Энергетические спектры и кинетические явления в твердых растворах на основе теллурида свинца и теллурида индия и их модификация примесями тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Р Г Б ОД имени М.ВЛОМОНОСОВА

- 5 Ш? щщ

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рухописн УДК 621.315.592

РЯБОВА Людмила Ивановна

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ И КИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ НА ОСНОВЕ ТЕЛЛУРИДА СВИНЦА И ТЕЛЛУРИДА ИНДИЯ И ИХ МОДИФИКАЦИЯ ПРИМЕСЯМИ

Специальность 01.04.10 — физика полупроводников и диэлектиков

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискаяие ученой степени доктора физико-математических наук

Москва, 1994 г.

Работа выполнена на химическом и физическом факультетах Московского государственного университета им.М.В_Ломоносова

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Б.А-Волков,

доктор физико-математических наук, профессор"А.Н.Ковалев, доктор физико-математических наук, профессор С.А.Немов.

Ведущая организация: Московский институт радиотехники, электроники и автоматики.

Защита состоится

аш^а^А 1994 г в /Р< на заседании Специализированного Совета Д.053.05.40 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук при МГУ им. М.В.Ломоносова по адресу: 119899 Москва, Ленинские горы, МГУ, Физический факультет, криогенный корпус, ауд. 2 — 05.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ.

Автореферат разослан

С,

1994Т,

Ученый секретарь Специализированного Совета Д.053.С5.40 при МГУ. им. М.В-Ломоносова, профессор, доктор физико-математических наук

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность тенц. Твердые растворы на основе теллурила свинца являются одними из базовых материалов для твердотельной ИК-оптозлектроники. Проблема полупроводникового материаловедения •или элементной Сазы ИК-олтоэлектроники тесно связана с тем. что диапазон длин волн ИХ-нзлучешт, которые требуется принимать и обрабатывать для различных целей простирается от видимого спектра до СВЧ миллиметрового и субмиллиметрового диапазона, что соответствует интервалу энергия от ~ 1 мэв до - I эВ. этот широкий диапазон не может быть "перекрыт" с использованием какого-либо олного полупроводникового материала с соответствующей характерной энергией. В связи с этин приобретают актуальность поиск и исследование самых разнообразных материалов. Некоторые из них (твердые растворы групп а4Б6, а2В6 с узкой запрещенной зоной, принесные кремнии и германии) стали уже традиционными. Другие системы являются сравнительно новыми.

К последний относятся твердые растворы рЬ|_х5пхТе(1п) и РьТе(6а), которые можно рассматривать как модификации хорошо известных материалов группы а4В6. как было установлено ранее, эти материалы характеризуются двумя основными свойствами: стабилизацией положения уровня Ферми (уф) при введении достаточного количества примеси и существованием долговременных процессов релаксации при выведении системы из состояния Равновесия с. помощью различных Физических воздействии. В частности, в указанных твердых растворах наблюдается ярко выраженное явление задерганной фотопроводимости (фш при низких температурах т < Тс - 25 К для РЬ1-х5пхТе(1п) и т < Тс ~ 30 к для РьТе(ба). в тех случаях, когда стабилизация уф происходит в запрещенной зоне и реализуется диэлектрическое состояние, отношение световой проводимости к темновои при освещении монокристаллов может достигать 8 порядков. Времена релаксации неравновесных носителей заряда т достигают 105 с при 4.2 К. Последнее обстоятельство ■ делает весьма заманчивои идею использовать эти материалы как счетчики ИК-Фотонов и, в более широком смысле, как базовые для создания Фотоприенных устройств (ФПУ).

Первые элементы ФПУ с высокими параметрами уже созданы на базе сплавов РЬ!-кЗпхТе(1п). Ло настояиеи работы, в основной, были исследованы Фотоэлектрические явления в монокристаллах

РЬ|-х5пхТе(1п> и РьТе16а)• Вместе с тем. для выбора материалов с оптимаяышни или требуемыми параметрами необходимо провести систематические исследования целого семейства твердых растворов, включая пленочные структуры, выбрав упомянутые выше в качестве базовых-

■ Интересно отметить, что обнаруженные эффекты. обусловленные наличием в спектре РЬ]-хЗпхТе(1п) квазилокальных уровней и метастабильных электронных состоянии, не N были предсказаны геовегически. Несмотря на го. что длительное время экспериментальные и теоретические работы развивались параллельно, в настоящее время невозможно описать в деталях или предсказать особенности электрофизических и Фотоэлектрических свойств какого-либо нового твердого раствора с определенной легируюшея добавкой. Таким образом. исследования новых соединения имеют поисковыл характер.

фундаментальный аспект исследования легированных соединении а4Б6 и твердых растворов на их основе несомненно представляет наибольшая интерес. Физика этих полупроводников весьма своеобразна. Ио-сушеству. легирование приводит к модификации энергетического спектра рассматриваемых материалов. основной чевтои этой модификации можно считать то, что концентрация носителей .заряда.,в ..этих .сплавах , определяется исключительно положением глубокого квазилокального уровня. То есть в энергетический спектр как бы вводится новая узкая зона с очень большой эффективной массой носителей (или - уровень с высокой плотностью состоянии). Кроме того, обмен электронами между зонными и примесными состояниями контролируется барьепом, обусловленным сильным взаимодействием локализованных на примесных центрах электронов с ближайшим кристаллическим оквужениен- Семейство подобных сплавов предлагается называть модиФипированными сплавами халькогенидов свшша - МСХС.

Заметим, что свойства и -Физика МСХС могут иметь Фундаментальное значение не только для полупроводников группы а4В5- Ряд аналогичных свойств наблюдается, например, в Н«5е(Ре), Са1-хНпхТе16а). Сй)_кНпхТеI1п)■ Фактически эта проблема чрезвычайно близка к полупроводниковой задаче о изучении ЕХ-дентров, которая раньше считалась актуальной, в основном, для веществ с достаточно широкоя запветенной зоной.

- з -

Цель работы состояла в комплексном экспериментальном исследовании твердых растворов на основе теллурила свинца и теллурила индия, направленной на выявление способов модификации их энергетического спектра.

В качестве объектов ' исследования• в настоящей работе использовались следующие твердые растворы:

1. Р1>1 -х5пхТе (1п) с X =0-22 и-Х = 0-26 В виде пленок на подложках ВаРг- Пленки выращивались методом молекулярно-лучевои зпитаксии в институте физики полупроводников СО РАН. Выбор указанных составов основан на данных лля обьенных монокристаллов, исследованных нами ранее-

2- Монокристаллы РьТе(ба), синтезированные с помощью различных методов, включая расплавные (методы БРиджмена и Чохральского), паровые и по технологии пар-жиякосгь-кристалл (ШСК). Планки РьТе (Са), полученные методом горячей стенки, лазерной зпитаксией и молекулярно-лучевои зпитаксиеи. Проведен сравнительный анализ объектов, синтезированных разными методами и разными исследовательскими группами (химический Факультет МГУ. институт Физических проблем Молдовы. ГИРЕННЕТ, Черновипкое отделение института проблем материаловедения АН Украины).

3- Монокристаллы твердых растворов РЬ]_х5пхТе(1п) (X ~ 0.22) И Р1>1-хНпхТе(1п). Р1>1 -хНпхТе ¡6а) с О 5 X 0-11. выраженных, в основном, из раствор-расплавов в институте -Физических проблем АН Молдовы. . ...

4- монокристаллы твердых растворов Ръ¡-ябе^Те (6а) 0'-Х<- 0-11 выращенные по метолу ПЖК в черновицком отделении института проблем материаловедения АН Украины-

5- Монокристаллы твердых растворов 1п5-хТ1хТе 0 ! X ! О- 30, выращенные метолом Брипжмена на химическом Факультете МГУ-

5- Монокристаллы твердых растворов 2РьТе-Т1В1Те2- выращенные методом Брилямена на химическом Факультете МГУ.

7- Монокристаллы РьТе с псимесью Сг до О- 4 ат. полученные методами Бшцжмена и ШТК на химическом Факультете МГУ-

8. монокристаллы РьТе, легированные Тш полученные по методу Брилкмена на химическом Факультете МГУ.

9- Монокристаллы РЬ1-х5пхТе(1п.6е), РЬ1-25пхТе;-у(3; Эе) у {1п) полученные' из раствор-расплава в институте Физических проблем АН Молдовы-

- а -

Конкретные задачи исследования включали в себя

1. Анализ возможностей получения пленок РЬ1-х5пуТе(1п) на подложках Ва£"2 и изучение их электрофизических и Фотоэлектрических характеристик в сравнении с тени же свойствами

монокристаллов.

2- ' Исследование процессов переключения . или гашения остаточной проводимости в пленках РЬ1 -^Бг.^Те (Iп), направленное на разработку оптинального Функционирования ФПУ в режиме периодического накопления и сброса информации.

3. Сравнительный анализ- электрофизических и Фотоэлектрических характеристик пленок и монокристаллов РьТе(ба). а такхе спектральных зависимостей фотопроводимости.

4- Изучение характера перестройки энергетического спектра в твердых растворах РЬ}-хНпхТе(1п), РЬ1_хНпхТе (6а), Р1>1_х0ехТе (ва) и особенностей примесных состояний 1п, Са в них.

5- Исследование энергетического спектра твердых растворов 1п1-хт1хте при изменении их состава x, а также при комбинированном воздействии магнитного поля и гидростатического сжатия, изучение характера проводимости и Фотоэлектрических явлений в этой соединении. •

6. исследование гальваномагнитных и оспилляпионных явлений в РьТе _ с примесью Сг и Тт. направленные на обнаружение квазилокальных уровней. В связи с обнаружением таких уровней дополнительным!«, задачами являлись применение спектроскопии с помощью давления и описание свойств РьТе(Сг| как полумагнитного полупроводника-

7- Анализ электрофизических и Фотоэлектрических свойств многокомпонентных твердых растворов РЪ1_хЗпхТе (1п. бе), 2РЫе-Т1В1Те2> РЬ}-хБпхТв1-у(Б;Зе)у(1п).

Научная новизна в положения выносимые на защиту:

1. представлены результаты измерения гальваномагнитных и Фотоэлектрических характеристик. а также кинетики Фотопровошмости (ФП) пленок РЬ|-хБпхТе (1п), показывающие, что свойства этих объектов в основном идентичны свойствам монокристаллов.

2. исследованы процессы переключения • в пленках Рьо. 82п0. г"Ге(1п) из ниэкоомного в высокоонное состояние' под действием электрического поля. Показано, что эффекты переключения можно использовать для построения ФПУ. работающих в

режима периодического интегрирования светового потока и быстрого сброса информации, поскольку электрическое поле и ИК-подсветка оказывают противоположное действие на процесс накопления элекг:онов в зоне проводимости' ' Разработана методика дистанционных измерения вариации температуры слабо СТ" г 15 К) нагретых тел с помощью такого рода ФПУ и определены предельные режимы его работы- Показано, что "инерционные" ОПУ на основе р1>1_х5пхтеоп) могут применяться как быстродействующие со временем обновления информации ~ 100 мкс при длительности переключающего импульса ~ 1 мкс.

3. Рассчитаны мгновенные времена релаксации тмгн неравновесных носителей заряда пси комбинированном воздействии ИК-подсветки и магнитного поля Н в РЬд. 885пО- 22Те Показано, что зависимость тмгн(Н) имеет осциллирующий характер- В магнитных полях выше ультраквантового предела наблюдается существенный рост тигн.

4. Проведен сравнительный анализ гальваномагнитных,' Фотоэлектрических и спектральных характеристик нонокристаллов и пленок РьТе (6а), синтезированных различными метала®»- Приведены экспериментальные данные, подтверждающие существование пиннинга уф примесным уровнен в запрещенной зоне этого соединения-Спектральные и" кинетические свойства РьТе(ба) анализируются в рамках модели, предполагающей существование наряду с основным (отвечающим за пиннинг уф) метастабильно'го состояния под дном зоны проводимости. сравнительное исследование спектральных зависимостей фп монокристаллов и пленок позволило сделать выводы о примесном характере наблюдаемого пика фп вблизи края собственного поглощения-

5- Изучен характер перестройки энергетического спектра в твердИх растворах Р£>1-хКпхТе(Са) и РЬ}-хЗе~Те(Са)- Показано, что в РЬ}_хНпхТе(Са) стабилизированный УФ смешается вниз по шкале энергии относительно края зоны лрсводиности со скоростью ~ 12 мэВ/нол- г ЛпТе- В РЬ1-хСехТе(6а) по температурным зависимостям удельного сопротивления р установлено, что наблюдаемый активапионныи участок соответствует собственной проводимости- Это позволяет предположить, что УФ"в этих твердых растворах- расположен близко к середине запрешенноп зоны-Показано, что явление задержанной ФП во всех исследованных твердых растворах наблюдае-ся "пни температурах Т < Тс ~ 80 К-

6- Обнаружен резкий спал р при охлаждении образцов Рьj-xGexTel6a) при температуре Тп. зависятей от состава твердого раствора 2. сопровождаемый появлением аномалии при измерении холловского напряжения. Наблюдаемые эФФекты связываются с неустойчивым донорным действием галлия и изменением его зарядового состояния, индуцированным Фазовым переходом в Pb]-xGexTe. Аналогичные явления наблюдаются и в достаточно толстых (-10 мкн) пленках PbTe(Ga) на\ подложках BaF2-синтезированных по методу горячей стенки. В данном случае причина, обуславливающая зарядовую нестабильность примеси галлия, может быть связана с напряжениями, возникающими при охлаждении в системе пленка-подложка-

7. на основании .исследовании гальваномагнитных и Фотоэлектрических явлении в твердых растворах Ini-xTixTe (0 X ! О- 30) определен характер перестройки энергетического спектра при изменении состава X. Обнаружено, что при низких температурах в сплавах с X >- 0-12 носители заряда локализованы. Установлено, что локализация дриводит к появлению в энергетическом спектре сплавов указанного состава дрейфового и секомбинапионного барьеров,- определяющих наличие прыжковой проводимости с переменной длинои прыжка (ПППЛШ и задержанной фотопроводимости при температурах Т < Т0 ~ 150 К. определены энергия активации прыжковой проводимости (активации на край подвижности), параметр ПШШП Т0 я характер их изменения при изотермическом отжиге образцов к под действием подсветки.

8- Приводятся результаты исследования образцов lnj-xTixTe с X = 0- 12; 0- 15 под действием гидростатического сжатия Р-Показало, что давление индуцирует сближение краев разрешенных зон и уменьшение ширины запрещенной зоны Eg до нуля. Последующий рост Р сопровождается не раскрытием щели, а перекрытием формирующих ее термов. Определен барический коэффициент aEg/ЗР = - 12 мэВ/кбар-

9. изучен характер проводимости твердых растворов Ini-xTixTe в магнитном поле. Обнаружено, что в области слабой локализации мапштосопротивление ШС) является отрицательным. Вид зависиисстея р(Н) проанализирован с точки зрения теории квантовых поправок к проводимости-

10. Построена диаграмма перестройки энергетичемкого спектра твердых растворов Pbi-xHnxTe(ln) при изменении состава Х-

Обнаружен переход металл-лизлектрик при X О- 05.

соответствующий смешению УФ из зоны проводимости в запрещенную зону. Показано, что кинетика ФП существенно изменяется " при вариации состава, однако температура появления задержанной ФП Тс остается неизменной ~ 20 к.

11. Установлено, что Сг и Тш в РьТе являются донорами. Получены диаграммы перестройки энергетического спектра РьТе(Сг) при изменении температуры и пол действием давления- Показано, что введение О в РьТе приводит к стабилизации УФ на ~ 100 мэв выше дна зоны проводимости. Установлено, что РьТе(Сг) является новым полумагнитным полупроводником. Взаинодеиствие свободных электронов с магнитными моментами примеси Тт в РьТе(Тт) не обнаружено.

¡2- Вариация состава сложных твердых растворов замещения РЬ)-хБпхТе (1п, ве), РЬ^Бп^Те]-у (Б; Бе)у(1п) позволяет

модифицировать их энергетический спектр и Фотоэлектрические параметры-' Показано, что свойства соединения ръТе-ТШхТез в области малых концентрация носителей заряда определяются модуляпиеи зонного рельефа, связанной с легироваш!ен донорноя (ВЦ и акцепторной (Т1) примесями, а не образованием нового твердого раствора.

13- Проведены анализ вида осцилляция Иубникова - де Гааза (ШдП в РьТе;-ХБХ в условиях сегнетоэлектрического Фазового перехода и сравнение полученных зависимостей ар/р0 с данными для НСХС. Определен характер перестройки энергетического спектра в РьТе}-хбх при Фазовом переходе.

Практическая ценность результатов работы заключается в следующем.

1- В работе представлены ' Фотоэлектрические характеристики целого ряда твердых растворов, которые могут послуеить основой для создания атласа ©отопроводяших соединения КСХС- Подобный атлас может быть использован при выборе материалов для Фоточувствителышх элементов при решении различных задач ИК-оптоэлек'роники.

2- На базе ряда соединения МСХС могут быть созданы ФПУ, работающие в рекиме периодического накоплений (интегрирования) и быстрого сброса полезного сигнала. Пример такого ФПУ для дистанционного измерения вариация температура слабо нагретых тел

продемонстрирован в настоящей работе с использованием пленок РЬ;_к5пхТе(1п). Следует отметить также, что полупроводники группы а4в6. в том числе и мехе, являются подходящими (по параметрам: постоянная решетки * термический коэффициент сжатия) материалами для создания монолитных твердотельных матриц на подложках из кремния с тонкими переходными слоями (Сар2-ЗгГ2~ ВаГ2>- Ч-

Для специальных целей может оказаться важной высокая радиационная стойкость НСХС-

4- В настоящей работе предложена возможность использования твердых растворов 1п]_хТ1хТе в качестве датчиков давления (авторское свидетельство, см. оригинальную работу С191)-

5- Результаты исследования узкощелевых полумагнитных полупроводников (ПИПП). проведенные в работе, имеют практическую ценность, поскольку ПМПП группы А4В6 могут быть использованы при создании твердотельных лазеров ИК-лиапазона, перестраиваемых магнитным полем.

дпгю^я-ция работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на: IX, XI- Всесоюзных конференциях по Физике полупроводников (Баку, 1982; Кишинев 1988), V Всесоюзной конференции по Физико-химическим основан легирования полупроводниковых, материалов (Москва, 1982), международной конференции по Физике узкозонных полупроводников (США. 1989), Международной конференции по тройными многокомпонентным соединениям (Кишинев, 1990). IV ■Европейской конференции по химии твердого *1рла (ФРГ, 1992), конференции общества материаловедения (США, весна 1993), Ш Всесоюзной школе по Физико-химическим основам получения материалов электронной техники (Улан-Удэ, 1981).с Ш школе по актуальным вопросам Физики полуметаллов и узкошелевых полупроводников (Тирасполь. 1987). П Дальневосточной школе по Физике и химии твердого тела (Благовещенск, 1988). И Всесоюзном семинаре по примесям и дефектам в узкозонных полупроводниках (Павлодар, 1989). проблемном семинаре по Физике и технологии полупроводниковых материалов и приборов (С.-Петербург. 1992).

Публикации- По тене диссертации имеется 40 публикаций. Список основных работ приведен в конце автореферата.

И объем диссертации- Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, основных выводов и списка цитированной литературы. Диссертация содержит 315 страниц, включая 103 рисунка, 11 таблиц, оглавление, список цитированной литературы из 232 наименовании.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 22 введение кратко обсуждаются особенности энергетического спектра мехе, обосновывается актуальность комплексного исследования их свойств и поиска новых соединения, которые могли бы пополнить ряд известных твердых растзоров со стабилизированным уровнен Ферми- Формулируются пелп и задачи диссертационной работы, обосновывается выбор объектов исследования и даются положения, выносимые на защиту-

Первад глава посвящена методике проведения эксперимента-Рассматриваются техника приготовления и монтака образцов, конструкция низкотемпературных камер для измерений, блок-схемы экспериментальных установок- отдельный паиаграй посвящен методике коррекции ориентации образцов по осгоглляциш ИУбникова - ле Гааза, что оказывается весьма важным при исследовании образцов МСХС- Описываются методики расчета параметров энергетического спектра в рамках двухзонноя модели- Приводятся оценки ошибок измерения-

ЙР второй £даве работы рассматриваются неравновесные состояния в' ' монокристаллах и "пленках" Рй)--5пхТе(Iп). индуцированные ик-лодсвегкои, магнитным и электрическим' полями. Пеовкя параграф посвяшен обсуждению Феноменологических моделей энергетического спектра и примесных состояний в сплавах РЬ|_хБпхТе(Iп) и представляет собой литературный обзор по этому вопросу- Представленные экспериментальные данные включают результаты измерения гальваномагнитных: и Фотоэлектрических эффектов в монокристаллах Ръд. 885п0-22Те(1п) с различным содержанием индия, а также характер релаксации неравновесны носителей заряда 'в квантующем магнитном поле- оорелеляются мгновенные времена релаксации неравновесных носителей заряда при комбинированном воздействии ИК-полсветки и магнитного поля-Приведены результаты исследования электрофизических свойств пленок РЬ]-хЗг^Теип) и описан Физический пришип построения ФПУ на их основе. Принцип базируется на эффекте переключения в лкгдектрическое состояние твердых растворов Р»1_х5пхТе{1п) в

металлической Фазе (X < 0-22) пои прохождении импульса электрического поля СП- Эффект переключения сопровождается Формированием высокоомного домена, который в объемном образце возникает как правило в приконтактной области и может смешаться пол действием приложенного напряжения, ' что Обуславливает возникновение обьеннои неоднородности. В пленках домен может быть локализован в узком мостике размером 30 х 30 мкм,

предусмотренным при выборе конфигурации пленки. Это позволяет

>

достигать высокой воспроизводимости Формы и амплитуды пилообразного сигнала напряжения на контактах образца при прохождении серии переключающих импульсов. Характер спада сигнала после прохождения импульса и его амплитуда зависят от интенсивности внешней подсветки, что позволяет не только регистрировать тенпературу слабо (до - 15 К) нагретых тел, но и отслеживать изменение температурного профиля нагреваемых объектов. На рис. 1 показано изменение амплитуды пилообразного сигнала для пленки РЬ{-х5п2те(1п) ( x ~ 0-20) при температуре т =4-2 К пол действием подсветки тепловым источником в процессе его нагревания от 4- 2 К до Т" = 25 К и последующего охлаждения. Длительность переключающего импульса 1 мкс, амплитуда 6 В.

Предложенный режим работы ФПУ на основе пленок РЬ)_хЗпхТе(1п) имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными принципами

РЬ}_х5пхТе(1п) ( X ~ 0-20) в условиях подсветки тепловым источником при его нагреве и охлаждении (см. текст).

Фотоприема. во-первых, он позволяет использовать твердые растворы РЬ]-х5пхТе(1п) в неталлическон состоянии со сравнительно низкими значениями Х- Подобные пленки, так же. как и хонокристаллы. характегизу:Отся более - совершенной кристаллической структурой, во-вторых. расширение состава по х позволяет расширить спектральный диапазон, сохраняя при этом высокую фоточуветвительносгь. Но основным достоинством предложенной методики является возноясность существенно повышать быстродействие, которое в этом случае определяется миинимальным периодом прохождения переключающих импульсов (до ~ 100 мке), при котором можно наблюдать воспроизводимый пилообразный сигнал напряжения.

В третьей главе . рассмотрены гальванонагнитные и Фотоэлектрические явления в монокристаллах и пленках рьТе(ба), а. также в монокристаллах твердых растворов Р1>1_хНпхТе (йа) и РВ}-хЗехТе(ба) • Первый параграф является литературным обзором, посвященным особенностям эФФекта пиннинга УФ в РъТе(ба). Рассмотрены особенности проволглости и фотопроводимости в пленках, полученных разными методами. Вид спектров Фотопроводимости монокристгллсв РьТе(ба) характеризуется наличием пива вблизи края основного поглощения. Подобный пик ранее наблюдался авторами работы [21 и был интерпретирован как внутрипентровыя переход на атоме примеси. Сравнение спектров ФП монокристаллов. "Еырашенных ' различными методами. и "пленок РьТе (ба) (р;:с. 2) позволило однозначно установить примесныи характер этой особенности. Теоретическая кривая края поглощения для разрешенных оптически переходов вычислена по Формуле

0»и - Е831/2 оШи)--,,).

где Ег = 220 мэв (¡сирина запрещенной зоны в нелегированном РьТе ПРИ Т = 77 К).

исследование кинетики Ш .монокристаллов РьТе (Ба) проводилось как в непрерывном, так и в ияпульсном резине при использовании разных типов источников подсветки. Характер кинетических зависимостей существенно меняется при вариапии условия возбуждения, на рис. 3 показаны кривые 1(1) для образца РьТе (6а) при подсветке тепловым источником- Рис. За соответствует небольшому суммарному времен экспозиции, задержанная ФП в этом

Ъш мэВ

Рис-2' Спектры ФП монокристалла РЬТе (6а) (кривая 1) и пленки рьте(Ба) (2) при т=77 к- (См- текст).

1,А

Ш

пПГ

ф

А

1 НИН

0

я £) п 1,мнн

Рис- 3- Кяаетика нарастания сигнала ФП лля' ионокристаллического обеазпа РьТе(Ба). Напряжение на обоаэпе и= 1 В- (См. текст).

случае отсутствует. Рис. 36 соответствует большему суммарному времени экспозиции и присутствию задержанной ФП. Измерения проводились в режиме стабилизированного напряжения, ток через образец i пропорционален его проводимости. При анализе характера спектров и кинетики фотопроводимости в РъТе(Ба) учитывались данные, полученные в работе [31. согласно которым в лальнен ик-области ■ наблюдается дополнительный пик примесной ФП, соответствующий энергии ~ 20 мэВ. Интерпретация полученных экспериментальных результатов проводится в ванхах модели, учитывающей существование в запрещенной зоне РьТе (Ба) наряду с основным примесным уровнем, ответственный за пиннинг УФ, метастабильного примесного уровня. Процесс оптической перезарядки этих состояния в существенной степени определяется уровнем возбуждения.

Исследование твердых растворов Рь;-хнпхте(ва) показало, что паи увеличении X наряду с ростом ширины запрещенной зоны Ее наблюдается увеличение энергии активации примесной проводимости Еа. В РЬ) -х6ехТе (ба) удалось проследить увеличение ширины запрещенной зоны с ростом х, однако, активапионный участок, обусловленный лримесвой проводимостью, не ' обнаружен, в связи с резким - палением удельного сопротивления при охлаждении образцов пси некоторой температуре Тп, которая оказалась на ~ 80 К ниже температуры Фазового перехода в этих твердых растворах. Аналогичный зФФект был также обнаружен в достаточно толстых пленках (а ~ 10 мкм) РьТеШа), полученных методом горячей стенки на подложках Вагз- Измерения эффекта Холла показали, что как в пзенхах РьТе (Са), так и в монокристаллах Р1>1-х0ехТе(5а> падение р сопровождается появлением неоднородностеи, которые могут быть обусловлены Формированием областей с п- и р-типом проводимости из-за неустойчивого донорного действия За в РьТе- Подобный эффект был обнаружен ранее при исследовании твердых растворов РЬ]_хЕахТе(Са) под действием гидростатического сзатия [4Ь

По методике, разработанной Е. П- Скипеюовым, проводилось исследование влияния облучения быстрыми электронами на свойства монокристаллических образпов РьТе (иа) ■ легированных разным количеством 6а в процессе роста- поученные данные дозволили установить, что характер влияния облучения на образцы с п- и р-типом т-оовояимости существенно отличается. Электронное облуче^е, приводя в' основном к генерации дефектов донорного

типа, вызывает дополнительную компенсацию кристаллов p-PbTe(Ga) и переводит их в диэлектрическое -состояние с п-типон проводимости. В то же время установлено, что в широком диапазоне потоков электронное облучение практически не влияет на свойства высокоомного n-PbT«'(Ga.l. что подтверждает существование эффекта стабилизации УФ. в этих кристаллах, обуславливающего высокую радиационную стойкость их электрофизических, и Фотоэлектрических параметров- N

Четвертая глава посвяшена изучению кинетических и Фотоэлектрических явления в твердых растворах lni-zTizTe (0 s X ! о. 30). литературные данные о кристаллической структуре, зонном спектве. электрофизических и оптических свойствах краииих соединении ряда InTe и 1пТ1Тв2 рассмотрены в первом параграфе-Далее приводятся .экспериментальные результаты исследования температурных зависимостей гальванонагнитиых коэффициентов и проводимости в нагнитном поде твердых растворов lni-xTizTe при изменении состава х. Все исследованные кристаллы обладали проводимостью р-типа и характеризовались весьма низкими значениями подвижности дырок (u <- SO см2/В с пои Т 4. 2 К). Увеличение содержания Т1 в твердом растворе приводит к раскрытию энергетической шелк и качественному изменению вида температурных зависимостей удельного сопротивления iepu/Т). в орлэсти высоких температур (Т > 150 К) для сплавов с X i о-OS наблюдается собственная проводимость. а в области низких температур кинетические явления определяются локализацией носителей заряда-степень локализации увеличивается с ростом содержания TiTe в сплаве и уменьшается при отжиге монокристаллов, а также при подсветке, при T S 150 К в сплавах с х i 0.12 наблюдается явление задержанной ФП- Вклад в проводимость локализованных носителей заряда первоначально проявляется в возникновении актив анионного участка. характеризующегося энергией Еа. на зависимостях iep(i/T) в области промежуточных температур 150 s т i 20 К- анергия Еа не связана с наличием в запрещенной зоне твердых растворов lni_zTizTe какого-либо примесного уровня, а обусловлена активацией на порог подвижности, на это указывает то. что пои сближении квазиуровня Ферми и порога протекания, индуцированном подсветкой- или отхигон кристалла, величина Еа-сушественно уменьшается. Понижение Еа сопровождается появление» отрицательного иагяитосопротивления и уменьшением параметра Т0

прыжковой проводимости с переменной длиной прыжка, наблюдающейся в области низких температур (Т < 20 К). Эти особенности хорошо коррелируют с теоретическими представлениями, согласно которым вблизи точки перехода мет.пл-лиэлектсик длина локализации может возрастать [51 •

Свойства твердых растворов 1п1-хТ1хТе с X = 0.07; 0- 15 были исследованы под действием гидростатического сжатия Р- показано, что в сплаве с X = 0-15 рост Р индуцирует сслижение краев разрешенных, зон, быстрое уменьшение дрейфового барьера Еа, параметра ППШШ Т0 и полное исчезновение прыжковой проводимости при Р > 3 кбар- Опенка величины барического коэффициента дает значение эЕг/эр - - 12 мэВ/нбар. Однако, в отличие от твердых растворов на основе РьТе, в 1п1-хТ1хТе увеличение давления после достижения бесшелевого состояния приводит не к раскрытию тели, а к перекрытию термов, формирующих края разрешенных зон.

Плавное изменение степени локализации носителей заряда в сплавах 1п]_хТ1хТе, достигаемое с помощью внешнего давления, дало возможность проследить характер изменения

нагнитосопвотивления при приближении УФ к порогу подвижности. На рис- 4 приведены зависимости прирааения проводиности в магнитном поле ПрИ различных давлениях для образца сплава

1п0- 85Т10- 15Те- Положительное нагнитосопюотивление

(отрицательное л р) обнаружено лишь при р < 3 кбар, то есть только в той области давлении, где наблюдалась "прыжковая проводимость. При этом уменьшение паранетра ППШШ Т0 под давлением сопровождается уменьшением положительной составляющей магнитосопротивления- в области перехода от прыжковой проводимости к металлической отрицательная составляющая магнитосопротивления растет по абсолютной величине и в области металлической проводимости на кривых »р(Н1/2) во всем диапазоне приложенных магнитных полей наблюдаются линейные участки-Подученные экспериментальные зависимости магнитосопротивления в области металлической проводимости описываются с помощью теории квантовых поправок к проводимости- Согласно теории [61, для трехмерного случая:

аоКВ(ц) = Сз^Ш) + СзАп1лсНТ(Н) + Сз1пглсг1п1- (2) АоМТ(н) = - дТ)4оЬ(Н). (3)

где ■ в (Т) определяется константой злекгрон-злектронного взаимодействия.

Рис-4- Вии зависимостей приращения проводимости в магнитном

поде лсчн1^) при различны давлениях р для образна сплава 1п0. 85Т10- 15Те- Ни"®11 у кривых - Р. в кбар- Т=4-2 К. Н-Ч-

Проведенные оценки позволили установить, что вклад поправки ¿pint по сравнена» с другими квантовыми поправками в исследованном интервале магнитных полей незначителен- С помощью сравнения наклона экспериментальных зависимостей 4Р(Н1/2) с рассчитанными значениями было определено значение

коэффициента в (Т) ~ о-84-

S ДЗШШ главе приводятся результаты исследования гальванонагнитяых и оспиллягшонных эффектов в Pbi-xHnxTe(In) (O s 2 < О- Ш- Все исследованные кристаллы обладали проводимость» n-типа- исследование температурных зависимостей -удельного сопротивления сплавов разного состава позволило установить, что при увеличении X стабилизированный УФ смешается к дну зоны проводимости и пересекает его вблизи состава X ~ .

0-05: наблюдается переход металл - диэлектрик. Представлены результаты исследования кинетики ФП в сплавах разного состава. Показано, что увеличение содержания КпТе в твердом растворе приводит к качественному изменению характера кинетических процессов при подсветке образцов, однако температура появления задержанной ФП Тс .существенно не изменяется. В сплавах с X i 0.07 посла выключения источника подсветки наблюдается полная задержанная ФП, дальнейшее увеличение X приводит к появлению наряду с задержанной ФП участка быстрого спада- Доля быстро релаксирукжих неравновесных носителей заряда растет с увеличением X. Качественно характер' релаксационных процессов в твердых растворах Pbi-xHnKTe(ln) с X ! 0.085 подобен наблюдаемым в РьТе(ба). Поэтому для объяснения закономерностей в изненении кинетики ФП при вариации состава X сплавов Pi>i-xMnxTe (in) представляется наиболее оправданным привлечь модель, предполагающую наличие метастабильного состояния примесного центра наряду с основным. Анализ ситуации существенно упрощается в связи с тем, что авторы работы [7) с помощью экспериментов по использованию туннельной спектроскопии определили паранетры для модели одно- и двухэлектронных состояния примесного центра в РьТе(in) I8J. На рис. 5а приведена конфигурационная диаграмма из этой работы. Энергия центра, на котором находится один электрон записывается в виде

Ej = (Е0 - Qu) + кч2/2 (4)

энергия двух центров, из которых на одном находится два электрона, а второй пустой:

Е2 = 2(Е0 - Оч) + кч2/2 «• U (5),

где ч - конфигурационная координата, И - энергия кулоновского отталкивания двух электронов, о и к соответственно

леФормапионныи потенциал и жесткость решетки при локальной деФормапии, Е0 - энергетическое положение пустого примесного уровня при ч = 0.'.

Минимальная. - энергия одноэлектронного квазилокального состояния находится выше энергии Ферми на величину * = (Е0 - Ef)/2 - U/4- Пользуясь численными опенками авторов 17), величину » можно считать - 40 мэв. Если предположить, что введение Мп в РьТе не приводит к существенному изменению Q и ч, изменение конфигурационной диаграммы при увеличении X можно •качественно представить рисунками 56 и 5в.. таким образом,

г/* г

£

£

Т

2

{

с - о, го, * \ 'к

а

Е

Рис. 5- Конфигурационные диаграммы для модели двухэлектронного квазилокального состояния для РЪТеПп) (а) и ■ Рь}_хНпхТеС1 л) (б.в). (См.-текст).

одноэлектронный уровень должен попадать в запрещенную зону в сплавах, для которых выполняется условие Еа > *>■ как следует из экспериментальных данных по исследованию кинетики фп. именно ъ этих твердых растворах наблюдается появление сравнительно быстрых релаксации насяду с участком задержанной фп. Кинетические характеристики для этих составов (X ¿(¡,¿8 5) качественно подобны полученным для. РъТе(ба). для которого метастабильное (одноэлектронное?) состояние расположено ниже дна зоны проводимоети-

В шестой главе рассматриваются свойства РъТе при введении магнитных примесных добавок - Сг и Тш- В первом параграфе главы рассмотрены литературные данные о состояниях редкоземельных и переходных элементов в РьТе. Далее приводятся результаты исследования температурных и барических зависимостей гадьваномагнитннх коэффициентов в РъТе(Сг) с различным содержанием хрома- полученные экспериментальные результаты показывают, что в твердых растворах РьТе(Сг) с концентрацией электронов -1-2 сн"3 энергия Е = + Ев/2 остается

близкой к постоянной величине как пли изменении температуры, так и пол действием гидростатического сжатия. Это свидетельствует о наличии эффекта стабилизации положения уф на ~ 100 нэв выше дна зоны проводимости-

В пелон данные, подученные ' для рьТе(Сг). качественно •повторяю г результаты. • полученные ранее для- PbTe(In). Pbj-xSnxTe(In) С91- Разнила состоит лишь в энергетическом положении стабилизированного УФ. в РьТеПп) при Т = i. 2К Е{ - Ес - 70 мзв. в РьТе(Сг) - 100 нэВ- Наблюдаемые аналогии в перестройке энергетического .спектра для РьТеПп) и РьТе(Сг) наводят на кысль об обшей природе примесных уровней в этих соединениях. Формирование этих уровней мохег быть связано' с образованием.комплексов, включающих наряду с атомом примеси собственные дефекты кристаллической решетки

Исследование оспилляпия ШдГ в образцах рьТе(Сг) со стабилизированная УФ показало, что функция р(Н) имеет участок насыщения, на всех осиилляоионных кривых проявляется отчетливое спиновое растепление уровнен Ландау. Характерной особенностью кривых (др/р0)(1/Н) является полное удвоение частоты в сравнительно узкой диапазоне магнитных полей. Количественно данную особенность можно охарактеризовать некоторым полем Н^, в .котором, пересекаются огибавшие основных и дополнительных, связанных со спиновым расщеплением, экстремумов оспилляmm ШдГ (рис. 6). найдено, что значения H¿ уменьшаются с повышением температуры и существенно различаются для разных образцов с почти одинаковыми значениями п. но'разным содержанием ХРома.

принципиальное различие влияния примесей in и О на энергетический спектр электронов в РьТе состоит в том. что Сг практически во всех зарядовых состояниях является магнитоактивнын- Обнаруженные особенности в оспилляцияз ШДГ в РьТе(Сг) мы связываем со свойствами. характерными для полумагнитных полупроводников. Обменное взаимодействие в этих системах приводит к перенормировке эффективных г-Факторов зонных электронов:

g" - еа * в' (Н.Т). (6)

где добавка i' к г-Фактору становится Функцией нагнитного поля и температуры. Анализ осцилляция ШдГ в РЬТе(Сг) проводился с использованием методики. подробно описанной в работе С10] применительно к полумагнитнону полупроводнику Hgi-xFexSe.

Рис- 6- Вид записи осцилляции др/р0 в масштабе 1/н для образца рьТе(Сг) при разных температурах- Н(|<100>-

Для опенки эффективности обменного взаимодействия между зонными электронами и локализованными магнитными моментами было использоваться общее соотношение:

е'(Н.Г) = д^Ш.П/Н. (7)

где является функцией обменных интегралов," эффективного магнитного момента отдельного атома О и концентрации локальных моментов С,,,. В5 (Н. Т) - функция Бриллюэна- Возможное присутствие

О в РъТе в разных зарядовых состояниях и неопределенность в распределении хрома по состояниям с разным магнитным моментом не позволяет произвести даже оценочный "расчет обменного интеграла взаимодействия. Тем не менее, проведенный расчет параметра позволил квалифицировать РьТе(Сг) как новый' полумагнитный полупроводник. , .

Исследование гальваномагнитных и оспилляпионных эффектов в монокристаллах РьТе(Тт) показало, что Тга является донором и позволяет повышать концентрацию электронов в кристаллах до значении п ~ 1020 см"3. Однако. эФФекг пиннинга УФ не наблюдается. Вид осцилляция ШдГ в РьТе(Тщ) не позволяет сделать определенных выводов о магнитных свойствах Тт, поскольку спиновое растепление экстремумов не проявляется.

2 седьмой главе рассматриваются возможности 'модификации энергетического спектра и Фотоэлектрических свойств при составлении многокомпонентных твердых растворов на основе теллурида свинца. приводятся результаты исследования электрофизических и Фотоэлектрических свойств сплавов на основе рь0. 758115. 2эТе (1п) с изовалентными примесями замещения как в подрешетке металла (бе), так и в полрешетке халькогена (Э, 5е)■ Выбор состава твердого раствора определялся тем, что в рь0. 75Бпо. 2эте(1п) пиннинг уф осуществляется внутри запрещенной зоны и сплавы именно этого состава характеризуются наиболее высокой Фоточувствительностью. Как следует из экспериментальных данных, вид примеси замещения может весьма существенно влиять на положение примесного уровня. Так. введение <3е и Бе приводит лишь к сравнительно слабому уменьшению Еа. а добавление Б увеличивает Еа довольно резко. Задержанная ФП во всех исследованных кристаллах наблюдалась при температурах Т < Тс ~ 25 К. Определены значения максимальной концентрации электронов птах, полученные в условиях подсветки тепловын источником, и соответствующие значения холловскои подвижности ц. В образцах с заметенным теллуром значения птах ниже в сплавах с большей концентрацией Б и Бе. В образцах, легированных бе, наблюдается противоположное явление: концентрация неравновесных электронов при Фиксированной .Т* несколько выше в сплавах с большим содержанием <3е" То же самое мозсно сказать и о подвижности и. Увеличение концентрации Б и Эе снижает величину и; введение Се • приводит к увеличению подвижности почти на порядок.

Приводятся результаты исследовании гальваномагнитных и Фотоэлектрических характеристик сплавов 2РьТе-Т1В1Те2-Обнаружено, что в монокристалдическом слитке, полученном методом направленной кристаллизации расплава из шихты, содержащей 2 мол.'/. Т1В1Те2" имеется ограниченная по объему область, характеризующаяся высокими значениями удельного сопротивления. Однако, анализ экспериментальных результатов, включающих температурные зависимости удельного сопротивления и коэффициента Холла, вольтанлерные характеристики, кинетику ФП, позволяет предположить, что по крайней нере в области высокой компенсации образцы 2РьТе + 2 мол. '/■ ,Т1В1Те2 представляют собой кристаллы с макроскопически неупорядоченной примесной подсистемой, сильно модулирующей рельеФ зон-

в заключительном параграфе приводятся результаты исследования осцилляции ШдГ в РЬТе5_2Бх. Интерес к этому твердому раствору в первую очередь связан с обнаружением низкотемпературного сегнетозлектрического Фазового перехода гш. который может проявиться и в изменении электронного спектра. Исследованные кристаллы обладали проводимостью п-типа. Изучение, ойшлляпий магнетосоцротивления проводилось- при гелиевых температурах 'с использованием двухкоорлинатного поворотного устройства в нагнитных полях Н до 50 кэ. Полученные оспилляционные зависимости характеризовались присутствием двух частот: высокой" и модулируюшеи ее низкой- -Исследование розетки вращения сечений поверхностей Ферии Б при повороте образца в двух плоскостях показало, что поверхность ф^рми, .соответствующая высокочастотным осдилляпиям. представляет собой эллипсоид вращения с отношением экстремальных сечении «2 = ^-ах^^т ~ 1-2- Таким образом, коэффициент анизотропии я2 для этого эллипсоида весьма .существенно отличается от величины = ю. 5 для Р1>Те- Полученные экспериментальные данные не позволяет однозначно описать полную картину изменения энергетического спектра в твердом растворе рьТе)так как экспериментально определены пе все параметры, необходимые для построения модели-Однако можно сделать некоторые определенные выводы- Анализ оспилляпионнои картины для образцов, с х =0-03 и X = о.Об указывает на наличие выделенного эллипсоида, поверхность Ферми которого близка к сФере- Характер изменения анизотропии Ь-

эллипсоидов, а также величина энергетического растепления долин носит лишь оценочный характер.

Приведенные результаты являются свидетельством того, что информативность исследований осцилляции ШдГ с точки зрения изучения Фазовых переходов весьма велика, в этой связи важно отметить, что изменений вида осцилляции Идг, характерных для энергетического спектра при сегнетоэлектрическом Фазовом переходе в РьТе1_хЗх, в МСХС не наблюдалось- Это ножег быть еще одним аргументом в пользу того, что за свойства МСХС в первую очередь ответственна перестройка в примесной подсистеме, а не Фазовый переход кристаллической решетки в пелом.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведены комплексные исследования гальваномагнитных, оспилляпионных и Фотоэлектрических явлении в теллуриде свинна, легированном ба, Сг, Тш; твердых растворах Р1>1-хЗпхТе(1п); РЬ}-хНпхТе(1п); РЬ!-хМпхТеССа); РЬ1-хеехТе(ва);

рь0-755п0. 25Те (1п) 0 изовалентными примесями замещения бе. Э, Бе; сложно легированном соединении 2РьТе + Т1В1Те2- а также в узкошелевых полупроводниковых твердых растворах 1п1_хТ1хТе-Измерения проводились в температурной интервале 1.6 1 т 1 400 К, в магнитных полях до 60 кЭ, пол давлением до 26 кбар, в условиях подсвети различными 'источниками излучения, свойства РЫе (Са) и РЬ1-х5пхТе(1п) исследованы как для монокристаллов, так и для пленок, синтезированных с привлечением различных .технологий.

.Проведенные исследования позволили существенно расширить ряд модифицированных соединений халькогенидов свинпа (МСХС) и получить дополнительные ' сведения о природе примесных состоянии, ответственных за Формирование основных свойств МСХС - пиннинга УФ и метастабильных электронных состояний. модификация энергетического спектра полупроводниковых материалов посредством легирования и составления широкого ряда твердых растворов позволила выработать рекомендации по их практическому использованию.

2- Установлено, что в сплавах РЬд. 783по. 22Те11п) с содержанием индия от 0-01 , до 0-2 ат- / зависимость положения уровня Ферми (УФ) от концентрации 1п соответствует эФФёкту

"мягкой стабилизации" химического потенциала и переходу металл-диэлектрик при увеличении концентрации примеси. -

Обнаружен новый тип осцилляции - осциллирующий характер изменение мгновенных времен релаксации концентрации неравновесных носителей заряда, созданных ИК-подсветкои. . в квантующем магнитнон поле.

3- Результатом проведенных исследовании явилось обнаружение эффекта шшнинга УФ в твердых растворах РЬ1_хНпхТе (1п), РЬ[-хНпхТе(6а), Рь^хбехТеЮа). определен характер перестройки энергетического спектра указанных соединений при изменении состава твердого раствора Х- Показано, что увеличение X во всех исследованных твердых растворах приводит к смешению стабилизированного УФ вниз по шкале .энергии относительно дна зоны проводимости. в РЬ;-хНпхТе(1п) при x ~ 0-05 обнаруяен переход металл-диэлектрик- Исследование влияния облучения быстрыми электронами на свойства ръте(ба) позволило получить дополнительные данные, подтверетахшие стабилизацию УФ в этом соединении-

4. Показано, что в РьТе(Сг) наблюдается эФФект вднникга УФ на уровне Е^ -. £с ~ 100 мэв, что соответствует концентрации электронов п ~ (1.2М.З)" 1019 см"3. Построены диаграммы перестройки энергетического спектра РьТе(Сг) под действием давления и пси изменении температуры- Вид диаграмм качественно аналогичен полученным ранее для РЬ1-х5пхТе(1п): положение при изменении Т и Р остается Фиксированным относительно середины запрещенной зоны.

5- Обнаружено, что явление задержанной фотопроводимости (ФШ наблюдается в РЬ]~хМлхТе(1п) при Т ! Тс ■ 20 к, а в РЬ1-хНпхТб(6а) и РЬ1.х0ехТе(За) при Т ! Тс ~ 80 К- То есть величина Тс практически не зависит ог состава твердых растворов X, а определяется видом примесной добавки- В то же время кинетика ФП претерпевает существенные изненения при увеличении Х- сравнение зависимостей в твердых растворах с различным X показывает, что они как правило характеризуются наличием по крайней мере двух участков: первоначального быстрого спада и последующей осгаточноя ФП- Соотношение долей этих процессов по сути определяет как интегральную скорость релаксации, так и Фоточувствительность материала. Для интерпретации полученных данных предлагается модель, учитывавшая существование в

энергетическом спектре твердых растворов наряду с основным состоянием примеси, отвечающим за пиннинг УФ, метастабильного уровня. кинетические лропессы определяются взаимным расположением этих уровней относительно краев разрешенных зон, а также процессом оптической перезарядки примесных состоянии при подсветке.' ' ' '. ' '

Б. Исследованы спектры ФП вблизи края собственного поглощения для монокристаллов и пленок РьТе(Ga) в температурном Интервале 77 - 100 К. Для монокристаллов обнаружен резкий пик ФП в области энергия на - 20 мэВ меньше Eg, амплитуда которого зависит от способа синтеза кристаллов. Определено, что в пленке структура края поглощения хорошо описывается соотношением Othu) ~ (nu - Eg) l/2/iiw, Eg (77 К) = 220 мэВ. Пик примесного поглощения существенно- . меньше по. амплитуде. но его энергетическое положение не изменяется по отношению к монокристаллическим образцам. Анализ полученных спектров ФП и их сопоставление с известными литературными данными подтверждают положение о существовании основного и метастабильного состояния принеси.

- 7. Обнаружено, что гальваномагнитные и Фотоэлектрические свойства пленок РЬТе(Ga) и Pbi-xSnxTe(In) качественно .. соответствуют свояствам . монокристаллов- Разработан новыя. режим работы для ФПУ на основе пленок Pbj-xSnxtedn). Предложенный резким основан на периодическом накоплении полезного сигнала и сбросе информации при подаче импульса электрического поля, метод позволяет повысить быстродействие указанных систем до - 100 икс. расширить спектральный диапазон, благодаря возможности использовать для создания ФПУ сплавы из более широкой области составов Х-

8- При исследовании тенпературных зависимостей удельного сопротивления Р(Т) и постоянной Холла КХ(Т) в монокристаллах Pbi_xGexTe(6а) и пленках PbTe(Ga) получены Результаты, интерпретированные в рамках • гипотезы, предполагающей неустойчивость лонорного действия Ga в РЬТе по отношению к напряжениям, возникающим в кристаллической решетке твердых растворов Pbj-xGexTe(Ga) при Фазовом переходе, либо в пропессе охлаждения системы пленка + подложка.

9- Анализ оспилляпии Шдг в РьТе(Сг) со стабилизированным 'положением уф позволил установить, что РъТе(Сг) является новым

полумагнитным полупроводником- описание осцилляпионных кривых проводится в предположении, что эффективный в"-Фактор электронов зависит от температуры и напряженности нагнитного поля Н-

10- Определен характер изменения энергетической шели в сплавах Inj_xTixTe при изменении состава (0 < X * 0-30) и под давлением- Обнаружено, что раскрытие шели пей увеличении X сопровождается переходом металл-диэлектрик. ■ По проведенный опенкам в сплаве с X = О- 15 барический коэффициент 3Eg/3P г - 12 нэв/кбар- после достижения бескилевого состояния наблюдается перекрытие термов. Формирующих края разрешенных зон. Б сплаве с X - 0-07 давление индупирувт лишь увеличение того ate перекрытия-ц. Установлено, что в области составов X ¡ О- 12 процессы проводимости ""в сплавах InjlxTixTe определяются локализацией носителей заряда и наличием дрейФовых и рекомбиналионных барьеров. Величины низкотемпературной .энергии активации проводимости Еа (активации на порог подвижности) и параметра прыжковой проводимости с переменной длиной прыжка Т0 возрастают при увеличении х и уменьшаются при подсветке образцов, под действием давления и после гомогенизирующего отжига образцов-При Т < Тс. ~ 150 -К обнаружено . явление задержанной

фотопроводимости-

12- Обнаружено, что в области слабой локализации носителей заряда в inj-xTixTe магнитосопротивление является отрицательным-Характер магнитосолротивления исследован при изменении степени локализации. индуцированном магнитным полем, поникениен температуры, внешним давлением, полученные экспериментальные данные описываются в рамках теории квантовых поправок к проводимости-

13- Обнаружено, что введение изовалеятных примесей замещения Ge. S. Se в PbQ. yjSno. 25Те(In) приводит к изменению энергетического положения примесного уровня, ко- температура появления задержанной Фотопроводимости остается неизменной. Показано, что ввеление небольших добавок Ge (CQe < 1 ат7-> приводит к увеличению полезного сигнала фотопроводимости. .

14- Исследование сложных твердых растворов 2РьТе + TiBiTeg позволило установить, что понижение концентрации носителей заряда связано не с особенностями энергетического спектра нового твердого раствора, а обусловлено высокой степенью компенсации донорных (Ti) и акцепторных (Bi) примесей.

15- Исследованы осцилляции Шубнинова-де Гааза в твердых растворах PbTei-xSx (X = 0-03; 0-06) в области Фазового перехода. Найдено, что перестройка энергетического спектра при Фазовом перехоле в основном определяется сферизапиея одного из эллипсоидов поверхности Ферми. При ' этом сдвиг этого эллипсоида относительно трех других по энергии оказывается незначительным 1 мэв). Показано, что наблюдаемая в РьТеj-ZSX трансформация осцилляционнои картины в кодифицированных соединениях халькогенидов свинца со стабилизированным уровнен Ферми не обнаруживается.

QcHflBsng Результаты диссертации опубликованы в следущих работах:

1. Зломанов В. П. , Рябова Л. И- Легирование как метол

модифицирования свойств полупроводниковых материалов. // Тез. лекции и докладов 111 Всесоюзной школы по Физико-химическим основам получения материалов электронной техники, Улан-Уде, 1981, С. 952- Новоселова A.B., зломанов В. П. , Гаськов A.M., Рябова Л. И. ■ Лазаренко H.A., Лисина Н. Г- Легирование Pbj.xSnxTe (X = О- 00- и О- 20) галлием и каднием. // Вестник ИГУ, . серия 2, Химия, 1982, Т. 23, В-1, С. 3-17. 3. Аргюшина Н. Ю., Давидов А. В-, Зломанов В- П., Рябова Л. И., ' Тамм М- Е- Модуляция рельефа зон в монокристалличёских сплавах 2РЪТе - TiBiTe2- // ФТП, 1986, Т. 20, В-2, С. 251-256

4- Лисина Н- Г. , Быков М- А., Гаськов А. М. , Рябова Л. и. , Зломанов В- П., Новоселова А. В. Влияние кадмия на свойства Pbj -xSnxTe. //Вестник МГУ, серия 2, Химия, 1986, Т. 27.

В. 2, С. 181-189.

5- Акимов Б. А., Албул А. В., Давыдов А. В. , Зломанов В. П. ■ Рябова Л. И-, Тамм Н. Е. Кинетические явления и перколяпи-онная проводимость в твердых растворах 1гц-хТ1хТе.

// ФТТ, 1986, Т. 28. В. 9. С-2680-2687-6. Акимов Б. А-, Албул А- В., Никорич А. В-, Рябова Л. И.

Фотопроводимость в Рь0. 75sno. 2ste(ln) с изовалентными примесями замещения. // ФТП. 1986. Т. 20, В. 4, С-629-633-7- Акимов Б. А., Албул А. В-. Бранят Н. Б-, Рябова Л. И..

Тамм М. Е- Влияние давления на энергетический спектр и . проводимость в магнитном поле сплавов Inj-xTixTe-

- 28 -

// ФГТ, 1987, Т. 29, В. 1. С. 16-22-В- Новоселова а-В-. Зломанов В. П.. Гаськов A.M.. Рябова JI. и-, Лисина.Н. Г. Легирование (РЬ]_Х Snx)i-y7ey IX = О-00 и 0.20) гзллием и кадмием. // В кн. Легированные полупроводниковые материалы-// М.. Наука. 1985, с. 66-709- Акимов Б. А., Албул А. В-. Никорич А- Б., Широкова Н. А-, Рябова Л. И. Неравновесные состояния, индуцированные игс-полсветкои, в сплавах Pbj-xSnxTe(In) (Х~0-22) с различным содержанием индия. // 5>т 1988. Т. 22. В. 2. С. 248-25410- Акимов Б-А., АЛбУЛ а. В-. , БранДТ н. Б-, никорич А. в., Рябова Л. И. Осцилляции времен релаксации концентрации неравновесных электронов в.сплавах Pbj-xSnxTe(in) в магнитном поле-//ФНТ, 1988. Т. 14, В. 3, С-301-304-11- Акимов Б-А., Вертелешиш П. В., злоианов В. П. , Рябова Л. И.. Тананаева О-И-, Широкова Н. А. РьТе(Сг) - полумагнитный полупроводник. // Тез. докл. XI Всес. конФ- по Физике полупроводников- Кишинев,. 1988. Т. 2. С. 160-16112- Акимов Б-А-. Вевтелепкии П-В-, Зломанов В-П-, Рябова Л. К., Тананаева 0-И-, Широкова Н-А. Освидляшш Щубнивова де-Гааза Б PbTeiO)-// 5>ТП, 1989, Т. 23, В-2, С-244-249-13- Акимов Б- А.. Никорич А- В- , Рябова Л. К- ■ Широкова н. А. Переход металл-диэлектрик в твердых растворах Pbj-jjHnxTeCIn). // ФТП. 1989. Т. 23. В-6, С. 1019-102414- AKimov В-'А- . Brandt N-В-. Xh.oKlUov D-Е- . Kvabova L- I •

Local metbastable states in A4B6- // Abstracts Int. Conf-on Narrow бар Semiconductors and Related Materials-6aithersburg, Maryland, USA. 1989, P-E6-

15- AKimovB-A-. VerteletsltiY P-V-. P.vabova L- 1- , . StiiroKova H-A- PbTe(Cr) - New Semimagnetic Semiconductor-// Abstracts Int-Conf-on Narrow бар Semiconductors and Related Haterials. Gaitbersburg, Maryland, USA. 1989. P-E6-

16- Каширская Л-М-. Рябова Л-И-, Тананаева 0-И-. Широкова Н- А-Гальванонагнитные характеристики твердых растворов РЪТе (Сг) при изменении температуры и под давлением-// ФТП. 1990.

Т. 24. В-8. С-1349-1353-

17- Davidov А-V- . Zlomanov -V-Р- , Тают К-Е- . Ryabova L- I-A new variable energy Sap semiconduKtor in Tl-In-Te system. // Abstracts of VIII Int- Conf- on Ternary and Hultinar-/ Compounds, Kishinev, USSR, 1990, P- 108-

- 29 -

18. AKimov В. A-, EBorov U.K., Nlkorlcb A- V., Rrabova L- I-

Photoconductivity of PJt>i-xitaxTe(Ga) alloys. // Abstracts of VIII Int. Conf. on Ternary and Multlnary Compounds. KlsiUnev. USSH. 1990, P- 18919. АКИМОВ Б. А.'. АЛбУЛ А-В-, Лавылов А. В., зломанов В. П., Рябова Л. И., Тамн Н- Е. Датчик давления. // Авторское свидетельство SU N 1527524 А1, зарегистр. 8 августа ;989 г. 20- Акимов Б. А. , климонския С. О.. Рябова Л. И. Долговременные релаксационные процессы, индуцированные электрическим полем в диэлектрической Фазе сплавов Pbj_xSnxTe(In). // В сб. "Структура и свойства соединений AIVBV1". Москва. "Металлургия", 1990, с. 106-11321. АкимовБ. А., коробейникова Е. Н-, Рябова Д. И., Тамм М. Е. Влияние Тп на свойства теллурида свинпа.//ФТП. 1991. Т. 25,

B. 2, С. 342-34422- Акимов В. А. , Белоконь с. А., Лашевскии 3. и., Егоров к- н- .

Лакеенков В. Н., Никорич А. В. , Рябова Л. И. • энергетический спектр и фотопроводимость твердых растворов Р»}_хНпхТе (6а). // ФТП. 1991. Т. 25. В-2. С. 250-25423- Акимов Б.-А. ■ зломанов Б-П., Рябова Л. И., хохлов Д. Р. Перспективные материалы ИК-оптоэлектроники на основе соединений группы a4Bs-// высокочистые вещества, 1991. ' в. 6. с. 22-35. ' "

24. АКИМОВ Б- А- ■ АЛбУЛ А-В-. Брандт Н-Б., Мусалитин А-Н. . Рябова Л. К-, Скипетров Е. п. Способ изготовления Фоторезистора. //положительное решение о выдаче авторского свидетельства ло заявке Н 4955170/25, приоритет от 28.06-91. Положительное решение о выдаче патента РФ по заявке

N 4955170/25(056081) ОТ 03.06.93.

25. Белоконь С. А.. Верещагина Л. Н- , Иванчих И- И., Рябова Л- И- , Хохлов д:р- Характер изменения свойств РъТе(ба) при изменении степени легирования.// ФТП. 1992, Т. 26, В. 2.

C. 264-269.

26. Zlomanov V. Р-, GasKov А-И-, Eyabova L.I. Uon-Stoiciilometry, doping and anomalous optoelectronic properties of some 1V-V1 compounds. Book of Abstr. IV-tH European Conf. on Solid State Cbemlstrr. Dresden, Germany, 1992. P. 2127- Акимов В. A.. Лебедев А. И.. Рябова Л. И. Изменение зонной

структуры в PbTei_xSx при Фазовой переходе. // ФТТ, 1993,

т. 35, В- 1, С-169-172-28- AKiraov В-А-, Ryabova L-1-. SlynKo Е- 1- Strain-induced

reconstruction of impurity states in PbTe(Ga)- J/ Abstracts Materials Research Society Spring Heetmg, 1993, Sail Francisco. Hariott, P- 225- 1993 MRS Spring Heetmg Proceedings, V- 308 - Thin Films-Stressed and Heciiamcal properties IV, November 2. 1993. 29. Ryaiova L- 1-, Tamm H- E- Tm dopins of lead telluride-

// Abstracts Haterials Research Society Spring HeetinS, 1993, San Francisco, Hariott. P- 120-■ 1993 IffiS Spring Heeting Proceedings, V- 301 - Rare-Earth doped Semiconductors, September 15. 19Q3-30- Акимов Б. A., Албул А- В-, Иванчик и- И., Рябова Л- И.

Слынько Е. И.. Хохлов Д. Р. влияние легирования галлием на свойства твердых растворов Pi>i-xGexTe. // ФТП. 1993, Т. 27. В. 2. с. 351-354. 31 • AKiraov В-А-, Ryabova L-J-, ShumsKiy V-N-, Petikov И. 1-An operating regime based on switching effects for photodetectors of Pbj-xSnxTe(In) HBE films. // Infrared Pays- . 1993. V. 34.- N4, P-375-378. 32- AKimov B- A-. Ryabova L-I- Ketastable electronic states caused by native defects and Ш-<1 group impurietles in A4B*> seiolconductors-// KCDS-1 Defect and Diffusion Forum.

1993, V- 103-105. P. 85-104- • .......

33. AKimov B-A-. Dmitriev A-V. , KhoKniov D-R-, Ryabova I- I. Carrier transport and non-etluiUbriwn Phenomena in doped PbTe and related materials.// Phys-Stat. Sol. (a), 1993, V. 137. P. 9-55.

34- AKimov B-A-. GasKov A. H-, Glonty V-'N. . IvanchiK I- 1. . Putilin F- И- . Ryabova L- 1- The laser deposited PbTe (Gal films. // Phys. Stat- Sol- (a). 1994, V. 142, P. 85-8975- AKimov B- A- . Brandt N- B- , KhoKhlov D-R-, Ryabova L,. I-

A new type of material with high photosensitivity for optoelectronic and Infrared technolosy- //J- of Advanced Kate-rials. 1994, V- 1, N1. P. 13-18-

- 31 -

Цитированная литература

1- Акимов Б. А.. Бранлт Н. Б. , Никифоров В. Н. Электрические домены в металлической Фазе сплавов Pbj-xSnxTe<In). // ФТТ, 1984, т. 26. В. Б,, с. i602-1608.

2- Гришечкина С. П-, жураблев А. А., Моллманн К. -П.,

Херрманн К.X. Резонансный внутрипентровый переход в теллуриле свинпа, легированном галлием.// ФТП, 1991. Т. 25,

3. Белогорохов а. И- , Слынько Е. И., Хохлов л. Р. Аномалии

спектров Фотопроводимости PbTe(Ga).// Письма в ЖТФ, 1992, Т. 25, В. 3, С. 207-2094- Акимов Б. А., Бранлт Н. Б-, Рябова Л. И., Хохлов Д-Р-,

Чудинов С. М. , япенко о. Б. Аномальное поведение примесных центров в сплавах Pbj-xSnKTe(Ga) под действием давления.// Письма в ЖЭТФ, 1980, т. 31, в. 5, с. 304-3075- Альтшулер Б- Л. , Аронов А. Г. , Хмельницкий Л. Е.

Об отрхшательном магнитосопротивлении в полупроводниках в области прынковой проводимости. // Письма в ЖЭТФ, 1982.

. . т. 36, в- 5,. с. 157-160.

6- Альтшулер Б. А. , Аронов А. Г. , Ларкин А. И., Хмельницкий Д. Е-Об аномальном магнитосопротивлении в полупроводниках// ЖЭТФ. "1981," т. 81, В- 2(8), С- 76817837- Каиланов В- И- , Рыков С- А- , Рыкова М- А- , Сюрис О- В-

Исследование метасгабильных квазилокальных состоянии индия в теллугиде свинпа методом туннельной спектроскопии. // ФТП, 1990, Т. 24. в. 1, с. 144-151.

8. волков Б. А. , Панкратов О. А. Ян-Теллеровская неустойчивость кристаллического окружения точечных дефектов в полупроволни-

' ках А^в6-//ЛАН СССР. сер. "Физика", 1980, т. 255, в. 1, С. 93-97.

9. Кайланов В. И., Равич Ю. И- Глубокие и резонансные состояния в полупроводниках типа а4в6-// уфн, 1985, т. 145, в. 1, с-51-86-

10. Vazlri Н. Relfenberger Е- Spin-dependent scattering of conduction electrons in diluted magnetic semiconductors: Hgi-xFexSe- // Phvs- Rev. B. 1985, V. 32, N6, P-3921-3929-

И- Абдуллин X-A-, Лебедев А-И-, Гаськов A-H-, Лемин В-H-. Зломанов В- П- структурный Фазовый переход в твердом растворе PbTei-xSx- //Письма В ЕЭТФ, 1984, T-40, N6. С-229-23 1-