Электронный транспорт и фотопроводимость в нанокристаллических пленках PbTe(In) тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

□□3493338

на правах рукописи

Добровольский Александр Александрович

Электронный транспорт и фотопроводимость в нанокрнсталлических пленках РЬТе(1п)

Специальность 01.04.10 - физика полупроводников

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва-2010

1 1 МА? 2010

003493338

Работа выполнена на кафедре общей физики и магнитоупорядоченных сред физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор,

член-корреспондент РАН

Хохлов Дмитрий Ремович,

доктор физико-математических наук

Рябова Людмила Ивановна

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Багаев Виктор Сергеевич

кандидат физико-математических наук, доцент Ормонт Михаил Александрович

Ведущая организация:

Российский Научный Центр "Курчатовский институт"

со

Защита состоится " -44" оаР-^л о^ 2010 года в часов на заседании Диссертационного совета Д 501.001.70 при Московском Государственном Университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, д.1, стр.35, конференц-зал Центра коллективного пользования физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова.

Автореферат разослан " ь " сР<5-бг><"-'-Лкг- 2010 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д.501.001.70 доктор физико-математических наук, профессор

Г.С.Плотников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Теллурид свинца и твердые растворы на его основе являются одними из базовых материалов микро- и оптоэлектроники ИК диапазона [1]. К преимуществам данного класса полупроводников можно отнести наличие прямой щели в спектре и возможность плавно варьировать ее величину, изменяя состав. Фактором, ограничивающим возможности их применения, является высокая концентрация электрически активных собственных дефектов, обусловленных отклонением состава от стехиометрии. В определенной степени преодолеть эту трудность оказалось возможным с помощью легирования. При этом легирование узкощелевых полупроводников на основе тел-лурида свинца некоторыми элементами III группы приводит к качественному изменению свойств исходного материала. При легировании указанных материалов индием наблюдается эффект стабилизации положения уровня Ферми, а также долговременные процессы релаксации электронных распределений при выведении системы из состояния равновесия с помощью внешних воздействий. К таким процессам относится явление задержанной фотопроводимости при низких температурах [2].

В последние годы интерес к материалам на основе теллурида свинца возрос в связи с проблемой создания более эффективных термоэлектрических преобразователей [3], детекторов [4] и лазеров [5] ИК диапазона. В немалой степени этому способствовали новые возможности роста эпитаксиальных пленок, наноструктур и сверхрешеток, включая сверхрешетки квантовых точек. Легирование и окисление структур позволяют эффективно управлять их свойствами, что может быть важно для целого ряда практических применений. В оптоэлек-тронике легирование обеспечивает расширение спектрального диапазона чувствительности в дальней ИК-области [6]. Для нанокристаллических пленок на основе теллурида свинца введение примеси индия, стабилизирующей положение уровня Ферми, позволяет обеспечивать однородность электрофизических параметров отдельных зерен, получать высоковоспроизводимые результаты при синтезе [7].

Однако в нанокристаллических структурах свойства зерна далеко не всегда являются определяющими. Существенный вклад в проводимость могут вносить поверхностные эффекты и барьеры, формирующиеся на границах нанокристал-литов. Одним из эффективных методов, позволяющих охарактеризовать механизмы электронного транспорта и разделить вклады в проводимость от различных структурных элементов, является исследование полного импеданса. В данной работе исследованы электрофизические свойства и фотопроводимость нанокристаллических пленок РЬТе(1п) в статических и переменных электрических полях в широком диапазоне температур.

Целью работы являлось определение вкладов в проводимость от различных структурных элементов пленок РЬТе(Гп), синтезированных в разных условиях, а также определение оптимальных с точки зрения фоточувствительности условий измерения и режимов синтеза образцов.

Конкретные задачи включали:

1. Исследование электрофизических свойств нанокристаллических пленок РЬТе(1п) в статических и переменных электрических полях при температурах от 4.2 до 300 К в диапазоне частот 20 Гц - 1 МГц в условиях экранирования от внешнего излучения и при подсветке.

2. Исследование влияния микроструктуры пленок РЬТе(1п) на их транспортные и фотоэлектрические свойства.

3. Анализ частотных зависимостей компонент полного импеданса и импеданс-спектров исследованных образцов в рамках приближения эквивалентных схем.

Научная новизна работы и положения выносимые па защиту:

1. Показано, что, изменяя условия синтеза, определяющие микроструктуру пленок, можно получать как структуры, свойства которых определяются модуляцией зонного рельефа, так и пленки подобные монокристаллическим образцам РЬТе(1п) со стабилизированным уровнем Ферми.

2. Изучено влияние температуры и подсветки на соотношение вкладов в проводимость от различных элементов микроструктуры пленок РЬТе(1п).

Определены параметры (сопротивления и емкости), характеризующие эти вклады.

3. Обнаружено, что частотные зависимости фотоотклика нанокристаплических пленок PbTe(In) могут иметь немонотонный характер и достигать максимального значения в узкой области частот.

4. Показано, что транспорт дырок по инверсионным каналам на поверхности зерен нанокристаллических пленок p-PbTe(In) определяется прыжковой проводимостью.

Научная и практическая ценность работы:

Научная ценность диссертации заключается в том, что полученные в настоящей работе результаты позволяют определить механизмы, характеризующие транспорт в нанокристаллических структурах на основе PbTe(In), и выбрать соответствующие теоретические модели, описывающие данные механизмы. Совокупность данных об электронном транспорте и фотопроводимости в постоянных и переменных электрических полях в нанокристаллических пленках PbTe(In) необходима для оптимизации параметров современных приемников инфракрасного диапазона. Результаты исследований могут быть положены в основу разработки нового класса приемников ИК диапазона.

Апробация результатов работы:

Результаты, полученные в настоящей работе, докладывались на: XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов" (Москва, Россия, 2008), 11-ом Международном симпозиуме по физике материалов (Прага, Чехия, 2008), 25-ой Международной конференции по физике низких температур (Амстердам, Нидерланды, 2008), 6-ой Международной конференции по неорганическим материалам (Дрезден, Германия, 2008), X Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, Россия, 2008), XIII Международном симпозиуме "Нанофизика и наноэлектроника" (Нижний Новгород, Россия, 2009), Международной конференции по нанотех-нологиям "Nanolsrael 2009" (Иерусалим, Израиль, 2009), Международной кон-

ференции по оптике и фотонике "SPIE Optics+Photonics 2009" (Сан Диего, США, 2009), 23-ей Международной конференции по аморфным и нанокристал-лическим полупроводникам (Утрехт, Нидерланды, 2009), IX Российской конференции по физике полупроводников "Полупроводники'09" (Новосибирск-Томск, Россия, 2009), а также на семинарах кафедры общей физики и магнито-упорядоченных сред физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Публикации:

По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе 6 статей в научных журналах.

Личный вклад автора в диссертационную работу.

Экспериментальные данные по исследованию транспортных, фотоэлектрических и оптических свойств нанокристаллических пленок PbTe(In), приведенные в диссертационной работе, получены автором лично. Автор лично обработал, проанализировал и систематизировал представленные в работе экспериментальные результаты.

Структура и объем диссертации:

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, включает список цитируемой литературы из 104 ссылок. Объем диссертации составляет 111 страниц, включая 43 рисунка и 3 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, сформулированы задачи исследования, отмечены научная новизна полученных результатов и их практическая ценность, кратко изложено содержание работы по главам.

В первой главе диссертации содержится обзор литературы, посвященный свойствам материалов на основе теллурида свинца и особенностям легирования данного класса полупроводников примесью индия. Рассматриваются основные свойства полупроводников с модуляцией зонного рельефа.

Теллурид свинца является узкощелевым полупроводником с прямой за-

прещенной зоной = 190 мэВ (при Г= 0 К), величина которой возрастает при увеличении температуры. При легировании РЬТе индием свойства примесных центров определяются корреляционными процессами в системе примесный центр - ближайшее кристаллическое окружение. Стабилизированный уровень Ферми в РЬТе(1п) при низких температурах расположен на 70 мэВ выше дна зоны проводимости, задержанная фотопроводимость наблюдается при температурах Т < 25 К и обусловлена особенностями примесных состояний индия.

В полупроводниках с модуляцией зонного рельефа протекание тока и возникновение задержанной фотопроводимости связаны с наличием в энергетическом спектре двух типов барьеров: дрейфового и рекомбинационного. Рекомбинационные барьеры возникают вследствие пространственного разделения неравновесных электронов и дырок. Задержанная фотопроводимость в неоднородных структурах может наблюдаться при относительно высоких температурах.

Во второй главе приводится описание исследованных образцов, методов исследования и экспериментальных установок.

Пленки РЬТе(1п) были получены физическим осаждением из паровой фазы на стеклянную подложку. Для этого монокристаллический образец РЬТе, легированный 0.5 ат.% 1п, распылялся с помощью электронной пушки [7]. Температура Т; подложки при осаждении варьировалась в широком диапазоне от -120 до 250 °С. Полученные пленки имели столбиковую структуру с ориентацией столбиков в направлении, близком к перпендикулярному подложке. Высота столбиков равнялась толщине полученных пленок и составляла ~ 1 мкм. Диаметр столбиков рассматривается как характерный размер кристаллитов с/. Для пленок, осажденных при низкой температуре подложки Г, (-120 - -70 °С), размер нанокристаллита составляет ~ 60-70 нм. Увеличение температуры подложки приводит к росту размера зерна, при температуре осаждения ТБ = 250 °С с1 достигает 300 нм.

Анализ данных рентгеновской дифракции показал, что исследуемые образцы являются однофазными с ГЦК структурой, характерной для теллурида свинца. Увеличение температуры подложки при осаждения пленок приводит к появлению преимущественной кристаллографической ориентации столбиков в направлении (200) (рис.1). Для пленок, полученных при Ts = 250 °С, наблюдается формирование текстуры в этом направлении. Изучение профиля содержания элементов по глубине, проведенное с помощью Оже-спектроскопии, показало однородное распределение индия по всей толщине пленки.

Несмотря на то, что объем зерен из-за легирования индием должен иметь проводимость n-типа, знаки коэффициентов Зеебека и Холла для пленок, полученных осаждением на подложку с достаточно низкой температурой Ts < 40 °С, положительны. Основными носителями заряда в образцах являются дырки. Для пленок, осажденных при Ts = 250 °С, знаки коэффициентов Зеебека и Холла отрицательны, а концентрация электронов достигает значений п = 6-Ю18 см"3, что близко по значению к концентрации носителей в монокристаллах PbTe(In).

На рис.2 представлен типичный спектр поглощения нанокристаллической пленки PbTe(In), рассчитанный из данных по спектральной зависимости коэффициента пропускания образца. В случае собственного поглощения коэффициент поглощения описывается соотношением a~(hco-Eg)'n, где ticú- энергия

=5 о

о

J

н о о

X

а

х S

1

JU_

25 30 35 40

45 20

300 пм (250 °С)

170 нм (35 'С)

60 нм (-70 "С)

50 55 60 65

Рис.1. Спектры рентгеновской дифракции пленок РЬТе(1п) с размерами кристаллитов 60, 170 и 300 нм. Цифры рядом с кривыми - размер зерна в пленке и температура подложки при осаждении. Пики от золота и хрома связаны с нанесенными на пленки контактами.

падающего фотона, Eg- оптическая ширина запрещенной зоны. Рассчитанная из данного соотношения величина Eg составила 350 мэВ. Полученное значение превышает ширину запрещенной зоны монокристалла РЬТе, которая при комнатной температуре достигает 310 мэВ. Наиболее вероятной причиной такого расхождения является эффект Бурштейна-Мосса, связанный со сдвигом края собственного поглощения света в сторону меньших длин волн при заполнении электронами зоны проводимости. Кроме того, в случае неоднородных полупроводников модуляция зонного рельефа также может приводить к сдвигу края собственного поглощения.

Одним из возможных способов модификации свойств нанокристалличе-ских пленок является их окисление. Для исследования влияния окисления на свойства пленок PbTe(In) некоторые из полученных образцов дополнительно отжигались в атмосфере кислорода. Пленки с размером кристаллита 300 нм отжигались при температуре Та„„ = 400 °С в течение 60 и 180 минут. Пленки с размером зерна 70 нм отжигалась в кислороде в двух различных режимах: при температуре Та„„ = 300 °С в течение 400 минут и при Тапп = 350 °С в течение 180 минут.

Окисление является сложным процессом, который, с одной стороны, может приводить к появлению оксидных фаз на межкристаллитных границах, с другой - к хемосорбции кислорода, диффундирующего вдоль межкристаллитных границ и формированию дополнительных акцепторных состояний на по-

Энергия (мэВ)

Рис.2. Коэффициент поглощения а для пленки РЬТе(1п) с размером кристаллита 70 нм как функция энергии падающего фотона. На вставке к рисунку показан график зависимости а2 от энергии фотона. 7"= 300 К.

верхности зерен. В зависимости от температуры Тапп и времени отжига состав и распределение оксидных фаз изменяется. На спектрах рентгеновской дифракции отожженных образцов РЬТе(1п) помимо линий, соответствующих оксидным фазам РЬ20з и Те02, появляется линия, связанная с образованием фазы металлического индия.

Для измерения электрофизичеких характеристик были изготовлены образцы с двумя контактными конфигурациями: в холловской геометрии для измерений на постоянном токе и в двухконтактной геометрии для измерений в переменных электрических полях (наносились две контактные пластины с большой площадью и меньшим расстоянием между ними, что лучше соответствует требованиям корректного измерения импеданса). На пленки с проводимостью р-типа контакты были нанесены методом термического испарения золота на подслой хрома (для лучшей адгезии золота на поверхности пленки). К образцам с п-типом проводимости изготавливались никелевые контакты. Оба типа контактов являлись омическими во всем исследуемом температурном интервале, вольт-амперные характеристики образцов были линейны в диапазоне напряжений и<0.5 В.

При отжиге в атмосфере кислорода нанокристаллических пленок со средним размером зерна 60-170 нм контакты остаются омическими во всем исследуемом диапазоне температур и не вносят существенного вклада в измеряемое сопротивление. В случае пленок с размером кристаллитов 300 нм, окисление оказывает существенное влияние на состояние приконтактной области. Это затрудняет интерпретацию результатов измерения импеданса этих пленок.

Измерения на постоянном токе проводились с помощью автоматизированной установки, позволяющей регистрировать температурные и временные зависимости сопротивления образцов, а также вольт-амперные характеристики в диапазоне температур 4.2-К500 К в темновых условиях и при подсветке. Для исследования проводимости образцов в переменных электрических полях использовалась специально созданная установка, которая позволяла проводить измерение температурных и частотных зависимостей компонент полного импеданса

Ъ = в области частот от 20 Гц до 1 МГц, в температурном диапазоне

4.2-К500 К., в темновых условиях и при подсветке. В качестве измеряемых сигналов регистрировались модуль импеданса Щ и фаза (р, которые пересчитывались в действительную Т и мнимую 2" компоненты импеданса и проводимости <т', о". Поскольку в исследуемых материалах наблюдается явление задержанной фотопроводимости, конструкция всех измерительных камер обеспечивала практически полное экранирование образца от фонового излучения нагретых деталей.

В третьей главе представлены результаты исследования транспортных свойств и фотопроводимости пленок РЬТе(1п) с различным размером кристаллита.

Температурные зависимости удельного сопротивления пленок с различным размером кристаллитов в условиях экранирования и при подсветке представлены на рис.3. Текстурированные пленки, полученные при высоких значениях температуры подложки, имеют свойства, характерные для монокристаллического РЬТе(1п): проводимость п-типа, металлический характер температурной зависимости удельного сопротивления, появление задержанной фотопроводимости при температурах Т< 25 К. Свойства этих пленок определяются объемом кристаллитов. Сравнительно большой средний размер зерна и наличие преимущественной кристаллографической ориентации зерен можно отнести к факторам, способствующим уменьшению вклада поверхностных состояний в проводимость.

10

" Ю!

10

10*

10"

0 5 10 15 20

100/Т (К1)

Рис.З. Температурные зависимости удельного сопротивления р для пленок РЬТе(1п) с размерами кристаллита 60, 170 и 300 нм.

Пленки с проводимостью р-типа, полученные при низких температурах подложки, обладают свойствами, характерными для неоднородных полупроводников с модуляцией зонного рельефа. В этом случае наблюдаемые при высоких температурах активационные участки на зависимостях lg{p) - (100/Т) определяются процессами термического возбуждения носителей заряда на порог подвижности (см. рис.3), а сами энергии активации характеризуют амплитуду дрейфовых барьеров. Значения энергий активации, рассчитанные из соотношения р~ ехр{Ел!кТ), варьируются в диапазоне 70-90 мэВ, уменьшаясь с увеличением размера зерна. В пленках с проводимостью р-типа задержанная фотопроводимость наблюдается при температурах Т< 150 К . Рекомбинационный барьер в этих пленках возникает вследствие пространственного разделения неравновесных носителей заряда крупномасштабным потенциальным рельефом зон в наноструктуре.

Исследование частотных и температурных зависимостей компонент полного импеданса проведено только для пленок р-типа. Пленки с проводимостью n-типа являются низкоомными, получить для них информативные частотные зависимости компонент импеданса не удалось.

Общепринятый метод анализа частотных зависимостей компонент импеданса основан на построении импеданс-спектра (годографа): зависимости мнимой части импеданса Z" от действительной Z', и выборе аппроксимирующей эквивалентной схемы. На рис.4 в качестве примера показан годограф импеданса пленки PbTe(In) с размером кристаллита 70 нм при Т= 4.2 К. Импеданс-спектр состоит из двух хорошо различимых ветвей, близких по форме к полуокружности. В качестве эквивалентной схемы в этом случае может быть рассмотрен контур, включающий две последовательно соединенные параллельные ЛС-цепочки.

Наличие двух ветвей на импеданс-спектрах исследуемых нанокристаллических структур указывает на то, что их проводимость определяется вкладами, соответствующими двум механизмам транспорта носителей заряда. Каждый из этих вкладов можно охарактеризовать

134 Ом см

150

900

параметрами соответствующей ЛС-цепочки. Частоты /тах, соответствующие положению максимумов на частотных зависимостях X", связаны с параметрами ЛС-контуров соотношением 2л/тах=(11С)''. Для двух различных ветвей импеданс-спектра величины частот/тах отличаются почти на 2 порядка величины, что дает возможность оценить параметры (Я и С) каждого контура по отдельности. Вычисления показа- 900 ли, что рассчитанное значение емкости высокочастотного контура на три порядка величины меньше емкости низкочастотного контура. Это соотношение между соответствующими емкостями сохраняется для всех исследованных образцов в области температур, где наблюдаются две ветви на импеданс-спектрах. При повышении температуры на импеданс-спектре удается наблюдать лишь один контур, смещенный относительно начала отсчета по оси 2\ Емкость этого контура соответствует низкочастотной ветви импеданс-спектра при низких температурах. При подсветке в области низких температур импеданс-спектр также представлен единичным контуром с высокой емкостью.

Аппроксимация эквивалентными схемами позволяет количественно охарактеризовать механизмы, ответственные за проводимость пленок. Однако для интерпретации полученных данных требуется модель, которая бы ставила в соответствие наблюдаемым механизмам определенные физические процессы. В качестве такой модели рассмотрен подход, предложенный в работе [8] для описания транспорта носителей в поликристаллических пленках халькогенидов

300 450 600 г' (Ом см)

Рнс.4. Импеданс-спектр пленки РЬТе(1п) с размером зерна 70 нм при Т-4.2 К. Пунктирные линии - расчетные кривые. Параметры расчета приведены на рисунке. Со - геометрическая емкость образца.

свинца. В соответствии с этим подходом, на поверхности кристаллитов из-за оборванных связей формируются состояния, приводящие к образованию на поверхности зерен п-типа инверсионных каналов с дырочной проводимостью. Формированием инверсионных каналов на поверхности зерен можно объяснить проводимость р-типа в нанокристаллических пленках РЬТе(1п) с малым размером кристаллита.

В случае высоких температур и низких частот транспорт вдоль инверсионных каналов с р-типом проводимости является доминирующим, а его параметры (сопротивление Л/ и емкость С¡) определяют форму годографа импеданса. Другой механизм транспорта, который вносит значительный вклад в полную проводимость пленок, по-видимому, связан с переносом носителей через барьеры на межкристаллитных границах. В пользу этого предположения говорят измерения, проведенные в условиях подсветки. Увеличение концентрации неравновесных носителей заряда в образце при подсветке приводит к сдвигу квазиуровня Ферми и уменьшению рекомбинационного барьера. Сопротивление барьера понижается, при этом высокочастотная ветвь импеданс-спектра практически исчезает.

Суперпозиция двух различных механизмов проводимости может приводить к немонотонной частотной зависимости амплитуды фотоотклика. Было обнаружено, что при определенной комбинации параметров эквивалентных цепочек на частотной зависимости фотоотклика может наблюдаться пик. На

1000 f \

^ 800 - 130 нм/

г 3 600 - / д д

л <1

% 400 - 60 нм

200 ___, ' п" □ ^ л», \ 170 нм

0 .1 ....... о- 1 . . ....1 -О оосаш>-°-00 ........■ ....... й--о«оа1>в ■ ' ........'

101 10: 103 10* 10! 10е /(Гц)

Рис.5. Частотные зависимости амплитуды относительного фотоотклика действительной 2'ошк / 2'иснт компоненты импеданса для пленок РЬТе(1п) с размером зерна 60, 130 и 170 нм. Т = 4.2 К.

рис.5 представлены частотные зависимости амплитуды относительного фотоотклика действительной Z'DARK / Z'LlaHT компоненты импеданса для исследованных пленок PbTe(In) с различным размером зерна. Полученные зависимости характеризуются немонотонным поведением и наличием пика в некотором, достаточно узком, диапазоне частот. Положение пика по частоте определяется параметрами, характеризующими вклады в проводимость различных механизмов транспорта. Частоты, соответствующие максимальным значениям Z'niSK 12\кит и Z" олйк / Z" иснт, так же как и амплитуды пиков, существенно различаются для пленок с разным размером зерна. Для исследованных образцов максимальная амплитуда пика фотоотклика наблюдается для пленки со средним размером кристаллита 130 нм.

Четвертая глава посвящена исследованию влияния отжига в атмосфере кислорода на транспортные свойства и фотопроводимость пленок PbTe(In).

Для пленок n-типа с размером зерна 300 нм отжиг в кислороде приводит к смене типа проводимости и появлению активационного участка на температурной зависимости сопротивления при Т> 150 К. Существенно повышается температура появления задержанной фотопроводимости. В неотожженных пленках n-типа фотопроводимость наблюдалась при Т < 25 К, в отожженных фоточувствительность зарегистрирована при Т< 150 К.

Изменение типа проводимости поликристаллических пленок халькогени-дов свинца n-типа при отжиге в атмосфере кислорода было объяснено авторами [8] формированием инверсионных каналов с дырочным типом проводимости. В настоящей работе показано, что в нанокристаллических пленках PbTe(In) с ра-зориентированными кристаллитами для формирования инверсионных каналов на поверхности зерен дополнительный отжиг в кислороде не требуется. В тек-стурированных пленках PbTe(In) n-типа для образования инверсионных каналов отжиг в кислороде необходим. Хемосорбированный на поверхности зерен кислород создает акцепторные состояния. Кроме этого, при отжиге изменяется фазовый состав пленок, образуются оксидные фазы. Все указанные факторы обуславливают формирование зонного рельефа. Свойства окисленных пленок

определяет амплитуда модуляции зонного рельефа, дрейфовый и рекомбинаци-онный барьеры. Задержанная фотопроводимость в окисленных пленках обусловлена пространственным разделением неравновесных носителей заряда межкристаллитными барьерами, в отличие от неотожженных пленок n-типа, в которых характер проводимости определяет объем зерна, а фотопроводимость обусловлена особенностями примесных состояний индия.

Отжиг в кислороде существенно модифицирует и свойства нанокристал-лических пленок р-типа с размером зерна около 70 нм. На рис.6 показаны температурные зависимости удельного сопротивления пленки до и после отжига в кислороде в различных режимах. В области высоких температур Т> 150 К на зависимостях lg(p) - (/00/7) для всех

10'

10

о

S ,

ОЮ"

10*

исследованных образцов наблюдается активационный участок. Значения энергии активации ЕА для пленок, отожженных при разных температурах Tan л, даны в таблице на рис.6. При повышении температуры отжига сопротивление пленок и энергия активации изменяются относительно исходной пленки немонотонно: при низкотемпературном отжиге возрастают, при высокотемпературном убывают. Максимальная амплитуда фотоотклика наблюдается для пленки, отожженной Рис6 Температурные зависимости удельного сопротивления р для пленки PbTe(In), при температуре 300 "С. В образце, осаженной при температуре 7; = - 120 "С, и

после отжига в атмосфере кислорода в отожженном при температуре 350 С, двух различных режимах: при температуре

, - Та„„ = 300 "С в течение 400 минут и при

фотоотклик появляется при более низ- т теп

г г 7а„„ = 350 С в течение ! 80 минут,

ких температурах Т < 50 К, и амплитуда фотоотклика сравнительно невелика.

Ю"-

/ Гл(=300°С

1 я ш ей ■ ав

^ as-grown

1 д д

350 °С

Е А

к as-grown 70 мэВ

§ 300 °С 80 .мэВ

350 °С 30 мэВ

5 10 15 100/Т (К1)

20

25

Возрастание энергии активации ЕА на первой стадии окисления нанокри-сталлических пленок р-типа можно связать как с появлением оксидных фаз, так и с дополнительными акцепторными состояниями хемосорбированного кислорода на поверхности кристаллитов. Оба эти фактора должны приводить к возрастанию амплитуды зонной модуляции и увеличению энергии активации ЕА. Уменьшение энергии активации при повышении температуры отжига в кислороде может быть обусловлено туннельной прозрачностью наиболее высоких межкристаллитных барьеров. Эти барьеры не будут вносить вклад в температурные зависимости сопротивления исследованных образцов. Активационные зависимости удельного сопротивления в этом случае связаны с присутствием более низких, но туннельно непрозрачных барьеров. Повышение туннельной прозрачности барьеров в нанокристаллических пленках, отожженных в кислороде при температуре 350 °С, приводит к увеличению темпа рекомбинации, резкому уменьшению амплитуды фотоотклика и существенному снижению температуры появления задержанной фотопроводимости.

При гелиевых температурах импеданс-спектры пленок РЬТе(1п) р-типа, отожженных в разных условиях, представлены одной ветвью. Расчет параметров эквивалентных схем показал, что эти ветви соответствуют разным механизмам переноса носителей. В образце, отожженном при температуре 300 °С, энергия активации является наиболее высокой, и доминирующим механизмом транспорта в данном случае являются активационные переходы через межкри-сталлитные барьеры. Этот же механизм транспорта отвечает и за высокочастотную ветвь импеданс-спектра неотожженной пленки. В образце, отожженном при 350 °С, импеданс-спектр определяет транспорт носителей заряда вдоль инверсионных каналов на поверхности зерен. На это указывает высокое значение емкости в соответствующей эквивалентной схеме. Годограф для этой пленки при гелиевой температуре аналогичен годографу, полученному для неото-жженных образцов при подсветке. Подсветка не приводит к существенному изменению импеданс-спектра этих пленок. Поскольку вклад в общую проводимость от переноса через межкристаллитные барьеры для пленок, отожженных

при 350 °С, незначителен, анализ частотных зависимостей проводимости позволяет получить дополнительную информацию о характере переноса заряда вдоль инверсионных каналов на поверхности зерен. При температуре Г = 4.2 К действительная часть проводимости <т' в области частот свыше 10 кГц возрастает, следуя закону о"~соол. Подобные частотные зависимости характерны для прыжкового механизма проводимости. Температурная зависимость сопротивления в области низких температур Т < 20 К следует закону Мотта для прыжковой проводимости р~ ехр(Т'У4) (рис.7).

В условиях подсветки на импеданс-спектре пленки, отожженной при 300 °С, помимо контура, соответствующего транспорту носителей заряда вдоль инверсионных каналов, наблюдается также высокочастотная ветвь, связанная с активационными переходами через межкристаллитный барьер. Наличие на импеданс-спектре окисленного образца вклада от проводимости через межкристаллитные барьеры даже в условиях подсветки связано с увеличением высоты барьеров в результате отжига. Отношения Z'DARK / Z'uaHT и Z"dArk ионт, полученные при 7"= 77 К, имеют немонотонные частотные зависимости, на частотных зависимостях наблюдается хорошо различимый максимум, вследствие суперпозиции двух механизмов транспорта. На частотных зависимостях фотоотклика компонент импеданса при температуре Т = 4.2 К аналогичного максимума не наблюдается. Отсутствие пика на частотных зависимостях относительного фотоотклика, по-видимому, связано с тем, что вклад от транспорта носителей заряда по инверсионным каналам в окисленных плен-

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

т,в(Ки)

Рис.7. Температурная зависимость удельного сопротивления р, измеренного на постоянном токе при подсветке, для образца, отожженного при 350 °С.

ках в данном диапазоне температур является незначительным по сравнению с вкладом барьеров.

Следует отметить, что частотные зависимости фотоотклика в неотожжен-ных и окисленных пленках при температуре жидкого гелия существенно отличаются. Это обстоятельство может быть обусловлено изменением микроструктуры пленок в процессе отжига. В неотожженных пленках р-типа с малым размером кристаллита формирование инверсионных каналов обусловлено оборванными связями на поверхности зерен. Оже-спектрапьный анализ не обнаружил присутствия кислорода в этих пленках. При окислении пленок появляются оксидные фазы, а также дополнительные акцепторные состояния, образованные диффундирующим кислородом. При подсветке относительное изменение расчетного значения сопротивления барьеров рудяку Рваюнт) в неотожженной пленке составляет ~ 100, а в отожженной в кислороде при 300 "С - ~ 2000. Сопротивление инверсионных каналов в неотожженной пленке при подсветке приблизительно в 30 раз выше, чем в отожженной пленке. Столь различные соотношения параметров, характеризующих транспорт в исследованных нанок-ристаллических структурах, приводит к качественно отличающимся частотным зависимостям фотоотклика.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведены исследования транспортных свойств и фотопроводимости в на-нокристаллических пленках РЬТе(1п) в статических и переменных электрических полях при температурах от 4.2 до 300 К в диапазоне частот 20 Гц - 1 МГц.

2. Показано, что микроструктура пленок является фактором, определяющим соотношение вкладов в проводимость от различных структурных элементов: объема зерен, их поверхности и межзеренных границ. В текстурированных пленках со средним размером кристаллита 300 нм проводимость п-типа определяется объемом кристаллита. Задержанная фотопроводимость наблюдается при температурах Т < 25 К и связана с особенностями

поведения примеси индия в теллуриде свинца. В пленках со средним размером кристаллитов от 60 до 170 нм проводимость определяется транспортом дырок по инверсионным каналам на поверхности зерен и межзеренными барьерами. В данных структурах задержанная фотопроводимость обусловлена крупномасштабным потенциальным рельефом зон в наноструктуре и наблюдается при существенно более высоких температрурах Т< 150 К.

3. Анализ импеданс-спектров пленок PbTe(In) р-типа, проведенный в рамках представления эквивалентных схем, позволил разделить вклады в проводимость от инверсионных каналов и межзеренных барьеров, оценить параметры (сопротивления и емкости), характеризующие эти вклады и определить изменение этих параметров в зависимости от температуры и в условиях подсветки.

4. Показано, что в области высоких температур (Т= 300 К) для всех исследованных образцов PbTe(In) р-типа доминирующим механизмом транспорта является проводимость по инверсионным каналам на поверхности зерен. При уменьшении температуры вклад в проводимость, связанный с переносом носителей через барьер, возрастает.

5. Обнаружено, что суперпозиция двух различных механизмов проводимости в нанокристаллических пленках PbTe(In) может приводить к немонотонной частотной зависимости амплитуды относительного фотоотклика. Варьируя температуру и частотный диапазон измерений, удается получить фотоотклик, амплитуда которого в несколько раз превышает соответствующее значение на постоянном токе. Для исследованных образцов максимальная амплитуда пика фотоотклика наблюдается для пленки со средним размером кристаллита 130 нм.

6. Показано, что отжиг в атмосфере кислорода пленки PbTe(In) с n-типом проводимости (размер кристаллита 300 нм) приводит к формированию межкри-сталлитных барьеров, смене типа проводимости и появлению модуляции зонного рельефа.

7. Изучено влияние отжига в атмосфере кислорода на транспортные свойства исследованных пленок PbTe(In) р-типа проводимости. Показано, что окисление пленок приводит к доминированию механизма транспорта носителей заряда, связанному с активацией носителей на межкристаллигных барьерах, и увеличению фотоотклика. Дальнейшее окисление приводит к повышению туннельной прозрачности барьеров. Проводимость пленок в этом случае определяется инверсионными каналами на поверхности зерен. При этом в области низких температур наблюдается прыжковый механизм транспорта носителей заряда.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Добровольский A.A. Модификация свойств нанострухтурированных пленок PbTe(In) при отжиге в кислороде // Материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов", 811 апреля 2008 г., Москва, с.208-209.

2. Ryabova L., Dobrovolsky A., Komissarova Т., Dashevsky Z., Kasiyan V., Khok-hlov D. Grain size effect on the photosensitivity of nanocrystalline PbTe(In) films // Abstracts of Sixth International Conference on Inorganic Materials, Dresden, Germany, 2008, September 28-30, P2-64.

3. Черничкин В.И., Хохлов Д.Р., Добровольский A.A. Транспортные свойства окисленных наноструктурированных пленок PbTe(In) // Труды X Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике, 1-5 декабря 2008, Санкт-Петербург.

4. Добровольский A.A., Черничкин В.И., Dashevsky Z., Kasiyan V., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Импеданс-спектроскопия фоточувствительных наноструктур на основе PbTe(In) // Труды XIII Международного симпозиума "Нанофизика и наноэлектроника", 16-20 марта 2009 г., Нижний Новгород, т.2, с.328-329.

5. Dobrovolsky A., Dashevsky Z., Shufer Е., Khokhlov D., Ryabova L. Grain size and oxidation effect on the impedance of nanocrystalline PbTe(In) films // Ab-

stracts of International Conference on the Nanotechnology "Nanolsrael 2009", Jerusalem, Israel, 2009, March 30-31.

6. Добровольский A.A., Комисарова T.A., Дашевский 3.M., Касиян В.А., Акимов Б.А., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Влияние окисления на проводимость на-нокристаллических пленок PbTe(In) в переменном электрическом поле // ФТП, 2009, т.42, вып.2, с.265-268.

7. Dobrovolsky A., Dashevsky Z„ Kasiyan V., Ryabova L., Khokhlov D. Low-temperature charge transport in photosensitive nanocrystalline PbTe(In) films //1. Phys.: Conf. Ser., 2009, v. 150, pp.022009-1 -022009-4.

8. Dobrovolsky A.A., Dashevsky Z.M., Kasiyan V.A., Ryabova L.I., Khokhlov D.R. Photoconductivity of oxidized nanostructured PbTe(In) films // Semicond. Sci. Technol., 2009, v.24, pp.075010-1 - 075010-5.

9. Dobrovolsky A., Komissarova Т., Akimov В., Dashevsky Z., Kasiyan V., Khokhlov D., Ryabova L. Charge transport in photosensitive nanocrystalline PbTe(In) films in an alternating electric field// Int. J. Mat. Res., 2009, v. 100, N9, pp.12521254.

10.Dobrovolsky A., Belogorokhov I., Dashevsky Z., Kasiyan V., Ryabova L., Khokhlov D. Optical and transport properties of nanostructured PbTe(In) films // Proceedings of SPIE, 2009, v.7404, pp.74040S-l - 74040S-6.

П.Добровольский А.А., Черничкин В.И., Дашевский З.М., Касиян В.А., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Транспортные свойства и фотопроводимость нанокри-сталлических пленок PbTe(In) // Труды IX Российской конференции по физике полупроводников "Полупроводники'09", 28 сентября - 3 октября 2009 г., Новосибирск-Томск, с.51.

12.Dobrovolsky A., Chernichkin V., Belogorokhov I., Dashevsky Z.M., Kasiyan V.A., Ryabova L.I., Khokhlov D.R. Transport properties and photoconductivity of nanocrystalline PbTe(In) films// Phys. Stat. Sol. (c), 2010, DOI 10.1002/pssc.200982714.

Список цитируемой литературы:

[1] Lead Chalcogenides: Physics and Application// Edited by D. Khokhlov. New York: Taylor&Francis, 2003.

[2] Волков Б.А., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Примеси с переменной валентностью в твердых растворах на основе теллурида свинца // УФН, 2002, т. 172, в.8, с.875-905.

[3] Dashevsky Z., Shuzterman S., Dariel M.P., Drabkin I. Thermoelectric efficiency in graded indium-doped PbTe crystals // Journal of Applied Physics, 2002, v.92, N3, pp.1425-1430.

[4] Felder F., Arnold M., Rahim M., Ebneter C., Zogg H. Tunable lead-chalcogenide on Si resonant cavity enhanced midinfrared detector// Appl. Phys. Lett., 2007, v.91, pp.101102-1 - 101102-3.

[5] Rahim M, Arnold M, Felder F, Behfar К and Zogg H. Midinfrared lead-chalcogenide vertical external cavity surface emitting laser with 5 цт wavelength // Appl. Phys. Lett., 2007, v.91, pp.151102-1 - 151102-3.

[6] Khokhlov D., Ryabova L., Nicorici A., Shklover V., Ganichev S., Danilov S., Bel'kov V. Terahertz photoconductivity of Pb^SnjTefln) // Appl. Phys. Lett., 2008, v.93, pp.264103-1 - 264103-3.

[7] Dashevsky Z., Kreizman R., Dariel M.P. Physical properties and inversion of conductivity type in nanocrystalline PbTe films // J. Appl. Phys., 2005, v.98, pp.094309-1 -094309-5.

[8] Неустроев Л.Н., Осипов B.B. К теории физических свойств фоточувствительных поликристаллических пленок типа PbS // ФТП, 1986, т.20, в.1, с.59-72.

Подписано в печать 05.02.10 Формат 60x88 1/16. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 903 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Введение.

Глава I. Полупроводники на основе РЬТе (обзор литературы).

1.1 Свойства нелегированного РЬТе.

1.2 Влияние легирующих примесей на свойства РЬТе.

1.2.1 Особенности легирования теллурида свинца.

1.2.2 Примесь индия в материалах на основе РЬТе.

1.2.3 Теоретические модели.

1.3 Особенности фотоэлектрических и транспортных свойств поликристаллических полупроводников и наноструктур.

Глава II Методика эксперимента.

2.1 Исследованные образцы.

2:2 Измерительные установки.

2.2.1 Измерительные камеры.

2.2.2 Экспериментальные установки.

Глава III Особенности транспорта и фотопроводимость в нанокристаллических пленках РЬТе(1п).

3.1 Измерения в статических электрических полях.

3.2 Измерения в переменных электрических полях.

3.3 Обсуждение результатов.

Глава IV Влияние окисления на транспортные свойства и фотопроводимость в нанокристаллических пленках PbTe(In).

4.1 Измерения в статических электрических полях.

4.2 Измерения в переменных электрических полях.

4.3 Обсуждение результатов.

Теллурид свинца и твердые растворы на его основе являются одними из базовых материалов микро и оптоэлектроники ИК диапазона. Свойства этих материалов достаточно подробно описаны в ряде книг и обзоров [1-6]. К преимуществам данного класса полупроводников можно отнести наличие прямой щели в спектре и возможность плавно варьировать ее величину, изменяя состав. Фактором, ограничивающим возможности их применения, является высокая концентрация электрически активных собственных дефектов, обусловленных отклонением состава от стехиометрии [5]. В определенной степени преодолеть эту трудность оказалось возможным с помощью легирования. При этом легирование узкощелевых полупроводников на основе теллурида свинца некоторыми элементами III группы приводит к качественному изменению свойств исходного материала. При легировании указанных материалов индием наблюдается эффект стабилизации положения уровня Ферми, а также долговременные процессы релаксации электронных распределений при выведении системы из состояния равновесия с помощью внешних воздействий [1,7-11]. К таким процессам относится явление задержанной фотопроводимости при низких температурах [9].

Особенности примесных состояний индия во многом обусловлены свойствами кристаллической матрицы теллурида свинца, в частности, высокой поляризуемостью решетки и, как следствие, чрезвычайно высоким значением статической диэлектрической проницаемости с ~ 103. Взаимодействия в системе примесный центр - ближайшее кристаллическое окружение приводят к формированию центров с отрицательной корреляционной энергией. Основное состояние примесного центра, ответственное за стабилизацию уровня Ферми, является двухэлектронным. Однако индуцированное внешними воздействиями возбуждение электронов происходит через промежуточное одноэлектронное состояние примеси, расположенное по энергии выше дна зоны проводимости. Если квазиуровень Ферми расположен ниже, чем уровень одноэлектронного состояния, возникает рекомбинационный барьер, препятствующий быстрой релаксации неравновесных носителей при низких температурах [12].

В последние годы интерес к материалам на основе теллурида свинца возрос в связи с проблемой создания более эффективных термоэлектрических преобразователей [13-17], устройств с оптической памятью [18], детекторов [19] и лазеров [20] ИК диапазона. В немалой степени этому способствовали новые возможности роста эпитаксиальных пленок, наноструктур и сверхрешеток, включая сверхрешетки квантовых точек [16,17,21]. Легирование и окисление структур позволяют эффективно управлять их свойствами, что может быть важно для целого ряда практических применений [22-27]. В оптоэлектронике легирование обеспечивает расширение спектрального диапазона чувствительности в дальней ИК-области [28,29]. Для нанокристаллических пленок на основе теллурида свинца введение примесей индия, стабилизирующих положение уровня Ферми, позволяет обеспечивать однородность электрофизических параметров отдельных зерен, получать высоковоспроизводимые результаты при синтезе [30].

Однако в нанокристаллических структурах свойства зерна далеко не всегда являются определяющими. Существенный вклад в проводимость могут вносить поверхностные эффекты и барьеры, формирующиеся на границах нанокристаллитов. В переменных электрических полях соотношение вкладов в проводимость от различных I элементов микроструктуры может зависеть от частоты. Одним из эффективных методов, позволяющих охарактеризовать механизмы электронного транспорта и разделить вклады в проводимость от различных структурных элементов, является исследование полного импеданса. Использование приближения эквивалентных схем для интерпретации импеданс-спектров позволяет поставить в соответствие каждому из механизмов переноса определенные параметры: сопротивления и емкости. Внешние воздействия, такие как инфракрасное излучение, могут изменять указанные параметры, при этом изменяются частотные зависимости компонент полного импеданса. Фотоотклик компонент полного импеданса также становится частотно зависимым. В данной работе изучались образцы нанокристаллических пленок РЬТе(1п). Свойства данных материалов и, в частности, их фоточувствительность к внешнему ИК-излучению могут определяться как особенностями легирования теллурида свинца индием, так и микроструктурой конкретных образцов. Определение оптимальных с точки зрения фоточувствительности условий измерения и режимов синтеза образцов и является основной задачей данной работы.

В настоящей работе были исследованы транспортные свойства и фотопроводимость в нанокристаллических пленках РЬТе(1п), синтезированных в различных условиях. Измерения проводились в статических и переменных электрических полях при температурах от 4.2 до 300 К в диапазоне частот 20 Гц - 1 МГц в условиях экранирования от внешнего излучения и при подсветке. Было изучено влияние микроструктуры пленок на их электрофизические и фотоэлектрические свойства. Для этого были выращены образцы с варьируемым размером кристаллитов. Для изучения влияния состава на транспортные свойства и фотопроводимость некоторые пленки дополнительно отжигались в атмосфере кислорода.

Основные результаты и выводы

1. Проведены исследования транспортных свойств и фотопроводимости в нанокристаллических пленках PbTe(In) в статических и переменных электрических полях при температурах от 4.2 до 300 К в диапазоне частот 20 Гц - 1 МГц.

2. Показано, что микроструктура пленок является фактором, определяющим соотношение вкладов в проводимость от различных структурных элементов: объема зерен, их поверхности и межзеренных границ. В текстурированных пленках со средним размером кристаллита 300 нм проводимость n-типа определяется объемом кристаллита. Задержанная фотопроводимость наблюдается при температурах Т < 25 К и связана с особенностями поведения примеси индия в теллуриде свинца. В пленках со средним размером кристаллитов от 60 до 170 нм проводимость определяется транспортом дырок по инверсионным каналам на поверхности зерен и межзеренными барьерами. В данных структурах задержанная фотопроводимость обусловлена крупномасштабным потенциальным рельефом зон в наноструктуре и наблюдается при существенно более высоких температрурах Т< 150 К.

3. Анализ импеданс-спектров пленок PbTe(In) р-типа, проведенный в рамках представления эквивалентных схем, позволил разделить вклады в проводимость от инверсионных каналов и межзеренных барьеров, оценить параметры (сопротивления и емкости), характеризующие эти вклады и определить изменение этих параметров в зависимости от температуры и в условиях подсветки.

4. Показано, что в области высоких температур (Т = 300 К) для всех исследованных образцов PbTe(In) р-типа доминирующим механизмом транспорта является проводимость по инверсионным каналам на поверхности зерен. При уменьшении температуры вклад в проводимость, связанный с переносом носителей через барьер, возрастает.

5. Обнаружено, что суперпозиция двух различных механизмов проводимости в нанокристаллических пленках РЬТе(1п) может приводить к немонотонной частотной зависимости амплитуды относительного фотоотклика. Варьируя температуру и частотный диапазон измерений, удается получить фотоотклик, амплитуда которого в несколько раз превышает соответствующее значение на постоянном токе. Для исследованных образцов максимальная амплитуда пика фотоотклика наблюдается для пленки со средним размером кристаллита 130 нм.

6. Показано, что отжиг в атмосфере кислорода пленки РЬТе(1п) с п-типом проводимости (размер кристаллита 300 нм) приводит к формированию межкристаллитных барьеров, смене типа проводимости и появлению модуляции зонного рельефа.

7. Изучено влияние отжига в атмосфере кислорода на транспортные свойства исследованных пленок РЬТе(1п) р-типа проводимости. Показано, что окисление пленок приводит к доминированию механизма транспорта носителей заряда, связанному с активацией носителей на межкристаллитных барьерах, и увеличению фотоотклика. Дальнейшее окисление приводит к повышению туннельной прозрачности барьеров. Проводимость пленок в этом случае определяется инверсионными каналами на поверхности зерен. При этом в области низких температур наблюдается прыжковый механизм транспорта носителей заряда.

В заключение, пользуясь возможностью, выражаю искреннюю благодарность:

Моим научным руководителям, доктору физико-математических наук Людмиле Ивановне Рябовой и доктору физико-математических наук, профессору Дмитрию Ремовичу Хохлову за предоставление интересной темы, постоянное внимание и помощь в работе;

Профессору Зиновию Моисеевичу Дашевскому за предоставленные для исследования образцы и плодотворные обсуждения; а также коллективу кафедры за интерес к работе.

1. Lead Chalcogenides: Physics and Application. 11 Edited by D. Khokhlov, New York: Taylor&Francis, 2003.

2. Равич Ю.И., Ефимова Б.А., Смирнов И.А. Методы исследования полупроводников в применении к халькогенидам свинца PbTe, PbSe и PbS. // Москва: Наука, 1968.

3. Абрикосов Н.Х., ШелимоваЛ.Е. Полупроводниковые материалы на основе соединений А^В^. // Москва: Наука, 1975.

4. Darnhaus R., Nimtz G., Schlicht В. Narrow Gap Semiconductors. // Springer Tracts in Modern Physics, v.98, Ed. G. Hohler, Berlin: Springer-Verlag, 1983.

5. Волков Б.А., Панкратов O.A. Электронная структура точечных дефектов а полупроводниках А4В6. // ЖЭТФ, 1985, т.88, в.1, с.280-293.

6. Dalven R. A review of the semiconductor properties of PbTe, PbSe, PbS and PbO. // Infrared Physics, 1969, v.9, pp. 141-189.

7. Кайданов В.И., Равич Ю.И. Глубокие и резонансные состояния в полупроводниках типа AIVBVI. // УФН, 1985, т. 145, в. 1, с.51 -86.

8. Akimov В.А., Dmitriev A.V., Khokhlov D.R., Ryabova L,I. Carrier transport and non-equilibrium phenomena in doped PbTe and related materials. // Phys. Status Solidi A, 1993, v.137, N9, pp.9-55.

9. Волков Б.А., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р, Примеси с переменной валентностью в твердых растворах на основе теллурида свинца. // УФН, 2002, т.172, в.8, с.875-905.

10. Кайданов В.И., Немов С.А., Равич Ю.И. Самокомпенсация электрически активных примесей собственными дефектами в полупроводниках типа AIVBVI. // ФТП, 1994, т.28, в.З, с. 369-393.

11. Немов С.А., Равич Ю.И. Примесь таллия в халькогенидах свинца: методы исследования и особенности. // УФН, 1998, т. 168, в.8, с.817-842.

12. Волков Б.А, Ручайский О.М. Внутрицентровые кулоновские корреляции, зарядовые состояния и спектр примесей III группы в узкощелевых полупроводниках А4Вб. // Письма в ЖЭТФ, 1995, т.62, в.З, с.205-209.

13. Gelbstein Y., Dashevsky Z., Dariel M.P. High performance n-type PbTe-based materials for thermoelectric applications. // Physica B, 2005, v.363, pp. 196-205.

14. Dashevsky Z., Shuzterman S., Dariel M.P., Drabkin I. Thermoelectric efficiency in graded indium-doped PbTe crystals. // Journal of Applied Physics, 2002, v.92, N3, pp.1425-1430.

15. Koh Y. K., Vineis C. J., Calawa S. D.s Walsh M. P., Cahill D. G. Lattice thermal conductivity of nanostructured thermoelectric materials based on PbTe. // Appl. Phys. Lett., 2009, v.94, pp.l53101-1 153101-3.

16. Harman Т. C., Reeder R. E., Walsh M. P., LaForge В. E., Hoyt C. D„ Turner G. W. High electrical power density from PbTe-based quantum-dot superlattice unicouple thermoelectric devices. // Appl. Phys. Lett., 2006, v.88, pp.243504-1 243504-3.

17. Lee H. S., Cheong B.-ki, Lee T. S., Lee K. S., Kim W. M., Lee J. W., Cho S. H., Huh J. Y. Thermoelectric PbTe thin film for superresolution optical data storage. // Appl. Phys. Lett., 2004, v.85, N14, pp.2782-2784.

18. Felder F., Arnold M., Rahim M., Ebneter C., Zogg H. Tunable lead-chalcogenide on Si resonant cavity enhanced midinfrared detector. // Appl. Phys. Lett., 2007, v.91, pp.101102-1-101102-3.

19. Rahim M, Arnold M, Felder F, Behfar К and Zogg H. Midinfrared lead-chalcogenide vertical external cavity surface emitting laser with 5 цт wavelength. // Appl. Phys. Lett., 2007, v.91, pp. 151102-1 151102-3.

20. Rogacheva E.I., Krivulkin I.M., Naschekina O.N., Sipatov F.Yu., Volobuev V.V., Dresselhaus M.S. Effect of oxidation on the thermoelectric properties of PbTe and PbS epitaxial films. //Appl. Phys. Lett., 2001, v.78, N12, pp.1661-1663.

21. Wang J., Hu J., Sun X., Agarval A.M., Kimerling L.C., Lim D.R., Synowicki R.A. Structural, electrical, and optical properties of thermally evaporated nanocrystalline PbTe films. //J. Appl. Phys., 2008, v. 104, pp.053707-1 053707-5.

22. Zhao F., Mukherjee S., Ma J., Li D., Elizondo S.L., Shi Z. Influence of oxygen passivation on optical properties of PbSe thin films. // Appl. Phys. Lett., 2008, v.92, pp.211110-1 -211110-3.

23. Kreizman R., Dashevsky Z., Shandalov M., Kasiyan V., Dariel M.P. High photosensitive nanocrystalline PbTe films. // Proc. SPIE, 2007, v.6596, p.659608-1 659608-8.

24. Khokhlov D., Ryabova L., Nicorici A., Shklover V., Ganichev S., Danilov S., Bel'kov V. Terahertz photoconductivity of Pbi-xSnxTe(In). // Appl. Phys. Lett., 2008, v.93, pp.2641031 -264103-3.

25. Хохлов Д.Р., Галеева A.B., Долженко Д.Е., Рябова Л.И. Новый класс высокочувствительных приемников терагерцового излучения. // Оптика и спектроскопия, 2009, т. 107, N4, с.546-552.

26. Dashevsky Z., Kreizman R., Dariel M.P. Physical properties and inversion of conductivity type in nanocrystalline PbTe films. // J. Appl. Phys., 2005, v.98, pp.094309-1 094309-5.

27. WegnerJ.W., Willerdson R.K. Growth and Characterization of Single crystals of PbTe-SnTe. // Trns.M.S. AIME, 1968, v.242, N3, p.366-371.

28. KawamuraH.H. Phase transition in IV-VI compounds. // Lect. Notes. Phys., 1980, v.133, p.470-494.

29. Schlüter M., Martinez G., Cohen M.L. Pressure and temperature dependence of electronic energy levels in PbSe and PbTe. // Phys. Rev. B, 1975, v.12, N2, pp.650-658.

30. Baleva M., Matveeva E. Temperature dependence of the energy gaps of the high-pressure phases of PbTe. // Phys.Rev.B, 1993, v.48, N4, pp.2659-2665.

31. Baleva M., Georgiev Т., Lashkarev G. On the temperature dependence of the energy gap in PbSe and PbTe. // J. Phys.: Condens. Matter, 1990, v.l, pp.2935-2940.

32. Melngailis J., Kafalas J.A., Harman T.C. Shubnikov-de Haas Measurements in Pbi.xSnxTe under hydrostatic pressure. // The Physics of Semimetals and Narrow-Gap Semiconductors, Carter D.L., Bate R.T., Eds. (New York, Pergamon Press, 1971), p.407-419.

33. Ovsyannikov S.V., Shchennikov V.V., Popova S.V., Derevskov A.Yu. Semiconductor-metal transitions in lead chalcogenides at high pressure. // Phys. Stat. Sol. (b), 2003, v.235, N2, p.521-525.

34. Bauer G., Burkhard H., Heinrich H., Lopez-Otero A. Impurity and vacancy states in PbTe. //J. Appl. Phys., 1976, v.47, N4, p.l 721-1723.

35. Равич Ю.И., Немов С.А. Прыжковая проводимость по сильно локализованным примесным состояниям индия в РЬТе и твердых растворов на его основе (обзор). И ФТП, 2002, т.36, в.1, с.3-23.

36. Драбкин И.А., Квантов М.А., Компанией В.В., Костиков Ю.П. Зарядовые состояния In в РЬТе. // ФТП, 1982, т. 16, в.7, с. 1276.

37. Baleva M. I. Temperature dependence of the Hall coefficient in Cr-doped PbTe. // J. Phys. C: St. Phys., 1985, v. 18, p.1599.

38. Каширская Л.М., Рябова Л.И., Тананаева О.И., Широкова Н.А. Гальваномагнитные характеристики твердых растворов РЬТе(Сг) при изменении температуры и под давлением. // ФТП, 1990, т.24, в.8, с.1349-1353.

39. Аверкин А.А., Кайданов В.И., Мельник Р.Б. О природе примесных состояний индия в теллуриде свинца. // ФТП, 1971, т.5, в.1, с.91-95.

40. Кайданов В.И., Мельник Р.Б., Черник И.А. Исследование теллурида свинца с примесью индия. // ФТП, 1973, т.7, в.4, с.759-762.

41. Лыков С.Н., Черник И.А. Осцилляционные эффекты Шубникова-де Газа в теллуриде свинца с примесью индия. // ФТП, 1980, т.14, в.1, с.47-54.

42. Вул Б.М., Воронова И.Д., Калюжная Г.А., Мамедов Т.О., Рагимова Т.Ш. Особенности явлений переноса в Pbo 7sSno.22Te с большим содержанием индия. // Письма в ЖЭТФ, 1979, т.29, в.1, с.21-25.

43. Akimov В.А., Brandt N.B., Klimonskiy S.O., Ryabova L.I., Khokhlov D.R. Dynamics of the semiconductor-metal transition induced by the infrared illumination in the Pbi.xSnxTe(In) alloys. // Phys. Rev. Lett. A, 1982, v.88A, N9, pp.483-486.

44. Акимов Б.А., Зломанов В.П., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Перспективные материалы ИК-оптэлектроники на основе соединений А4В6. // Высокочистые вещества, 1991, в.б, с.22-35.

45. Волков Б.А., Воронова И.Д., Шотов А.П. Логарифмическая релаксакция долговременной фотопроводимости в Pbi.xSnxTe(In). // ДАН СССР, сер. "Физика", 1987, т.293, в.З, с.602-606.

46. Вул Б.М., Воронова И.Д., Гришечкина С.П., Рагимова Т.Ш. Накопление и время релаксации электронов при фотоэффекте в Pbo^sSno^Te. // Письма в ЖЭТФ, 1981, т.ЗЗ, в.6, с.346-350.

47. Martinez A., Abbundi R.J., Houston В., Davis J.L., AllgaierR.S. Effect of illumination and magnetic fields on the electron transport properties of Pbo.75Sno.25Te doped with indium. //J. Appl. Phys., 1985, v.57, N.4, pp. 1165-117076.

48. Martinez A., Santiago F., Davis J.L., Houston B. Decay kinetics of photoconductivity of PbSnTe doped with indium. // J. Appl. Phys., 1985, v.58, N.12, pp.4618-4620.

49. Акимов Б.А., Богоявленский B.A., Рябова Л.И., Васильков В.H. Особенности фотопроводимости тонких эпитаксиальных слоев n-PbTe(Ga). // ФТП, 2001, т.35. в.5, с.524-527.

50. Акимов Б.А., Брандт Н.Б., Курбанов К.Р., Рябова Л.И., Хасанов А.Т., Хохлов Д.Р., Фотоэлектрические явления в РЬТе, легированном индием. // ФТП, 1983, т. 17, в.9, с.1604-1608.

51. Акимов Б.А., Брандт Н.Б., НикоричА.В., Рябова Л.И., Соковишин В.В. Деформационная корреляция автолокализованных состояний в Pbi.xSnxTe(In). // Письма в ЖЭТФ, 1984, т.39, в.5, с.222-224.

52. Акимов Б. А., АлбулА. В., НикоричА. В., Рябова JI. И., Хохлов Д. Р. Фотоэлектрические явления в сплавах Pbo.75Sno.2sTe с различным содержанием индия. // ФТП, 1984, т. 18, в. 10, с. 1778-1783.

53. Драбкин И.А., Мойжес Б.Я. Спонтанная диссоциация нейтральных состояний примеси на положительно и отрицательно заряженные состояния. // ФТП, 1981, т.15, в.4, с.625-648.

54. Лыков С.Н., Черник И.А. О зарядовом состоянии примеси индия в теллуриде свинца. //ФТП, 1980,т. 14, в.9, с. 1861-1863.

55. Каган Ю., Кикоин К.А. Туннельная примесная автолокализация в полупроводниках. Природа аномальных свойств соединений Pbi.xSnxTe с примесью In. // Письма в ЖЭТФ, 1980, т.31, в.6, с.367-371.

56. Parada N.J. Localized defects in PbTe. // Phys. Rev. В, 1971, v.3, N6, pp.2042-2055.

57. Литвинов В.И., Товстюк К.Д. Об аномалиях электрических и магнитных свойств Pbi-ySnyTe(In). Туннельная автолокализация на отрицательных центрах. // ФТТ, 1982, т.24, в.З, с.896-898.

58. Волков Б.А., Панкратов О.А. Электронная структура точечных дефектов а полупроводниках А4В6. //ЖЭТФ, 1985, т.88, в.1, с.280-293.

59. Pankratov О.A., Povarov Р.Р. Charge states of vacancies in IV-VI semiconductors. // Solid State Commun., 1988, v.66, N8, pp.847-853.

60. Белогорохов А.И., Волков Б.А., Иванчик И.И., Хохлов Д.Р. Модель "DX-подобных" примесных центров в PbTe(Ga). // Письма в ЖЭТФ, 2000, т.72, в.З, с.178-182.

61. Khokhlov D.R., Volkov В.А. Mixed-valence, electrical activity and metastable states in doped IV-VI compounds: experiment and theory. // Proc. of the 23rd Intern. Conf. on the Physics of

62. Semiconductors, Berlin, Germany, 1996 (Ed. M. Scheffer, Singapore: World Scientific, 1996), vol.4, p.2941.

63. Mooney P.M. Deep donor levels (DX centers) in III-V semiconductors. // J. Appl. Phys., 1990, v.67, pp.Rl-R26.

64. Chadi D.J., Chang K.J. Theory of the atomic and electronic structure of DX centers in GaAs and AlxGa,.xAs alloys. // Phys. Rev. Lett., 1988, v.61, N7, pp.873-876.

65. Волков Б.А., Осипов B.B., Панкратов O.A. Перестройка дефектов и долговременные релаксации неравновесных носителей в узкозонных полупроводниках. // ФТП, 1980, т. 14, в.7, с.1387-1389.

66. Засавицкий И.И, Матвеенко А.В., Мацонашвили Б.Н., Трофимов В.Т. Спектр фотопроводимости эпитаксиальных слоев Pbi-xSnxTe:In. // ФТП, 1986, т.20, в.2, с.214-220.

67. Засавицкий И.И, Матвеенко А.В., Мацонашвили Б.Н., Трофимов В.Т. Бесфоновый спектр поглощения PbixSnxTe:In и зависимость фотопроводимости эпитаксиальных слоев от толщины. // ФТП, 1987, т.21, в. 10, с. 1789-1795.

68. Засавицкий И.И, Мацонашвили Б.Н., Панкратов О.А., Трофимов В.Т. Двухэлектронный захват и параметры Ян-Теллеровского центра в Pbt.xSnxTe:In. // Письма в ЖЭТФ, 1985, т.42, в.1, с.3-6.

69. Винчаков В.Н., Кайданов В.И., Лыков С.Н., Рыков С.А. Туннельная спектроскопия квазилокальных примесных состояний индия в теллуриде свинца. // Письма в ЖЭТФ, 1986, т.43, в.8, с.384-386.

70. Шейнкман М.К., Шик А.Я. Долговременные релаксации и остаточная проводимость в полупроводниках. // ФТП, 1976, т.Ю, в.2, с.209-232.

71. Неустроев JI.H., Осипов В.В. К теории физических свойств фоточувствительных поликристашшческих пленок типа PbS. // ФТП, 1986, т.20, в.1, с.59-72.

72. Эфрос A.JI. Плотность состояний и межзонное поглощение света в сильно легированных полупроводниках. // УФН, 1973, т.111, в.З, с.451-482.

73. Ryvkin S.M., Shlimak I.S. A doped highly compensated crystal semiconductor as a model of amorphous semiconductors. // Phys. Stat. Sol. (a), 1973, v.16, N2, pp.515-526.

74. Шкловский Б.И., Эфрос A.JL Полностью компенсированный кристаллический полупроводник как модель аморфного полупроводника. // ЖЭТФ, 1972, т.62, в.З, с.1156-1165.

75. Ткач Ю.Я. Фотопроводимость аморфного полупроводника в модели "искривленных зов". // ФТП, 1975, т.9, в.6, с.1071-1075.

76. Шик А.Я. Фотопроводимость случайно-неоднородных полупроводников. // ЖЭТФ, 1975, т.68, в.5, с.1859-1867.

77. Сандомирский В.Б., Ждан А.Г., Мессерер М.А., Гуляев И.Б. Модель замороженной (остаточной) проводимости. // Письма ЖЭТФ, 1972, т.15, в.7, с.408-410.

78. Ждан А.Г., Мессерер М.А., Даревский А.С. Некоторые следствия борьерной модели замороженной (остаточной) проводимости. // ФТП, 1972, т.6, в.7, с.1389-1391.

79. Шик А.Я. Эффект Холла и подвижность электронов в неоднородных полупроводниках. //Письма ЖЭТФ, 1974, т.20, в.1, с. 14-16.

80. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Примесная зона и проводимость компенсированных полупроводников. // ЖЭТФ, 1971, т.60, в.2, с.867-878.

81. Потапов В.Т., Трифонов В.И., Чусов И.И., Яременко Н.Г. Эффект Фарадея в сильно компенсированном n-InSb. // ФТП, 1972, т.6, в.7, с.1227-1233.

82. Kreizman R., Traistman N., Shaked M., Dashevsky Z., Dariel M.P. The influence of oxygen on the electrical properties of bulk and thin films of PbTe semiconductors. // Key Eng. Mater., 2006, v.336-338, pp.875-878.

83. Гаськов A.M., Гольденвейзер A.A., Соколов И.А., Зломанов В.П., Новоселова А.В. Оже-электронный микроанализ окисленного поликристаллического слоя сульфида свинца. // ДАН СССР, 1983, т.269, в.З, с.607-609.

84. Palatnik L.S., Sorokin V.K., Pravdina O.V. Thermo-EMF of lead chalcogenide films. // Izv. Akad. Nauk SSSR, Neorg. Mater., 1981, v.17, N6, pp.958-961.

85. Boikov Yu.A., Kutasov V.A. Change in electrophysical properties of PbTe thin films under the action of oxygen. // Sov. Phys. Solid State, 1982, v.24, N10, pp.1813-1814.

86. Boikov Yu.A., Danilov V.A., Kutasov V.A. Changes in electrophysical properties of lead telluride films due to the formation of a space charge region near the free surface. // Sov. Phys. Solid State, 1985, v.27, N11, pp.2095-2096.

87. Boikov Yu.A., Danilov V.A., Kutasov V.A. Dependence of the thermoelectric power of lead telluride films on electronic processes on the free surface. // Sov. Phys. Solid State, 1987, v.29, N12, pp.2110-2111.

88. Veis A.N. Energy spectrum of oxygen-implanted lead telluride according to optical absorption data. // Fiz. Tekh. Poluprovodn., 1997, v.31, N12, pp.1419-1421.

89. Gorbachev V.V., Dashevskii Z.M., Erusalimskaya T.M., Kotel'nikov V.A., Rulenko M.P. Influence of oxygen on barrier effects in block single-crystal p-type PbTe films. // Fiz. Tekh. Poluprovodn., 1984, v.18, N6, pp.1118-1120.

90. Komissarova Т., Khokhlov D., Ryabova L., Dashevsky Z., Kasiyan V. Impedance of photosensitive nanocrystalline PbTe(In) films. // Phys. Rev. B, 2007, v.75, pp. 195326-1 -195326-5.

91. Khairnar U.P., Pavar P.H., Bhavsar G.P. Study of transport properties co-evaporated lead tellùride (PbTe) thin films. // Cryst. Res. Technol., 2002, v.37, N12, pp.1293-1302.

92. Бонч-Бруевич B.JI., Калашников С.Г. Физика полупроводников. // Москва: Наука,

93. Шкловский Б.И., Эфрос АЛ. Электронные свойства легированных полупроводников. // Москва: Наука, 1979.

94. Чесноков С.Н. Фотоэлектрические явления в твердых растворах PbixSnxTe(In). // Канд. дисс., Москва, МГУ, физический факультет, 1988.

95. Акимов Б.А. Энергетический спектр, глубокие квазилокальные уровни и метастабильные электронные состояния в халькогенидах свинца и олова. // Докт. дисс., Москва, МГУ, физический факультет, 1984.

96. Okada К., Sekino Т. Agilent technologies impedance measurement handbook. // Agilent Technologies Co. Ltd, 2003.

97. Иванов-Шиц A.K., Мурин И.В. Ионика твердого тела. // Изд-во СПбГУ, т.1, 2000.

98. Barsukov Е., Macdonald J.R. Impedance Spectroscopy. Theory, Experiment and Applications. // John Wiley & Sons, Inc., 2005.

99. Поклонский H.A., Горбачук Н.И. Основы импедансной спектроскопии композитов. // Минск, БГУ, 2005.

100. Бонч-Бруевич В.Л., Звягин И.П., Кайпер Р., Миронов А.Г., Эндерлайн Р., Эссер Б.-М. Электронная теория неупорядоченных полупроводников. // Москва: Наука, 1981.

101. Н. Мотт, Э. Дэвис. Электронные процессы в некристаллических веществах. // Москва: Мир, т.1,1982.1977.