицы атомами РЗЭ.

5. Ашрфше пленки веТе, химически модифицированного РЗЭ, могут быть использованы в качестве активных элементов датчиков температуры, электромагнитных излучений с регулируемой чувствительностью к гамма-квантам и диапазоне доз 10 .Гр,

Апробация работы. Основные результаты насюящей работы докладывались и обсуждались на:

- I Всесоюзной школе по термодинамике и технологии кристаллов и пленок (г.Ивано-Франковск, 1906 г.);

- Всесоюзных конференциях по электронным датчикам "Сенсор" (г.Укгород, 1989 г. и г.Санкт-Петербург, 1991 г.);

- Всесоюзной конференции по формировании металлических конденсатов (г.Харьков, 1990 г.);

- Всесоюзном семинаре "Структурные превращения и релаксационные явления в некристаллических твердых телах" (Львов-Дрогобыч,

1990 р.);

- 8 Мекдународаой конференции по тройным и многокомпонентным соединениям (г.Кишинев, 1990 г.);

- 3 Всесоюзной конференции по физике и технологии тонких полупроводниковых пленок (г.Ивано-Франковск, 1990 г.);

- 3 Европейской конференции по росту кристаллов (г.Будапешт,

1991 г.);

- ежегодных научных конференциях аспирантов и преподавателей Львовского госуниверситета (1986 - 1991 г.г.);

- конференциях молодых ученых и специалистов физического факультета Львовского госуниверситета (1986 г., 1988 г., 1990 г.);

- научно-технической конференции молодых ученых и специалистов Львовского 1Ш материалов (1989 г.).

1 Губ.-:икапии. 1Ь теме диссертации опубликовано 17 работ и по-луче>и 2 авторских свидетельства.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов, изложешшх на Г7 4 страницах машинописного текста, включая 68 рисунков, 6 таблиц и список литературы из 180 наименований.

СОДЕНШИЕ РАБОЙ

Во введении раскрыта актуальность работы, показаны ее задачи и цель, научная новизна и практическая ценность, с£юрадированы защищаемые положешм и приведены сведения об апробации.

В первой главе диссертации на основании анализа литературнк.с донных рассмотрены особенности строения и физические свойства аморфных пленок теллурида германия, проблемы легирования и родиа--ционно-стицулированные процессы в аморфных полупроводниках.

В первой части главы шшлизируетсл влияние условий осаждения на структуру ближнего порядка и особенности электронного строения пленок теллурида германия в аморфной и кристаллическом состоянии. Приведены данные по структуре, электрофизическим,.оптический, фотоэлектрическим свойствам, рассмотрены различные модельные представления о строении запрещенной зоны, а также особенностей рекомбинационных процессов в ашрф'.ом GeTe.

Вторая часть главы посвящена рассмотрению различных способов введения и особенностей влияния примесей на основные электрофизические, оптические и фотоэлектрические свойства аморфных полупроводников, а также модельным представлениям об энергетичёс- • ком спектре локализованных состояний в цели.подвижности этих материалов. Показано, что легирование редкоземельными элементами способствует повышению радиационной стойкости полупроводников,

В третьей части главы обсуждаются радиационно-стшулирован-ные процессы в too го компонентных аморфных халькогенидах. Сказано, что радиационно-спщулированные изменения физических свойств аморфных халькогенидов существенно зависят от. параметров проводимого облучения, термической предыстории образцов, условий их получения и состава. В настоящее время нет единого понимания процессов радиационного дефектообразования в.аморфных халъйоге-нидных полупроводниках, что требует более нательного их .исследования. »

- в -

Вторая глава содержит описание особенностей синтеза адно-литных образцов, .методов палуче!шя тонких пленок и контроля их состава. Изложены методики радиационной обработки материалов, исследований структуры, электрофизических, оптических, фотоэлектрических свойств. Описываются установка для исследования фотоэлектрических явлений при комбинированных способах возбуждения и используемая в экспериментах аппаратура.

В третьей главе диссертации приведены результаты исследований структуры,, электрофизических и оптических свойств в области .крал фундаментального поглощения а портных пленок теллурида германия, хишчески модифицированного иттрием, гадолинием, тербием. В работе^ для сравнен ия, приведены основные характеристики и физические свойства аморфных пленок исходного веТе.

Изучение структуры ближнего порядка аморфных пленок СоТе и (6еТе)о дУд J,' (веТе)о д(к/0 I» СвеТе^ дТЬ0 ^ методом электронографии показало, что характер атомного упорядочения в них существенно не отличается. .

Введение более I ат.% РЗЭ в веТе способствует увеличению температуры перехода пленок из аморфного в кристаллическое состояние и возрастанию напряжения перехода из высокоомного в низко-омное состояние на вольт-амперных характеристиках "сэндвич"-структур на их основе.

Из проведешшх исследований температурных зависимостей электропроводимости и термо-э.д.с. определены их энергии активации в температурном интервале от 100 К до 400 К. Установлено, что основными равновесными носителями заряда в исследованных пленках являются дырки. В области 200< Т* 350 К электропроводимость аморфшх пленок является собственной и хорошо описывается экспоненциальной зависимостью типа б ~ <£0ехр(-Еу/кТ). Для образцов с концентрацией РЗЭ более I ат.% в высокотемпературной •области (Т>350 К) и в области, температур 200 К наблюдаются отчетливо выраженные участки температурных зависимостей электропроводимости с меньшим наклоном. Ири этом энергия активации проводимости на участке 200 <14 350 К увеличивается от 0,36 эВ (а-ОеТе) да 0,4В с увеличением концентрации до 10...20 &?.% РЗЗ в Со'Го. ,

. Исследования оптических свойств ашрф-шх пленок в области крал фундаментального поглощения пока зада, что при введении в

GeTe более I ar.% РЗЭ наблюдались смещения края поглощения в области значений rf > IO^clT1 в высокознергетическую область с образованием "полочки", связанной с примесями РЗЭ и смещения урбаховского края в области значений сС < 10^см~* в ниэкоэнер-гетическум область, связанные" с образованием новых дефектов.

IIa основания результатов электрофизических и оптических исследований установлено, что энергия активации электропроводимости '¿a амор^а.к пленок увеличивается по' мере увеличения доли РЗЭ в GeTe и приблизительно соответствует половине оптической ширины запрещенной зоны Е0, что свидетельствует о собственном характере проводимости и расположении уровня íepi.M посредине цели лодвшпсти. Введение РЗЭ приводит к образовании в щели по подвиэкшстям состояний, отличных от таковых для аморфного GoTe. ;

В четвертой главе диссертации содержатся результаты экспериментального изучения воздействия модификаторов на неравновесные процессы в аморфных пленках GeTe, хишчески модифицированного Y , GJ, 'ib.

Установлено, что., количество введенного РЗЭ существенно влияет на весь комплекс фотоэлектрических свойств образцов. Палые концентрации модификаторов (до I ат.й) слабо влляэт на фотоэлектрические свойства аморфных пленок, но iipn более высоких концентрациях у них наблюдается увеличение фоточувствителыюсти в пределах порядка. • ■ _

Зависимости (Jo то тока от интенсивности возбуждающего света для образцов, модифицированных РЗЭ и немодифицированных аналогичны и характеризуются степенной зависимостью типа i ф .= Iп . При этом фототок изменяется ллиейно при малых уровнях освещения и сублинейно при больыих. Понижение температуры приводит к тому, что фототок растет сублинейно по мере увеличения интенсивности света во всем диапазоне интенсивностей. Увеличение концентрации принеси.(до 20 ат.£) приводит к уменьшению значения показателя п до 0^5 на сублинейных.участках.

Спектральные характеристики фотопроводимости модифицированных образцов характеризуется наличием аномалий (дополнительные _ ткеш^/мы,.-"полочки"), которые наблюдаются в тех se спектральных интервалах, что и аномалии на спёктраЛьньк зависимостях коэффи-

циента поглощения в низкоэнергетической области; выходок на иак-сиц/ы и неспадающей высокоэнергетической веткой. Максицуы фотопроводимости незначительно смещается в высокоэнергетическую область при увеличении концентрации РЗЭ в GeTe.

При исследовании аморфных пленок в режиме продольной фотопроводимости было установлено, что фототок линейно возрастает с увеличением напряженности электрического шля до 10 В'см и сверхлинейно в области больших шлей.

Теыпературше зависимости фотопроводимости аморфных пленок ОеТе и модифицированных образцов характеризуются отчетливым максимумом.в той области, где фототок становится соизмеримым с темно вым током и монотонным спадом как при повышении, так и при понижении температуры. Увеличение фотопроводимости и выход ее на насыщение в высокотемпературной области можно объяснить болометрическим эффектом. Такой ход температурных зависимостей фотопроводимости, да-видимэцу, можно объяснить изменением подвижности в низкотемпературной области и изменением времени жизни в области высоких температур. • ' •

Кинетика фотопроводимости практически всех исследованных аморфных пленок характеризовалась наличием коротко- и длмнновре-мешшх составляющих инерционности фотоответа. Постоянная' времени, соответствующая коротковременным составляющим равнялась т" j= 10"^..110с. Длинновременные составляющие имели постоянную времени ^2 ~ с. Относительный вклад коротко- и длин-

новременных составляющих фотоответа в общий процесс установления стационарных значений тока зависел сложным образом от температуры, интенсивности, спектрального состава возбуждающего света» а таете от количества РЗЭ, введенного в GeTe. Введение РЗЭ в аморфную матрицу теллурида германия приводит к образованию заряженных центров, которые проявляются в форме импульсов переходного фототока при Т*200 К, характерной для близнецовой рекомЗинации.

Было установлено, что в исследованных пленках величины дрейфовых подвижностей для дырок несколько выше, чем для электронов. Дрейфовая Подвижность определялась характером захвата фотоноси--ío.wñ: электронов - на положительно заряженные центры, образо-ikMDiue РЗЭ, и собственные координационные дефекты типа С^-цент-¡41., а дурок - на собственные координационные дефекты типа 'fg и

Сj-центров, количество которых уменьшалось вследствие введения Y , Gd, 1Ь в GeTe.

Введение до I &ч.% РЗЭ способствовало гашению фотолюминесценции ашрфных пленок ОеТе в температурим интервале 80...I30K, что свидетельствовало об уменьшении концентрации собственных координационных дефектов и подтверждалось данными ЭПР. При наличии более I 'ат5б добавок Y, Od, Т6 в спектрах ЭПР аморфных пленок появлялись дополнительные линии, связанные с этими добавками, интенсивность которых возрастала по мере увеличения введенного РЗЭ.

Сопоставление данных люкс-алперных, температурных, спектральных зависимостей, кинетики фотопроводимости и дрейфовой подвижности позволяет сделать вывод о том, что неравновесными носителями заряда в исследованных материалах являются как дырки, так и электроны, фотопроводимость является биполярной, а рекомбинация в основной носит бимолекулярный характер в широком интервале ин-тенсивностей света и температур.

Указанные особенности фотоэлектрических свойств аморфшх пленок объясняются в рамках ионизационно-рекомбинационной модели, учитывающей перестройку спектра локализованных состояний при введении РЗЭ в GeTe. Пэ-видимоку, при химическом модифицировании большая часть атомов Y , Gd, Т6 входит в аморфную матрицу GeTe в виде твердого 'раствора,и лишь небольшая »лсть атомов РЗЭ образует в запрещенной зоне уровни, которые являются электрически активными. Атош Y, Gd, Тб, введенные в ашрс[ную матрицу, приводят к частичной компенсации имеющихся собственных координационных дефектов (Cg, Cj и Tg-центров). В результате подвижность фотоэлектронов определяется концентрацией Cg-центров и ионизированными донорами YGd3+, При захвате на них фотоэлектронов происходит увеличение времени жизни фотодырок и значительный рост фотопроводимости. Рост фотопроводимости ограничивается ре-комбинационныыи процессами, происходящими на центрах Сд, образованных в результате временного захвата дурок центрами Cj и C-j. Так как Cj-центры являются центрами захвата для дррок-, то вследствие уменьшения их количества, дрейфовая подвижность в аморфных пленках GeTe с содержанием РЗЭ более I ат.% возрастает, что также приводит, к возрастанию фотопроводимости. По всей видимости собственные координационные дефекты a-GeTe имеют больцую ассиы-

иотрию сечений захвата носителей. Изменения температуры или интенсивности оптического возбуждения вызывают смещения квазиуровней Ферми, приводят к передокализации неравновесных носителей заряда и к изменению доли рекомбинационного потока через эти центры, которые в зависимости от положения квазиуровней Ферми, выполняют функции либо центров прилипания, либо центров рекомбинации.

В пятой главе диссертации рассмотрены особенности радиа-ционно-стицулированных процессов в аморфных пленках составов (ОеТе)|_хУх> (вбТо)£_у01у, (веТе^ТЬ^ (0« х « 0,2, 0«у»0,1, О « г * 0,1) и возможности практического использо.ван1ш этих ш-териалов.

Исследовано влияние гамма-иэдучения.источника Со60 на электрофизические, оптические, фотоэлектрические свойства указанных пленок, предложен вероятный механизм радиационного'дефектообра-зованнп.

С

Установлено, что обручение гамт-квантами (доза 10 Гр, мощность - Г7 Гр/с) аморфных пленок веТе приводит к значительно-цу (на 5 порядков) возрастанию электропроводимости в области температур Т <200 К. Наклоны температурных зависимостей электропроводимости и термо-э.д.с. при этом уменьшались, энергии активации становились порядка 0,14...0,16.эВ. Для пленок а-ОеТе обнаружена такг.е экспоненциальная зависимость величины относительного изменения электропроводимости от поглощенной дозы гамма-радиации, обладателя довольно широкой областью линейности, что позволлот регистрировать гамма-кванты в пределах доз 0,1... 5,0 ЫГр.-

Изучение радиационных изменений оптичесиос свойств аюрф»шх пленок веТе показало, что наиболео чувствительны).! к-радиационному воздействию является экспоненциальный участок края поглощения. Выявлено гаюи-стчуигровшпюе смещение крал фундаментального поглощения в сторону меньшее энергий (до 0,05 эВ), сопровождающееся уменьшением наклона экспоненциального участка края.

Вследствие радиационной обработки у аморфных пленок беТе обнаружено незначительное (до 0,1 мкм) сме«е1ше"красной" границы фотопроводимости в длинноволновую область. В области температур Т < 200 К фотопроводилюсть возрастала на 3.'. .4 порядка, уменьш-

дась ее энергия активации. Форш кривых релаксации фототока в этой температурном интервале била характерна для близнецовой рекомбинации. Указанные особенности фотопроводимости, по-видиш^, обусловлены образованием вследствие гамт-о б дуче! ¡ия определенных дефектных уровней и связанными с ними переходами носителей ' типа уровень-зона.

Анализ полученных результатов показал, что максимальной чувствительность» к гамт-излучению обладают аморфные плешей чистого (5еТе. Радиационно-стицулиро ванные изменения физических свойств а-ОеТе объясняются радиационным дефектообразованиеы (в основном С^-центров) за счет разрыва химических связей. При содержании У, СИ, Тб в ОеТе в количествах не менее I с.ч.% наблюдались значительное ослабление и исчезновение гамма-стш-улиро-вшшых изменений физических свойств аморфных пленок, которые объясняются связыванием {"залечиванием") дасти индуцированных дефектов атомами примеси. РЗЭ способствуют таким структурным трансформациям ашрфюго каркаса, при которых дефекты Сд, С-[ и Тд приобретают нормальное окружение, соответствующее »а валентности.

Обсуждаются возможности использования аморфных пленок изученных составов для активных элементов датчиков температуры, электромагнитных излучений, а танке в ¡сачестге материалов с повышенной радиационной стойкостью. Принцип работы датчиков основывается на изменении некоторых физических характеристик, в частности, электропроводимости и фотопроводимости при воздействии температуры, электромагнитного излучения и радиации. Преимуществом данных датчиков, по сравнении с известными аналогами, являются широкие диапазоны регулирования чувствительности и ■ простота технологии изготовления.

ОСШВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТ И ВЫВОДЫ

I. Установлено, что независимо от способов получения (электронно-лучевое испарение, ВЧ-магнетронное распыление) пленки веТе, содержащего 0,'01..,20 а.ч.% добавок У , (Зс1, ТЬ, на негодо-гретых подложках конденсируются в аморфном структурном состоянии. Анализ кривых рассеяния электронов и НРРА свидетельствуют о слабой зависимости основных параметров ближнего порядка ОеГе

от технологии получения аморфных пленок и содержания примеси РЗЭ.

2, Показано, что введение РЗЭ в матрицу а-ОеТе приводит к возрастанию-энергии активации статической электропроводимости (Е5), увеличению оптической ширины щели (Е0), на основании чего сделано заключение о собственном характере проводимости аморфных пленок. Данные измерения термо-э.д.с. указывают на р-тип псоводимо сти образцов в изученном интервале температур и концентраций примесей.

3. Обнаружены следующие особенности электронных явлений в аморфных пленках Ое/Ге, химически модифицированного У , (Й, ТЬ, образуют)« заряженные центры, расположенные на глубине порядка 0,1...0,2 эВ под дном зоны проводимости:

- введение РЗЭ в количествах до 20 ат.Й способствует повышению 'величины стационарной фото про водишсти в пределах порядка;

- при содержании РЗЭ в количествах более I ат.% проявляются аномалии в полевых, люкс-амперных, температурных и спектральных зависимостях фотопроводимости;

- кинетика фотопроводимости характеризуется наличием коротко- и длинновременных участков спада фототока, параметры которых зависят от температуры и интенсивности возбуждающего света;

неравновесными носителями заряда являются как дырки, так и электроны, а фэтопроводимость является биполярной в широком интервале температур и интенсивностей света;

- дрейфовая подвижность определяется характером захвата фотоносителей: электронов на (^-центры и положительно заряженные центры, образованные РЗЭ, а дырок - на Т3 и С^-центры; количество собственных координационных дефектов ОеТе - С^, С^ и Т^-цен-тров уменьшается за счет их частичной компенсации вследствие введения добавок РЗЭ; велмчшш дрейфэвых подвижностей для дырок несколько вше, чем для электронов;

- рекомбкнационкые процессы происходят преицуцественно на положительно- заряженных (^-центрах, образованных в результате временного захвата ¿шрок центрами и С^рекомбинация, в широком интервале, температур и интенсивностей света, 'носит в основном ;бимодеи$глярннй характер, а для пленок с содержанием РЗЭ '

не менее 10 ат.% при Т< 170 К становится близнецового типа.

4. В пленках с добавками до I &v.% Y , Cki, Т6 наблюдается гашение фотолюминесценции в температурном интервале 80...130 К, что свидетельствует об уменьшении концентрации собственник координационных дефектов и подтверждается данными ЭПР. При наличии более I ат.% РЗЭ в спектрах ЭПР аморфих пленок появляются дополнительные линии, связанные с этими добавками, интенсивность которых возрастает га мере увеличения количества введенного РЗЭ.

5. Развитая ионизационно-рекнйинационн&я модель, учитывался перестройку энергетического спектра локализованных состояний э аыорфннх пленках GeTe при введении РЗЭ, позволяет, в основном объяснить все набладаеше особенности и характеристики наследованных образцов.

6. При воздействии гамма-излучения (доза ~ 1С^Гр) на аморфные пленки GeTe наблюдаются следующие изменения их физических свойств:

- увеличение электропроводимости (на 5 порядков в области 1*200 К), уменьшение ее энергии активации (0,14...0,16 эВ);

- смешение на 0,02...О,05 эВ в низкоэнергстическую область спектрального положения кроя оптического поглощения и "красной" границы фотопроводимости;

- возрастание на 3...4 порядка <|о то про водимо сти при Т* 2Q0K и уменьшение ее энергии активации;

- кинетика фотопроводимости при Т<200 К характерна для близнецовой рекомбинации.

7. Наблюдаемые радиационно-стицулированные изменения физических свойств а-GeTe объясняются радиационным дефектообразова-нием (в основном Cj-ценгров) за счет разрыва химических связей. Введение РЗЭ в количествах не менее I ат.% увеличивает радиационную стойкость аморфных пленок теллурида германия, которая объяс- ■ няется связыванием ("залечиванием") части индуцированных дефектов атомами при.меси.

.8, Показана возможность практического применения ашрфшк

пленок теллурида германия, химически модифицированного иттрием, гадолинием, тербием, в качестве активных элементов датчиков температуры и электромагнитных излучений, а также материалов с по-выкенной радиационной стойкостью.

Список работ, опубликованных по теме диссертации: ,

1. Макаренко C.B., Ыарголич И.И. Особенности термообработки ко*»-поз1щионных реэисгивннх плонок // Натер. 2 конф. молодых ученых и специалистов фшз. факультета Львов. уииверсите*а,Львов, 24-25 апреля I9GÔ г.-Львов, I9Ö6.- С.41-42.-Деп. в УкрНИШЛИ I6.I2.6Ô );' £790-Ук8б.

2. A.c. СССР Р IG48I9I, ШИ G03C 1/705. Способ изготовления фоточувствительного материала / И.С.,Ь^т4Я1с, В.В.Макаренко, C.B.Макаренко, А.Г.Миколайчук,- Заявлено II.<77.09.

3. A.c. СССР Р 1560Г79, ЫКИ K25D3/I0. Криостат / А.Г.Циколайчук, В.В.Шкаренко, И.С.Дуцяк, С.В.УлкаренкоЗаявлено 17.01.89.

4. Дуцяк И.С., Накрепко C.B., шжолайчук А.Г. Край оптического поглощения аморфных пленок теллурида гормания // Вест. Львов, ун-та. Твердотельная электроника, сер. физ., вып. 23.- Львов: Вица шс., 1990.- С.76-79. '

5. Циколайчук А.Г., Цакарен.ю C.B., Дуцяк U.C. Структурные.превращения в пленках системы теллурид германия - теллур ид свинца // üiTöp. I Всесоюз. ик. по терюдинамико и технологии кристаллов и пленок.- Ивано-Франковск, I9co.- C.33I.

6. ¿¿¡карелка С.Б. Влияние принеси иттрия малых концентраций на статическую электропроводимость и край оптического поглощения аморфных пленок GoTo // Штер. 3 конф. молодых ученых флз. факультета Львов, университета, Львэв, 29-30 марта 1968 г.-Львэв, I988.-C.68-70.-Деп. в Укр1ШГГИ 05.12.80. ?л2945-Ук88.

7. Дуцяк U.C., ¡Jaicapenico C.B., Миколай^'к А,Г. Лшр]ные конденсаты теллурида герг.инил с добавками редкоземельных элементов и электронные' явления в них // Штер. Всес. конф. но формированию металлических конденсатов. Харьков Г7-19 апреля 1990 г.-Харысов, 1990.- С.25.

8. Дуцяк И.С., Макаренко C.B.-, Циколайчф'к А.Г. Атомное строение 4 и электронный перенос в аморфных пленках систем Ge-Bi-ïe и Ge-Y -Те. // Штер. III Всес. конф. по физ. и технология полу-

проводниковых пленок. Ивано-Франковск, 9-12 октября 1990г.-Ивано-Франковск, 1990,- 4.1.- С.45.

9. Dutsvak I.S., Korле 1 uk V.M., Макагепко S.V., Mikolaychuk А.6., Pi grukh V/.V. Electron transport properties of amorphous Ge-Y-Te filme // Pro с. 8th Int. Coni. on Ternary and Multiriary Compounds, Kishinev, sept. 11-14, 199Û. - Kichinev.- 1990.-P.291.

10. иакарешсо C.B., Лавлышин Л.З. Особенности формирования и электронные процессы в аморфных плешах на основе теллурида германия // Матер. 4 конф. молодых ученых физ. факультета Львов, университета. Львов, 18-19 апреля 1990 г.- Львов, 1990.-

С.52-54.- Деп. в УкрШИГГИ 30.04.91 » 763-Ук91.

11. 11а la реши C.B. Температурная зависишсть времени затухания фотопроводимости в аморфных пленках ЗеТе // Матер. 3 конф. молодых ученых физ. факультета Львов, университета. Львов, 29-30 марта 1988 г.- Львов, 1988.- C.8Ô-86.- Деп. в УкрШПШ! 05.12.88 № 294-15-Ук08.

12. Макаренко C.B. Влияние стационарной подсветки на амплитуду нестационарной фотопроводимости ашрфшых конденсатов теллурида германия с добавками иттрия // Тез. докл. 7 науч.-тех. конф. шлодых ученых и специалистов.- Львов: Львов. 1Ш материалов, 1989.- С.54-55.

13. Миколай^ук А.Г., Макаренко В.В., Дуцяк И.С., Макаренко C.B. Фотоэлектрические свойства аморфшх конденсатов теллурида германия, активированного иттрием // Еест. Львов, ун-та. Физическое материаловедение, сер. физ., вып.22.- Львов: Вица шк., 1989.- С.88-91.

14. Дуцяк И.С., Макаренко C.B., Циколайчук А.Г. Фотопроводимости фотолюминесценция и ЭПР в аморфных пленках на основе теллурида германия // Тез. докл. Всес. науч.-техн. семинара "Структурные превращения и релаксационные явления в некристаллических твердых телах", Львов-Дрогобыч, II—15 сентября 1990 г.Львов, 1990.- С.90.

15. Дуцяк И.С., Макарёнко C.B., Ыиколайчук А.Г. Фотопроводимость аморфных пленок теллурида германия при тепловом и электромагнитном возбуждении // УЖ.- 1991.- Т.36, № 3.- C.4-Í7-45I.

16. Дуцяк И.О., Цакаренко В.В., 1,!акаренкг> C.B., Ыихолайчук А.Г.

Фоторезистор на основе аморфных пленок теллурида германия // Матер. III науч.-тех. семинара по электронным датчикам пСенсор-894.- Электронные датчики,- Сер.5. Радиодетали и ра-диокошоненты.-вып.1(300).- М.: ЦНИИ Электроника, 1989.-С.142. Г7, Дуцпк И.С., Макаренко В.В., Макаренко C.B., Миколайпук А.Г. Термэрезистивные датчики температуры на основе аморфных пленок теллурида германия // Матер. 1У конф. по электронным датчикам "Сенсор-Э!", Ленинград, 10-12 ипля 1991 г.-Леничгрчд, 1991.- С.32.

18. Дуцяк И.О., Макаренко В.В., Макаренко C.B., Ыиколайчук А.Г. Варистор на основе аморфшх пленок теллурида германия // Матер. Ш конф. по электронным датчикам "Сенсор-Э!", Ленинград, 10-12 июля 199I г.- Ленинград, 1991.- С.107.

19. Дуцяк И.О., Макаренко В.В., Макаренко C.B., Миколайчук А.Г, Тонкоплоночные датчики на основе активированного примесями аморфюго теллурида гермпния // Метрология,- 1991.- Ш

С. 13-17. •

Подпись автора С'.В.Макеренко

Подписано к печ. 10.12.91, Формат 60хВ4/16, Печать офсет. Бумага оф.-.ет Усл.п.л. 0,93. Усл. кр.-отт 1,17 Уч.-изд.л. 0,8 Тираж 100 экз. 3аг..3265 Бесплатно.

Областная книжная типография, 290000, Дьеов, ул. Стланика, II