Эпитаксиальные фоточувствительные структуры на основе теллуридов свинца-олова

Климов, Александр Эдуардович

Эпитаксиальные фоточувствительные структуры на основе теллуридов свинца-олова тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Климов, Александр Эдуардович АВТОР

доктора физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Новосибирск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2005 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.10 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Эпитаксиальные фоточувствительные структуры на основе теллуридов свинца-олова»

Автореферат диссертации на тему "Эпитаксиальные фоточувствительные структуры на основе теллуридов свинца-олова"

на правах рукописи

КЛИМОВ Александр Эдуардович /у? /

ЭПИТАКСИАЛЬНЫЕ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ТЕЛЛУРИДОВ СВИНЦА-ОЛОВА

специальность: 01.04.10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Новосибирск -2005

Работа выполнена в Институте физики полупроводников СО РАН

Научны! консультант:

доктор физико-математических наук Шумский В.Н. Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Войцеховский Александр Васильевич

доктор физико-математических наук,

профессор Засавицкий Иван Иванович

доктор физико-математических наук Ковчавцев Анатолий Петрович

Ведущая организация: Московский государственный университет

им. М.В. Ломоносова, физический факультет

Защита состоится 1 ноября 2005 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д.003.037.01 при Институте физики полупроводников СО РАН по адресу: 630090, Новосибирск, проспект академика Лаврентьева, 13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики полупроводников СО РАН

Автореферат разослан 19 августа 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук, профессор

А.В. Двуреченский

\ЧооЧ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Твердые растворы теллуридов свинца и олова РЬТе - ЭпТе интенсивно изучаются и используются с начала 60-х годов, когда были разработаны технологии получения достаточно совершенных монокристаллов этих соединений [1]. В значительной степени интерес к РЬвпТе (свинец-олово-теллур - СОТ) связан с возможностью изготовления на его основе приемников излучения (ПИ) инфракрасной (ИК) области спектра. Обусловлено это тем, что, в зависимости от содержания олова, ширина запрещённой зоны СОТ меняется от Е, = 0,2 эВ (РЬТе, край фундаментального поглощения Ххр=5+6 мкм в зависимости от температуры) до Нг = 0 при содержании теллурида олова около 35 % (при температуре жидкого гелия). При этом расчётные пороговые параметры фотодиодов (ФД) на основе СОТ диапазона чувствительности до Хч,=12+14 мкм, определяемые концентрацией равновесных и временем жизни неравновесных носителей заряда, близки к предельным, ограниченным фоновым излучением. Разработка технологии таких ФД на основе метода молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) и исследование их свойств является составляющей частью данной работы, что в значительной степени определило её актуальность.

Тонкоплбночные технологии создания ФД на основе СОТ с предельными характеристиками развивались различными коллективами исследователей с 70-х годов. В этом случае роль процессов на поверхности плёнок и на других границах раздела, а также в приграничных областях, возрастает по сравнению с объёмными монокристаллами. Такие процессы существенно сказываемся на параметрах плёнок и на свойствах приёмников излучения (ПИ) на их основе. Это касается не только рекомбинационных и шумовых характеристик плёнок, но и таких равновесных параметров, как измеряемая концентрация и подвижность носителей заряда. В значительной степени свойства приповерхностных областей определяют темповые токи ФД н их шумы. Исследования свойств границ раздела и приграничных областей плёнок СОТ и их влияния на характеристики ФД являются составляющей частью данной работы и также определяют ее ак дальность.

Наконец, обнаруженные в 70-х годах необычные свойства легированного индием теллурида свинца [2], а затем и СОТ [3-5], сделали актуальной разработку ПИ нового типа, а именно - фоторезисторов дальнего (до 20 мкм и более) ИК диапазона длин волн. Многочисленные данные по свойства СОТ<1п> были обобщены в ряде обзоров, например, в [6, 7]. Сравнительно быстро после открытия указанпых свойств на основе СОТ<1п> были разработаны и созданы многоэлементные фотоприёмные устройства (ФПУ), описанные в главе 5 настоящей работы. Их высокие пороговые параметры определяются использованием межзонных оптических переходов в СОТ с большим коэффициентом поглощения, большим временем релаксации фотопроводимости и чрезвычайно гью вплоть

до температур, близких к температуре жидкого гелия (так называемое «диэлектрическое состояние»). Тем не менее, исследования свойств СОТ<1п> продолжаются и в настоящее время, примером чего служит, например, обнаружение фоточувствительности СОТ<1п> в терра-герцовой области оптического спектра [12].

Появление при понижении температуры спонтанной поляризации и резкое изменение величины статической диэлектрической проницаемости, характерное для сегнетоэлектриков. было обнаружено в СОТ<1п> достаточно давно [8]. Эти явления наблюдаются в той же области температур, в которой быстро возрастает время жизни возбуждённых светом неравновесных носителей заряда с появлением долговременной релаксации - «задержанной» фотопроводимости. Однако, изучение транспорта равновесных и неравновесных носителей заряда во взаимосвязи с сегнетоэлектрическими свойствами СОТ<1п> ранее не проводилось. Это так же определило актуальность описанных в диссертации исследований.

Основными объектами исследований являлись нелегированные и легированные индием плёнки СОТ, полученные методом МЛЭ, и различные структуры на их основе, включая р-п переходы, часть которых изготовлена на основе слове СОТ, полученных методом жидко-фазовой эпитаксии. Экспериментальные результаты получены с использованием измерений: вольтамперных и вольтфарадных характеристик (ВАХ и ВФХ) в широком диапазоне токов, ёмкостей и напряжений; шума; эффекта Холла; спектральных зависимостей чувствительности структур разного типа и пропускания плёнок; фотомагнитного эффекта (ФМЭ) в диапазоне Т=4,2-*450 К, а также с применением методов оже-электронной спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, ультрафиолетовой электронной микроскопии, рентгеноспекгрального анализа, сканирующей электронной микроскопии для комплексного исследования структуры и состава плёнок и их поверхности.

Целью настоящей работы являлось исследование неравновесных процессов в нелегированных и легированных индием эпитаксиальных плёнках РЬвпТе, определяемых как особенностями энергетического спектра электронов, наличием фазового перехода и особенностями транспорта носителей заряда, так и технологическими режимами их получения, структурой и строением их приповерхностных областей, а также разработка на основе полученных результатов технологий создания многоэлементных фогоприёмников и фотоприёмных устройств дальнего ИК диапазона.

При достижении поставленной цели в настоящей работе были решены следующие основные задачи;

- установлены особенности электрофизических свойств плёнок СОТ, связанных с технологическими режимами их получения методом МЛЭ на подложках фторисюго бария. Построена модель реальной плёнки СОТ на подложках ВаР2, базирующаяся на комплексных

исследованиях электрофизических, фотоэлектрических и оптических свойств плёнок СОТ в широком диапазоне температур;

- разработана технология МЛЭ и послеростовой обработки эпитаксиальных плёнок СОТ<1п>, при которых их состав, содержание в них индия, стехиометрия и другие параметры воспроизводимо обеспечивают низкую (¿Ю'+Ю9 см"*) концентрацию равновесных носителей заряда и высокую фоточувствительность при Т<20^30К;

1 - построена модель плёнок СОТ<1п>, основанная на проведённых комплексных иссле-

дованиях электрофизических, фотоэлектрических и диэлектрических свойств в температурном диапазоне Т=4,2-"-300К, учитывающая влияние сегнетоэлектрического фазового перехо-

I да на электронную подсистему СОТ<1п>, инжекцию носителей заряда с контактов и их за-

хват на ловушки;

- разработана технология получения приёмников излучения н фотоприёмных устройств, включая линейчатые (ЛФГГУ) и матричные (МФПУ) на основе нелегированных (фотодиоды) и легированных индием эпитаксиальных плёнок СОТ (фоторезисторы) с предельно высокими пороговыми характеристиками.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлено, что при остывании пленок СОТ, выращенных методом МЛЭ, содержание теллура вблизи поверхности снижается вследствие его испарения, что приводит к образованию п+-слоя, а при последующем взаимодействии с атмосферой при комнатной температуре обогащённая металлами тонкая приповерхностная область нелегированных плёнок СОТ приобретает дырочную проводимость. Предложена и рассчитана трёхслойная модель таких плёнок, состоящая из квазиобъёма, обеднённой теллуром приповерхностной области п+-типа проводимости и тонкого поверхностного слоя р+ - типа проводимости. В рамках этой модели объяснена сложная температурная зависимость эффекта Холла в нелегированных плёнках СОТ, включая двукратную смену знака. Обнаружен аномальный (отрицательный)

1 ФМЭ, соответствующий преимущественной диффузии генерируемых свеюм неравновесных

носителей заряда на освещаемую поверхность. На основе полученных данных по ФМЭ и фотопроводимости (ФП) определены величины скоростей поверхностной рекомбинации в

интервале температур Т=80+180 К на свободной поверхности плёнок (в ■»2+8105 см/с) и на гетерогранице РЬЯпТе/ВаР? ($ =104->-105 см/с). Найдено, что источником избыточного шума типа 1/Г в нелегированных плёнках СОТ является приповерхностная область, а в фотодиодах на их основе - поверхностные каналы утечки.

2. Установлено, что при температурах Т < 2СК25К ВАХ легированных индием плёнок СОТ, для которых наблюдается «переход в диэлектрическое состояние», в значительной степени определяется объемным зарядом, инжектированным в образец из контактов, т.е. оп-

ределяющим механизмом протекания тока при низких температурах является ток, ограниченный пространственным зарядом (ТОПЗ), если напряжённость электрического поля превышает величину Е=10 В/см. Расчеты ВАХ при Т=4 ,2 К для РЬо^По^Те <1п> с мелкими ловушками, равномерно распределенными в интервале энергий 1+6 мэВ ниже дна зоны проводимости, показали хорошее согласие модели с экспериментальными данными. Хорошее качественное совпадение с экспериментом показали также расчеты для одного уровня ловушек с учетом эффекта Пула-Френкеля.

3 Показано, что температурная зависимость тока в СОТ<1п> без освещения определяется соотношением между равновесной концентрацией носителей заряда и зарядом, инжектированным с контактов. Вследствие этого в координатах I = /(1 / Т) наклон кривых в температурной области Т=4,2—ЗОК сильно зависит от напряжения смещения. Расчеты температурной зависимости ТОПЗ в предположениях, сделанных ранее при расчете ВАХ, дали согласие с экспериментом только при учете температурной и полевой зависимости диэлектрической проницаемости СОТ<1п>, которые были определены экспериментально.

4. Впервые обнаружена сильная (до 2-х и более порядков) зависимость величины низкочастотной диэлектрической проницаемости е от уровня освещенности пленок СО'Г<1п> при гелиевых температурах. Определяемая по температурной зависимости 1/е, характерной для сегнетоэлектрического фазового перехода, точка Кюри при освещении сдвигается в сторону более низких температур.

5. Установлено, что ВАХ образцов СОТ<1п> при постоянном освещении в области фундаментального поглощения при Т < 20*25К согласуются с моделью ТОПЗ. Покатано, что большие времена релаксации фотопроводимости связаны с захватом электронов и увеличением времени жизни неравновесных дырок. Предсказанное в модели преобладание в фототоке дырочной компоненты подтверждено данными по измерению эффекта Холла при освещении.

6. Предложена модель для описания свойств СОТ<1п>, основанная на учёте роли уровней прилипания (ловушек) в процессах транспорта носителей заряда (инжекционных токах), учитывающая температурную и полевую зависимость е. На основе модели рассчитаны ВАХ в темноте и при различных уровнях освещенности, хорошо согласующиеся с экспериментальными данными Показано, что неэкспоненциальные зависимости нарастания и спада фототока могут быть следствием перечисленных факторов в комбинации с большим временем жизни межзонной излучательной рекомбинации. В рамках этой модели нашло объяснение гашение фототока импульсом электрического поля, который ведёт к инжекции

электронов, рекомбинирующих с фотовозбуждёнными дырками, после чего степепь заполнения ловушек определяется ТОГО.

7. На основании анализа зависимости фотоответа от температуры источника излучения типа АЧТ с температурой Тачт=20 +65 К, подтверждённого также экспериментами с лазерным излучением с Х=336,8 мкм, достоверно установлено наличие фоточувствительности СОТ<1п> в области длин волн 1=300-^400 мкм, не связанной с разогревом образцов. Чувствительность в этой области длин волн находит объяснение в рамках представлений о сегне-тозлекгричес ких особенностях СОТ<1п> и роли инжекционных токов. В основе эффекта лежит увеличение диэлектрической проницаемости при поглощении излучения субмиллиметровой области спектра вследствие генерации одного или двух поперечных оптических фоно-нов, которое ведёт к возрастанию инжекционного тока без генерации свободных носителей заряда в объёме СОТ.

Научная и практическая значимость работы заключается в следующем:

Развиты представления об особенностях строения и состава плёнок СОТ, получаемых методом МЛЭ, и объяснён комплекс их электрофизических свойств, включая сложную температурную зависимость эффекта Холла, соотношение между сигналами ФП и ФМЭ со сменой знака последнего при изменении температуры, шумовые характеристики плёнок и структур на их основе. Построена модель реальной плёнки СОТ, учитывающая сложное строение приповерхностной области плёнок, качественно и количественно согласующаяся с экспериментами и обобщающая данные по электрофизическим свойствам

Фотоэлектрические свойства плёнок СОТ<1п> при низких температурах, включая релаксационные процессы, проанализированы с учётом их сегнетоэлектрических свойств. К ним относятся, в частности, сильная температурная и полевая зависимость низкочастотной диэлектрической проницаемости е в области Т=-15-*-25 К и впервые обнаруженная в СОТ<1п> зависимость е от уровня освещённости и его спектрального состава (фотодиэлектрический эффект). При анализе проводимости и релаксационных процессов в плёнках СОТ<1п> впервые использовано представление о них, как о диэлектриках с преобладанием токов, ограниченных пространственным зарядом, при наличии уровней прилипания, с сильной зависимостью ТОГО 01 напряжённости электрического поля и освещённости, в том числе - вследствие зависимости от этих факторов величины е.

ности тонкого широкозонного слоя; нанесения непосредственно в ростовой камере защитных диэлектрических покрытий; квазиравновесного послеростового отжига плёнок в газовой атмосфере; легирования плёнок индием в процессе роста и после его окончания.

Разработана технология линеек фотодиодов на основе нелегированных пленок СОТ с обнаружительной способностью О* >Ю10 см-Гц0,5Вт"1и установлена связь их характеристик с особенностями строения и свойств пленок, обусловленных технологическими режимами получения. Разработана технология получения многозлемептных линейчатых и матричных ПИ на основе СОТ<1п> форматом 2x128 и 128x128 элементов, а также технология изготовления соответствующих ФПУ, включающих в себя кремниевые схемы обработки фотосигнала, с пороговым потоком МЭШ<10"18 Вт-Гц"0"5 при Т=7 К, что не уступает параметрам лучших на сегодняшний день ПИ данного спектрального диапазона до 2СМ-25 мкм на основе других полупроводниковых материалов.

На защиту выносятся следующие основные научные положения.

1. Свойства приповерхностной области нелегированных пленок РЬ^пДе, полученных методом МЛЭ, в значительной степени определяют измеряемые электрофизические свойства. Наличие на свободной поверхности обедненного теллуром п* - слоя и связанного с взаимодействием с атмосферой р+ - слоя в определенной области температур определяет знак эффекта Холла и приводит к сложной температурной зависимости измеряемого коэффициента Холла вплоть до двойной смены его знака в интервале Т =■ 77-ЗООК. Большая по сравнению с границей плёнка-подложка скорость поверхностной рекомбинации на свободной поверхности, определяемая структурой приповерхностной области пленок РЪ^хЭПхТе, является причиной смены знака фотомагнитного эффекта при понижении температуры, когда диффузионная длина неравновесных носителей заряда становится сравнимой с толщиной плёнки Приповерхностная область является также источником избыточного низкочастотного шума типа 1/Г в плёнках РЬ^п^Те и р-п переходах на их основе.

2. Направленная модификация свойств плёнок РЬ^^пДе <1п> достигается посредством их отжига в атмосфере водорода в присутствии шихты [(РЬ1.х8пк),_у1пу]0>5Те0>5 в температурном диапазоне Т= 300+450 С. Такая технология обеспечивает контролируемое и воспроизводимое изменение состава, уровня легирования индием и, как следствие, электрофизических свойств плёнок (типа и величины проводимости, времени релаксации фотопроводимости при низких температурах), а также улучшение однородности свойств плёнок.

3. При низких (гелиевых) температурах иижекция из контактов и токи, ограниченные пространственным зарядом, в значительной степени определяют явления, связанные с транспортом носителей заряда в РЬ^пДе <1п>: эффект Холла и его температурную зави-

симость, вольтамперные характеристики в темноте и при освещении, релаксационные характеристики.

4. Фототок в области фундаментального поглощения в №1 «Яп^Те <1п> при низких температурах в существенной степени определяется неравновесными дырками. Величина фототока, динамика его нарастания и спада описывается излучательной рекомбинацией с учётом захвата электронов на ловушки, расположенные в запрещенной зоне, и инжекцни электронов из контактов.

5. Сегнетоэлектрический фазовый переход определяет температурную зависимость диэлектрической проницаемости в области температур Т<20 +25 К и в значительной степени сказывается на особенностях вольтамперных характеристик в РЬ^ЗпДе <1п> без освещения. Изменение диэлектрической проницаемости под действием освещения (фотодиэлектрический эффект) в существенной степени определяет величину фототока. Это связано с зависимостью фототока от уровня полевой ипжекции влияющей на процессы рекомбинации и степень заполнения уровней захвата.

6. Фоточувствительность в области длин волн Х=ЗООМОО мкм описывается в рамках представлений о сегнетоэлектрических особенностях №1 х8п,Те<1п> и роли ннжекционных юков, определяет зависимость фотоответа от температуры источника излучения типа АЧТ с температурой Тачт=20 -*-65 К и подтверждается чувствительностью к лазерному излучению с Х=336,8 мкм. В основе эффекта лежит увеличение диэлектрической проницаемости при поглощении излучения субмиллиметровой области спектра, которое ведёт к возрастанию ин-жекционного тока без г енерации свободных носителей заряда в объёме СОТ.

7. Линейчаше и матричные фотоприёмники и фотоприёмные устройства, созданные на основе проведенных физико-технологических исследований, в низкофоновых условиях при рабочей температуре Т 7 К имеют мощность, эквивалентную шуму, менее чем КГ18 Вт ГУ0-5 , что нс уступает лучшим фотонриёмникам спектрального диапазона длин волн до X, =20 +25 мкм.

Научное направление. Развитие физико-технологических основ тонкоплёночной фотоэлектроники нелегированных и легированных индием твердых растворов теллуридов свинца-олова.

Достоверность представленпых в диссертационной работе научных результатов подтверждается соответствием ряда из них результатам, полученным в других научных коллективах, включая зарубежные, а так же реализацией на их основе действующих макетов фотоприёмных устройств с высокими параметрами.

Личный вклад автора. Все эксперименты по изучению фотоэлектрических свойств плёнок СОТ и приборов на их основе выполнены лично автором или под его непосредствен-

ным руководством. Все оригинальные методики измерений фотоэлектрических свойств плёнок и нестандартное экспериментальное оборудование разработано автором. Технологические исследования, результаты которых приведены в работе, проведены, опираясь на результаты исследований электрофизических свойств плёнок и приборов на их основе, выполненных автором или под его руководством. Разработка и изготовление многоэлементных фотоприёмников и ФПУ на их основе осуществлены коллективом соавторов в рамках НИР, в которой автор был ответственным исполнителем. Автором выполнено обобщение материала статей, представленное в диссертации.

Апообапия работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференции «Фотоэлектрические явления в полупроводниках» (Киев, 1979), на IV конференции по проблемам роста и синтеза полупроводниковых кристаллов и пленок (Новосибирск, 1982), на IV Всесоюзной конференции по росту кристаллов (Ереван, 1985), на Совещании по физике узкозонных полупроводников (Москва, ФИАН, 1985), на Симпозиуме по МЛЭ (Франкфурт-на-Одере, 1987) - три доклада, на 2-ой международной конференции «Физика низкоразмерных структур» (PLDS-2) (Дубна, 1995), на Международном симпозиуме по исследованиям в области полупроводниковых устройств (Intern. Semiconductor Device Research Symposium) в США (Шарлоггесвилл, 1995) и (Вашингтон, 2001), на 8-ой международной конференции по узкозонным полупроводникам (8ft Internal. Conf. on NGS) (Шанхай, 1997) - три доклада, на Конференции по просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ-97) (Таганрог, 1997), на IV Российской конференции по физике полупроводников (Новосибирск, 1999) - 2 доклада, на 2-ом международном семинаре «Нанофизика и наноструктуры» (Киев, 2000 г.), на конференции «Микро- и нано-элекгроника» (Звенигород, 2001), на V Российской конференции по физике полупроводников (Нижний Новгород, 2001), на XVII Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночшм о видения (Москва, 2002), на совещании «Актуальные проблемы полупроводниковой фотоэлектроники» («Фотоника 2003») (Новосибирск, 2003), на конференции «Полупроводники 2003» (С-Петербург, 2003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 48 печатных работ и получен патент па изобретение. Перечень основных 28 работ приведён в конце автореферата.

Ofo>8M и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения и выводов. Объём работы составляет 384 страницы, включая 133 иллюстрации, 1 таблицу и список литературы из 290 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении даётся обоснование актуальности исследований, сформулирована цель работы и конкретные задачи, изложена научная новизна работы, практическая и научная

значимость проведённых исследований, а также основные положения, выносимые на защиту. Дана краткая аннотация диссертационной работы.

Первая глава посвящена результатам исследований по разработке технологии МЛЭ нелегированных и легированных индием плёнок СОТ, а так же послеростовой модификации свойств плёнок методом отжига в атмосфере водорода в присутствии шихты (диффузии из газовой фазы).

Обзор современных данных, сделанный в этой главе, содержит сведения об особенностях свойств теллуридов свинца - олова в зависимости от способа их получения. Обосновывается выбор метода МЛЭ для получения плёнок СОТ как для исследований, так и в качестве основы для создания ПИ дальнего ПК диапазона. Отмечается, что метод МЛЭ, помимо расширенными по сравнению с ростом плёнок из расплава и паровой фазы возможностями контроля процесса in situ, позволяет наносить пассивирующие покрытия на поверхность плёнок сразу после их роста без контакта с атмосферой, что важно при создании фоточувствительных структур.

Влияние способов подготовки подложек и режимов МЛЭ на электрофизические свойства нелегированных плёнок СОТ проанализировано в первой главе. Выбор состава плёнок (хя0,2, край фундаментального поглощения вблизи Х^ «11-12 мкм) в данном случае определялся, главным образом, перспективами приборного применения таких плёнок, а тип проводимости задавался дополнительным источником теллура- р-тип при его включении в установленных экспериментально режимах и n-тип проводимости - при отсутствии «подпыле-ния» теллура Приведены результаты исследований свойств плёнок СОТ, полученных методом МЛЭ на ряде полупроводниковых подложек (Ge, InSb, GaAs, Si) и BaF2. При определённых технологических режимах, определяемых главным образом температурой подложки, монокристаллические плёнки СОТ удалось получить па всех выбранных подложках Приведены данные по электрофизическим свойствам плёнок СОТ на Si подложках, полученных с использованием буферных слоёв фтористого кальция и фтористого бария, при Т=77 К сравнимых со свойствами СОТ на BaF2, которым в дальнейшем и было уделено основное внимание. Это было свгаапо с наилучшим согласованием параметров решёток СОТ и BaFj и их коэффициентов температурного расширения, а также с тем, что изолирующая подложка фтористого бария позволяет достоверно контролировать электрофизические свойства выращенных плёнок вплоть до гелиевых температур, а достаточно прочные химические связи BaF: исключают неконтролируемое легирование плёнок компонентами подложки.

В этой же главе описаны способы подготовки подложек BaF2 для МЛЭ, результаты анализа их структуры и химического состава на всех стадиях предростовых обработок. С использованием метода дифракционного отражения по кривым качапия отбирались крупно-

блочные монокристаллы ВаР; с размерами блоков до десятков миллиметров. Химический состав поверхности подложек контролировался встроенным в установку МЛЭ оже-спектрометром, что позволило подобрать оптимальные температуры термической очистки, при которой удаляется основная часть оставшихся после химико-механической полировки (ХМП) и химической предростовой обработки посторонних химических элементов, но ещё не нарушается стехиометрия поверхности подложки. Приведены результаты влияния электронного луча при дифракции быстрых электронов на отражение (ДБЭО) на состав поверхности, заключающиеся в уменьшении содержания фтора на поверхности. Сама ДБЭО использовалась для контроля структурного совершенства поверхности, которое улучшалось в процессе отжига при выбранных (800*870°С) температурах.

В этой же главе приведены данные по влиянию состояния поверхности подложки на электрофизические свойства плёнок Одним из критерием совершенства кристаллической структуры получаемых плёнок РЬ^ЭподТе на подложке ВаРз является величина подвижности носителей заряда при Т=77 К Показано, что применение методики ХМП подложек позволяет увеличить подвижность дырок в плёнках р-типа проводимости по сравнению с механической полировкой в 2-3 раза в зависимости от толщины плёнки.

Связь состава плёнки и её поверхности с режимами МЛЭ и с последующим контактом с атмосферой также проанализирована в первой главе. Исследования концентрации и подвижности носителей заряда от скорости роста (температуры испарителей) и температуры подложки показали, что наилучшие результаты достигаются в режимах, при которых становится существенным реиспарение РЬТе и БпТе. Использование метода рен ггеноспектрально-го анализа непосредственно в ростовой камере позволило проконтролировать состав плёнки во время роста и её приповерхностного слоя после его окончания при остывании, которые сводятся к изменению стехиометрии этого слоя в сторону обеднения её теллуром и обогащением свинцом при некотором снижении концентрации олова. Это совпало с данными по изменению состава источников при их эксплуатации, заключающимися в смещении состава источников в сторону теллурида свинца. В пределах чувствительности метода данные по оже-спектрометрии показали, что на поверхности плёнок после окончания МЛЭ присутствуют только основные компоненты, но уже кратковременный контакт с атмосферой при комнатной температуре ведёт к окислению поверхности и появлению на ней углерода

Полученные данные по составу плёнок и их приповерхностного слоя во время роста после его окончания и после контакта с атмосферой были использованы в дальнейшем для анализа электрофизических свойств плёнок, описанных во 2-й главе

Технологические режимы пол\>чения легированных индием ппенок СОТ методой МЛЭ выбирались таким образом, чтобы их состав был близок к х-О 26 Выбор состава в данном

случае определялся электрофизическими свойствами плёнок, которые при правильно подобранных режимах МЛЭ и уровне легирования индием при Т<20 К переходили в «диэлектрическое» состояние в темноте и имели большие времена релаксации фотопроводимости.

Рост плёнок СОТ<1п> вёлся из двух источников нелегированного СОТ с составом х=0,3 и х=0,2. Легирование индием осуществлялось либо в процессе МЛЭ из дополнительного источника 1п, либо путём напыления тонкого слоя 1п после окончания роста с последующей его «разгонкой» в процессе послеростового отжига.

Исследование химического состава и структуры поверхности плёнок СОТ<1п> были выполнены с использованием установки для комплексного анализа структуры и состава » Капо8сап-50 ("ШВЕЯ", Франция ), в которой реализован ряд методик для исследования по-

верхности, такие, как электронная оже-спектроскопия, сканирующая оже-спектроскопия, сканирующая электронная микроскопия, ультрафиолетовая электронная микроскопия и рентгеновская фотоэлектронная микроскопия.

Проведённые с использованием указанных методик исследования показали, что плёнки СОТ, легированные индием в процессе МЛЭ и показывающие перечисленные ранее электрофизические свойства, могут иметь развитый рельеф по сравнению с нелегированными плёнками СОТ. При небольших отклонениях от оптимальных технологических режимов характерные размеры рельефа составляют до нескольких микрометров в плоскости подложки и имеют глубину, сравнимую с толщиной плёнки, которая обычно была близка к 1 мкм. Образующиеся при этом микровключения имеют состав, отличающийся от усреднённого состава плёнки, и содержат, в частности, соединения индия и теллура.

Методика прецизионного легирования индием и изменения состава плёнок СОТ после окончания гюоиесса МЛЭ путём отжига в атмоаЬеое водорода также описанная в первой главе. Её разработка обусловлена тем, что развитый рельеф плёнок СОТ<1п> создаёт серьёзные трудности при операциях фотолитографии при изготовлении приборных структур. По> качано, что подбором температур в области образца и шихты, состоящей из РЬ1.„ЗпкТе<1п> необходимого состава или (и) металлического индия можно менять не только уровень легирования, но и состав плёнки в широком диапазоне. Так, например, исходную нелегированную, зеркальную (с неразвитым рельефом) плёнку, не «вымерзающую» вплоть до Т=4,2 К, состава РЬс^Зио^Те, удалось трансформировать в плёнку РЬо^по^ТесйР-, демонстрирующую «диэлектрическое» состояние в темноте и задержанную фотопроводимость при гелиевых температурах. Особенно важно то, что исходно гладкая и зеркальная поверхность нелегированной плёнки осталась при этом такой же и после проведения отжига.

Вторая глава посвящена экспериментальным исследованиям и анализу электрофизических свойств нелегированных плёнок СОТ, в том числе особенностей рекомбинации неравновесных носителей заряда и шумовых процессов в плёнках.

Температурная зависимость эффекта Холла исследована с учётом результатов анализа состава приповерхностных слоёв СОТ, представленных в первой главе. Известно, что температурная зависимость эффекта Холла в плёнках С0т(х=0,2), имеющих электронный тип проводимости при Т=77 К, как правило монотонна вплоть до комнатной температуры. В то же время тонкие плёнки с дырочным типом проводимости при Т=77 К часто демонстрируют не только немонотонность коэффициента Холла, во и смену его знака на электронный при повышении температуры. Аналогичные свойства проявляют и образцы, технология получения которых описана в первой главе.

а) б)

Рис. 1. Экспериментальные (а) и рассчитанные (б) температурные зависимости коэффициента Холла. Нумерация кривых рисунков а) и б) независимая. Кривые 1 иа обоих рисунках соответствуют исходной плёнке до проведения отжигов.

ста с переменным знаком коэффициента Холла, включая двойную смену знака (рис. 1а). Проведёнпый анализ зависимостей позволил построить трехслойную модель реальной плёнки СОТ, состоящей нз квазиобъёма р-типа проводимости, приповерхностного слоя п-типа и поверхностного слоя р+- типа проводимости, количественно хорошо согласующуюся с экспериментальными данными по эффекту Холла и соответствующую данным по составу приповерхностной области плёнок СОТ, описанным в первой главе (рис. 16).

Приповерхностный слой является источником низкочастотного шума типа ///! о чём однозначно свидетельствуют результаты, приведённые во второй главе. Данный вывод сделан на основе сравнительного анализа изменения электрофизических параметров плёнок и шума после обработок поверхности.

Поверхностная рекомбинация неравновесных носителей заряда в плёнках СОТ проанализирована на основе данных по ФП и ФМЭ. Диффузионная длина неравновесных носителей заряда в СОТ достигает десятка и более микрометров при температуре жидкого азота, т.е. превышает характерную толщину плёнок, полученных и исследованных при выполнении данной работы. Оценки значений диффузионной длины сделаны на основе данных по подвижности носителей заряда, значений эффективного времени жизни, полученных нами из измерений сигнала фотопроводимости, и приводимых в литературе значений т=Ю"9-1(Т< с. Очевидно, что при таком соотношении диффузионной длины и толщины плёнки в фотоэффектах становится существенной роль поверхностной рекомбинации как на свободной поверхности плёнок, так и на границе с подложкой.

Для исследования процессов рекомбинации были проведены измерения ФП и ФМЭ в плёнках СОТ на подложках ВаРз в интервале температур от Т"80К до комнатной. При этом были измерены сигналы ФП и ФМЭ (рис. 2а) при освещении образцов как со стороны свободной поверхности СОТ, так и со стороны подложки. Это позволило получить при каждой температуре измерений четыре уравнения для нахождения трёх параметров плёнки СОТ: диффузионной длины и 2-х скоростей поверхностной рекомбинации на обеих поверхностях в предположении однородности свойств «квазиобьёма» плёнки. С физической точки зрения эти четыре уравнения действительно взаимосвязаны в том случае, если величина диффузионной длины пе слишком мала по сравнению с толщиной плёнки, что, как показано нами, имеет место примерно до температуры Т^180 К. В диапазоне температур Т»180+300 К данная экспериментальная методика позволила оценить только величину диффузионной длины неравновесных носителей заряда, когорая в исследованных образцах изменялась от Ьд=0,5 мкм (300К) до Ьд=10+20 мкм (80К). Проведённые расчёты и оценки показали (рис. 26), что скорость поверхностной рекомбинации уменьшалась с понижением температуры и составила

для свободной поверхности примерно 6105 см/с (180К) и около 1,5^2-Ю5 см/с (80К), а для границы подложка-плёнка СОТ, соответственно, 8-10* см/с (180К) и менее 1 104 см/с (80К).

100 150 200 250 300 3*4) 400 Т К

100 140 180 220 260 100

т к

а)

б)

Рис. 2. Температурные зависимости сигнала ФМЭ (а) и рассчитанные из эксперимента значения поверхностной рекомбинации S (кривые 1, 2 на рис. б) и диффузионной длины Ьд (кривые 3, 4 на рис. б). Индекс «1» соответствует освещению со стороны свободной поверхности (а) и рекомбинации на свободной поверхности (б), индекс «2» соответствует освещению со стороны подложки (а) и рекомбинации на границе с подложкой (б). (-) соответствует диффузии носителей заряда на освещаемую поверхность («отрицательный» ФМЭ).

Сам факт наблюдения «отрицательного» ФМЭ однозначно свидетельствует о преобладании рекомбинационных процессов на свободной незащищённой поверхности плёнки СОТ по сравнению с рекомбинацией в объёме и на границе с подложкой. Это трудно объяснить, если полагать, что на поверхности плёнки СОТ р-типа проводимости присутствует только р+-слой обогащения, так как поверхпосгную рекомбинацию обычно связывают с без-излучательным механизмом рекомбинации через глубокие уровни в запрещённой зоне. Если же за основу взять описанную во второй главе 3-хслойную модель реальной плёнки СОТ, то на качественном уровне сильная поверхностная рекомбинация может быть объяснепа, например, большой концентрацией рекомбинациопных центров в приповерхностной области в комбинации с наличием тонкого (туннельно-прозрачного) приповерхностного п+-слоя. При этом энергетическое положение рекомбинационных уровней относительно уровня Ферми может обеспечивать высокий темп рекомбинации.

В третьей главе приведены результаты по разработке технологии, исследованиям и анализу свойств фотоприёмников на основе р-n переходов в СОТ.

Технология создания Р-п переходов основана на дифузии индия и была выбрана на основе анализа литературных данных. Исследованы как тестовые структуры большой площади

- до 800x800 мкм2 - так и малоформатные линейки фотоприбмников (ЛФП) из 8-мя элементов и фрагменты тестовой матрицы с размерами чувствительной площадки 80x80 мкм2. В главе дано описание последовательности технологических операций при изготовлении фоточувствительных структур Тестовые структуры изготавливались с использованием масок, многоэлементные структуры - с использованием фотолитографии как без применения диэлектрических покрытий, так и с использованием двухслойного защитного диэлектрика ЭЮ. Такое покрытие было выбрано из-за хорошей химической стойкости и механической прочности ЭЮ и хорошей адгезии к СОТ 7пЯ. Слой гпв наносился в вакууме после окончания процесса МЛЭ до контакта подложки с атмосферой. Диффузия индия в плёнку С ОТ проводилась путём прогрева (отжига) после изготовления структур с последующим контролем ВАХ, дифференциального сопротивления и чувствительности при температуре жидкого азота. Отжиг тестовых структур показал, что оптимальные температуры диффузии индия (для достижения максимальной величины дифференциального сопротивления) составили 200-250°С при временах отжига несколько десятков минут. Анализ зависимостей дифференциального сопротивления от напряжения смещения после отжигов и экспозиций в атмосфере показал хорошее соответствие наблюдаемых характеристик с данными глав 1 и 2 о влиянии термообработок на свойства приповерхностных слоёв СОТ.

Характеристики двухслойной структуры р-РЬ? >Те/р-РЬТеЛп на подложке фтористого бария, технология создания которой также приведена в третьей главе, были исследованы при температуре жидкого азота. Толщипа РЬо^ЯподТе равнялась 2 мкм, а верхнего слоя РЬТе - 1 мкм. Индий напылялся в вакууме на холодную подложку, т.е. фактически к верхнему слою теллурида свинца был изготовлен барьер Шотгки. Мотивом для исследования свойств такой структуры послужили описанные в главах 1 и 2 данные о структуре приповерхностных слоёв СОТ, которые могут являться причиной образования в ФД поверхностных каналов токов утечки туннельного типа р+-п+. Поскольку туннельные токи в р+-п+ - переходе при заданных концентрациях носителей заряда экспоненциально уменьшаются с ростом ширины запрещённой зоны, то нанесение верхнего широкозонного слоя теллурида свинца должпо снижать поверхностные утечки и вести к увеличению йоА - удельного дифференциального сопротивления ФД при нулевом смещении.

Результаты проведённых исследований подтвердили эти предположения. При Т=80 К без дополнительных отжигов измеренная величина ИоА « 70 Ом см, т.е. примерно на порядок больше, чем максимальное расчётное значение для СОТ с х=0,2. Комплекс электрофизических исследований, включающих измерения эффекта Холла при послойном стравливании, ВАХ и ВФХ, показал, что при небольших напряжениях смещения свойства структуры без освещепия определяет выпрямляющий контакт к теллуриду свинца с диффузионным потеи-

циалом около 0,1 В. В то же время на спектральной зависимости в области чувствительности СОТ с х=0,2 (Х=-8,5 мкм) фотосигнал составил примерно 0,75 от уровня сигнала на длине волны Х=5,5 мкм. При приложении обратного смещения V—0,6 В внешний квантовый выход на длине волны Х=8,5 мкм достигал 0,1, т.е. был сравним с аналогичным параметром обычных ФД на основе СОТ без аитиотражающих покрытий (около 0,3). Проведённые исследования показали, что при оптимизации параметров слобв (толщипы плёнок и концентрации носителей заряда) предложенный подход может быть эффективен для улучшения параметров ФД за счёт уменьшения поверхностных утечек, в том числе - с использованием варизонных широкозонных областей на границах эпитаксиальных плёнок, как это показано авторами [9].

Избыточный шум типа 1/Г в Фотодиодах на основе эпитаксиальных плёнок, полученных как методом МЛЭ, так и методом ЖФЭ, был исследован в зависимости от величины фонового потока и от приложенного внешнего напряжения смещения. Показано, что зависимости шума от напряжения смещения как в прямом, так и в обратном направлении хорошо описываются моделью (вставка на рис. 3), по которой источником этого глума является поверхностный канал утечки омического характера. Согласно этой модели напряжение шума должно быть пропорционально падению напряжения на р-п переходе, умноженному на его полное дифференциальное сопротивление, величина которого находится экспериментально. При этом как на прямой, так и на обратной ветвях зависимости шума от напряжения смещения должны наблюдаться характерные максимумы.

1 НА 10» -0 15 -0.1 -0 05 Щ М/ / ю/ 8- 2Л/1

10'2 / 0*05 0'1 V ¡В -4-

а) б)

Рис. 3. ВАХ и эквивалентная схема (а), экспериментальные и расчётные шумовые зависимости ФД (б). На правом рисунке 1,3- прямое, 2,4 - обратное смещение. 1,2- эксперимент, 3,4- расчёт.

Как для ФД на основе МЛЭ эпитаксиальных плёнок, так и для ФД на основе ЖФЭ структур получено хорошее согласие расчёта и эксперимента (рис. 36) Приведённые данные

хорошо согласуются с выводами глав 1 и 2 о строении приповерхностной области СОТ и шумом типа 1ЛГ в эпотаксиальных плёнках, полученных методом МЛЭ.

Вклад тока утечки в волътамперные характеристики был учтён при их анализе, что позволило, в частности, разделить туннельную и генерационную компоненты тока через р-п переход в широком диапазоне обратных напряжений смещения. По зависимости генерационного и туннельного тока от напряжения оценено эффективное время жизни носителей заряда и эффективная масса туннелирования, которая хорошо согласуется с известными литературными данными и так же подтверждает правильность использованной модели.

Температурные зависимости ВАХ и дифференииапъного сопротивления ФД были исследованы в широком температурном интервале. Показано, что как в ФД на основе эшгтак-сиальных плёнок СОТ, полученных методом МЛЭ, так и в ФД на основе плёнок, полученных методом ЖФЭ, до температур около Т=4(Ъ-50 К преобладают генерационно-рекомбинационные токи через р-п переход, а при более низких температурах ток и дифференциальное сопротивление начинают определяться туннельным мехапизмамом. На зависимостях дифференциального сопротивления от напряжения смещения при низких температурах обнаружены характерные седлообразные особенности, которые становятся заметными при Т<50 К, т.е. в той же области температур, где становятся существенными туннельные токи. Моделированием показано, что такие зависимости действительно могут быть связаны с преобладанием туннелирования при определённых напряжениях смещения.

Приводятся данные исследований различных химических обработок поверхности на ВАХ ФД р- п+ при азотных и гелиевых температурах Наибольшая величина обратных токов наблюдается при обогащении поверхности металлами после обработки в в горячей 50% 1ЧаОН, что связано, как показано в главе 2, с образованием на поверхности подложки инверсионного слоя п+ и, как следствие, появлению поверхностного канала утечки омического характера типа п+-п+. Наименьшие обратные токи наблюдаются после обработки поверхности в 1,5 % Вг в НВг, которая обогащает поверхность теллуром. В этом случае теллур (в кристаллическом виде представляющий собой полупроводник с шириной запрещённой зоны, в 3-4 раза большей Ее СОТ исследованного состава) и его окислы, образующиеся после контакта с атмосферой, препятствуют образованию в нижележащих слоях СОТ окислов металлов, что, согласно данным главы 2, влечёт за собой появление р+ - слоя и поверхностных утечек туннельного типа. Наконец, обработка поверхности в одномольном электролите ЫаОН даёт состав приповерхностной области, близкий к стехиометрическому. Последующее окисление поверхности этого слоя и приводит к образованию каналов утечек типа п+-р+. Значения токов ФД при этом находятся между значениями для двух предыдущих обработок поверхности

Спектральные зависимости Аотпсигнала ФЦ на основе плёнок СОТ на ВаР-> исследованы при их освещении как со стороны свободной поверхности, так и со стороны подложки. Показано, что отличие формы зависимостей обусловлено, тем, что диффузионная длина неравновесных носителей заряда сравнима с толщиной плёнок (несколько микрометров), что так же находится в согласии с данными исследований электрофизических свойств пленок, приведёнными в главе 2.

Технология создания и характеристики многоэлементных Аотоприёмников на основе плёнок СОТ на подложках фтористого бария также приведены в третьей главе. Были изготовлены как структуры без защитных покрытий, так и 8-ми элементные линейки фотодиодов с использованием в качестве защитного диэлектрика фоторезиста, а также двухслойного защитного диэлектрика 2гё5 - вЮ. Вариант с использованием фоторезиста был выбран как промежуточный, поскольку традиционные технологии нанесения диэлектрических покрытий не удовлетворяли комплексу требований к технологии создания р-п перехода на основе СОТ по температурным режимам, адгезии и электрической прочности. В восьмиэлементной линейке фотодиодов с максимумом чувствительности на длине волны около 11 мкм при Т = 77 К величина ЯоА ; 1,5 Ом-см2. ; 1,3-Ю10 см-Гц^ Вт"1,1) » 0,09. Полученные параметры меньше тех, которые можно было ожидать, исходя из измеренных гальвапомагнитных и ре-комбинационных характеристик пленок СОТ. Как показали проведенные исследования, основной причиной этого является изменение свойств поверхности пленок при проведении технологических операций, связанных с тепловыми воздействиями. Например, при формировании р-п перехода посредством диффузии индия возможно образование поверхностных каналов утечки, которые не только снижают ЯоА фотодиодов, но и ведут к увеличению коэффициента оптоэлектронной связи между отдельными элементами линек. Нанесение защитного диэлектрика, особепно - непосредственно после процесса МЛЭ, улучшает характеристики ФД Однако, как показали исследования гальвано- и оптоэлектрических свойств пленок СОТ, даже в последнем случае на границе раздела с диэлектриком из-за неодинакового реиспарения компонентов пленки при ее остывании образуется область с отклонением от стехиометрического состава. Вследствие электрической активности собственных точечных дефектов это может приводить к образованию вблизи поверхности слоя с повышенной концентрацией носителей заряда даже при отсутствии на границе раздела СОТ - диэлектрик связанного заряда. Возникающий при этом канал поверхностной утечки препятствует получению предельно возможных характеристик ФД. Снижение дефектности пленок СОТ в области формирования р-п перехода требует, помимо этого, увеличения их толщины. При этом для увеличения квантового выхода ФД должны освещаться не через подложку, а со стороны свободной поверхности пленок СОТ.

В четвёртой главе приведены результаты исследований и анализа свойств плёнок СОТ<1п>. Исследованы температурные зависимости проводимости и ёмкости структур без освещения и при освещении источниками излучения разного спектрального диапазона; температурные зависимости эффекта Холла без освещения и при освещении в диапазоне температур Т=4,2-300 К; зависимости проводимости и ёмкости от напряжённости электрического поля; кинетика нарастания и спада фотосигнала при различных температурах.

Объекты и методы исследований. Исследовались плёнки СОТ<1п> с составом, близким к х=0,26 и содержанием индия около 1+3 ат.%, в которых наблюдаются эффекты «вымораживания» носителей заряда при гелиевых температурах и долговременной релаксации фотопроводимости («задержанной фотопроводимости»). Толщина плёнок, как правило, была около 1 мкм. Образцы размещались в камере с пренебрежимо низким уровнем фонового потока излучения. В качестве источников излучения использовались располагаемые в измерительной камере лампы накаливания, свстодиоды, источники типа АЧТ с переменной температурой. При необходимости использовались оптические фильтры.

При небольших значениях напряжённости электрического поля Е использовались стандартные схемы для измерения проводимости на постоянном сигнале, позволявшие измерять значения токов до 10"1,+Ю'м А. В области больших значений Е для уменьшения эффектов разогрева использовалась импульсная схема измерения ВАХ. Это позволило на тех же образцах измерять значения токов до десятых долей ампера Эффект Холла измерялся в магнитных полях напряжённостью до 0,3 Тл. Ёмкость и дифференциальная проводимость измерялись путём разделения соответствующих компонент переменного тока с использованием 2-х фазочувствительных нановольтметров.

Температурные зависимости проводимости и кониептуаиии носителей заряда имеют два характерных участка. В области Т > 30М0 К проводимость зависит от температуры экспоненциально с энергией активации примерно 2(М0 мэВ. При более низких температурах зависимость становится, как правило, слабее и не описывается единой активационной энергией. Такие зависимости хорошо известны. Показано, что примерно в той же области температур, когда меняется характер температурной зависимости проводимости и наблюдаются явления, характерные для сегнетоэлектриков, а ВАХ становится существенно нелинейной даже при небольших значениях Е.

Волътамперные характеристики плёнок СОТ<1п> без освещения впервые детально исследованы в широком диапазоне напряжённости электрического поля. Эксперимента проведены на структурах, представляющих собой 2 электрических контакта из серебра, нанесённых на плёнку СОТ, зазор между которыми составлял 16, 32 и 64 мкм при длине зазора около 5 мм. Диапазон измерения токов составил примерно 12 порядков - от 10'" А до деся-

тых долей ампера. Оказалось, что полученные зависимости хорошо описываются в рамках модели ннжекциопных токов, ограниченных пространственным зарядом (ТОГО) в присутствии уровней захвата, развитой для классических диэлектриков [10]. На В АХ образцов (рис. 4) присутствуют четыре характерных области, соответствующие омическому току, квадратичной зависимости тока от напряжения до заполнения ловушек электронами, область быстрого роста тока (заполнение ловушек) и вновь участок с квадратичной зависимостью (полностью заполненные ловушки). Наблюдалась так же предсказываемая теорией ТОГО сильная (кубическая) зависимость тока от расстояния между контактами.

Рис. 4. Экспериментальные и расчетные ВАХ пленки с х=0,25 при Т=4,2 К. 1 - эксперимент; 2 - расчет по модели с 1-м уровнем ловушек; 3-е 5-тью уровнями; 4-е 1-м уровнем и учетом эффекта Пула -Френкеля.

Рис. 5. Экспериментальные (1-3) и расчётные (1а-3а) температурные зависимости тока для пленки Pbo.7jSno.2jTe при напряжении смещения V, В: 1,55 (1,1а); 4,65 (2, 2а); 5,6 (3, За). Символы + пунктир - эксперимент; сплошные линии - расчет.

107Т. К'

Полученные данные позволили оценить энергетическое положение и концентрацию центров захвата электронов, составившие примерно Е, <6 мэВ ниже края зоны проводимости и около Ке= 51015 см"1, соответственно, что на 4-5 порядков меньше концентрации атомов индия. Экспериментальные температурные зависимости тока сильно зависят от приложенного напряжениях смещения при Т < 40+50 К и так же хорошо описываются в рамках ТОПЗ (рис. 5), если учитывать как температурную, так и полевую зависимость диэлектрической проницаемости СОТ<1п>, результаты исследования которой приведены в этой же главе.

Таким образом, при Т< 20»-30 К зависимости как проводимости, так и концентрации носителей заряда от температуры определяются собственными, а не инжектированными,

свободными носителями заряда только при небольшой напряжённости электрического поля Е <, 5-10 В/см.

ЭдиЬект Холла в плёнках СОТ<1п> был исследован при различной напряжённости электрического поля. Если её величина не превышала указанную выше (линейный режим), то предельная величина измеряемого холловского напряжения, определяемая продольным напряжением на структурах и холловским углом, была ограничена несколькими десятками милливольт и её измерение становилось затруднительным при значениях сопротивления структур выше Ю10 Ом. В тех случаях, когда при Т < 20 К темновое сопротивление структур превышало указанную величину, измерение эффекта Холла проводились только в условиях постоянной подсветки.

Характерную для СОТ<1п> температурную зависимость проводимости с «вымораживанием» и долговременной релаксацией фотопроводимости показали образцы СОТ, имеющие при Т > 30 К как п-, так и р-тип проводимости. Типичные температурные зависимости коэффициента Холла и «холловской» подвижности Цх=ЯхС представлены на рис. 6. Максимальная величина Цх, измеренная без освещения, достигала значений примерно 3,5-5 104 см2 В"1 с*1 для электронов и около 2 104 см2-В'1 с"1 - для дырок вблизи Т=30 К. При более низких температурах и освещении, при котором фототок существенно превышал тем-

10'-10*' 10' 10"-

Ъ 10"' г юв-= 10"-10' 10*10* 10'

2(р>

111С

3 с

100 150

1000Л". к" а)

200

■""У-

.Л

Температура, К

б)

Рис. 6. Температурная зависимость концентрации (а) и «холловской» подвижности (б). 1 - без освещения, 2 - при освещении. Кривая 3 на левом рисунке рассчитана по величине проводимости, прямая (а) соответствует энергии активации ДЕА=0,02б эВ.

новой, большинство образцов имели дырочную проводимость независимо от типа проводимости, который они показывали выше Т=30 К (рис. ба). Большие значения подвижности свидетельствуют о том, что кристаллическое совершенство плёнок достаточно высоко. Дыроч-

ный тип проводимости при освещении означает, что в образцах присутствуют уровни прилипания для электронов, что хорошо согласуется с результатами исследования и анализа ВАХ в темноте. Оценки глубины залегания ловушек в рамках ТОГО оказались сравнимы или несколько больше энергии кТ вблизи Т=30+40 К, ниже которой и наблюдается заметная величина релаксации фотопроводимости с постоянными времени с и более.

10'

ю'-Р

р-тип

10'

Область напряжений с яшиколебашиши шка

10° ю1

Напряжение В

а)

ю-

10' 10' Напряжение, В

б)

Рис. 7. Зависимость коэффициента Холла (а) и тока (б) через образец при освещении. Т=4,2 К. 1 - соответствует линейной, 2 квадратичной ВАХ. 3 - характерная амплитуда автоколебаний тока при промежуточных значениях напряжения.

Обнаружено, что в области низких температур и напряжений, при которых существенными становятся инжекнионные токи, при измерении эффекта Холла возможна смена наблюдаемого типа проводимости при освещения с р- при малых электрических полях на п-тип проводимости - при больших. Типичная зависимость ЯхОО и соответствующий ей участок ВАХ показан на рис. 7. Полученные данные также укладываются в развитые в главе 4 представления о роли инжекции электронов из контактов. В рамках этих представлений, при достаточно больших электрических полях (правая часть рисунков) неравновесные фотовозбуж-лённые дырки рекомбинируют с инжектируемыми электронами, которые и определяют тип проводимости образца. В промежуточной области напряженности электрического поля при освещении наблюдались осцилляции (автоколебания) тока через образец со сложной зависимостью от освещённости, напряжения смещения и от напряжённости магнитного поля.

Температурная зависимость диэлектрической проницаемости исследована экспериментально в темноте и при освещении, при различной напряжённости электрического поля в стационарном и квазистационарном случае, когда скорость изменения электрического поля достаточно высока. Темновые зависимости е(Т) (рис. 8, кривая 1) аналогичны данным, опубликованным ранее [8]. При уменьшении температуры приблизительно от Т=25 К до Т=15 К величина е уменьшается примерно на два порядка, составляя при Т=4,2 К е=2000. Также, как

и в [8], наблюдалась спонтапная поляризация образцов в районе Т=20 К и ниже, что харак-

Рис. 8. Температурная зависимость емкости (8). Кривые 1,5- без освещения, 2-4 - при освещении в области фундаментального поглощения. Кривые 1,4- постоянное смещение У=0, 5 - У=1,5 В.

Рис. 9. Соотношение между бмкостной и активной компонентами проводимости. Кривая 1 соответствует росту как проводимости, так и емкости вследствие увеличения температуры без освещения, кривая 2, - вследствие освещения при Т-4,2 К (^»Ез), кривая 3 - при Ьу<Е8.

В четвёртой главе описан впервые обнаруженный фотодиэлектрический эффект в СОТ<1п>, заключающийся в увеличении е при освещении при низких температурах (рис. 8, кривые 2-4). Проведён анализ зависимости эффекта от длины волны излучения (рис 9) и частоты зондируюпрго электрического напряжения при измерении ёмкости образца. Комплекс полученных данных указывает на то, что в наблюдаемом эффекте существенную роль может играть взаимодействие излучения непосредственно с решёткой, а не с электронной подсистемой Обнаружено, что поведение ёмкости при стационарном освещении в зависимости от напряженности постоянного электрического поля существенно связано со скоростью изменения П В частности, при небольшой скорости развёртки зависимости монотонны и е уменьшается с увеличением К, что согласуется с данными по температурным зависимостям е(Т). При больших скоростях развёртки на зависимости е(Е) присутствует максимум, а сами зависимости неодинаковы при прямой и обратной развёртке электрическою поля. Полученные зависимости так же согласуются с моделью ТОПЗ при наличии центров захва 1а носителей заряда.

Релаксация (Ьототока также проанализирована в четвёртой главе. Показано, что характер нарастания и спада фотопроводимости при Т~4,2 К зависит не только от напряжения

смещения и уровнях возбуждения, но и от суммарной экспозиции образцов при освещении. Например, даже большая интенсивность возбуждения, когда фототок на несколько порядков превышает темновой, не ведёт к «задержанпой фотопроводимости», если возбуждающий импульс света достаточно короткий, а образец после охлаждения до этого не освещался. В аналогичных условиях при слабой освещённости величина фотстгока после включения источника излучения может не превышать КГ14 А (доступная в эксперименте точность измерений) в течение десятков минут, но в дальнейшем фототок быстро возрастает до уровня, сравнимого с током при импульсным освещении большой интенсивности. После выключения света при этом наблюдается характерная для СОТ<1п> долговременная релаксация фототока.

Полученные данные также согласуются с развитыми в главе 4 представлениями о наличии центров прилипания, ответственных за поведепие ВАХ. При нарастании фототока степень заполнения ловушек, влияющая на ВАХ, зависит от суммарной экспозиции образцов при освещении, а при выключении освещения динамика опустошения ловушек сказывается на характере рекомбинационных процессов Оценка концентрации ловушек по уровто экспозиции, необходимой для возникновения задержанной фотопроводимости, по порядку величины согласуется с оценкой концентрации ловушек по теории ТОГО

Фоточувствительность СОТ<1п> в дальней ИК и субмиллиметровой области спектра изучена недостаточно хорошо. Сложность решения этой задачи связана с тем, что в области фундаментального поглощения СОТ<1п> при гелиевых температурах наблюдается «задержанная фотопроводимость» с гигантскими временами релаксации фототока. Поэтому использование диспергирующих устройств типа монохроматора вне охлаждённого объёма с образцом практически невозможно, поскольку наряду с излучением ФП впе области фундаментального поглощения на образец неизбежно попадает и достаточно интенсивное тепловое фоновое излучение в области оптических переходов зона-зона. Известно несколько работ, например, [11 ], в которых для решения подобных задач использовались полупроводниковые лазеры, размещаемые вблизи образцов. Вместе с тем, возможности этого подхода ограничены, в основном, областью спектра, для которого существуют соответствующие лазеры (в пределах 30 мкм). Известны так же единичные работы [12], в которых были использованы охлаждаемые оптические фильтры и исследование фотоответа в СВЧ диапазоне [13].

Глава 4 содержит данные по зависимости фотоответа от температуры излучателя типа АЧТ и их обработке. Анализ зависимостей фотоотклика от температуры полости излучателя типа АЧТ с Т=20+70 К, расположенного вблизи образца, позволил с высокой степенью достоверное™ установить, что, помимо области собственного поглощения, в плёнках СОТ<1п> присутствует фотоотклик в области длин волн Х=300+400 мкм или более. Эти выводы подтверждаются данными по фотоответу от лазера с Х=336,8 мкм (рис. 10). Точный расчёт по-

казал, что полученные результаты не сводятся к разогреву образца. Сделано предположение о возможности прямого взаимодействия субмиллиметрового излучения с колебаниями кристаллической решётки, следствием которого являются изменение £, ведущее, в свою очередь, к возрастанию инжекционных токов.

Напряжение смещении. В

Рис. 10. Зависимость фотосигнала (лазер, Х=336,8 мкм) и темнового тока от напряжения смещения на образце при Т=4Д К. 1 - темновая ВАХ, 2 - эксперимент, 3, 4 - точный расчёт на основе экспериментальной зависимости 1(Т), выполненный в предположении, что сигнал является следствием только разогрева образца. Для кривой 3 разогрев ДТ=0,045К, для кривой 4 - ДТ=0,14К

В четвёртой главе предложена и рассчитана модель, обобщающая наблюдаемые фотоэлектрические свойства СОТ<1п>, основанная на учёте роли инжекционных токов и ловушек, зависимости е от температуры, напряжённости электрического поля и освещённости. На рис. 11 показано расчётное взаимное положение краёв разрешённых зон, уровней ловушек и уровня Ферми в зависимости от температуры.

Рис. 11. Схематическая энергетическая диаграмма взаимного положения краёв разрешённых зон, уровней индия и уровня ловушек, равновесного уровня Ферми Еуо и квазиуровня Ферми для электронов Ер„ в зависимости от температуры. Еро соответствует уровню ин-жекции, см'3:

104 (левая кривая), 10® (средняя) и 1012 (правая).

Как видно из рисунка, в широком диапазоне уровня инжекции при понижении температуры квазиуровень Ферми начинает отклоняться от равновесного в диапазоне Т-15-40 К, что хорошо согласуется с многочисленными экспериментальными данными различных авторов по температурной зависимости тока в СОТ<1п> без освсщепия На рис 12 показаны расчётные ВАХ в темноте и при разных уровнях освещённости, которые также хорошо согла-

суются с экспериментом. Особенности релаксациии фототока и фоточувствительность в субмиллиметровом диапазоне длин волн также находят объяснение в рамках данной модели.

10°

10102 10'1 10° 101 102 Напряжение, В

Рис. 12. Экспериментальные (1, 2) и расчётные (3-5) ВАХ. 1 - без освещения, 2-5 - при освещении. Темп генерации для расчётных зависимостей g, см"3 с''=: 104(5); 10е (б); 10й (7).

Пятая глава содержит описание разработанных технологий создания многоэлементных фотоприёмников (МФП) и фотоприёмных устройств (ФГГУ) на основе плёнок СОТ<1п>, методов и аппаратуры для измерений, параметры и характеристики МФП и ФПУ. Были разработаны линейчатые 2x128 элементов (рис. 13) и квазиматричные 128x128 элементов (рис. 14) МФП резистивного типа и ФПУ на их основе. Рабочая температура ФПУ Т=4,2+20 К,

Рис. 13. Внешний вид собранного модуля ЛФГГУ. В центре находится вертикально расположенная ЛФП, справа и слева к которой с помощью полиимидных шлейфов присоединены 4 кремниевых мультиплексора.

размер фоточувствительных площадок 80x120 мкм2 с шагом 100 мкм в линейчатом ФПУ (ЛФПУ) и размер ячейки (пикселя) 100x100 мкм2 - в матричном ФГГУ (МФГГУ). Красная граница чувствительности ФПУ по уровню 10% составляет Х^« 20 мкм. ЛФПУ состоит из ЛФП, 4-х кремниевых низкотемпературных мультиплексоров па 64 входа каждый и гибких полиимидных соединительных шлейфов. Опрос фоточувствительных элементов квазиматричного ФПУ осуществляется по схеме с "х"-"у" адресацией 4-мя «горизонтальными» и 4-мя «вертикальными» мультиплексорами, соединёнными с матрицей полиимидными шлейфами. В «горизонтальных» мультиплексорах осуществляется накопление сигнала в виде заряда на ёмкостях затворов полевых транзисторов входных ячеек при подключении соответствующей

строки каждого из 4-х фрагментов матрицы размером 64x64 элемента, а «вертикальные» мультиплексоры подключают к «горизонтальным» требуемые строки фрагментов матрицы

Время накопления сигнала при работе ЛФГГУ и МФПУ составляло 1 мс, шумовая полоса при расчете шумовых и пороговых параметров - 1000 Гц Шум на выходе мультиплексоров рассчитывался как среднеквадратичное отклонение напряжения по 128 измерениям выходного сигнала без освещения, сигнал как разность выходных напряжений мультиплексора при открытой и закрытой заслонке источника излучения типа АЧТ.

Приведённая ко входу мультиплексора интегральная ампер-ваттная чувствительность зависит от освещённости (температуры АЧТ) и при Тлфпу = 4,3 К, ТАчт = 78 К достигает величины в = 3105 А/Вт.

Измеренная по источнику типа АЧТ величина мощности, эквивалентной шуму. (МЭШ) в низкофоновых условиях для 80% элементов ЛФГГУ составила:

Полученные значения МЭШ не уступают лучшим мировым образцам многоэлементных глубокоохлаждаемых фотоприёмников данного спектрального диапазона.

Значения МЭШ отдельных элементов МФПУ при Тметг-- — 10 К более чем на порядок уступают МЭШ ЛФПУ. Частично это связано с квазиматричной схемой считывания и обработки сигнала, и частично - с шумами использованных при создании макетов матрицы «вертикальных» мультиплексоров.

Рис 14 Общий вид фрагмента МФПУ в составе одного модуля МФП размером 64x64 элемента (правый верхний угол), горизонтальною (справа по центру) и вертикального (вверху по центру) мультиплексоров.

МЭШ < 4-10'17 Вт Гц"0-5 при Тяфп\ -15 К, ТАчт = 130 К; МЭШ < 3 Ю"18 Вт Гц0'5 при Тлфггу = Ю К, Тдчт = 100 К: МЭШ< 8 10"ВтГц0-5при Тдфпу -7 К,Тдчт = 78 К.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы работы, а также обозначен ряд нерешенных проблем.

Конкретные результаты и выводы работы состоят в следующем

Т На основе физико-техпологических исследований определены режимы молеку-лярно-лучевой эпитаксии, которые позволили получать нелегированные и легированные индием плёнки РЬ^ПлТе с заданным составом и электрофизическими свойствами. Разработаны режимы отжига плёнок РЬ1-«8пхТе<1п> в присутствии шихты [(РЬ1Ч,8пх)1^1пу]015Тео^ в атмосфере водорода после окончания процесса молекулярно-лучевой эпитаксии, позволяющие целенаправленно менять состав и уровень легирования, а также повышать однородность свойств пленок. Полученные плёнки послужили основой для проведения описанных в данной работе исследований и для создания фотоприемников, чувствительных в дальней ИК -области спектра.

II. Установлено, что в слоях РЬ^пДе вблизи свободной поверхности образуется сложная слоевая структура, связанная с обеднением приповерхностного слоя теллуром при остывании плёнки после окончания молекулярно-лучевой эпитаксии и с последующим взаимодействием поверхности с атмосферой. Следствием этого является сложная температурная зависимость эффекта Холла вплоть до двойной смены его знака в нелегированных плёнках РЬьхЯп,Те, а также большая скорость поверхностной рекомбинации, ведущая к наблюдению отрицательною фотомагнитното эффекта. Оценены значения скоростей поверхностной рекомбинации на обеих границах плёнки и показано, что поверхность может быть источником шума типа \П не только в плёнках РЬ|_хЯп,Те, но и в р-п переходах на их основе.

III. Развиты представления о роли инжекции элеиронов из контактов и токов, ограниченных пространственным зарядом, в процессах транспорта носителей заряда в РЬ1.х8пхТе<1п> при низких (гелиевых) температурах как без освепгения, так и при воздействии излучепия в фундаментальной области поглощения. Показано, что инжекционный характер тока необходимо учитывать при интерпретации эффекта Холла в РЬ1 „5пхТе<1п>, включая его температурную и полевую зависимость. Развитые представления дополняют широко используемые модели фотопроводимости, основанные, главным образом, на рассмотрении Ян-Теллеровских центров в РЬ1.х8пхТе<1п>

IV Показано, что сегнетоэлектрический фазовый переход в области Т = 18^20 К определяет не только температурную и полевую зависимость низкочастотной диэлектрической проницаемости е, но и в значительной степени влияет на вольтамперные характеристики РЬ1.х5п,Те<1п> в темноте и при освещении вследствие зависимости токов инжекции от е. Обнаружен фототодиэлектрический эффект в плёнках РЬ1 хЯпкТе<1п>) заключающийся в изменении е под действием излучения. Найдено, что относительное изменение £ в сравнении с

проводимостью зависит от спектрального состава излучения и больше за пределами области фундаментального поглощения.

V. Показано, что фоточувстви гельность в области длин волн А.=3(ХК400 мкм описывается в рамках представлений о сегнегоэлектрических особенностях РЬ1.,8п,Те<1п> н роли инжекциопных токов, определяет зависимость фотоответа от температуры источника излучения типа «абсолютно чёрное тело» с температурой Тачт=20 +65 К и подтверждается чувствительностью к лазерному излучению с >.=336,8 мкм. В основе эффекта лежит увеличение диэлектрической проницаемости при поглощении излучения субмиллиметровой области спектра вследствие генерации одного или двух поперечных оптических фоионов, которое ведёт к возрастанию инжекционного тока без генерации свободных носителей заряда в объёме РЬцБИхТе.

VI. Предложена модель, дополняющая развитые ранее другими авторами представления о фотоэлектрических явлениях в РЬ|.х5пхТе<[п>, основанная на роли уровней прилипания (ловушек) в процессах транспорта носителей заряда (инжекционных токах) без и при освещении, учитывающая температурную и полевую зависимость е На основе модели рассчитаны вольтамперные характеристики в темноте и при различных уровнях освещённости, хорошо согласующиеся с экспериментальными данными. Показано, что величина стационарного фототока определяется, в частности, концентрацией неравновесных дырок, зависящей от заполнения ловушек электронами. В свою очередь, заполнение ловушек контролируется инжекцией носителей заряда, инициированной электрическим полем и освещением, и временем межзонной излучательной рекомбинацией. Показано, что неэкспопенцнальные зависимости нарастания и спада фототока могут быть следствием перечисленных факторов в комбинации с большим временем жизни межзонной излучательной рекомбинации.

VII. На основе проведенных исследований разработана технология и в рамках Государственной Программы «Фотоника» изготовлены линейчатые и матричные фотоприёмники и фотоприёмные устройства, которые в низкофоновых условиях при рабочей температуре Т=7 К имеют мощность, эквивалентную шуму, менее 10 м Вт/Гц0,5, что не уступает лучшим фотоприёмникам спектрального диапазона до X =20 +25 мкм.

Адекватность предложенной в данной работе модели для пленок РЬ^ПцТесЬс» непосредственно подтверждена следующими данными:

- хорошим совпадением экспериментальных зависимостей тока без освещения от величины приложенного напряжения и зазора между контактами с теорией токов, ограниченных пространственным зарядом;

- соответствием экспериментальной температурной зависимости тока при разных напряжениях смещения с зависимостью, рассчитанной с учетом теория токов, ограниченных

пространственным зарядом, температурной и полевой зависимости экспериментально определённой величины низкочастотной диэлектрической проницаемости;

- соответствием экспериментальной зависимости фототока от величины приложенного напряжения с расчётом, учитывающим инжекцию электронов из контактов, межзонную из-лучательную рекомбинацию, захват электронов на ловушки. Значения концентраций и энергетического положения ловушек при этом были выбраны на основе анализа вольтамперных характеристик без освещения;

- вытекающим из модели и экспериментально наблюдаемым «гашением» фототока импульсом сильного электрического поля, как следствии инжекции электронов из контакта и рекомбинации с ними фотовозбужденных дырок;

- экспериментальными зависимостями эффекта Холла от напряжённости электрического поля без и при освещении.

Кроме этого, обнаруженный в РЬ1.х8пхТе<1п> фотодиэлектрический эффект - увеличение низкочастотной диэлектрической проницаемости при освещении при температуре ниже точки фазового перехода, - позволил в рамках разработанной модели предложить объяснение экспериментально наблюдаемого фотоответа в субмиллиметровой области длин волн. Обобщая полученные в работе результаты, можно сказать, что: проведённые исследования позволили развить физико-технологические основы тонкоплёночной фотоэлектроники РЦ.^пДе, а именно:

- сформировать представления об особенностях строения плёнок РЬ^пДе, обусловленных методом их получения - молекулярно-лучевой энитаксией, и их влиянии на фотоэлектрические свойства плёнок и фоточувствительных структур на их основе;

- разработать методы получения легированных индием плёнок РЬ^пДе, основанные на молекулярно-лучевой эпитаксии и последующих отжигах плёнок в среде водорода, объяснить ряд особенностей свойств этих плёнок, обусловленных инжекцией носителей заряда с контактов и захватом на ловушки, а так же сегнетоэлектрическим фазовым переходом;

- разработать технологию получения новых многоэлементных линейчатых и матричных фотоприёмников и фотоприёмных устройств с параметрами, не уступающими лучшим мировым для соответствующего спектрального диапазона.

Развитие исследований на основе полученных результатов планируется в дальнейшем по следующим направлениям. В паучном плане - более детальное исследование взаимодействия РЬ1.х8пхТе<1п> с излучением субмиллиметрового диапазона и построение соответствующей модели; исследование энергетического спектра уровней, определяющих токи, ограниченные пространственным зарядом; уточнение модели фотоэлектрических явлений в РЬ].х5пхТе<1п>, связывающей процессы захвата и выброса носителей заряда с глубоких

уровней и сепгетоэлектрический фазовый переход в этом материале, включая спонтанную и вынужденную поляризацию.

В паучно-технологическом плане наиболее интересными представляются два основных направления. Во-первых, разработка технологии молекулярно-лучевой эпитаксии четверных растворов на основе РЬЯтЮеТе. которые, согласно литературным данным, обладают почти собственной проводимостью и большими временами релаксации фотопроводимости вплоть до азотных температур [14]. Однако при этом спектр их фотоответа сдвинут в коротковолновую область с краем чувствительности менее 7-8 мкм. Вместе с тем, для ряда специальных применений наибольший интерес вызывает спектральная область примерно до 14 мкм, что требует дополнительных исследований в этом направлении.

Особый научно-прикладной интерес представляет молекулярно-лучевая эпитак-сия РЪ1.х5ПхТе<1п> па кремниевых подложках, включая рост с использованием буферных слоёв. Связано это с тем, что современные многоэлементные гибридные фотоприёмные устройства имеют линейные размеры до нескольких сантиметров и изготовляются с использованием технологии «флип-чип». Как следствие, существенной проблемой в этом случае становится разница в величине коэффициента температурного расширения кремниевого кристалла мультиплексора и кристалла многоэлементного фотоприёмника. Эта проблема не возникает в том случае, когда многоэлементный фотоприёмник реализуется также на кремниевой подложке [15]. Помимо этого, температурные режимы молекулярно-лучевой эпитаксии РЬ1.к8пхТе на кремнии допускают в принципе возможность формирования фоточувствительных элементов непосредственно на кристалле мультиплексора и создавать монолитные фотоприёмные устройства.

Основные результаты диссертации изложены в следующих работах:

1. Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Шумский В.Н. Избыточные шумы в диодах на основе РЪихьПхТе и их связь с вольтамперными характеристиками. - ФТП, 1983, т. 17, в. 10, с. 1766-1770.

2. Васин О.И., Климов А.Э, Неизвестный И.Г., Шумский В.Н Молекулярная эпитактаксия РЬ/.х$ПхТе на <5е, 51, СаЛя, 1п$Ь, ВаРь - Поверхность. Физика, химия, механика, 1985, № 7, с. 66-71.

3. Климов А.Э. Универсальная магнито-оптическая насадка для криостатов. -ПТЭ, 1986, №4, с.231.

4. Климов А.Э. Многофункциональный гелиевый криостат с регулируемой температурой.

•ПТЭ, 1988,№2,с.231. | 'ОС. НАцио,,

БИБЛИОТЕКА СПетервург $ 09 900 Г

5. Васин О И., Климов А.Э, Неизвестный И.Г., Свешникова Л.В., Шумский В.Н. Получение чистой поверхности подложек BaFг для эпитаксиалъного роста соединений A4if методом молекулярно-лучевой эпитаксии. - Поверхность. Физика, химия, механика, 1988, № 12, с. 55-60.

6. Васин О.И., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Пешков НИ., Филатова Е.С., Шумский В.Н.Время жизни неравновесных носителей заряда в объеме и рекомбинация на границах вплешахРЬоЗпогТенаВар!. -ФТП, 1988,т.22,в.7,с. 1299-1302.

7. Vasin O.I., Klimov А.Е., Neizvestnyi I.G., and Shumskii V.N. The three-layer structure of PbosSno iTe epitaxial films prepared by MBE technique on BaF2. - Phys. Stat. Sol. (a), 1989, v.114, p. 161-166.

8. Васин О.И., Васильева Л.Ф., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Соддатенкова в.В., Шумский В.Н. Получение и свойства ИК фотоприемников на основе пленок PbosSno ¡Те, выращенных на подложках BaF2- - Ротапринт УД СО АН СССР, Новосибирск, 1989.

9. Васильева Л.Ф., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Шумский В.Н. Электрические свойства мезадиодов на основе халькогенидов свинца и олова, пассивированных теллуридом и сульфидом цинка. - Электронная техника, 1990, №7, с. 252-258.

10. Васип О.И , Климов А.Э., Кривопалов Д.В., Неизвестный И.Г., Шумский В.Н. Датчик температуры на диапазон 4,2-ЗООК - ПТЭ, 1992, № 4, с. 243.

11. Клименко А.Г., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Кривопалов Д.В., Пегиков Н.И., Соддатенкова В.В., Французов АА., Шафирова Т.Ю., Шалопаев С.Н., Шумский В Н. «Многоэлементное гибридное фотоприемное устройство». - Цэрис, Новосибирск, 1994.

12. Klimov А. Е., Knvopalov D.V., Neizvestny I.G., Shumsky V.N., Petikov N.I., Tortin M.A., Fedosenko E.V., Shumsky V.N. Surface LTT-fllm structure with In doping - Appl. Surface Sci., 1994, v. 78, p. 413 -420.

13. Fedosenko E.V., Klimov A. E., Knvopalov D.V., Neizvestny I.G., Petikov N.I., Torlin M.A, Fedosenko E.V., Shumsky V.N. Morphology and photoelectrical properties of Pbi^nJ'e films on BaF]substrates prepared by MBE technique. - Phys.Low-Dim. Struct., 1994, v. 10, p. 45-52.

14. Шаломицкий Г.Б., Маслов И.А., Архипова В.П., Климов АЭ., Шумский В.Н., всего 35 соавторов Инфракрасный обзор неба широкоугольным охлаждаемым телескопом на солнечно-синхронном ИСЗ «Ника-И» (Проект ИКОН). - Ротапринт ИКИ РАН, Москва, 1995.

15. Shumsky V.N., Feo&nov G.N., Fratsuzov АА., Klimov А.Е., Klimenko A.G., Shalopaev S.N., Shafirova T.U., Soldatenkova V.V., Neizvestny I.G., Petikov N.I. Deep cooling 2x128 elements hybrid photoresistor device for spectral range 6-20 ц based on epitaxial PbSnTe films pre-

pared by MBE - Proceed. 1995 Intern. Semiconductor Device Research Semposium, Shar-lottesville, USA, v.l, p.291-295.

16. Варавин B.C., Дворецкий C.A , Климов А.Э., Шумский B.H. Определение характеристик зпитаксиальных пленок ffgi xCdLTe путем измерения эффекта Холла при освещении -Автометрия, 1998, N4.

17. Климов А.Э., Шумский В.Н. Многоэлементные фотоприемные устройства дальнего ИК- диапазона на основе гетероэпитаксиальных пленок PbSnTe, легированных In, на BaF2. -Гл. 6 в монографии «Матричные фотоприемные устройства инфракрасного диапазона», «Наука», Новосибирск, 2001.

18. Klimov А. Е., Neizvestny I.G., Shumsky V.N., Suprun S,P, Medium for Interaction between two qubits In quantum computations. - Quantum computer and Computing, 2001, № 3, c. 7984.

19. Климов А.Э., Шумский B.H. Фотодиэлектрический эффект в зпитаксиальных пленках PbSnTe<[n>, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии. - Автометрия, 2001, №3, с. 65-75.

20. Klimov А.Е. Compact bath cryostat JUIed with liquid helium inside an ordinary storage De-war. - Review of scientific instruments, 2001, v 7, N 9.

21. Климов А.Э. Компактный заливной криостат, заполняемый жидким гелием внутри обычного транспортного сосуда Дъюара. - Наука - производству, 2001, №12, с. 47-49.

22. Klimov А. Е., Shumsky V.N. Photodielectric effect in epitaxial Pb,.JinxTe<In> films produced by molecular beam epitaxy. - Optoelectronics Instrumentation and Date Processing, 2001, N3, p. 53-62.

23. Васильева Л.Ф., Климов А.Э., Петиков Н.И., Шумский В.Н. Коррекция свойств плёнок PbSnTe<In>, полученных МЛЭ, при помощи низкотемпературных диффузионных отжигов - Неорганические материалы, 2001, № 37, с. 193 - 198.

24. Klimov А. Е., Shumsky V.N. Giant Light-Modulated Permittivity ofPbo 74Sno 26Te<In> Narrow Band-Gap Isolator New Approach to Relaxation Processes and Potential Applications. -Proceedings ISDRS, USA, December 3-6 (2001) p. 71-74.

25. Патент РФ 2198356. Криостат Климов А.Э., Супрун С.П., Шумский В.Н. Опубликовано в БИ, 2003, №4.

26. Klimov А. Е., Shumsky V.N. Photocapacitance effect in narrow band gap PbSnTe<In>. -XVII Internal. Conf. on Photoelectromcs and Night Vision Devices, May 27-31, 2002, Moscow, Proceedings SPIE, v. 5126, p. 341-346, Sep. 2003.

27. Климов А.Э., Шумский B.H. Фотоемкостной эффект в узкозонном PbSnTe<In> -Прикладная физика, 2004, №3, с. 74-78.

28. Акимов А.Н., Ерков В.Г., Климов А.Э., Молодцова ЕЛ., Супрун С.П., Шумский В.Н. Токи инжекции в узкозонном диэлектрике Pbl.1SnJ.Te<!n>. - ФТП, 2005, т. 39, в. 5, с. 563568.

Цитированная литература

[1] Равич Ю.И., Ефимова Б.А., Смирнов ИА. Методы исследования полупроводников в применении кхалькогенидам свинца РЬТе, PbSe, PbS. - М.: Наука, 1968. - 383 с. '

[2] Аверкин А.А., Кайдапов В.И., Мельник Р.Б. О природе примесных состояний индия в теллуридесвинца. -ФТП, 1971,т. 5,№1, с. 91-95.

]

[3] Андреев Ю.В., Гейман К.И., Драбкнн И.А., Матвеенко А.В., Можаев Е.А., Мойжес Б.Я. Электрические свойства Pbi.xSnxTe с примесью индия. - ФТП, 1975, т.9, №10, с. 1873-1876.

[4] Акимов Б.А., Брандт Б.А., Богословский С.А., Рябова Л.И., Чудинов С.М. Неравновесное металлическое состояние в сплавах Pbi.^SnxTe(In) - Письма ЖЭТФ, 1979, т. 29, №1, с.11-14.

[5] Вул Б.М., Воронина И.Д., Калюжная Г.А., Магиедов Т.С., Рагимова Т.Ш. Особенности явлений переноса в Pboj£n022Te с большим содержанием индия. - Письма ЖЭТФ, 1979, т. 29, вып. 1, с. 21 - 25.

[6] Кайданов В.И., Равич Ю.И. Глубокие и резонансные состояния в полупроводниках типа А^В". - УФН, 1985, т. 145, №1, с. 51-86.

[7] Волков Б. А., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Примеси с переменной валентностью в твёрдых растворах на основе теллурида свинца. - УФН, 2002, т. 172, вып. 7, с. 875-906.

[8] Виноградов В. С., Кучеренко И. В. Сегнетоэлектрические свойства кристаллов PbsJinJ'e (х-0,25), легированных индием. - ФТТ, 1991, т. 33, вып. 9, с. 2572- .

[9] Овсюк В.Н., Васильев В.В., Тапипов Н.Х., Ромашко Л.Н., Козлов А.И. Клименко А.Г., Марчишин И.Г. Фотоприёмные устройства на основе слоев КРТ, выращенных методом , молекулярно-лучевой эпитаксии - «Матричные фотоцриёмные устройства инфракрасного диапазона». Новосибирск: Наука, 2001. с. 180-241.

[10] Ламперт М., Марк П.. Инжекционные токи в твердых телах. М.: Мир, 1973, 416 с. < [Пер. с англ.: A.G. Milnes. Deep impurities in semiconductors, (N.Y.-London-Sydney-Toronto, John Willey&Sons, 1973)].

[11] Засавицкий ИМ., Матвеенко A.B.., Мацоношвили Б.Н., Трофимов В.Т. Спектр фотопроводимости эпитаксиальных слоев Pbi.£nxTe: In. - ФТП, 1986, т. 20, №2, с. 214-220.

[12] Khokhlov D R., Ivanchik I. I., Rains S. N., Watson D. M., and Pipher J. L. Performance and spectra! response of Pb,^SnxTe (In) far-infrared detectors. - Appl. Phys. Lett., 2000, v. 76. N20. p. 2835- 2837.

[13] Абрамян Ю.А., Гавриленко В.И., Красильник З.Ф., Козлов И.Н., Сераго В.И., Стафеев В.И. Фотопроводимость Pbi.xSnzTe(Tn) в миллиметровой области спектра -ФТП, 1994, т. 28, №3, с.533-534.

[ 14] Васильков В.Н., Дирочка А.И., Касаткин ИЛ, Слынько Е.И., Чишко В.Ф. Фотоэлектрические свойства эпитаксиапъных плёнок твёрдых растворов Pbj^.ySnjGeyTe:In и матричных фотоприёмников на их основе Неорганические материалы, 1997,т.33,№2,с.227-231.

[15] Zogg II., Arnold М., Zimin D., Alchalabi К. and Kellennann К. Optically exited lead-chalcogenide mid IR emitters and resonant cavity enhanced detectors on Si-substrates -Proc. 6ft Int. Conf. On "Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices", 2004, SL Petersburg, Russia.

Подписано к печати 01.08.05 г. Формат 60x84 1/16. Объем 2,5 п.л. Зак.ЗЗ Тир. 100.

г. Новосибирск, ул. Русская,39 Типография ОАО«НИИсистем»

»15305

РНБ Русский фонд

2006-4 14004

Содержание диссертации автор исследовательской работы: доктора физико-математических наук, Климов, Александр Эдуардович

Список условных сокращений и обозначений.

Л Введение.

1 Технология получения, особенности структуры и состава пленок Pbi.xSnxTe.

1.1 Введение.

1.2 Установка для молекулярно-лучевой эпитаксии пленок Pbi.xSnxTe.

1.3 Молекулярно-лучевая эпитаксия пленок Pbi.xSnxTe на полупроводниковых подложках.

1.4 Предэпитаксиальная обработка подложек BaF2.

1.5 Получение, структура и химический состав нелегированных пленок

Pbi.xSnxTe на подложках ВаБг.

1.6 Получение, структура и химический состав легированных индием пленок Pbi.xSnxTe на подложках BaF2.

1.7 Коррекция свойств пленок Pbi-xSnxTe <In> при помощи низкотемпературных диффузионных отжигов.

1.8 Выводы. 2 Электрофизические и фотоэлектрические свойства нелегированных пленок

PbixSnxTe

2.1 Введение.

2.2 Экспериментальные структуры и методы исследования свойств пленок Pb,.xSnxTe.

2.3 Гальваномагнитные свойства пленок Pbi.xSnxTe на подложках BaF2.

2.4 Шум в пленках Pbi.xSnxTe на подложках BaF2.

2.5 Фотоэлектрические свойства пленок Pbi.xSnxTe на подложках BaF2.

2.6 Рекомбинационные процессы в нелегированных пленках Pbi.xSnxTe на подложках BaF2.

2.7. Выводы.

3 Р-п- и гетеропереходы и фотоприемники на основе нелегированных пленок Pbi.xSnxTe на подложках BaF2.

3.1. Методы изготовления фоточувствительных структур.

3.2. Фотоэлектрические свойства фоточувствительных структур на основе р - п и гетеропереходов BPbi.xSnxTe.

3.3 Избыточный шум фоточувствительных структур на основе р - п и переходов в Pb,.xSnxTe и его связь с вольтамперными характеристиками.

• 3.4 Характеристики одиночных фотодиодов и многоэлементных структур на основе эпитаксиальных пленок Pbo.sSno^Te.

3.5. Выводы.

4 Электрофизические и фотоэлектрические свойства пленок Pbi.xSnxTe <1п>

4.1 Введение.

4.2 Экспериментальные структуры и методы исследования свойств пленок PbixSnxTe <In>.

4.2.1. Структуры для исследований.

4.2.2. Методики исследования свойств образцов.

4.3 Стационарные свойства Pbi.xSnxTe<In> при постоянном токе (напряжении) . 219 4.3.1. Температурные зависимости гальваномагнитных свойств Pbi.xSnxTe<In>

4.3.2 Инжекционные токи в Pbi.xSnxTe<In>.

4.3.3 Спектральные зависимости фотоответа.

4.4 Сегнетоэлектрические свойства PbixSnxTe<In> (стационарные характеристики на переменном сигнале).

4.4.1 Темновые зависимости ёмкости (диэлектрической проницаемости) от температуры и напряжённости электрического поля

4.4.2. Ёмкость при освещении: температурные, спектральные и полевые зависимости.

25604.4.3. Частотные зависимости ёмкости при различных температурах и освещённости.

4.5 Релаксационные характеристики

4.6. Обобщённая модель плёнок Pbi.xSnxTe<In>.

4.6.1. Основные положения модели.

4.6.2. Расположение уровней локальных центров и уровня Ферми, концентрация электронов в зоне проводимости.

4.6.3. Расчет времени жизни неравновесных носителей заряда и стационарных концентраций в условиях освещения.

4.6.4. Вольтамперные характеристики в темноте и в условиях освещения.

4.6.5. Релаксационные характеристики.

4.6.6. Спектральные характеристики.

4.7. Выводы.

Разработка технологии, изготовление и свойства матричных фотоприёмииков и фотоприемных структур на основе плёнок Pbi.xSnxTe<In>.

5.1 Введение.

5.2. Аппаратура для измерения характеристик фотоприёмников и фотоприёмпых устройств.

5.3. Линейчатые фотоприемники. Принципы работы, разработка и изготовление фоточувствительных элементов, мультиплексоров, сборка фотоприемного устройства.

5.4.Свойства и характеристики линейчатых фотоприёмных устройств.

5.5. Матричные фотоприемники. Принципы работы, разработка и изготовление фоточувствительных элементов, мультиплексоров, сборка фотоприемного устройства и его характеристики.

5.6. Свойства и характеристики матричных фотоприёмных устройств.

5.7 Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Эпитаксиальные фоточувствительные структуры на основе теллуридов свинца-олова"

Актуальность проблемы

Твердые растворы теллуридов свинца и олова РЬТе - SnTe интенсивно изучаются и используются с начала 60-х годов, когда были разработаны технологии получения достаточно совершенных монокристаллов этих соединений [1]. В значительной степени интерес к PbSnTe (свинец-олово-теллур - СОТ) связан с возможностью изготовления на его основе приёмников излучения (ПИ) инфракрасной (ИК) области спектра. Обусловлено это тем, что, в зависимости от содержания олова, ширина запрещённой зоны СОТ меняется от Eg = 0,2 эВ (РЬТе, край фундаментального поглощения Х,кр.=5-г6 мкм в зависимости от температуры) до Eg = 0 при содержании теллурида олова около 35 % (при температуре жидкого гелия). При этом расчётные пороговые параметры фотодиодов (ФД) на основе СОТ диапазона чувствительности до А.кр=12-ь14 мкм, определяемые концентрацией равновесных и временем жизни неравновесных носителей заряда, близки к предельным, ограниченным фоновым излучением. Разработка технологии таких ФД на основе метода молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) и исследование их свойств является составляющей частью данной работы, что в значительной степени определило её актуальность.

Тонкоплёночные технологии создания ФД на основе СОТ с предельными характеристиками развивались различными коллективами исследователей с 70-х годов. В этом случае роль процессов на поверхности плёнок и на других границах раздела, а также в приграничных областях, возрастает по сравнению с объёмными монокристаллами. Такие процессы существенно сказывается на измеряемых параметрах плёнок и на свойствах ФП на их основе. Это касается не только рекомбинационных и шумовых характеристик плёнок, но и таких равновесных параметров, как измеряемая концентрация и подвижность носителей заряда. В значительной степени свойства приповерхностных областей определяют темновые токи ФД и их шумы. Исследования свойств границ раздела и приграничных областей плёнок СОТ и их влияния на характеристики ФД являются составляющей частью данной работы и также определяют ее актуальность.

Наконец, обнаруженные в 70-х годах необычные свойства легированного индием тел-лурида свинца [2, 3], а затем и СОТ<1п> [3, 4, 7, 197, 220], сделали актуальной разработку ФП нового типа, а именно - фоторезисторов дальнего (до 20 мкм и более) инфракрасного (ИК) диапазона длин волн. Их высокие пороговые параметры определяются использованием межзонных оптических переходов в СОТ с большим коэффициентом поглощения, большим временем релаксации фотопроводимости и чрезвычайно низкой (почти собственной) темно-вой проводимостью вплоть до температур, близких к температуре жидкого гелия (так называемое «диэлектрическое состояние»). Многочисленные данные по свойства СОТ<1п> были обобщены в ряде обзоров, например, в [5, 6]. Сравнительно быстро после открытия указанных свойств на основе СОТ<1п> были разработаны и созданы многоэлементные ФПУ, описанные в главе 5 настоящей работы. Тем не менее, исследования свойств СОТ<1п> продолжается и в настоящее время, примером чего служат, например, находящиеся в согласии с результатами наших работ данные по фоточувствительности СОТ<1п> в террагерцовой области оптического спектра [7, 12]. Сказанное является еще одной причиной актуальности исследований, послуживших основой для данной работы.

Появление при понижении температуры спонтанной поляризации и резкое изменение величины статической диэлектрической проницаемости, характерное для сегнетоэлектриков, было обнаружено в СОТ<1п> определённого состава и уровня легирования достаточно давно [12, 230, 249]. Ряд авторов указывали так же на наличие сегнетоэлектрического фазового перехода (СЭФП) и в нелегированном СОТ, температура которого зависит от состава [13-15]. Причём в СОТ<1п> характерные для СЭФП явления наблюдаются в той же области температур Т<15-ьЗОК, в которой быстро возрастает время жизни возбуждённых светом неравновесных носителей заряда с появлением долговременной релаксации фототока - «задержанной» фотопроводимости (ФП) - при более низких температурах. Тем не менее, изучение этих явлений во взаимосвязи с сегнетоэлектрическими свойствами СОТ<1п> ранее не проводилось. Это так же определило актуальность описанных в диссертации исследований.

Целью настоящей работы являлось исследование неравновесных процессов в нелегированных и легированных индием эпитаксиальных плёнках PbSnTe, определяемых как особенностями энергетического спектра электронов, наличием фазового перехода и особенностями транспорта носителей заряда, так и технологическими режимами их получения, структурой и строением их приповерхностных областей, а также разработка на основе полученных результатов технологий создания многоэлементных фотоприёмников и фотоприёмных устройств дальнего ИК диапазона.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Установлено, что при остывании пленок СОТ, выращенных методом МЛЭ, содержание теллура вблизи поверхности снижается вследствие его испарения, а при последующем взаимодействии с атмосферой при комнатной температуре обогащён-ная металлами тонкая приповерхностная область нелегированных плёнок СОТ приобретает дырочную проводимость. Предложена и рассчитана трёхслойная модель таких плёнок, состоящая из квазиобъёма, обеднённой теллуром приповерхностной области п+-типа проводимости и тонкого поверхностного слоя р+ - типа проводимости. В рамках этой модели объяснена сложная температурная зависимость эффекта Холла в нелегированных плёнках СОТ со сменой его знака, включая двукратную смену знака. Обнаружен аномальный (отрицательный) фотомагнитный эффект (ФМЭ), соответствующий преимущественной диффузии генерируемых светом неравновесных носителей заряда на освещаемую поверхность. На основе полученных данных по ФМЭ и ФП определены величины скоростей поверхностной рекомбинации в интервале температур от Т=80-И80 К на свободной поверхности плёнок (s «2+8-105 см/с) и на гетерогранице PbSnTe/BaF2 (s см/с). Найдено, что источником избыточного шума типа 1/f в нелегированных плёнках СОТ является приповерхностная область, а в фотодиодах на их основе -поверхностные каналы утечки.

Установлено, что при температурах Т < 20-г25К проводимость легированных индием плёнок СОТ, для которых наблюдается «переход в диэлектрическое состояние», в значительной степени определяется объемным зарядом, инжектированным в образец из контактов, т.е. определяющим механизмом протекания тока при низких температурах является ток, ограниченный пространственным зарядом (ТОПЗ), если напряжённость электрического поля превышает величину Е~ 10 В/см. Расчеты вольтамперных характеристик (ВАХ) при Т=4,2 К для Pbo,74Sno,26Te <In> с мелкими ловушками, равномерно распределенными в интервале энергий 1 - 6 мэВ ниже дна зоны проводимости, показали хорошее согласие модели с экспериментальными данными. Хорошее качественное совпадение с экспериментом показали также расчеты для одного уровня ловушек с учетом эффекта Пула-Френкеля.

Показано, что поведение температурной зависимости тока в СОТ<1п> без освещения определяется соотношением между равновесной концентрацией носителей заряда и зарядом, инжектированным с контактов. Вследствие этого в координатах lg/ = /(1/Г) наклон кривых в температурной области Т=4,2ч-30К сильно зависит от напряжения смещения. Расчеты температурной зависимости ТОПЗ в предположениях, сделанных ранее при расчете ВАХ, дали согласие с экспериментом только при учете температурной и полевой зависимости диэлектрической проницаемости СОТ<1п>, которые были определены экспериментально.

4. Впервые обнаружена сильная (до 2-х и более порядков) зависимость величины низкочастотной диэлектрической проницаемости 8 от уровня освещенности пленок СОТ<1п> при гелиевых температурах. Установлено, что обратная величина низкочастотной диэлектрической проницаемости линейно растет с понижением температуры, что характерно для фазового перехода второго рода при температуре ниже точки Кюри. Освещение пленки приводит к сдвигу точки фазового перехода в сторону низких температур.

5. Установлено, что вольтамперные характеристики образцов СОТ<1п> при постоянном освещении в области фундаментального поглощения при Т < 2СН-25К согласуются с моделью ТОГО. Показано, что большие времена релаксации фотопроводимости связаны с захватом электронов и увеличением времени жизни неравновесных дырок. Наблюдавшееся в экспериментах преобладание в фототоке дырочной компоненты подтверждено данными по измерению эффекта Холла при освещении.

6. Предложена модель описания фотоэлектрических свойств СОТ<1п>, основанная на учёте уровней прилипания (ловушек) в процессах транспорта носителей заряда (инжекционных токах), учитывающая температурную и полевую зависимость е. На основе модели рассчитаны вольтамперные характеристики в темноте и при различных уровнях освещённости, хорошо согласующиеся с экспериментальными данными. Показано, что неэкспоненциальные зависимости нарастания и спада фототока могут быть следствием перечисленных факторов в комбинации с большим временем жизни межзонной излучателыюй рекомбинации. В рамках этой модели нашло объяснение гашение фототока импульсом электрического поля, который ведёт к инжекции электронов, рекомбинирующих с фотовозбуждёнными дырками, цосле чего степень заполнения ловушек определяется ТОПЗ.

7. На основании анализа зависимости фотоответа от температуры источника излучения типа АЧТ с температурой Тдчт=20 +65 К, подтверждённого также экспериментами с лазерным излучением с 1=336,8 мкм, достоверно установлено наличие фоточувствительности СОТ<1п> в области длин волн Х=300+400 мкм, не связанной с разогревом образцов. Чувствительность в этой области длин волн находит объяснение в рамках представлений о сегнетоэлектрических особенностях СОТ<1п> и роли инжекционных токов. В основе эффекта лежит увеличение диэлектрической проницаемости при поглощении излучения субмиллиметровой области спектра вследствие генерации одного или двух поперечных оптических фо-нонов, которое ведёт к возрастанию инжекционного тока без генерации свободных носителей заряда в объёме СОТ.

Научная и практическая значимость работы заключается в следующем:

Развиты представления об особенностях строения и состава плёнок СОТ, получаемых методом МЛЭ, и объяснён комплекс их электрофизических свойств, включая сложную температурную зависимость эффекта Холла, соотношение между сигналами фотопроводимости и фотомагнитного эффекта со сменой знака последнего при изменении температуры, шумовые характеристики плёнок и структур на их основе. Построена модель реальной плёнки СОТ, учитывающая сложное строение приповерхностной области плёнок, качественно и количественно согласующаяся с экспериментами и обобщающая данные по электрофизическим свойствам.

Фотоэлектрические свойства плёнок СОТ<1п> при низких температурах, включая релаксационные процессы, проанализированы с учётом их сегнетоэлектрических свойств. К ним относятся, в частности, сильная температурная и полевая зависимость низкочастотной диэлектрической проницаемости е в области Т= 15-^25 К и впервые обнаруженная в СОТ<1п> зависимость е от уровня освещённости и его спектрального состава (фотодиэлектрический эффект). При анализе проводимости и релаксационных процессов в плёнках СОТ<1п> впервые использовано представление о них, как о диэлектриках с преобладанием токов, ограниченных пространственным зарядом, при наличии уровней прилипания, с сильной зависимостью ТОПЗ от напряжённости электрического поля и освещённости, в том числе - вследствие зависимости от этих факторов величины е.

На основе развитых представлений об электрофизических свойствах плёнок СОТ разработаны воспроизводимые технологии МЛЭ нелегированных и легированных индием плёнок с характеристиками, пригодными для создания фотоприёмников дальнего ИК диапазона с высокими параметрами. Для этого разработаны методы и режимы: управления составом плёнок в процессе и на заключительном этапе роста, в том числе - формирование на поверхности тонкого широкозонного слоя; нанесения непосредственно в ростовой камере защитных диэлектрических покрытий; квазиравновесного послеростового отжига плёнок в газовой атмосфере; легирования плёпок индием в процессе роста и после его окончания.

Разработана технология линеек фотодиодов на основе нелегированных пленок СОТ с обнаружительной способностью D >10 см- и установлена связь их характеристик с особенностями строения и свойств пленок, обусловленных технологическими режимами получения. Разработана технология получения многоэлементных линейчатых и матричных ФП на основе СОТ<1п> форматом 2x128 и 128x128 элементов, а также технология изготовления соответствующих ФПУ, включающих в себя кремниевые схемы обработки фотосигнала, с пороговым потоком МЭШ<10'18 Вт-Гц"0'5 при Т=7 К, что не уступает параметрам лучших на сегодняшний день ПИ данного спектрального диапазона до 20^-25 мкм на основе других полупроводниковых материалов.

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

1. Свойства приповерхностной области нелегированных пленок Pbi.xSnxTe, полученных методом МЛЭ, в значительной степени определяют измеряемые электрофизические свойства. Наличие на свободной поверхности обедненного теллуром п+ - слоя и связанного с взаимодействием с атмосферой р+ - слоя в определенной области температур определяет знак эффекта Холла и приводит к сложной температурной зависимости измеряемого коэффициента Холла вплоть до двойной смены его знака в интервале Т = 77-т-ЗООК. Большая по сравнению с границей плёнка-подложка скорость поверхностной рекомбинации на свободной поверхности, определяемая структурой приповерхностной области пленок PbixSnxTe, является причиной смены знака фотомагнитного эффекта при понижении температуры, когда диффузионная длина неравновесных носителей заряда становится сравнимой с толщиной плёнки. Приповерхностная область является также источником избыточного низкочастотного шума типа 1/f в плёнках Pbi.xSnxTe и р-n переходах на их основе.

2. Направленная модификация свойств плёнок Pb].xSnxTe <In> достигается посредством их послеростового отжига в атмосфере водорода в присутствии шихты [(РЬ^ xSnx)!.yIny]0 5Те05 в температурном диапазоне Т= 300-450 С. Такая технология обеспечивает контролируемое и воспроизводимое изменение состава, уровня легирования индием и, как следствие, электрофизических свойств плёнок (типа и величины проводимости, времени релаксации фотопроводимости при низких температурах), а также улучшение однородности свойств плёнок.

3. При низких (гелиевых) температурах инжекция из контактов и токи, ограниченные пространственным зарядом, в значительной степени определяют явления, связанные с транспортом носителей заряда в Pbi.xSnxTe <In>: эффект Холла и его температурную зависимость, вольтамперные характеристики в темноте и при освещении, релаксационные характеристики.

4. Фототок в области фундаментального поглощения в Pbi.xSnxTe <In> при низких температурах в существенной степени определяется неравновесными дырками. Величина фототока, динамика его нарастания и спада описывается излучательной рекомбинацией с учётом захвата электронов на ловушки, расположенные в запрещённой зоне, и инжекции электронов из контактов.

5. Сегнетоэлектрический фазовый переход определяет температурную зависимость диэлектрической проницаемости в области температур Т<20 +25 К и в значительной степени сказывается на особенностях вольтамперных характеристик в Pbj.xSnxTe <In> без освещения. Изменение диэлектрической проницаемости под действием освещения (фотодиэлектрический эффект) в существенной степени определяет величину фототока. Это связано с зависимостью фототока от уровня полевой инжекции, влияющей на процессы рекомбинации и степень заполнения уровней захвата.

6. Фоточувствительность в области длин волн А,=300+400 мкм описывается в, рамках представлений о сегнетоэлектрических особенностях Pb].xSnxTe<In> и роли инжекцион-ных токов, определяет зависимость фотоответа от температуры источника излучения типа АЧТ с температурой Тачт=20 +65 К и подтверждается чувствительностью к лазерному излучению с А,=336,8 мкм. В основе эффекта лежит увеличение диэлектрической проницаемости при поглощении излучения субмиллиметровой области спектра, которое ведёт к возрастанию инжекционного тока без генерации свободных носителей заряда в объёме СОТ.

7. Линейчатые и матричные фотоприёмники и фотоприёмные устройства, созданные на основе проведенных физико-технологических исследованиий, в низкофоновых условиях при рабочей температуре Т=7 К имеют мощность, эквивалентную шуму, менее чем К)"'8 Вт-Гц"0'5, что не уступает лучшим фотоприёмникам спектрального диапазона длин волн до X =20 -5-25 мкм.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на конференции «Фотоэлектрические явления в полупроводниках» (Киев, 1979), на IV конференции по проблемам роста и синтеза полупроводниковых кристаллов и пленок (Новосибирск, 1982), на IV Всесоюзной конференции по росту кристаллов (Ереван, 1985), на Совещании по физике узкозонных полупроводников (Москва, ФИАН, 1985), на Симпозиуме по МЛЭ (Франкфурт-на-Одере, 1987) - три доклада, на 2-ой международной конференции «Физика низкоразмерпых структур» (PLDS-2) (Дубна, 1995), на Международном симпозиуме по исследованиям в области полупроводниковых устройств (Intern. Semiconductor Device Research Symposium) в

США (Шарлоттесвилл, 1995) и (Вашингтон, 2001), на 8-ой международной конференции по th узкозонным полупроводникам (8 Internat. Conf. on NGS) (Шанхай, 1997) - три доклада, на Конференции по просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ-97) (Таганрог, 1997), на IV Российской конференции по физике полупроводников (Новосибирск, 1999) - 2 доклада, на 2-ом международном семинаре «Нанофизика и наноструктуры» (Киев, 2000 г.), на конференции «Микро- и нано-электроника» (Звенигород, 2001), на V Российской конференции по физике полупроводников (Нижний Новгород, 2001), на XVII Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения (Москва, 2002), на совещании «Актуальные проблемы полупроводниковой фотоэлектроники» («Фотоника 2003») (Новосибирск, 2003), на конференции «Полупроводники 2003» (С-Петербург, 2003).

Структура и краткое содержание диссертационной работы.

Работа состоит из Введения, пяти глав, Заключения и списка литературы.

Во введении даётся обоснование актуальности исследований, сформулирована цель работы и конкретные задачи, изложена научная новизна работы, практическая и научная значимость проведённых исследований, а также основные положения, выносимые на защиту. Дана краткая аннотация диссертационной работы.

Обзор современных данных. сделанный в этой главе, содержит сведения об особенностях свойств СОТ в зависимости от способа их получения, которые сводятся, в основном, к следующему. Как РЬТе, так и SnTe и их твёрдые растворы при росте объёмных монокристаллов из расплава или из паровой фазы кристаллизуются со значительным отклонением от стехиометрии. Собственными дефектами являются преимущественно вакансии, причем вакансии металла являются мелкими акцепторами, а вакансии теллура - мелкими донорами. Без применения специальных технологических приемов концентрация вакансий при получении монокристаллов СОТ составляет 1018 - Ю20 см"3 вплоть до гелиевых температур [9, 12а,20, 21]. Необходимое для приборного использования снижение концентрации свободных носителей заряда в исходных монокристаллах СОТ достигается с помощью последующей длительной (до нескольких недель и даже месяцев) термической обработки отдельных шайб СОТ толщиной около 1 мм в присутствии шихты определённого состава. В результате такой обработки минимальная достигнутая концентрация дырок при Т = 77 К составила примерно р = 1017 см"3, а концентрация электронов примерно n = 1016 см"3 при собственной концентра

П 1 ции около nj= 4-10 см" для состава х = 0,2 (^.кр~11-5-12 мкм).

Для получения монокристаллических образцов СОТ с низкой концентрацией собственных дефектов и свободных носителей заряда используются так же «низкотемпературные» технологии получения плёнок СОТ, к которым, помимо метода жидкофазовой эпитаксии (ЖФЭ) и метода «горячей стенки» (МГС), относятся и различные модификации метода мо-лекулярпо - лучевой эпитаксии (МЛЭ). Перечисленные методы позволяют получать плёнки с параметрами, пригодными для изготовления приборных структур, в течение значительно меньшего времени (в пределах нескольких часов). Следует отметить, что метод МЛЭ, помимо расширенных по сравнению с ростом плёнок из расплава и паровой фазы возможностями контроля процесса in situ, позволяет наносить пассивирующие покрытия на поверхность плёнок сразу после их роста без контакта с атмосферой.

Влияние способов подготовки подложек и режимами МЛЭ на электрофизические свойства плёнок СОТ проанализировано в первой главе. Приведены результаты исследований свойств плёнок СОТ, полученных методом МЛЭ на ряде полупроводниковых подложек (Ge, InSb, GaAs, Si) и BaF2. При определённых технологических режимах, определяемых главным образом температурой подложки, монокристаллические плёнки СОТ удалось получить на всех выбранных подложках. Приведены данные по электрофизическим свойствам плёнок СОТ на Si подложках, полученных с использованием буферных слоёв фтористого кальция и фтористого бария, при Т=77 К сравнимых со свойствами СОТ на BaF2, которым в дальнейшем и было уделено основное внимание. Это было связано преимущественно с наилучшим согласованием параметров решёток СОТ и BaF2 и их коэффициентов температурного расширения, а также тем, что изолирующая подложка фтористого бария позволила в дальнейшем достоверно контролировать электрофизические свойства выращенных плёнок вплоть до гелиевых температур, а достаточно прочные химические связи BaF2 исключали неконтролируемое легирование плёнок компонентами подложки.

В главе описаны разработанные нами способы подготовки подложек для МЛЭ СОТ, результаты анализа их структуры и химического состава на всех стадиях предростовых обработок. С использованием метода дифракционного отражения по кривым качания отбирались крупноблочные монокристаллы ВаБг с размерами блоков до десятков миллиметров. Химический состав поверхности подложек контролировался встроенным в установку МЛЭ оже-спектрометром, что позволило подобрать оптимальные температуры термической очистки, при которой удаляется основная часть оставшихся после химико-механической полировки и химической предростовой обработки посторонних химических элементов, но ещё не нарушается стехиометрия поверхности подложки. Приведены результаты влияния электронного луча при дифракции быстрых электронов (ДБЭ) на состав поверхности, заключающиеся в уменьшении содержания фтора на поверхности. Сама ДБЭ использовалась для контроля структурного совершенства поверхности, которое улучшалось при выбранных (8004-870°С) температурах отжига.

В этой главе приведены данные по влиянию чистоты поверхности подложки на электрофизические свойства плёнок. Одним из критерием совершенства кристаллической структуры получаемых плёнок Pbo^Sno^Te на подложке BaF2 является величина подвижности носителей заряда при Т=77 К. Показано, что применение разработанной нами методики химико-механической полировки - ХМП - позволяет увеличить подвижность дырок в плёнках р-типа проводимости в 2-3 раза по сравнению с механической полировкой в зависимости от толщины плёнки.

Связь состава плёнки и её поверхности с режимами МЛЭ и с последующим контактом с атмосферой так же проанализирована в первой главе. Проведены исследования концентрации и подвижности носителей заряда от скорости роста (температуры испарителей) и температуры подложки, которые показали, что наилучшие результаты достигаются в режимах, при которых становится существенным реиспарение РЬТе и SnTe. В пределах чувствительности метода данные по оже-спектрометрии показали, что на поверхности плёнок после окончания МЛЭ присутствуют только основные компоненты, но уже кратковременный контакт с атмосферой при комнатной температуре ведёт к окислению поверхности и появлению на ней углерода.

Использование метода рентгеноспектралыюго анализа непосредственно в ростовой камере позволило проконтролировать состав плёнки во время роста и её приповерхностного слоя после его окончания при остывании, которые сводятся к изменению стехиометрии этого слоя в сторону обеднения её теллуром и обогащением свинцом при некотором снижении концентрации олова. Это совпало с данными по изменению состава источников при их эксплуатации, заключающимися в смещении состава источников в сторону теллурида свинца. Полученные данные по составу плёнок и их приповерхностного слоя во время роста, после его окончания и после контакта с атмосферой были использованы в дальнейшем для анализа электрофизических свойств плёнок, описанных во 2-й главе.

Приведённые данные относятся к нелегированным плёнкам СОТ состава около х=0,2, имеющим край фундаментального поглощения вблизи А.,ф«11-И2 мкм. Выбор состава в данном случае определялся, главным образом, перспективами приборного применения таких плёнок, а тип проводимости задавался дополнительным источником теллура: р-тип при его включении в установленных экспериментально режимах и n-тип проводимости - при отсутствии «подпыления» теллура.

Технологические режимы получения легированных индием плёнок СОТ методом МЛЭ выбирались таким образом, чтобы их состав был близок к х=0,26. Выбор состава в данном случае определялся электрофизическими свойствами плёнок, которые при правильно подобранных режимах МЛЭ и уровнях легирования индием при Т<20 К переходили в «диэлектрическое» состояние в темноте и имели большие времена релаксации фотопроводимости.

Рост плёнок СОТ<1п> вёлся из двух источников нелегироваипого СОТ с составом х=0,3 и х=0,2. Легирование индием осуществлялось либо в процессе МЛЭ из дополнительного источника In, либо путём напыления тонкого слоя In после окончания роста с последующей его «разгонкой» в процессе послеростового отжига.

Исследование химического состава и структуры поверхности плёнок СОТ<1п> были выполнены с использованием установки для комплексного анализа структуры и состава Nanoscan-50 ("RIBER", Франция ), в которой реализован ряд методик для исследования поверхности, такие, как электронная оже - спектроскопия, сканирующие оже - спектроскопия, сканирующая электронная микроскопия, ультрафиолетовая электронная спектроскопия и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.

Проведённые с использованием указанных методик исследования показали, что плёнки СОТ<1п>, легированные индием в процессе МЛЭ и показывающие перечисленные ранее электрофизические свойства, могут иметь развитый рельеф по сравнению с нелегированными плёнками СОТ. Характерные размеры рельефа составляют до нескольких микрометров в плоскости подложки и имеют глубину, сравнимую с толщиной плёнки, которая обычно была близка к 1 мкм. Образующиеся при этом микровключения имеют состав, отличающийся от усреднённого состава плёнки, и содержат, в частности, соединения индия и теллура. Помимо этого, показано, что незначительные отклонения от заданных технологических параметров могут вести к заметному изменению как рельефа, так и фотоэлектрических свойств плёнок.

Методика прецизионного легирования индием и изменения состава плёнок СОТ после окончания процесса МЛЭ путём отжига в атмосфере водорода также описанная в первой главе. Её разработка обусловлена тем, что развитый рельеф плёнок СОТ<1п> создаёт серьёзные трудности при операциях фотолитографии при изготовлении приборных структур. Показано, что подбором температур в области образца и шихты, состоящей из Pbi.xSnxTe<In> необходимого состава или (и) металлического индия можно менять не только уровень легирования, но и состав плёнки в широком диапазоне. Так, например, исходную нелегирован-иую, зеркальную (с неразвитым рельефом) плёнку, не «вымерзающую» вплоть до Т=4,2 К, состава Pbo,8Sno,2Te, удалось трансформировать в Pbo,74Sno,26Te<In>, демонстрирующую «диэлектрическое» состояние в темноте и задержанную фотопроводимость при гелиевых температурах. Особенно важно то, что исходно гладкая и зеркальная поверхность нелегированной плёнки осталась при этом такой же и после проведения отжига.

Вторая главапосвящена экспериментальным исследованиям и анализу электрофизических свойств нелегированных плёнок СОТ, в том числе особенностей рекомбинации неравновесных носителей заряда и шумовых процессов в плёнках. Глава содержит описание оригинальных установок и методик измерений, разработанных автором.

Температурная зависимость эффекта Холла исследована с учётом результатов анализа состава приповерхностных слоёв СОТ, представленных в первой главе. Известно, что температурная зависимость эффекта Холла в плёнках СОТ(х«0,2), имеющих электронный тип проводимости при 1-11 К, монотонна вплоть до комнатной температуры. В то же время тонкие плёнки с дырочным типом проводимости при 1=11 К часто демонстрируют не только немонотонность коэффициента Холла, но и смену его знака на электронный при повышении температуры. Аналогичные свойства проявляют и образцы, технология получения которых описана в первой главе.

Во второй главе проанализированы изменения температурной зависимости эффекта Холла плёнок СОТ, обусловленные их отжигом в вакууме. Измерения проводились в специально разработанной автором установке, которая позволила исследовать эффекта Холла в интервале Т=80ч-500К сразу после отжига, а так же после взаимодействия поверхности плёнок с атмосферой при комнатной температуре. В результате экспериментов был получен большой набор температурных зависимостей эффекта Холла для одних и тех же образцов, включая монотонные зависимости с электронным типом проводимости и зависимости с переменным знаком коэффициента Холла, включая двойную смену знака. Проведённый анализ зависимостей позволил построить трёхслойную модель реальной плёнки СОТ, состоящей из квазиобьёма р-типа проводимости, приповерхностного слоя n-типа и поверхностного слоя р+- типа проводимости, количественно хорошо согласующуюся с экспериментальными данными по эффекту Холла и соответствующую данным по составу приповерхностной области плёнок СОТ, описанным в первой главе.

Приповерхностный слой является источником низкочастотного шума типа 1/f,\ о чём однозначно свидетельствуют результаты, приведённые во второй главе. Данный вывод сделан на основе сравнительного анализа изменения электрофизических параметров плёнок и шума после обработок поверхности.

Поверхностная рекомбинация неравновесных носителей заряда в плёнках СОТ проанализирована на основе данных по ФП и ФМЭ. Диффузионная длина неравновесных носителей заряда в СОТ достигает десятка и более микрометров при температуре жидкого азота, т.е. превышает характерную толщину плёнок, полученных и исследованных при выполнении данной работы. Оценки значений диффузионной длины сделаны на основе данных по подвижности носителей заряда, значений эффективного времени жизни, полученных нами из измерений сигнала фотопроводимости, и приводимых в литературе значений т=10"9-*-10"8 с. Очевидно, что при таком соотношении диффузионной длины и толщины плёнки в фотоэффектах становится существенной роль поверхностной рекомбинации как на свободной поверхности плёнок, так и на границе с подложкой.

Для исследования процессов рекомбинации были проведены измерения ФП и ФМЭ в плёнках СОТ на подложках BaF2 в интервале температур от Т«80К до комнатной. При этом были измерены сигналы ФП и ФМЭ при освещении образцов как со стороны свободной поверхности СОТ, так и со стороны подложки. Это позволило получить при каждой температуре измерений четыре уравнения для нахождения трёх параметров плёнки СОТ: диффузионной длины и 2-х скоростей поверхностной рекомбинации на обеих поверхностях в предположении однородности свойств «квазиобъёма» плёнки. С физической точки зрения эти четыре уравнения действительно взаимосвязаны в том случае, если величина диффузионной длины не слишком мала по сравнению с толщиной плёнки, что, как показано нами, имеет место примерно до температуры Т=180 К. В диапазоне температур Т»180+300 К данная экспериментальная методика позволила оценить только величину диффузионной длины неравновесных носителей заряда, которая в исследованных образцах изменялась от Ьд«0,5 мкм (300К) до Ьд«10-г20 мкм (80К). Проведённые расчёты и оценки показали, что скорость поверхностной рекомбинации уменьшалась с понижением температуры и составила для свободной поверхности примерно s « 6-Ю5 см/с (180К) и около s » 1,5-г2-105 см/с (80К), а для границы подложка-плёнка СОТ, соответственно, s « 8-104 см/с (180К) и менее s « 1-Ю4 см/с (80К).

Вообще говоря, приведённые цифры получены при анализе упрощённой модели. Например, полученные в главе 1 данные говорят о том, что плёнки могут быть заметно неоднородными по толщине. Вместе с тем, сам факт наблюдения отрицательного ФМЭ свидетельствует о преобладании рекомбинациоиных процессов на свободной незащищённой поверхности плёнки СОТ по сравнению с рекомбинацией в объёме и на границе с подложкой. Этот факт трудно объяснить, если полагать, что на поверхности плёнки СОТ р-типа проводимости присутствует только р+-слой обогащения, так как поверхностную рекомбинацию обычно связывают с безизлучательным механизмом рекомбинации через глубокие уровни в запрещённой зоне. Если же за основу взять описанную во второй главе 3-хслойную модель реальной плёнки СОТ, то сильная поверхностная рекомбинация может быть объяснена наличием с обеих сторон тонкого (туннельно-прозрачного) приповерхностного п+-слоя. В этих приповерхностных областях концентрация рекомбинациоиных уровней в запрещённой зоне может быть достаточно велика, а их энергетическое положение относительно уровня Ферми обеспечивать высокий темп рекомбинации.

Технология создания р-п переходов основана па диффузии индия и была выбрана на основе анализа литературных данных. Исследованы как тестовые структуры большой плол щади - до 800x800 мкм - так и малоформатные линейки фотоприёмников (ЛФП) из 8-ми элементов и фрагменты тестовой матрицы. В главе дано описание последовательности технологических операций при изготовлении фоточувствительных структур. Индий наносился на поверхность СОТ термическим испарением в вакууме при комнатной температуре подложек. Тестовые структуры изготавливались с использованием масок, многоэлементные структуры с использованием фотолитографии как без применения диэлектрических покрытий, так и с использованием двухслойного защитного диэлектрика ZnS-SiO. Такое покрытие выбрано было вследствие хорошей химической стойкости и механической прочности SiO, у которого оказалась плохая адгезия к поверхности СОТ. В свою очередь, при хорошей адгезии к СОТ ZnS не обладает требуемыми химико-механическими свойствами. Помимо этого, способы нанесения выбранных диэлектрических слоев и методики их травления хорошо известны и отработаны. Слой ZnS наносился в вакууме после окончания процесса МЛЭ до контакта подложки с атмосферой. Диффузия индия в плёнку СОТ проводилась путём прогрева (отжига) после изготовления структур с последующим контролем ВАХ, дифференциального сопротивления и чувствительности при температуре жидкого азота. Отжиг тестовых структур показал, что оптимальные температуры диффузии индия (для достижения максимальной величины дифференциального сопротивления) составили 200-250°С при временах отжига несколько десятков минут. Анализ зависимостей дифференциального сопротивления от напряжения смещения после отжигов и экспозиций в атмосфере показал хорошее соответствие наблюдаемых характеристик с данными глав 1 и 2 о влиянии термообработок на свойства приповерхностных слоёв СОТ.

Характеристики двухслойной структуры p-PbnxSngjTe/p-PbTe/In на подложке фтористого бария, технология создания которой также приведена в третьей главе, были исследованы при температуре жидкого азота. Толщина РЬо^подТе равнялась 2 мкм, а верхнего слоя РЬТе - 1 мкм. Индий напылялся в вакууме на холодную подложку, т.е. фактически к верхнему слою теллурида свинца был изготовлен барьер Шоттки. Мотивом для исследования свойств такой структуры послужили описанные в главах 1 и 2 данные о структуре приповерхностных слоев СОТ, которые могут являться причиной образования в фотодиодах (ФД) поверхностных каналов токов утечки туннельного типа р+-п+. Поскольку туннельные токи в р+-п+ - переходе при заданных концентрациях носителей заряда экспоненциально уменьшаются с ростом ширины запрещённой зоны, то нанесение верхнего широкозонного слоя тел-лурида свинца должно снижать поверхностные утечки и вести к увеличению RoA - удельного дифференциального сопротивления ФД при нулевом смещении.

Результаты проведённых исследований, в целом, подтвердили эти предположения. При Т=80 К без дополнительных отжигов измеренная величина RoA « 70 Ом-см, т.е. примерно на порядок больше, чем максимальное расчётное значение для СОТ с х=0,2. Комплекс электрофизических исследований, включающих измерение эффекта Холла при послойном стравливании, ВАХ и C-V измерения показал, что при небольших напряжениях смещения свойства структуры без освещения определяет выпрямляющий контакт к теллуриду свинца с диффузионным потенциалом около 0,1 В. В тоже время на спектральной зависимости в области чувствительности СОТ с х=0,2 (А.=8,5 мкм) фотосигнал составил примерно 0,75 от уровня сигнала на длине волны А.=5,5 мкм. При приложении обратного смещения V=-0,6 В внешний квантовый выход на длине волны А.=8,5 мкм достигал 0,1, т.е. был сравним с аналогичным параметром обычных ФД на основе СОТ без антиотражающих покрытий (около 0,3). Приведена предполагаемая зонная диаграмма исследованной структуры. Проведённые исследования показали, что при оптимизации параметров слоёв (толщины плёнок и концентрации носителей заряда) предложенный подход может быть эффективен для улучшения параметров ФД за счёт уменьшения поверхностных утечек. Фактически, аналогичный подход позже был успешно реализован другими авторами при использовании варизонных широкозонных областей на границах эпитаксиальных плёнок CdHgTe (KPT) [16].

Избыточный шум типа 1/f в фотодиодах на основе эпитаксиальных плёнок, полученных как методом МЛЭ, так и методом ЖФЭ, был исследован в зависимости от величины фонового потока и от приложенного внешнего напряжения смещения. Показано, что зависимости шума от напряжения смещения как в прямом, так и в обратном направлении хорошо описываются моделью, по которой источником этого шума является поверхностный канал утечки омического характера. По этой модели напряжение шума должно быть пропорционально падению напряжения на р-n переходе, умноженному на его полное дифференциальное сопротивление, величина которого находится экспериментально. При этом как на прямой, так и на обратной ветвях зависимости шума от напряжения смещения должны наблюдаться характерные максимумы.

Как для ФД на основе МЛЭ эпитаксиальных плёнок, так и для ФД на основе ЖФЭ структур, получено хорошее согласие расчёта и эксперимента. Приведённые данные хорошо согласуются с выводами глав 1 и 2 о строении приповерхностной области СОТ и шумом типа 1/f в эпитаксиальных плёнках, полученных методом МЛЭ.

Вклад тока утечки в вольтамперные характеристики был учтён при их анализе, что позволило, в частности, разделить туннельную и генерационную компоненты тока через р-п переход в широком диапазоне обратных напряжений смещения. По зависимости генерационного и туннельного тока от напряжения оценено эффективное время жизни носителей заряда и эффективная масса туннелирования, которая хорошо согласуется с известными литературными данными и так же подтверждает правильность использованной модели.

Температурные зависимости ВАХ и дифференциального сопротивления ФД были исследованы в широком температурном интервале. Показано, что как в ФД на основе эпитаксиальных плёнок СОТ, полученных методом МЛЭ, так и в ФД на основе плёнок, полученных методом ЖФЭ, до температур около Т=40+50 К преобладают генерационно-рекомбинационные токи через р-n переход, а при более низких температурах ток и дифференциальное сопротивление начинают определяться туннельными механизмами протекания тока. На зависимостях дифференциального сопротивления от напряжения смещения при низких температурах обнаружены характерные седлообразные особенности, которые становятся заметными при Т<50 К, т.е. в той же области температур, где становятся существенными туннельные токи. Моделированием показано, что такие зависимости действительно могут быть связаны с преобладанием туннелирования при определённых напряжениях смещения.

Приводятся данные исследований различных химических обработок поверхности на ВАХ ФД р- п+ при азотных и гелиевых температурах. Наибольшая величина обратных токов наблюдается при обогащении поверхности металлами после обработки в в горячей 50% NaOH, что связано, как показано в главе 2, с образованием на поверхности подложки инверсионного слоя п+ и, как следствие, появлению поверхностного канала утечки омического характера типа п+-п+. Наименьшие обратные токи наблюдаются после обработки поверхности в 1,5 % Вг в НВг, которая обогащает поверхность теллуром. В этом случае теллур (в кристаллическом виде представляющий собой полупроводник с шириной запрещённой зоны, в 3-4 раза большей Eg СОТ исследованного состава) и его окислы, образующиеся после контакта с атмосферой, препятствуют образованию в нижележащих слоях СОТ окислов металлов, что, согласно данным главы 2, влечёт за собой появление р+ - слоя и поверхностных утечек туннельного типа. Наконец, обработка поверхности в одномольный электролите NaOH даёт состав приповерхностной области, близкий к стехиометрическому. Последующее окисление поверхности этого слоя и приводит к образованию каналов утечек типа п+-р+. Значения токов ФД при этом находятся между значениями токов для двух предыдущих обработок поверхности.

Спектральные зависимости фотосигнала ФД на основе плёнок СОТ на BaF? исследованы при их освещении как со стороны свободной поверхности, так и со стороны подложки. Показано, что отличие формы зависимостей обусловлено, тем, что диффузионная длина неравновесных носителей заряда сравнима с толщиной плёнок (несколько микрометров), что так же находится в согласии с данными исследований электрофизических свойств плёнок, приведёнными в главе 2. ш

Технология создания и характеристики многоэлементных фотоприёмников на основе плёнок СОТ на подложках фтористого бария также приведены в третьей главе. Были изготовлены как структуры без защитных покрытий, так и 8-ми элементные линейки фотодиодов с использованием в качестве защитного диэлектрика фоторезиста, а также двухслойного защитного диэлектрика ZnS - SiO. Вариант с использованием фоторезиста был выбран как промежуточный, поскольку традиционные технологии нанесения диэлектрических покрытий не удовлетворяли комплексу требований к технологии создания р-n перехода на основе СОТ по температурным режимам, адгезии и электрической прочности. В восьмиэлементной линейке фотодиодов с максимумом чувствительности на длине волны около 11 мкм при Т = 77 К величина RoA = 1,5 Ом-см2, D\ш = 1,3-1010 см-Гц^-Вт"1, г| « 0,09. Достигнутые параметры меньше тех, которые можно было ожидать исходя из измеренных гальваномагнитных и ре-комбинационных характеристик пленок СОТ. Как показали проведенные исследования, основной причиной этого является изменение свойств поверхности пленок при проведении технологических операций, связанных с тепловыми воздействиями. Например, при формировании р - п перехода посредством диффузии индия возможно образование поверхностных каналов утечки, которые не только снижают RoA фотодиодов, но и ведут к увеличению коэффициента оптоэлектронной связи между отдельными элементами линек. Из приведенных результатов видно, что нанесение защитного диэлектрика, особенно - непосредственно после процесса МЛЭ, улучшает характеристики ФД. Однако, как показали исследования гальвано- и оптоэлектрических свойств пленок СОТ, даже в последнем случае на границе раздела с диэлектриком из-за неодинакового реиспарения компонентов пленки при ее остывании образуется область с отклонением от стехиометрического состава. Вследствие электрической активности собственных точечных дефектов в СОТ, это может приводить к образованию вблизи поверхности слоя с повышенной концентрацией носителей заряда и проводимостью даже при отсутствии на границе раздела СОТ - диэлектрик связанного заряда. Возникающий при этом канал поверхностной утечки препятствует получению предельно возможных характеристик ФД. Снижение дефектности пленок в области формирования р - п перехода требует, помимо этого, увеличения толщины пленок СОТ и использования фотодиодных структур с освещением не через подложку, а со стороны свободной поверхности пленок СОТ, для увеличения квантового выхода ФД.

В четвёртой главе приведены результаты исследований и анализа свойств плёнок СОТ<1п>. Исследованы температурные зависимости проводимости и ёмкости структур без освещения и при освещении источниками излучения разного спектрального диапазона; температурные зависимости эффекта Холла без освещения и при освещении в диапазоне температур Т=4,2-300 К и в широком диапазоне напряжённости электрического поля; зависимости проводимости и ёмкости от напряжённости электрического поля; кинетика нарастания и спада фотосигиала.

Объекты и методы исследований представляли собой следующее. Исследовались плёнки СОТ<1п> с составом, близким к х=0,26 и содержанием индия около 1+3 ат.%, в которых наблюдаются эффекты «вымораживания» носителей заряда при гелиевых температурах и долговременной релаксации ФП («задержанной фотопроводимости»). Толщина плёнок, как правило, была около 1 мкм. Образцы размещались в камере с пренебрежимо низким уровнем фонового потока излучения. В качестве источников излучения использовались располагаемые в измерительной камере лампы накаливания, светодиоды, источники типа АЧТ с переменной температурой. При необходимости использовались оптические фильтры.

При небольших значениях напряжённости электрического поля Е использовались стандартные схемы для измерения проводимости на постоянном сигнале, позволявшие измерять значения токов до 10"13+10"14 А. В области больших значений Е для уменьшения эффектов разогрева использовалась импульсная схема измерения ВАХ. Это позволило на тех же образцах измерять значения токов до десятых долей ампера. Эффект Холла измерялся в магнитных полях напряжённостью до 0,3 Тл. Ёмкость и дифференциальная проводимость измерялись путём разделения соответствующих компонент переменного тока с использованием 2-х фазочувствительных нановольтметров.

Температурные зависимости проводимости и концентрации носителей заряда имеют два характерных участка. В области Т > 30-нЮ К проводимость зависит от температуры экспоненциально с энергией активации примерно 20-5-30 мэВ. При более низких температурах зависимость становится, как правило, слабее и не описывается единой активационной энергией. Такие зависимости хорошо известны. Показано, что примерно в той же области температур, когда меняется характер температурной зависимости проводимости и наблюдаются явления, характерные для сегнетоэлектриков, ВАХ становится существенно нелинейной даже при небольших значениях Е.

Вольтамперные характеристики плёнок СОТ<1п> n-типа проводимости без освещения впервые детально исследованы в широком диапазоне напряжённости электрического поля. Эксперименты проведены на структурах, представляющих собой 2 электрических контакта из серебра, нанесённых на плёнку СОТ, зазор между которыми составлял 16, 32 и 64 мкм при длине зазора около 5 мм. Диапазон измерения токов составил примерно 12 порядков - от 10'13 А до десятых долей ампера. Оказалось, что полученные зависимости хорошо описываются в рамках модели инжекционных токов, ограниченных пространственным зарядом (ТОПЗ) в присутствии уровней захвата, развитой для классических диэлектриков [17]. На ВАХ образцов присутствуют три характерных области, квадратичной зависимости тока от напряжения до заполнения ловушек электронами, область быстрого роста тока (заполнение ловушек) и вновь участок с квадратичной зависимостью (полностью заполненные ловушки). Наблюдалась так же предсказываемая ТОПЗ сильная (кубическая) зависимость тока от расстояния между контактами.

Полученные данные позволили оценить энергетическое положение и концентрацию центров захвата электронов, составившие примерно Et<6 мэВ ниже края зоны проводимости и около Nt« 5-Ю15 см"3, соответственно, что на 4-5 порядков меньше концентрации атомов индия. Экспериментальные температурные зависимости тока сильно зависят от приложенного напряжениях смещения при Т < 40-г50 К и так же хорошо описываются в рамках ТОПЗ, если учитывать как температурную, так и полевую зависимость диэлектрической проницаемости СОТ<1п>, результаты исследования которой приведены в этой же главе.

Таким образом, при низких температурах температурные зависимости как проводимости, так и концентрации носителей заряда определяются равновесными, а не инжектированными с контактов, свободными носителями заряда только при небольшой напряжённости электрического поля Е < 5-г10 В/см.

Эффект Холла в плёнках СОТ<1п> был исследован при различной напряжённости электрического поля. В линейной области зависимости напряжения Холла от тока предельная величина измеряемого напряжения, определяемая продольным напряжением на структурах и холловским углом, была ограничена несколькими десятками милливольт и её измерение становилось затруднительным при значениях сопротивления структур выше Ю10 Ом. В тех случаях, когда при Т < 20 К темновое сопротивление структур превышало указанную величину, в измерение эффекта Холла проводились только в условиях постоянной подсветки либо в условиях сильной инжекции.

Характерную для СОТ<1п> температурную зависимость проводимости с «вымораживанием» и долговременной релаксацией фотопроводимости показали образцы СОТ как п-, так и р-типа проводимости. Максимальная величина подвижности, измеренная без освещения в области температур около Т=30 К, достигала значений 3,5-г5-104 см2-В''-с"' для электронов и около 104 см2-В"1-с| - для дырок. При более низких температурах и освещении, при котором ток существенно превышал темновой, большинство образцов имели дырочную проводимость независимо от типа проводимости в темноте вблизи и выше Т=30 К. Большие значения подвижности свидетельствуют о том, что, несмотря на высокую концентрацию индия, кристаллическое совершенство плёнок достаточно высоко. Дырочный тип проводимости при освещении означает, что в образцах присутствуют уровни прилипания для электронов, что хорошо согласуется с результатами исследования и анализа ВАХ в темноте. Оценки глубины залегания ловушек в рамках ТОПЗ оказались сравнимы или несколько больше энергии кТ вблизи Т=ЗСН-40 К, ниже которой и наблюдается заметная величина релаксации фотопроводимости с постоянными времени КИ-ИО"3 с и более.

Обнаружено, что при освещении в области низких температур и напряжений, при которых существенными становятся инжекциониые токи, возможна смена наблюдаемого типа проводимости с р- (малые электрические поля) на п-тип.

Температурная зависимость диэлектрической проницаемости исследована экспериментально в темноте и при освещении, при различной напряжённости электрического поля в стационарном и квазистационарном случае, когда скорость изменения электрического поля достаточно высока. Темновые зависимости е(Т) аналогичны данным, опубликованным ранее [12]. При уменьшении температуры приблизительно от Т=25 К до Т=15 К величина е уменьшается примерно на два порядока, составляя при Т=4,2 К £«2000. Так же наблюдалась спонтанная поляризация образцов в районе Т=20 К и ниже, что характерно для сегнетоэлектри-ков.

В четвёртой главе описан впервые обнаруженный фотодиэлектрический эффект в СОТ<1п>, заключающийся в увеличении s при освещении при низких температурах (в сегне-тоэлектрическом состоянии). Проведён анализ зависимости эффекта от длины волны излучения и частоты зондирующего электрического напряжения при измерении ёмкости образца. Комплекс полученных данных указывает на то, что в наблюдаемом эффекте существенную роль может играть взаимодействие излучения непосредственно с решёткой, а не с электронной подсистемой. Обнаружено, что поведение ёмкости при стационарном освещении в зависимости от напряженности постоянного электрического поля существенно связано со скоростыо изменения Е. В частности, при небольшой скорости развёртки зависимости монотонны и е уменьшается с увеличением Е, что согласуется с данными по температурным зависимостям е(Т). При больших скоростях развёртки на зависимости е(Е) присутствует максимум, а сами зависимости неодинаковы при прямой и обратной развёртке электрического поля. Полученные зависимости так же согласуются с моделью ТОПЗ при наличии центров захвата носителей заряда.

Релаксация фотопроводимости при различных напряжениях смещения и уровнях возбуждения также проанализирована в четвёртой главе. Показано, что характер нарастания и спада фотопроводимости при Т=4,2 К зависит не только от перечисленных факторов, но и от суммарной экспозиции образцов при освещении. Например, даже большая интенсивность возбуждения, когда фототок на несколько порядков превышает темповой, не ведёт к «задержанной фотопроводимости», если возбуждающий импульс света достаточно короткий, а образец после охлаждения до этого не освещался. В аналогичных условиях при слабой освещённости величина фототока после включения источника излучения может не превышать 10"14 А (доступная в эксперименте точность измерений) в течение десятков минут, но в дальнейшем фототок быстро возрастает до уровня, сравнимого с током при импульсным освещении большой интенсивности. После выключения света при этом наблюдается характерная для СОТ<1п> долговременная релаксация фототока.

Полученные данные также согласуются с развитыми в главе 4 представлениями о наличии центров прилипания, ответственных за поведение ВАХ: в случае релаксации фототока степень заполнения ловушек зависит от времени суммарной экспозиции образцов при освещении и влияет на характер рекомбинационных процессов. Оценка концентрации ловушек по уровню экспозиции, необходимой для возникновения задержанной фотопроводимости, по порядку величины согласуется с оценкой концентрации ловушек по теории ТОПЗ.

Фоточувствительность СОТ<1п> за пределами фундаментальной области поглощения и в субмиллиметровой области спектра изучена в литературе недостаточно хорошо.

Сложность решения этой задачи связана с тем, что в области фундаментального поглощения СОТ<1п> при гелиевых температурах наблюдается «задержанная фотопроводимость» с гигантскими временами релаксации фототока. Поэтому использование диспергирующих устройств типа монохроматора вне охлаждённого объёма с образцом практически невозможно, поскольку наряду с излучением исследуемого диапазона спектра на образец неизбежно попадает и достаточно интенсивное тепловое фоновое излучение в области оптических переходов зона-зона. Известно несколько работ в этом направлении (например, [18, 22-25]), выполненных с использованием полупроводниковых лазеров, размещаемых вблизи образцов, на основе анализа зависимости фотоответа от температуры источника излучения ([22, 23] - для COT<Cd>), а так же с применением СВЧ излучения [24]. Известны так же единичные работы [11,19], в которых для этих целей были использованы охлаждаемые оптические фильтры.

Глава 4 содержит данные по зависимости фотоответа СОТ<1п> от температуры излучателя типа АЧТ и их обработке. Анализ зависимостей фотоотклика от температуры полости излучателя типа АЧТ с Т=20+70 К, расположенного вблизи образца, позволил с высокой степенью достоверности впервые установить, что, помимо области собственного поглощения, в плёнках СОТ<1п> присутствует фотоотклик в области длин волн А,=300+400 мкм или более. Эти данные находятся так же в согласии результатами исследований фотоответа от субмиллиметрового лазера с длиной волны Х=336,8 мкм. Если предположить, что ответственными за это является примесные уровни, то глубина их залегания должна быть менее 4 мэВ при достаточно высокой концентрации и степени заполнения, т.е. с расположением уровня Ферми вблизи или выше указанных уровней. Такое предположение расходится с экспериментальными данными как по зависимости проводимости от температуры, так и по ВАХ с учётом теории ТОПЗ. Сделано предположение о возможности прямого взаимодействия субмиллиметрового излучения с колебаниями кристаллической решётки, следствием которого являются изменение диэлектрической постоянной и энергетического спектра, ведущих, в свою очередь, к изменению проводимости образцов. Данные предположения получили подтверждение исследованиями фотопроводимости с использование лазера с длиной волны 336,8 мкм.

Глава 4 завершается расчётом модели плёнок СОТ<1п>, описывающей особенности фотоэлектрических явлений с учётом влияния ловушек и сегнетоэлектрических особенностей СОТ, которая хорошо согласующаяся с комплексом полученных экспериментальных данных.

Пятая глава содержит описание разработанных технологий создания, методов и аппаратуры для измерений, параметры и характеристики многоэлементных фотоприёмников (МФП) и фотоприёмных устройств (ФПУ) на основе плёнок СОТ<1п>. Были разработаны линейчатые 2x128 элементов и квазиматричные 128x128 элементов МФП резистивного типа и ФПУ на их основе. Рабочая температура ФПУ Т=4,2+20 К, размер фоточувствительных

-у площадок 80x120 мкм с шагом 100 мкм в линейчатом ФПУ (ЛФПУ) и размер ячейки (пикселя) 100x100 мкм2 - у матричного ФПУ (МФПУ). Красная граница чувствительности ФПУ по уровню 10% составляет Я.кр« 20 мкм. ЛФПУ состоит из ЛФП, 4-х кремниевых низкотемпературных мультиплексоров на 64 входа каждый и гибких полиимидных соединительных шлейфов. Опрос фоточувствительных элементов квазиматричного ФПУ осуществляется по схеме с "х"-"у" адресацией 4-мя «горизонтальными» и 4-мя «вертикальными» мультиплексорами, соединёнными с матрицей полиимидными шлейфами. В «горизонтальных» мультиплексорах осуществляется накопление сигнала в виде заряда на ёмкостях затворов полевых транзисторов входных ячеек при подключении соответствующей строки каждого из 4-х фрагментов матрицы размером 64x64 элемента, а «вертикальные» мультиплексоры подключают к «горизонтальным» требуемые строки фрагментов матрицы.

Время накопления при работе ЛФПУ и МФПУ составляло 1 мс, шумовая полоса при расчёте шумовых и пороговых параметров - 1000 Гц. Шум на выходе мультиплексоров рассчитывался как среднеквадратичное отклонение напряжения по 128 измерениям выходного сигнала без освещения, сигнал - как разность выходных напряжений мультиплексора при открытой и закрытой заслонке источника излучения типа АЧТ.

Приведённая ко входу мультиплексора интегральная ампер-ваттная чувствительность зависит от освещённости (температуры АЧТ) и при Тлфпу - 4,3 К, ТАчт = 78 К достигает величины S = 3-105 А/Вт.

Измеренная по источнику типа АЧТ величина мощности, эквивалентной шуму, (МЭШ) в низкофоновых условиях для 80% элементов ЛФПУ составила:

- МЭШ <4-10"17 Вт-Гц"0,5 при Тлфпу = 15 К, ТАчт = 130 К;

- МЭШ < 3-Ю"18 Вт-Гц"0'5 при Тлфпу = Ю К, ТАЧт = 100 К;

- МЭШ < 8-10"19 Вт-Гц0'5 при Тлфпу = 7 К, ТАчт = 78 К.

Полученные значения МЭШ не уступают лучшим мировым образцам многоэлементных глубокоохлаждаемых фотоприёмпиков данного спектрального диапазона.

Полученные значения МЭШ отдельных элементов МФПУ при Тмфпу = 10 К более чем на порядок уступают МЭШ ЛФПУ. Частично это связано с квазиматричной схемой считывания и обработки сигнала, и частично - с шумами использованных при создании макетов матрицы «вертикальных» мультиплексоров.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы работы,

Заключение диссертации по теме "Физика полупроводников"

5.7 Выводы

Разработана технология многоэлементных линейчатых и матричных фотоприёмных устройств на основе фоторезисторов СОТ<1п> диапазона чувствительности до 20-25 мкм форматом 2x128 и 128x128 элементов с МЭШ<10-18 Вт/Гц0'5, что не уступает значениям эквивалентной мощности шума лучших фотоприемников этого спектрального диапазона на основе других полупроводниковых материалов.

Заключение и выводы

I. На основе физико-технологических исследований определены режимы МЛЭ СОТ, которые позволили получать нелегированные и легированные индием плёнки с заданным составом и электрофизическими свойствами. Разработаны режимы отжига плёнок СОТ <1п> в присутствии шихты [(Pb^xSnJ^ybiyJo^Teo^ в атмосфере водорода после окончания процесса МЛЭ, позволяющие целенаправленно менять состав и уровень легирования, а также повышать однородность свойств пленок. Полученные плёнки послужили основой для проведения описанных в данной работе исследований и для создания фотоприемников, чувствительных в дальней ИК - области спектра.

II. Установлено, что в слоях СОТ вблизи свободной поверхности образуется сложная слоевая структура, связанная с обеднением приповерхностного слоя теллуром при остывании плёнки после окончания МЛЭ и с последующим взаимодействием поверхности с атмосферой. Следствием этого является сложная температурная зависимость эффекта Холла вплоть до двойной смены его знака в нелегированных плёнках СОТ, а также большая скорость поверхностной рекомбинации, ведущая к наблюдению отрицательного фотомагнитного эффекта. Оценены значения скоростей поверхностной рекомбинации на обеих границах плёнки и показано, что поверхность может быть источником шума типа 1/f не только в плёнках СОТ, но и в р-n переходах на их основе.

III. Развиты представления о роли инжекции электронов из контактов и токов, ограниченных пространственным зарядом, в процессах транспорта носителей заряда в СОТ<1п> при низких (гелиевых) температурах как без освещения, так и при воздействии излучения в фундаментальной области поглощения. Развитые представления дополняют широко используемые модели фотопроводимости в СОТ<1п>, основанные, главным образом, на эффекте Яна-Теллера.

Показано, что сегнетоэлектрический фазовый переход в области Т = 18 +20 К определяет не только температурную и полевую зависимость низкочастотной диэлектрической проницаемости е, но и в значительной степени влияет на вольтамперные характеристики СОТ<1п> в темноте и при освещении вследствие зависимости токов инжекции от е. Обнаружен фототодиэлектрический эффект в плёнках СОТ<1п>, заключающийся в изменении е под действием излучения. Найдено, что относительное изменение е в сравнении с проводимостью зависит от спектрального состава излучения и больше за пределами области фундаментального поглощения. Показано, что инжек-ционный характер тока, зависящего от е, необходимо учитывать при интерпретации эффекта Холла в СОТ, включая его температурную и полевую зависимость. Показано, что фото чувствительность в области длин волн 1=300+400 мкм описывается в рамках представлений о сегнетоэлектрических особенностях Pbi.xSnxTe<In> и роли инжекционных токов, определяет зависимость фотоответа от температуры источника излучения типа АЧТ с температурой Тачт=20 +65 К и подтверждается чувствительностью к лазерному излучению с А,=336,8 мкм. В основе эффекта лежит увеличение диэлектрической проницаемости при поглощении излучения субмиллиметровой области спектра вследствие генерации одного или двух поперечных оптических фо-нонов, которое ведёт к возрастанию инжекционного тока без генерации свободных носителей заряда в объёме СОТ.

Предложена модель, дополняющая развитые ранее другими авторами представления о фотоэлектрических явлениях в СОТ<1п> , основанная на роли уровней прилипания (ловушек) в процессах транспорта носителей заряда (инжекционных токах) без и при освещении, учитывающая температурную и полевую зависимость е. На основе модели рассчитаны вольтамперные характеристики в темноте и при различных уровнях освещённости, хорошо согласующиеся с экспериментальными данными. Показано, что величина стационарного фототока определяется, в частности, концентрацией неравновесных дырок, зависящей от заполнения ловушек электронами. В свою очередь, заполнение ловушек контролируется инжекцией носителей заряда, инициированной электрическим полем и освещением, и временем межзонной излучательной рекомбинацией. Показано, что неэкспоненциальные зависимости нарастания и спада фототока могут быть следствием перечисленных факторов в комбинации с большим временем жизни межзонной излучательной рекомбинации. VII. На основе проведенных исследований разработана технология и в рамках Государственной Программы «Фотоника» изготовлены линейчатые и матричные фотоприёмники и фотоприёмные устройства, которые в низкофоновых условиях при рабочей температуре Т=7 К имеют мощность, эквивалентную шуму, менее 10'18 Вт/Гц0'5, что не уступает лучшим фотоприёмникам спектрального диапазона до "к =20 +25 мкм.

В заключение ещё раз отметим, что адекватность предложенной в данной работе модели для пленок СОТ<1п> непосредственно подтверждена следующими данными:

- хорошим совпадением экспериментальных зависимостей тока без освещения от величины приложенного напряжения и зазора между контактами с теорией ТОПЗ;

- соответствием экспериментальной температурной зависимости тока при разных напряжениях смещения с зависимостью, рассчитанной с учетом теории ТОПЗ, температурной и полевой зависимости экспериментально определённой величины низкочастотной диэлектрической проницаемости е;

- соответствием экспериментальной зависимости фототока от величины приложенного напряжения с расчётом, учитывающим инжекцию электронов из контактов, межзонную нзлучательную рекомбинацию, захват электронов на ловушки. Значения концентраций и энергетического положении ловушек при этом были выбраны на основе анализа вольтамперных характеристик без освещения;

- экспериментальными зависимостями эффекта Холла от напряжённости электрического поля без и при освещении.

Кроме этого, обнаруженный в СОТ<1п> фотодиэлектрический эффект - увеличение низкочастотной диэлектрической проницаемости при освещении при температуре ниже точки фазового перехода, - позволил в рамках разработанной модели предложить объяснение экспериментально наблюдаемого фотоответа в субмиллиметровой области длин волн.

Список источников диссертации и автореферата по физике, доктора физико-математических наук, Климов, Александр Эдуардович, Новосибирск

1. Равич Ю.И., Ефимова Б.А., Смирнов И.А. Методы исследования полупроводников в применении к халькогенидам свинца PbTe, PbSe, PbS. М.: Наука, 196, 383 с.

2. 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.

3. 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.

4. Александров О.В., Калюжная Г.А., Киселёва К.В., Строганова Н.И. Исследование твёрдого раствора PbojsSno.xTe, легированного индием, с низкой концентрацией носителей тока. Неорганические материалы, т. 14, в. 7, с. 1277-1279.

5. Акимов Б.А., Брандт Б.А., Богословский С.А., Рябова Л.И., Чудинов С.М. Неравновесное металлическое состояние в сплавах Pbi.xSnxTe(In)- Письма ЖЭТФ, 1979, т. 29, в. 1, с. 11-14.

6. Вул Б.М., Воронова И.Д., Калюжная Г.А., Мамедов Т.С., Рагимова Т.Ш. -Особенности явлений переноса в Pboj&Sno,22Te с большим содержанием индия. -Письма ЖЭТФ, 1979, т. 29, в. 1, с. 21 25.

7. Акимов Б.А. Брандт Н.Б., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Границы фоточувствительности сплавов Pb].xSnxTe, легированных In, Al, Ga, Cd. Матер. V Всес. симп. по полупроводникам с узкой запрещенной зоной и полуметаллам, 1980, Львов, ч. I, с. 176-178.

8. Акимов Б.А., Брандт Н.Б., Жуков А.А., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Особенности зонной структуры сплавов Pb].xSnxTe (In) с высоким содержанием индия. ФТП, 1981, т. 15, в. 11, с. 2232-2234.

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

10. Волков Б.А., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Примеси с переменной валентностью в твёрдых растворах на основе теллурида свинца. УФН, 2002, т. 172, в. 7, с. 875-906.

11. Kozhanov A., Dolzhenko D., Ivanchik I., Watson D., Khokhlov D. Submillimeter radiation-induced persistent photoconductivity in Pbi.xSnxTe(In). - 27th International Conference on the Physics of Semiconductors, July 26-30,2004, Flagstaff, USA, p. 318.

12. Виноградов В. С., Кучеренко И. В. Сегнетоэлектрические свойства кристаллов Pbj.xSnxTe (х=0,25), легированных индием. ФТТ, 1991, т. 33, в. 9, с. 2572-2578.

13. Несмелова И.М., Барышев Н.С., Харионовский Ю.С., Ахмедова Ж.И., Кошелева В.И. Эффективная масса дырок в Pbi.xSnxTe. ФТП, 1975, т.9, в. 5, с. 991-993.

14. Прозоровский В.Д. Исследование структуры валентных зон в Pbj.xSnxTeр-типа в окрестности фазового перехода. ФТП, 1983, т. 17, в. 12, с. 2129-2132.

15. Кухарский А.А., Мальцев А.С., Насыбуллин Р.А. Температурная зависимость частоты плазменных колебаний свободных носителей заряда в некоторых узкощелевых сегнетоэлектриках-полупроводниках. ФТТ, 1983, т. 25, в. И, с. 3492-3494.

16. Ламперт М., Марк П. Инжекционные токи в твердых телах. М.: Мир, 1973,416 с. Пер. с англ.: A.G. Milnes. Deep impurities in semiconductors, (N.Y.-London-Sydney-Toronto, John Willey&Sons, 1973)].

17. Засавицкий И.И., Матвеенко A.B., Мацоиошвили Б.Н., Трофимов B.T. Спектр фотопроводимости эпитаксиальных слоёв Pbj.xSnxTe : In. ФТП, 1986, т. 20, в. 2, с. 214-220.ш>

18. Khokhlov D. R., Ivanchik 1.1., Rains S. N., Watson D. M., and Pipher J. L. Performance and spectral response ofPbj.xSnxTe (In) far-infrared detectors. Appl. Phys. Lett., 2000, v. 76. N20. p. 2835-2837.

19. Сизов Ф.Ф. Нестехиометрические дефекты в узкощелевых полупроводниках A1VBV1. -Неорганические материалы, 1988, т. 24, № 12, с. 1972-1976.

20. Сизов Ф.Ф., Орлецкий В.Б., Радченко М.В. Состояния вакансий Те в узкощелевом полупроводнике Pbj.xSnxTe. ФТП, 1980, т. 14, в. 11, с. 21172122.

21. Абрамян Ю.А., Симонян Р.Г., Темурян С.В., Харионовский Ю.С., Чащин С.П. Фотопроводимость монокристаллов n-Pbo,76Sno.24Te(Cd) в длинноволновой области ИКспектра. ФТП, 1986, т.20, в. 10, с.1887-1888.

22. Чащин С.П., Барышев Н.С., Гужова И.П., Харионовский Ю.С., Аверьянов И.С. Фоточувствительность монокристаллов п- Pbi.xSnxTe(Cd) в дальней ИК области спектра. ФТП, 1982, т.16, в. 6, с. 1126-1127.

23. Абрамян Ю.А., Гавриленко В.И., Красильник З.Ф., Козлов И.Н., Сераго В.И., Стафеев В.И. Фотопроводимость Pbi.xSnxTe(In) в миллиметровой области спектра. ФТП, 1994, т. 28, в. 3, с. 533-534.

24. Виноградов B.C., Воронова И.Д., Калюжная Г.А., Рагимова Т.Ш., Шотов А.П. Эффект Холла и фотопроводимость в Pbj.xSnxTe с индием. Письма в ЖЭТФ, 1980, т. 32, в. 1, с. 22-26.

25. Zogg Н., Maissen С., Masek J., Hoshino Т., Blunier S. and Tiwari A.N. Photovoltaic infrared sensor array in monolithic lead chalcogenides on silicon. Semicond. Sci. Technol., 1991, v. 6, p. C36-C41.

26. Zogg H., Arnold M., Zimin D., Alchalabi K. and Kellermann K. Optically exited lead-chalcogenide mid IR emitters and resonant cavity enhanced detectors on Si-substrates.

27. Proc. 6th Int. Conf. On "Mid-Infrared Optoelectronics Materials and Devices", 2004, St. Petersburg, Russia.

28. Fujimoto M., Sato I. P-T-x diagram of lead-telluride system. Jap. J. Appl. Phys., 1966, v. 5, N2, p. 128-133.

29. Сизов Ф.Ф. Твёрдые растворы халькогенидов свинца и олова и фотоприёмники на их основе. «Зарубежная электронная техника», 1977, № 24, с. 3-48.

30. Сизов Ф.Ф., Лашкарев Г.В., Радченко М.В., Орлецкий В.Б. Температурная зависимость подвижности в твердом растворе Pbo^SnojsTe. ФТП, 1976, т. 10, в. 2, с. 393-396.

31. Соколов A.M., Соколов Е.Б. Технология получения монокристаллов Pbj.xSnxTe, Pbj.xSnxSe. «Зарубежная электронная техника», 1978, № 14, с. 3-35.

32. Матвеенко А.В., Медведев Ю.В., Берченко Н.Н. Термическое вакуумное напыление эпитаксиальных плёнок полупроводниковых соединений группы AIVBVI. «Зарубежная электронная техника», 1982, № 11, с. 54-115.

33. Берченко Н.Н., Заридзе Д.Ш., Матвеенко А.В. Формирование барьеров Шоттки и гетероструктур в халькогенидах свинца и твёрдых растворах на их основе. -«Зарубежная электронная техника», 1979, № 4, с. 34-52.

34. Muller Е., Komarek К., Cadoff I., Interrelation of electronic properties and defect equilibrium in PbTe. J. Appl. Phys., 1961, v. 32, N 11, p. 2457-2465.

35. Brebrick R.F. Composition stability limits for the rocksalt structure phase (Pbi-xSnJi.yTey from lattice parameter measurements. J. Phys. Chem. Solids, 1971, v. 32, N 3, p. 551 -5(2.

36. Buike J.R, Jensen JD., Houston B. Striations due to compositional variations in Czochralski -grown (Pbi.xSnJj.yTey. J. Electrochem. Society, 1973, v. 120, N 3, p. 431- 435.

37. Dixon J.R, Hoff GP. Influence of band inversion upon the electricalproperties of PbJSni.JSe in the low carrier concentration range. Sol. State Commun., 1969, v. 7, N 24, p. Mil -1780.

38. Bradford A., Wentworth E. Preparation of \apor growth lead-tean teUuride for the 8-14 micrometer photodiodes. Inf. Phys., 1975, v. 15, p. 303-309.

39. RandeyRC. A new methodfor the growth ofPbj.xSnxTe single crystals. Sol. State Commun., 1974, v. 15, p. 449-452.

40. Thompson AG., Wagner J.W. Growth and characterization of lead-tin telluride epitaxial layers. -Phys. Stat Sol.(a), 1971, v. 5, N 2, p. 439448.

41. Пляцко С. В., Сизов Ф.Ф., Дарчук С.Д. Индуцированная СОг-лазером перестройка дефектов решетки в узкощелевых полупроводниках AIVBVI. Изв. АН СССР. Сер. Физ., 1989, т.5 3, в. 3, с. 444-448.

42. Sizov F.F., Plyatsko S.V., Darchuk S.D. The laser-irradiated transformation of intrinsic and impurity defects in narrow-gap Pbj.xSnxTe. Infrared Phys., 1987, v. 27, N 4, p. 249-252.

43. Grigor'ev N.N., Kudykina T.A., Plyatsko S.V., Sizov F.F. Heating of inclusions by intense laser radiation in transparent narrow-gap IV-VIsemiconductors. Infrared Phys., 1988, v. 28, N 5, p. 307-310.

44. Murace K., Nishi S. Composition and carrier concentration dependence of structural instabilities in PbTe-SnTe alloys. -Lecture Notes in Physics. Physics of narrow gap semiconductors, Proceedings. Linz, Austria, 1981, p. 261-265.

45. Болтакс Б.И, Диффузия в полупроводниках. М., Физматгиз, 1961.

46. Болтакс Б.И., Мохов Ю.Н. Самодиффузия и диффузия примесей в темуриде и селениде свинца. -ЖТФ, 1958,т.28, в. 5, с. 1046 -1050.

47. Болтакс Б.И., Мохов Ю.Н. Диффузия свинца в теллуристом свинце. ЖТФ, 1956, т. 26, в. 11, с. 2448-2450.

48. Wang С.С, Hampton S.R. Lead telluride lead tin telluride heterojunction diode array. - Sol. State Electron., 1975, v. 18, N2, p. 121-125.

49. Astles M.G., Young M.L. Liquid phase epitaxial growth and assessment ofPb j.x Snx Те alloys. -J. Electronic Mater., 1981, v. 10, N1, p. 1 -41.

50. Пляцко C.B., Громовой Ю.С., Сизов Ф.Ф., Дарчук С.Д. Лазерная эпитаксия и свойстваслоев узкощелевых полупроводников. -УФЖ, 1990, т. 35, в. 7, с. 1064-1066.

51. Plyatsko S.V., Gromovoj Yu.S., Sizov F.F. Laser epitaxy and properties ofnarrow-gap semiconductor layers.- Infrared Phys., 1991, v. 31, N , p. 173-178.

52. Сизов Ф.Ф., Пляцко СВ., Дарчук С.Д., Тетеркин В.В. Перестройка дефектов в твердых растворах Pb\.xSnxTe под действием лазерного ИК излучения. -Квантовая электроника (Киев), 1987, № 32, с. 75-78.

53. Rogalski A. n-PbTe/p+-Pbi.x SnxTe heterojunctions prepared by modified hot wall technique. -Thin Solid Films, 1980, v. 67, p. 179-186.

54. Bis R.P., Dixon J.R., Lowney J.R. Thick epitaxialfilms of Pbj.x SnxTe. J. Vac. Sci. Teclmol., 1972, v. 9, N1, p. 226-230.

55. Corci C. Infrared detector array by new technologies.-Proc. IEEE, 1975, v. 63,N1, p. 14-26.

56. Григорьев A.B., Кузьмин C.A., Кайданов В.И. Влияние ИК подсветки на кинетические коэффициенты в пленках РЬТе с потенциальными барьерами. ФТП, 1983, т. 17, в. 5, с. 934-936.

57. Parcer Е.Н.С., Williams D. Electrical properties ofuncontaminated PbTefilms on mica substrates prepared by molecular beam deposition. Sol. State Electron., 1977, v. 20, N 7, p. 567 - 577.

58. Васин О.И., Неизвестный И.Г., Шумский B.H. Способ получения плёнок твёрдых растворов и устройство для его осуществления -A.C.SU 1307905А1 от 03.01.1987 с приоритетом изобретения от 07.01.1985.

59. Holloway H. Physics of Thin films. Eds Haas G., Francomb M.H. N.-Y, Acad. Press, 1980, v. 11, p. 106.

60. Берчежо H. H., Гейман К. И., Матвеенко А. В. Методы получения р-п переходов и барьеров Шоттки в халькогенидах свинца и твёрдых растворах на их основе. Зарубежная электронная техника, 1977, № 14, с. 3 -70.

61. Васин О. И., Климов А. Э., Неизвестный И. Г., Пусеп 10. А., Соколов А. С, Шумский В. Н. Гетероэпитаксиальные пленки Pbi.xSnxTe на BaF2. VI конф. по процессам роста и синтеза полупроводниковых кристаллов и пленок, т. 1, Новосибирск, 1982, с. 202.

62. Фреик Д. М., Раренко И. М., Солоничный Я. В., Шперун В. М. Гетероэпитаксия плёнок системы SnTe-PbTe. Изв. АН СССР, Неорганические материалы, 1980, т. 16, в. 2, с. 278-282.

63. Corsi С. J. Pbi.xSnxTe layers by if sputtering. J. Appl. Phys., 1974, v. 45, N 8, p. 3467-3471.

64. Васин О.И., Климов А.Э, Неизвестный И.Г., Шумский В.Н Молекулярная эпитактаксия Pbi.xSnxTeua подложках Ge, Si, GaAs, InSb, BaF2. - Поверхность. Физика, химия, механика, 1985, в. 7, с. 66-71.

65. Rogalski A. n-PbTe/p+-Pbi.xSnxTe heterojunctions prepared by modified hot wall technique. Thin Sol. Films, 1980, v. 67, N1, p. 179-186.

66. Горчаков А. П., Зарифьянц IO. А., Танаева О. И. Исследование оксидных фаз на поверхности поликристаллических плёнок Pbj.xSnxTe. Изв. АН СССР. Неорганические материалы, 1981, т. 17, в. 3, с. 546-547.

67. Берченко Н. Я., Винникова А. И., Костиков Ю. П., Матвеенко А. В. Состав анодных оксидных плёнок Pbj.xSnxTe по данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. -Изв. АН СССР. Неорган, материалы, 1983, т. 19, в. 4, с. 681-683.

68. Кантер Ю. О., Шахина Т. В. Исследование состава поверхности Pbj.xSnxTe. Поверхность. Физика, химия, механика, 1982, в. 1, с. 99-102.

69. Corsi С, Fainelli Е., Petrocco G., Vitali G., Campisano U., Foti G., Rimini E. Singl-crystal heteroepitaxial growth of Pb\.£nxTefilms on germanium substrates by rf. sputtering. Thin. Sol. Films, 1976, v. 33, N 2, p. 135-148.

70. Ван дер Мерве Дж. X. Монокристаллические пленки. - М., Мир, 1966, с. 172.

71. Крылюк О.Н., Гаськов A.M., Зломанов В.П., Новоселова А.В., Кшевицкий С.А. Выращивание эпитаксиальных пленок Pbo.sSnojTe на BaF2MemodoM вакуумного осаждения в квазизамкнутом объеме. Кристаллография, 1986, т. 31, № 3,с. 550-557.

72. Clemens Н., Fanter E.J., and Bauer G. Hot wall epitaxy system for the growth ofmultilayer IV- VI compound heterostructures. Rev.ScLInstrum., 1983, v. 54, N 6, p. 685-689.

73. Chishko V.F., Hryapov V.T., Kasatkin I.L., Osipov V.V., Slinko E.L., Smolin O.V., and Tretinik V.V. High sensitivity photoresistors based on homogeneous Pbi-x.ySnxGeyTe:In epitaxialfilms. -Infiared Phys., 1992, v. 33, N 3, p. 197-201.

74. Васильков B.H., Дирочка А.И., Касаткин ИЛ., Слынько Е.И., Чишко В.Ф. Фотоэлектрические свойства эпитаксиальных плёнок твёрдых растворов

75. Pbi-x->SnxGey Те:In и матричных фотоприёмников на их основе. Неорганические материалы, 1997, т. 33, в. 2, с. 227-231.

76. Васильков В.Н., Чишко В.Ф., Дирочка А.И., Касаткин И.Л., Моисеенко А.Г. Новый метод выращивания тонких плёнок твёрдых растворов А^вУ1. Неорганические материалы, 2001, т. 37, в. 1, с. 26-29.

77. Гейман К.И., Засавицкий И.И., Матвеенко А.В., Шотов А.П. Гетеролазеры на основе Pbj.xSnxTe, получаемые методом мгновенного испарения в вакууме. ФТП, 1979, т. 13, в. 5, с.887-890.

78. Tao T.F., and Wang C.C. Epitaxial growth ofPb0i9,8SnoM2Te films on CaF2 and BaF2 substrates. J.Appl.Phys., 1972, v. 43, N 3, p. 1313-1315.

79. Bis R.F., Farabaugh E.N. Preparation of polished substrates of BaF'2. J.Appl.Phys., 1976, v. 47, N2, p. 736-740.

80. Forman R.S. Surface studies of barium and barium oxide on tungsten and its application to understanding the mechanism of an impregnated cathode. J. Appl. Phys., 1976, v. 47, N1. Я 12, p.5272-5275.

81. Lishka K., Huber W. Auger recombination in PbTe J. Appl. Physics, 1977, v. 48, N 6, p. 2632 - 2633.

82. Астахов B.M., Васин О.И., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Петиков Н.И., Шумский В.Н. Структурные и электро физические свойства гетероэпитаксиальных пленок Pbi.xSnxTe на BaF2. IV Всесоюзная конф. по росту кристаллов, Ереван, 1985, с. 160161.

83. Мосс Т., Баррел Т., Эллис Б. Полупроводниковая оптоэлектроника. М.,Мир, 1976, 432 с.

84. Parcer Е.Н.С., Williams D. The kinetics and electrical effects of oxygen sorption on uncontaminated PbTe thin films. Thin Solid Films, 1976, v. 35, N 3, p. 373-395,

85. Sun T.S., Bucher S.P., Byer N.S., Chen J.M. Oxygen uptake on an epitaxialPbSnTe (111) surface.- J. Vac. Sci. Technol., 1978, v. 15, N 4, p. 1292-1297.

86. Bettinc M., Richter H.J. Oxidation in air and thermal desorption on ?hTe,SnTe and Pbo.sSnojTe surface.-Surface Sci., 1979, v. 80, N 1, p. 335-342.

87. Rogalski A. Surface transport of carriers in epitaxial Pbo,s2Sn0jsTe at temperature77/C-Acta Physica Polonica, 1979, v. A55, N 1, p. 45-54.

88. Берченко H.H., Евстигнеев А.И., Ерохов В.Ю., Матвеенко А.В. Свойства поверхности узкозонных полупроводников и методы ее защиты. «Зарубежная электронная техника», 1981, № 3, с. 3-46.

89. Васин О.И., Неизвестный И.Г., Торлин М.А., Шумский В.Н. Рентгеноспектральный анализ растущей пленки в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии,- Поверхность. Физика, химия, механика, 1989, в. 10, с. 89-93.

90. Васин О.И., Неизвестный И.Г., Торлин М.А., Шумский В.Н. Применение рентгеноспектралыюго анализа для контроля периодических структур при молекулярно-лучевой эпитаксии.- Поверхность. Физика, химия, механика, 1990, в. 9, с. 53-60.

91. Bis R.P. Applicability ofVegard's law to the PbxSn/.xTe alloy system. J. Appl. Phys., 1969, v. 40, N4, p. 1918-1921.

92. Holloway H., Logothetis E.M. High-mobility epitaxial layers of PbTe and Pbj.xSnxTe prepared by post-growth annealing.- J. Appl. Phys., 1971,v. 42, N1 1, p. 4522-4525.

93. Dionno G., Woolley J.C. Crystal growth and isotermal annealing of Pb/.xSnxTe alloys.-J.•i

94. Electrochem. Society, 1973, v. 119, N 6, p. 784-788.

95. Balestrino G., D'amico A., Petrocco G., Grilli A Mobility and photoconductive response speed improvement by annealing in thin film infrared detectors ofPbj.xSnxTe obtained by RF. sputtering-Inf. Phys., 1979, v. 19, p. 245-246.

96. Vaan O.L, Klimov A.E., Neizvestnyi I.G., and Shumsky V.N. The three-layer structure ofPb0.sSn0.2Te epitaxial films prepared by MBE technique on BaF}. Phys. Stat. Sol. (a), 1989, v. 114, p. 161166.

97. Астахов B.M., Васин О.И., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Петиков Н.И., Французова Л.П., Шумский В.Н. Структура и электрофизические свойства пленок Pbo.8Sno.2Te на BaF2. - Симпозиум по МЛЭ, Франкфурт-на-Одере, 1987,с. 1 дополнения.

98. Васин О.И., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Шумский В.Н. Особенности роста пленок Pbi.xSnxTe па подложках с большим рассогласованием параметров. -Симпозиум по МЛЭ, Франкфурт-на-Одере,с. 3 дополнения.

99. Акимов Б.А., Брандт Н.Б., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р., Чудинов С.М., Яценко О.Б. Аномальное поведение примесных центров в сплавах Pbj.xSnxTe (Ga) под действием давления. Письма в ЖЭТФ, 1980, т. 31, в. 5, с. 304-307.

100. Лакеенков В.М. Тетеркин В.В., Сизов Ф.Ф., Пляцко СВ., Белоконь С.А. Поведение примеси Ga в монокристаллах РЬТе. УФЖ, 1984, т.29, в. 5, с. 757759.

101. Курбатов Л.Н., Межерицкий А.В., Овчинников И.М., Сороко-Новицкий Н.В., Банин Е.С., Терехович Т.Ф. Температурная зависимость времен релаксации фотопроводимости теллурида свинца-олова, легированного галлием. — ФТП, 1980, т. 14, в. 4, с. 799-802.

102. Сизов Ф.Ф., Троян Ю.Г., Линник Л.Ф. Фотоэлектрические свойства системы PbTe:Ga. УФЖ, 1985, т. 30, в. 8, с. 1225-1228.

103. Троян ЮГ.,-Сизов Ф.Ф., Лакеенков В.М. Времена релаксации неравновесных носителей тока и токовые неустойчивости в высокоомных монокристаллах PbTe:Ga. УФЖ, 1987, т. 32, в.З, с. 467-471.

104. Белогорохов А.И., Слынько Е.И., Хохлов Д.Р. Аномалии спектров фотопроводимости PbTe(Ga). Письма в ЖТФ, 1992, т. 18, в. 8. с. 30-34.

105. Белогорохов А.И., Белоконь С.А., Иванчик И.М., Хохлов Д.Р. Особенности спектров ИК-отражения PbTe(Ga). ФТТ, 1992, т. 34, в. 9, с. 2966-2968.

106. Троян Ю.Г., Сизов Ф.Ф., Лакеенков В.М. Фотоэлектрические свойства высокоомных монокристаллов PbTe(Ga). ФТП, 1986, т. 20, в. 10, с. 17761781.

107. Sizov F.F., Cristoloveanu S., Kondratenko M.M. High field magnetoresistance and Hall effect in near-intrinsic PbSnTe influence of cadmium doping. Phys. Stat. Sol. (a), 1980, v. 58, N 2, p. K185-K188.

108. Чащин С.П., Гужова И.П., Барышев Н.С., Харионовский Ю.С., Ежова J1.H., Андрамонов B.C. Глубокие уровни энергии в теллуриде свинца-олова. ФТП, 1977, т. 11, в. 5, с. 981-982.

109. Чащин С.П., Барышев Н.С., Гужова И.П., Харионовский Ю.С. Примесная проводимость теллурида свинца-олова с кадмием. ФТП, 1979, т. 13, в. 4, с. 822-823.

110. Гуцуляк В.Г., Орлецкий В.Б., Пляцко СВ., Сизов Ф.Ф., Тетеркин В.В. Компенсация вакансий узкощелевого Pb/.xSnxTe (Se) примесными атомами Cd. УФЖ, 1985, т. 30, в. 3, с. 399-404.

111. Акимов Б.А., Гаськов A.M., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Перестройка энергетического спектра в сплавах Pbj.xSnxTe (Cd) под действием давления. ФТП, 1987, т. 21, в. 9, с. 1588-1593.

112. Сизов Ф.Ф., Тетеркин В.В., Прокофьева Л.В., Гуриева Е.А. Влияние примеси переходных элементов (Ti) на зонный спектр РЬТе. ФТП, 1980, т. 14, в. 9, с. 1788-1791.

113. Громовой Ю.С. Коровина Л.А., Пляцко СВ., Сизов Ф.Ф., Дарчук С.Д., Белоконь С.А. Проявление донорного характера примеси в монокристаллах РЬТе :Т1 под действием ИК лазерного излучения. — ФТП, 1990, т. 24, в. 2. с. 250-253.

114. Громовой Ю.С., Дарчук С.Д., Коновалов В.Н., Лакеенков В.М., Пляцко С.В., Сизов Ф.Ф. Состояния Ей и Мп в теллуриде свинца. ФТП, 1989, т. 23, в. 6, с. 1025-1031.

115. Дарчук С.Д., Коровина Л. А., Сизов Ф.Ф. Резонансные состояния в легированных и нелегированных кристаллах теллурида свинца. ФТП, 1992, т. 26, в. 5, с. 845-854.

116. Астахов В.М., Васин О.И. Исследование структуры плёнок Pbj.xSnxTe, выращенных методом МЛЭ на подложках BaF2. ФТТ, 1991, т. 33, в. 6, с. 1625-1629.

117. Fedosenko E.V., Klimov А.Е., Krivopalov D.V., Neizvestny I.G., Petikov N.I., Torlin M.A., Shumsky V.N. Surface LTT-film structure with In doping. Appl. Surface Sci., 1994, N 78, p. 413-420.

118. Карпов И.В., Кучаев СВ., Плотников А.Ф., Васин О.И., Шумский В.Н. Разрешение по глубине при профильном анализе структур ZnS- Pbi.xSnxT. Поверхность. Физика, химия, механика, 1989, в. 7, с. 89-97.

119. Васильева Л.Ф., Климов А.Э., Петиков Н.И., Шумский В.Н. Коррекция свойств плёнок PbSnTe<In>, полученных МЛЭ, при помощи низкотемпературных диффузионных отжигов. Неорганические материалы, 2001, т. 37, в. 2, с. 193-198.

120. Майсен А., Глэнг Р. Технология тонких пленок. М., Советское радио,1977, с. 662.

121. Глушко Е.А., Яценко О.Б., Зломанов В.П. Влияние In, Ga, А1 на электрические свойства Pb \.х Sn хТе . Изв. АН СССР. Неорганические материалы, 1978, т. 14, в. 3, с. 447-450.

122. Гладкий С.В. Легирование пленок теллурида свинца теллурида олова индием в процессе роста и создание фоточувствительных структур на их основе. -Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук. Ленинград, 1988, с. 174.

123. Белышева Г.А., Анохина Е.В., Синь Юе, Демин В.Н., Зломанов В.П. Синтез фаз и исследование состава пара в системе In-Те.- Неорганические материалы, 1997,т. 33, в. 4, с. 421-423.

124. Калюжная Г.А., Киселева К.В. Проблемы стехиометрии в полупроводниках переменного состава типа А2В6 и А4В6. Труды ФИАН. М., Наука, 1987, т. 177, с. 5464.

125. Петухова Н.Н., Чеснокова Д.Б., Яськов Д.А. Диффузия индия в твёрдых растворах Pbo.sSno.2Te. ФТП, 1986, т. 20, в. 9, с. 673-1678.

126. Бакин А.С.,Петухова Н.Н., Чеснокова Д.Б., Яськов Д.А., Юдина С.Б. Электрофизические и структурные свойства монокристаллов Pb/.xSnxTe, легированных индием из газовой фазы. Изв. АН СССР. Неорганические материалы, 1990, т. 26, в. 4, с. 748-752.

127. Заитов Ф.А., Горшков А.В., Шаляпина Г.М., Сусов Е.В., Терехович Е.Ф .Диффузия в Pbj.xSnxTe.- Изв. АНСССР. Неорганические материалы, 1979, т. 15, в. 11,с. 2077- 2078.

128. Бакин А.С., Дедегкаев Т.Т., Иванов Д.И., Мошников В.А., Чеснокова Д.Б. Исследование диффузии индия в кристаллах Pbo.sSnojTe методом рентгеноспектрального микроанализа. ФТТ, 1983, т. 25, в. 5, с. 1515-1516.

129. Акимов Б. А. Энергетический спектр, глубокие квазилокальные уровни иметастабильные электронные состояния в халькогенидах свинца и олова. -Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук. М., 1985, с. 44.

130. Рогачева Е.И., Горне Г.В., Панасенко Н.М. Фазовое взаимодействие и природа твердых растворов в системе PbTe-InTe. Изв. АН СССР. Неорган. Материалы, 1979, т. 15, в. 8, с. 1366-1369.

131. Rosenberg A.J., Grierson R., Wolle J.C., Nicolic P. Solid Solutions of CdTe and InTe in PbTe and SnTe. Trans. Metall. Soc. AIME, 1964, v. 230, N 2, p. 342.

132. Рогачева Е.И., Дзюбенко Н.И., Лаптев C.A., Косевич В.М., Объедков А.Г. Влияние индия на свойства SnTe с различной степенью отклонения от стехиометрии. Изв. АН СССР. Неорган. Матермалы, 1983, т. 19, в. 4, с. 573-577.

133. Weiser К., Klein A. and Ainhorn М. Electrical properties of indium-doped lead tin telluride. Appl. Phys. Lett., 1983, v. 34, N 9, p. 607-609.

134. Jonson M.R., Chapman R.A., Wrobel J.S. Detectivity limits for diffusedjunction PbSnTe detectors. Inf. Phys., 1975, v. 15, p. 317-329.

135. Климов А.Э. Многофункциональный гелиевый криостат с регулируемой температурой. Приборы и техника эксперимента, 1988, № 2, с. 231.

136. Климов А.Э. Универсальная магнитооптическая насадка для криостатов. -Приборы и техника эксперимента, 1986, № 4, с. 231.

137. Kanai Y., Nii R., Watanabi N. Electrical properties of lead telluride. J. Appl. Phys., 1961, suppl. to v. 32, N 10, p. 2179-2185.

138. Сизов Ф.Ф., Лашкарев Г.В., Радченко M.B., Орлецкий В.Б., Григорович Е.Т. Особенности рассеяния носителей тока в узкощелевых полупроводниках. -ФТП, 1976, т. 10, в. 10, с. 1801-1808.

139. Orletsky V.B., Sizov F.F., Lashkarev G.V., Lavrenchuk A.P. The intrinsic concentration and mobility ratio in Pbo,82Sno,isTe. Solid State Commun., 1974, v. 15, N 8, p. 1263-1265.

140. Rogalski A. Peculiarities of the Hall constant of Pbo^2SnojSTe layers on mica substrate. -Mater. Sci., 1979, v.5, N 1, p. 17-25.

141. Сизов Ф.Ф., Тетеркин B.B., Пляцко C.B. Собственная концентрация носителей заряда и параметры зоны тяжелых дырок в узкозонном Pbi.xSnxTe. ФТП, 1984, т. 18, в. 9, с. 1608-1611.

142. Algaier R.S., Houston В.В. Hall coefficient behavior and the second valence band in lead telluride. J. Appl. Phys., 1966, v. 37, N 1, p. 302-309.

143. Андреев А. А., Радионов В.Н. О зонной структуре теллурида свинца из измерений эффекта Холла при высоких температурах. ФТП, 1967, т. 1, в. 2, с. 183-187.

144. Андреев А. А. Температурная зависимость коэффициента Холла в р-РЬТе. ФТТ, 1966, т. 8, в. 9, с. 2819-2827.

145. Сизов Ф.Ф., Лашкарев Г.В. Определение параметров зонной структуры узкощелевого полупроводника Pbj.xSnxTe из исследований инфракрасного фарадеевского вращения. ФТП, 1977, т. И, в. 9, с. 1679-1681.

146. Сизов Ф.Ф., Орлецкий В.Б., Гринева С.Г., Товстюк К.Д. Оптическая и термическая ширины запрещенной зоны твердого раствора Pbo,82Sno,isTe. -УФЖ, 1974. т. 19, в. 12, с. 1979-1984.

147. Petritz RL. Theory of an experiment for measuring the mobility and density of carriers in the space-charge region of semiconductor surface. Phys. Rev., 1958, v. 110, N 6, p. 1256-1262.

148. Anderson W.W. Tunnel contribution to Hg;.xCdxTe and Pb;.jSnxTep~n junction diode characteristics. -Inf. Phys., 1980, v. 20, p. 353-361.

149. Anderson W.W. Gain-frequency-current relation for Pbi.^SnxTe double heterostructure lasers. IEEE J. Quantum Electron., 1977, v.l 3, N7, p. 532-543.

150. Горин Е.А., Ерофеев В.Г. Поверхностная фото э.д.с. в Pbi-xSnxTe при лазерном облучении. -ФТП, 1979, т. 13, в. 3, с. 619-622.

151. Горин Е.А. Температурная зависимость приповерхностного изгиба зон в халькогенидах свинца-олова. ФТП, 1983, т. 17, №5, с. 847-849.

152. Зарифьянц Ю.А., Горчаков А.П. Образование вырожденных слоев обогащения на поверхности Pbi.£nxTe при адсорбции. ФТП, 1979, т. 13, в. 9, с. I84I-I843.

153. Орлецкий В.Б., Сизов Ф.Ф, Лашкарев Г.В., Товстюк К.Д. Определение некоторых параметров зонной структуры твердых растворов Pbo.s2Sno.1sTe. ФТП, 1975, т. 9, в. 2, с. 269-275.

154. Кондратенко М.М., Орлецкий В.Б., Сизов Ф.Ф. Температура инверсии знака коэффициента Холла в твердом растворе Pbo.s2Sno.1sTe р-типа. Неорганические материалы, 1977, т. 13, в. 7, с. 1312-1313.

155. Rogalski A. The fermi level in Pb.£nxTe and PbSi-xSex. Acta Physica Polonica, 1980 , v. A58, N 6, p. 765-771.

156. Мирошников M.M. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л., Машиностроение, 1977, с. 276-280.

157. Троян ЮГ., Сизов Ф.Ф. Рекомбинация неравновесных носителей заряда в монокристаллах Pbo,sSn0,2Te. ФТП, 1988, т. 22, в. 8, с. 1408-1411.

158. Scanlon W.W. Recent advances in the optical and electronic properties of PbS, PbSe, PbTe and their alloys. J. Phys. Chem. Solids, 1959, v. 8, p. 423-428.

159. Bemdt?.,GenzwD.,HemnamK.H. Recombination analysis in 10 fjmPbi.£nxTe.-Vhys. Stat. Sol. (a), 1976, v. 38, N2, p. 479-503.

160. Emtage P.R. Auger recombination and junction resistance in leadOtin-telluride.-J.Appl.Phys., 1976, v. 47, N 6, p. 2565-2576.

161. Ziep O., Genzow D., Mocker M., Herrmann K.H. Nonradiative and radiative recombination in lead chalcogenides. Phys. Stat. Sol. (b), 1980, v. 99, N 1, p. 129-138.

162. Lishka К., Durstberger., Lindermann G., Staudinger H. Defect states in Pbi-xSnxTe. - Phys. Stat. Sol. 1984, v. 123, p. 319-324.

163. Васин О.И., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Петиков Н.И., Филатова Е.С., Шумский В.Н. Время жизни неравновесных носителей заряда в объеме и рекомбинация на границах в пленках Pb0,8Sn0i2Te на BaF2. ФТП, 1988, т. 22, в. 7, с. 1299-1302.

164. Gartner W. Spectral distribution of the photomagnetoelectric effect in semiconductors: Theory. Phys.Rev., 1957, v. 105, N 3, p. 823-839.

165. Равич Ю.И. Фотомагнитнкй эффект в полупроводниках и его применение. М., Советское радио, 1967,98 с.

166. Галандаров Г.А., Фараджев Ф.М., Акопян Э.А., Юсифов А.А., Николаев М.И., Шнигель О.И. Гетерофотодиоды р- Pbo^SnojTe- п PbSej.xTex с согласованными параметрами решёток. - ФТП, 1984, т. 18, в. 1, с. 185-186.

167. Иванов Д.И., Саунин И.В., Яськов Д.А. Электрические свойства Р-п переходов на основе плёнок теллурида свинца. ФТП, 1984, т. 18, в. 5, с. 818-829.

168. Тетеркин В.В., Сизов Ф.Ф., Чопик В.Ю., Аленберг В.Б. Свойства гетеропереходов p-Pbo,sSno,2Te-n-PbTeo,92Seo,o8■ Оптоэлектроника и полупроводниковая техника, 1989, № 15, с. 33-37.

169. Васин О.И., Васильева Л.Ф., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Солдатенкова В.В.

170. Шумский В.Н. Получение и свойства ИК фотоприемников на основе пленок Pbo.8Sno.2Te, выращенных на подлоэюках BaF2. Ротапринт УД СО АН СССР, Новосибирск, 1989,32 е.

171. Kennedy С.A., Linden K.J., Solderman D.A. High performance 8-14 /мп Pbi.jSnxTe photodiodes. -Proc. IEEE, 1975, v. 63, N 1, p. 27-31.

172. Васин О.И., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Шумский В.Н. Электрические и фотоэлектрические свойства структуры n/p-PbTe/p-Pbo.sSnojTe/BaF2. Совещание по физике узкозонных полупроводников. М., ФИАН, 1985, с. 64.

173. Васин О.И., Васильева Л.Ф., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Солдатенкова В.В., Шумский В.Н. Получение и свойства ИК фотоприемников на основе пленок Pb0.sSn0.2Te, выращенных па подлоэюках BaF2. Ротапринт УД СО АН СССР, Новосибирск, 1989, 32 с.

174. Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Шумский В.Н. Избыточные шумы в диодах на основе Pbi.xSnxTe и их связь с вольтамперными характеристиками. ФТП, 1983, т. 17, в. 10, с. 1766-1770.

175. Behrendt R., Wendlandt R. A study of planar Cd-diffused Pb}.xSnxTephotodiodes. Phys. Stat. Sol. (a), 1980, v. 61, p. 373 - 380.

176. Алиев В.Ш., Дворецкий C.A., Сидоров Ю.Г., Климов А.Э., Шумский В.Н. Исследование шумов в гетероструктурах п- PbTe-p-Pb0.sSn0.2Te. «Фотоэлектрические явления в полупроводниках». Киев, Наукова Думка, 1979, с. 12-13.

177. Ван-дер-Зил. Шумы при измерениях. М., «Мир», 1979.

178. Prier Н. Recent advances in lead chalcogenide diod lasers. Appl. Phys., 1979, v. 20, p. 189-206.

179. Sah S.T. Noyse R.N., Shockley W. Carrier generation and recombination and P-Njunction characteristics. Proc. IEEE, 1957, v. 45, N 9, p. 1228 - 1243.

180. Шуе Р.Т. Теория межзонного туннелирования. В сборнике «Туннельные явления в твёрдых телах». М., «Мир», 1973, с. 95-105.

181. DeVaux L., Kimura Н., Sheets M.J., Renda F.J., Balon J.N., Chia P.S., Lockwood A.H. Thermal limitation in PbSnTe detectors.- Inf. Phys., 1975, v. 15, p. 271-277.

182. Wang C.C., Kim M.E. Long-wavelength PbSnTe/PbTe heterostructure mosaics. J. Appl. Phys., 1979, v. 50, N 5, p. 3733-3737.

183. Смирнов И.А., Мойжес Б.Я., Ненсберг Е.Д. Об эффективной массе носителей тока в селенистом свинце. ФТТ, 1960, т. 2, в. 8, с. 1992-2005.

184. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. JL, Химия, 1978, с. 90, 96, 104,105.

185. Данилова М.Г., Свешникова JI.А., Репинский С.М. Электрохимическое поведение теллурида свинца. Электрохимия, 1987, т. 23, в. 1, с. 51-55.

186. Pasko J.G., Longo J.T., Andrews A.M. ISCA surfaces studies of Pbj.xSnxTe devices. J. Vac. Sci. Technol., 1976, v. 13, N 4, p. 940-947.

187. Bettini M., Brandt G., Potter S. Tellurium coating ofPbTe surface. J. Vac. Sci. Technol., 1979, v. 16, N5, p. 1548-1553.

188. Bettini M., Richter H.J. Oxidation in air and thermal desorption on PbTe, SnTe and Pb0.sSn0.2Te surface. Surf. Sci., 1979, v. 80, p. 334-343.

189. Nemirovsky Y., Adar R.< Kornfeld A., Kidron I. Gate controlled Hg/.xCdxTephotodiodes. -J. Vac. Sci. Technol., 1986, v. 4, N 4, p. 1986-11991.

190. Igras E., Piotrovsky J. A new (CdHg)Tephotodiode type with protected junction surface. -Optica Aplicata, 1976, v. 3, p. 99-103.

191. Акимов Б.А., Зломанов В.П., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Перспективные материалы ИК-оптоэлектроники на основе соединений группы А,УВУ1. Высокочистые вещества, 1991, № 6, с. 22-34.

192. Кайданов В.И., Немов С.А., Равич Ю.И. Резонансное рассеяние носителей тока в полупроводниках munaA,vBy'. ФТП, 1992, т. 26, в. 2, с. 201-222.

193. Драбкин И.А., Ефимова Б.А., Захарюгина Г.Ф., Кайданов В.И., Мельник Р.Б., Нельсон И.В. Оптические свойства твёрдых растворов Pbi.xInxTe. ФТП, 1973, т. 7, в. 4, с. 794-797.

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

195. Акимов Б.А., Албул А.В., Никорич А.В., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Фотоэлектрические явления в сплавах PbojsSnojsTe с различным содержанием индия. ФТП, 1984, т. 18. в. 10, с. 1778-1783.

196. Акимов Б.А., Брандт Н.Б., Никорич А.В., Рябова ЛИ., Соковишин В.В. Деформационная корреляция автолокализованных состояний в Pbi.xSnxTe (In). -Письма в ЖЭТФ, 1984, т. 39, в. 5, с. 222-224.

197. Акимов Б.А., Брандт Н.Б., Рябова Л.И., Соковишин В.В. Долговременные релаксационные процессы, индуцированные квантующим магнитным полем в металлической фазе сплавов Pbi.xSnxTe (In). ЖЭТФ, 1984, т. 87, в. 4, с. 1349-1360.

198. Акимов Б.А., Брандт Н.Б., Егоров К.Н., Луцив Р.В., Чесноков С.Н., Хохлов Д.Р. Объемно-неравновесные состояния в Pbi.xSnxTe (In). ФТП, 1987, т. 21, в. 8. с. 1379-1381.

199. Akimov В.А., Brandt N.B., Chesnokov S.N., Egorov K.N., Khokhlov D.R. Local unequilibrium states in Pbi.xSnxTe (In) (x -0.25). Solid State Commun., 1988, v. 66, N 8, p. 811-813.

200. Долженко Д.Е., Иванчик И.И., Никорич А.В., Хохлов Д.Р., Чесноков С.Н. СВЧ резонанс задержанной фотопроводимости в Pbi.xSnxTe (In). Письма в ЖЭТФ, 1992, т. 55, в. 2, с. 125-128.

201. Хохлов Д.Р., Чесноков С.Н. Релаксация задержанной фотопроводимости в электрическом поле в сплавах Pbj.xSnxTe (In). ФТП, 1992, т. 26, в. 6. с. 11351138.

202. Черник И.А. О температурно-зависящей части подвижности электронов в теллуриде свинца с примесью индия. ФТП, 1980, т. 14, в. 1, с. 80-83.

203. Акимов Б.А., Брандт Н.Б., Стафеев В.И., Никифоров В.Н., Яценко О.Б. Лавинообразные процессы в сплавах Pb].xSnxTe (In), индуцированные сильным электрическим полем. Письма в ЖЭТФ, 1980, т. 32, № 2, с. 139-143.

204. Абрамян Ю.А., Папазян К.З., Стафеев В.И. Вольт-амперные характеристики тонких пленок Pbi.xSnxTe(In) при различных уровнях фоновых засветок. ФТП, 1990, т. 24, в. 10, с. 1752 1756.

205. Абрамян Ю.А., Папазян К.И., Стафеев В.И. О влиянии индия на энергетический спектр Pb,.xSnxTe. ФТП, 1992, т. 26, в. 2, с. 257-263.

206. Засавицкий И.И., Матвеенко А.В., Мацоношвили Б.Н., Трофимов В.Т. Бесфоновый спектр поглощения Pb\.xSnxTe (In) и зависимость фотопроводимости эпитаксиальных слоев от толщины. ФТП, 1987, т. 21, в. 10, с. 1789-1795.

207. Вейс А.Н., Кайданов В.И., Равич И.А., Рябцева И.А., Уханов Ю.И. Исследование коэффициента поглощения PbTe с примесью индия. ФТП, 1976, т. 10, в. 1, с. 104-110.

208. Андреев Ю.В., Гейман К.И., Драбкин И.А., Матвеенко А.В., Можаев Е.А., Мойжес Б.Я. Электрические свойства Pbi.xSnxTe с примесью индия. ФТП, 1975, т. 9, в. 10, с. 18731876.

209. Драбкин И.А., Мойжес Б.Я. Спонтанная диссоциация нейтральных состояний примесей на положительно и отрицательно заряженные состояния. ФТП, 1981, т. 15, в. 4, с. 625-647.

210. Драбкин И. А., Мойжес Б.Я. О фотопроводимости Pbj.xSnxTe, легированного In. -ФТП, 1983, т. 17, в. 6, с. 969-972.

211. Каган 10., Кикоин К.А. Туннельная примесная автолокализация в полупроводниках. Природа аномальных свойств соединений Pbi-xSnxTe с примесью In. Письма ЖЭТФ, 1980, т. 31, в. 6, с. 367-371.

212. Takaoka S., Itoga Т., Murase К. Investigation of transport properties in Pbj.xSnxTe doped with indium. Japan J. Appl. Phys., 1984, v. 23, N 2, p. 216-222.

213. Виноградов B.C., Воронова И.Д., Рагимова Т.Ш., Шотов А.П. Модель флуктуационного примесного потенциала. Описание фотоэлектрических и гальваномагнитных явлений в Pb/.xSnxTe с примесью In. ФТП, 1981, т. 15, в. 2, с. 361368.

214. Акимов Б.А., Брандт Н.Б. Рябова Л.И., Хохлов Д.Р. Фотопроводимость сплавов Pbj.xSnxTe, легированных AI, Ga. In, Cd. Письма в ЖТФ, 1980, т. 6, в. 20, с. 1269-1273.

215. Де Виссер А., Иванчик И.И., Никорич А.В., Хохлов Д.Р. Локализация и делокализацияв Pbj.xSnxTe (In), индуцированные сверхсильным магнитным полем и ИК подсветкой. ФТП, 1992, т. 26, в. 6, с. 1034-1040.

216. Волков Б.А., Панкратов О.А. Ян-теллеровская неустойчивость кристаллического окружения точечных дефектов в полупроводниках А4В6. ДАН СССР, 1980, т. 255, в. 1, с. 93-97.

217. Borodin V.V., Klimov А.Е., Shumsky V.N. Photocurrent oscillations in PbSnTe<In> films. -Narrow Gap Semiconductors. Eds. Shen S.C., Tang D.V., Zheng G.V., Bauer G. World Scientific, 1997, p. 361-364.

218. Van Rooesbroeck W., Shockley W. Photon-radiative recombination of electrons and holes in germanium. Phys. Rev., 1954, v. 94, N 6, p. 1558-1560.

219. Herrmann K.H., Mollmann K.-P. Long-wavelength intrinsic photoconductivity in PbSnTe:In. Phys. Stat. Sol. (a), 1985, v. 91, N 2, p. K147-K150.

220. Maksimov M.N., Vassilev L.H., Besedin Yu.G., Dyakov T. Deep levels and persistent photoconductivity effects in undopedp-type PbTe films. Infr. Phys., 1991, v. 31, N 2, p. 199205.

221. Бакланов К. А., Крылов И.П. Замороженная фотопроводимость в плёнках РЬТе:О. -ЖЭТФ, 1992, т. 101, с. 294-326.

222. Bate R. Т., Carter D. L., and Wrobel J. S. Paraelectric behavior of PbTe. Phys. Rev. Letters, 1970, v. 25, p. 159-162.

223. Nishi S., Kawamura H., Murase K. Study of Lattice Instability by mm- Wave Magnetoplasma Reflection in PbTe-SnTe Compound Semiconductors. Phys. Stat. Sol (b), 1980, v. 97,p. 581-590.

224. Новикова С.И., Шелимова JI.E. Низкотемпературный фазовый переход в теллуриде олова. ФТТ, 1967, т. 9, в. 7, с. 1336-1338.

225. Nattermann Th. On the influence ofscreening on the ferroelectric Curie Point. Phys. Stat. Sol (b), 1972, v. 51, N 1, p. 395-405.

226. Насыббулин Р.А., Калимуллин Р.Х., Шапкин В.В., Харионовский Ю.С., Джумиго A.M., Бурсиан Э.В. Высокотемпературные фазовые переходы в твёрдых растворах Pb,.xSnxTe. ФТТ, 1981, т. 23, в. 1, с. 300-302.

227. Klimov A.E. Compact bath cryostat filled with liquid helium inside an ordinary storage Dewar. Review of scientific instruments, 2001, v 7, N 9, p. 3723-3725.

228. Климов А.Э. Компактный заливной криостат, заполняемый жидким гелием внутри обычного транспортного сосуда Дьюара. Наука - производству, 2001, № 12, с. 4749.

229. Климов А.Э., Супрун С.П., Шумский В.Н. Криостат. Патент на изобретение № 2198356,10 февраля 2003.

230. Климов А.Э., Шумский В.Н. Фотодиэлектрический эффект в эпитаксиальных пленках PbSnTe<In>, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии. -Автометрия, 2001, № 3, с. 65-75

231. Klimov А. Е., Shumsky V.N. Photodielectric effect in epitaxial Pbi.xSnxTe<In> films produced by molecular beam epitaxy. Optoelectronics Instrumentation and Date Processing, 2001, N 3, p. 53-62.

232. Чащин СП., Гужова И.П., Барышев Н.С, Харионовский Ю.С. Эффект увеличения сопротивления монокристаллических образцов PbojeSno^Te с ростом электрического поля при гелиевых температурах. ФТП, 1978, т. 12, в. 12,с. 2387-2388.

233. Акимов А.Н., Ерков В.Г., Климов А.Э., Молодцова E.JL, Супрун С.П., Шумский В.Н. Токи инжекции в узкозонном диэлектрике Pbi.xSnxTe<In>. ФТП, 2005, т. 39, в. 5,с. 563-568.

234. Сизов Ф.Ф., Пляцко С.В., Лакеенков В.М. Глубокие уровни в РЬТе. ФТП, 1985, т. 19, в. 4, с. 592-596.

235. Lent C.S., Bowen M.A., Allgaier R.S., Dow J.D., Sankey O.F., Ho E.S. Impurity levels in PbTe and Pb,.xSnxTe. Solid State Comraun., 1987, v. 61, N 2, p. 83-87.

236. Mollman K.-P. Additional deep level in strongly indium-doped lead tin telluride. Phys. Stat. Sol. (a), 1988, v. 109, N 2, p. K121-K124.

237. Васильева Л.Ф., Климов А.Э., Неизвестный И.Г., Шумский В.Н. Электрические свойства мезадиодов па основе халькогенидов свинца и олова, пассивированных теллуридом и сульфидом цинка. Электронная техника, Сер. «Материалы», 1990, в. 7, с. 252-257.

238. Милне А. Примеси с глубокими уровнями в полупроводниках. (М., Мир, 1977), с. 568. Пер. с англ.: М.А. Lampert, P. Mark. Current injection in solids, (N.Y.-London, Academic Press, 1970)].

239. Herrmann K.H. and Mollmann K.-P. Curie temperature as a critical temperature for dielectric, galvanomagnetic and photoelectrical phenomena in strongly doped Pbi.xSnxTe. -Phys. Stat. Sol. (a), 1983, v. 80, p. K101-K104.

240. Греков Ю.Б., Прудников В.В., Семиколенова Н.А Исследование природы дополнительного поглощения в длинноволновой области спектра Pbj.xSnxTe. -ФТП, 1981, т. 15, в. 10, с. 2057-2060.

241. Климов А.Э., Шумский В.Н. Фотоемкостной эффект в узкозонном PbSnTe<In>. XVII Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения. 2002, Москва, с. 41.

242. Klimov А. Е., Shumsky V.N. Photocapacitance effect in narrow band gap PbSnTe<In>. -Proceedings SPIE, 2003, v. 5126, p. 341-346.

243. Климов А.Э., Шумский В.Н. Фотоемкостной эффект в узкозонном PbSnTe<In>. -Прикладная физика, 2004, № 3, с. 74-78.

244. Белогорохов А.И., Иванчик И.И., Пономарев С.В., Слынько Е.И., Хохлов Д.Р. Селективная фотопроводимость в PbTe(Ga), индуцированная локальной фононной модой.-Письма в ЖЭТФ, 1996, т. 63, в. 5, с. 342-346.

245. Кубарев В.В. Ксенон как эффективный буферный газ субмиллиметровых лазеров на колебательно-вращательных переходах. Квантовая электроника, 1996, т. 23, в. 3, с. 197-198.

246. Гинзбург B.JI. Теория сегнетоэлектрических явлений. УФН, 1949, т. 38, в. 4, с. 490525.

247. Фридкин В.М. Фотосегнетоэлектрики -. М., Наука, 1979,264 с.

248. Cochran W. Crystal stability and the theory of ferrolectricity. Adv.Phys., 1960, v. 9, N 36, p. 585-643.

249. Белогорохов А.И., Белов А.Г., Неизвестный И.Г., Пусеп Ю.А., Синюков М.П. Определение температуры фазового перехода в твердом растворе Pb].xSnxTe по размягчению длинноволновой плазмон-фононной моды. ЖЭТФ, 1987, т. 92, в. 3,с. 869-873.

250. Маделунг О. Теория твердого тела. М., Наука, 1980,416 с.

251. Takaoka S., Hamaguchi Т., Shimomura S. and Murase К. Observation of the coupled plasmon-LOphonon mode energy in photo-excited Pbj.xSnxTe doped with indium impurities. Solid State Communications, 1985, v. 54, N 1, p. 99-102.

252. Romcevic N„ Popovic Z.V., Khokhlov D., Nikorich A.V. and Konig W. Far-infrared study of In doped PbojsSnojsTe single crystals. Infrared Phys., 1991, v. 31, N 3, p. 225-230.

253. Klimov A. E., Shumsky V.N. Giant light-modulated permittivity of Pb0.74Sn0.26Te<In> narrow band-gap isolator: new approach to relaxation processes and potential applications. Proceed. ISDRS, 2001, December 3-6, USA, p. 71-74.

254. Hallers J. J., and Caspers W. J. On the influence of conduction electrons on the ferroelectric Curie Temperature! Phys. Stat. Sol., 1969, v. 36, N 2, p. 587-592.

255. Кенциг В. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. -М., Издательство иностранной литературы, 1960.

256. Климов А.Э., Петиков Н.И., Шумский В.Н. Особенности рекомбинации фотовозбуждённых носителей заряда в плёнках (Pb /.х Sn х Те) i.y Iny при температуре жидкого гелия. IV Российская конференция по физике полупроводников, 1999, Новосибирск, с. 155,

257. Akimov В., Dmitriev A., Khokhlov D. and Ryabova L. Carrier transport and non-equilibrium phenomena in doped PbTe and related materials. Phys. Stat. Sol. (a), 1993, v. 137, p. 9-55.

258. Рывкин C.M. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. — М., Государственное издательство физико-математической литературы, 1963,494 с.

259. Васин О.И., Климов А.Э., Кривопалов Д.В., Неизвестный И.Г., Шумский ВН. Датчик температуры на диапазон 4,2-ЗООК. Приборы и техника эксперимента, 1992, № 4,с. 243.

260. Варавин B.C., Дворецкий С.А., Климов А.Э., Шумский В.Н. Определение характеристик эпитаксиальных пленок Hgi.xCdxTe путем измерения эффекта Холла при освещении. Автометрия, № 4, 1998, с. 95-106.

261. Климов А.Э., Шумский В.Н., Акимов А.Н. Фотоэлектрические свойства узкозонного сегнетоэлектрика РЬо.74^по.2бТе<1п>. VI Российская конференция по физике полупроводников, 2003, С-Петербург, с. 217.

262. Zogg Н., Maissen С. Masek J., Blunier S., Lambrecht A., Tacke M. Heteroepitaxial Pbi.xSnxSe on Si infrared sensor array with 12 um cutoff wavelength. Appl. Phys. Lett., 1989, v. 55, N 10, p. 969-971.

263. Petroff M.D., Staplebroek M.G. Blocked impurity band detectors. US patent N 4,586,960, filed Oct. 23.1980, grant Feb. 4 (1986).

264. Petroff M.D., Staplebroek M.G., Kleinhaus W.A. Detection of individual 0.4-28 mp wave length photons via impurity impact ionization in a solid-state photomultipluier. Appl. Phys. Lett., 1987, v. 51, N 6, p. 406-411.

265. Ерофейчев В.Г. Инфракрасные фокальные матрицы. Оптический журнал, 1995, №2, с. 3-17.

266. PbSnTe films prepared by MBE. Intern. Semiconductor Device Research Semposium, Sharlottesville, 1995, USA, v. 1, p. 291-295.

267. Storney J.W.V. Far-infrared astronomical spectrometers. Infrared Phys., 1985, v. 25, N 3, p. 583-590.

268. Французов A.A., Сапожникова H.B., Феофанов Г.Н. Многовходовый электрометрический усилитель-мультиплексор, работоспособный при криогенных температурах. Микроэлектроника, 1996, т. 25, в. 4, с. 272-276.

269. Бокк Н.Э., Черепов Е.И. Мультиплексор на основе криогенных транзисторов для гибридного ФПУ сверхдальнего ИК диапазона. Автометрия, 1998, № 1, с. 3-9.

270. Воинов В.Г., Клименко А.Г., Недосекина Т.Н., Новосёлов А.Р. Пластические свойства индиевых столбов. Проблема контактирования на КРТ. Автометрия, 1996, №4, с. 126-129.

271. Клименко А.Г., Воинов В.Г., Новосёлов А.П. Устройство и метод измерения пластической деформации образцов микронных размеров. Приборы и техника эксперимента, 1996, № 6, с. 119-121.

272. Клименко А.Г, Климов А.Э., Кривопалов Д.В., Неизвестный И.Г., Петиков Н.И., Солдатенкова В.В., Французов А.А., Шалопаев С.Н., Шафирова Т.Ю., Шумский В.Н. Многоэлементное гибридное фотоприемное устройство. 1994, Цэрис, Новосибирск, с. 59-63.

273. Borodin V.V., Klimov A.E., Shumsky V.N. Recombinations in PbSnTe<In> at low temperatures. Narrow Gap Semiconductors. Eds. Shen S.C., Tang D.V., Zheng G.V., Bauer G. World Scientific, 1997, p. 365-368.

274. Klimov A.E., Neizvestny I.G., Shumsky V.N., Suprun S.P. Medium for interactionbetween two quibits in quantum computations. Quantum computer and Computing, 2001, N 3, p. 79-84.