Физические принципы регистрации оптической информации с помощью гетероперехода CdS-Cu2S тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

. . МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ.УКРАИНЫ

ОДЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И.К.МЕЧНИКОЕА

На правах рукописи

КУРКМАЗ Тайсир

: уда 6EI.3Io.592

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ РЕГИСТРАЦИИ ОПТИЧЕСКОЙ ИНйОРйЩМ

с псьющью гвжроштм Сс1 Я'Сиг£

01.04.10 - физика полупроводников я диэлектриков

1

Автореферат. ..диссертации на соискание ученой' степени. ■ кандидата физико-математических наук

Одесса - 1992

Работа шполнеиа на кафедре экспериментальной физики и Одесского госуниЕерситета им.Я.И.Мечникова

Научный руководители: доктор физ.-мат.ииук, профессор ■ ■ В.В.Сзрдвк

•:' канд.физ.-ыат.яаук. Н.С.Виноградов

Официальные оппоненты: доктор физ.-мат.каук, профессор : Курмашов Ш.Д. ;

кандидат технических маук,щюфс !Сор Сухарев Г.Г. .

Ведшая орган, зация: Одесский электротехнический институт связи им А.С.Попова

Защита диссертации состоится ■^Д- 1993 г.

в __" часов на заседании Специализированного .совета, г

шифр.К.063.24.03 по физико-математическим наукам (физике) в Одесском госукиверситете им.И.И.Мечникова "(270000, г.Одесса, ул.Петра Великого, 2)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Одесского гооуяиверситета

Автореферат разослан «11 " НА. 1992 г.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат физико-математических наук, ; / ,

¡' доцент - Федчук А.П.

ОВДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .

Актуальность «щ. Солнечные элементы с гетеропереходом CdS~Clf2S привлекают внимание, благодаря реальной возможности их широкого применения в качестве наземных фотоэлектрических преобразователей энергии для автономного электропитания' различной аппаратуры. В структуре Сс) S~CuzS • наблюдается .РЯД эффектов,и явлений,.которые характерны для нзидеэльиых гетеропереходов и вызваны несоответствием параметров "ристаллк-ческих реаеток и энергий сродства указанных материалов к электрону, наличием глубоких ловукзчных уровней, а также существованием зависимости напряженности электрического гэля е переходе от длины волны падающего света. Поэтому солнечные элементы :о структурой Cd S'Ou^S мокно рассматривать, к..к удобный объект для исследования явлений, пр¿исходящих в гетеропереходах. Создание моделиi позволяющей объяснить явления, связанные с то- , . «¿переносом в. таких структурах, предстазляет значительна науч- ' ный интерес. "

Перспективность' практического применения нёвдеаяышх ге-. теропереходов связана, в лервуы очередь, с экономикой. Технология создания поликристалличэских полупроводников характеризуется более низкой стоимостью, чем монокристаллических стоуктур. Использование . депевкх .технологий приводит к тому, что сак;: "олу-_ проводники, а; также граница мевду ними, имеют боль-лоз количес*-, ' во дефектов. Полупроводниковые слои оказываются в'значительной ' степени компенсированными, что сильно отличает их свойства от : !. совершенных оясгв, полученных методами газовой или молекуляр^.

ко-лучевоЯ опитансии. Компенсирующие центры, локализованные - в переходных областях гетероперехода, способны удерживать на се- • бе большой электрический зардц и часто .'определяют ход потенциала в области пространст/зённсго заряда (0JI3). В таких условиях на границе раздела реализуется интенсивная реномбинаци«. нергвно-, весных нооителей. В таких случаях описание неидеадьпогс гетероперехода с, помощью известных для "хороших" структур моделей и ,; подгоночных параметров.1 "нереальности" кончается.

Укгчзаннке зше особенности для гетероперехода £cfS'CUz** могут.бьть использованы для создания новых приборов, распиряю-; цих" функциональные возмокности 'элементной базы интегральио-ол-.: трческих устройств. Например, гетеропереход Сс/Вт Ou<, S

жет буть ислользо.лан в качестве основы для'создания безвакуумного аналога.передающей телевизионной трубки. Так как считывание изображения в этом случае производится не электронным лучом, а светогг, то для разрабатываемого устройса<за не требуется ,•, вакуум и высокое напряженке, применяемое1 для формирования элек--тронного луча.

. Целью диссертации является создание оригинального фотоэлектрического преобразователя оптического изображения б злект- ' рический сигнал на основе гетероперехода Се^объяснение принципов его работы. Исследование направлено на установление зависимости параметров гетероперехода от условий его фотовозбуждения, с целью повышения эффективности работы прибора. • Для осуцествления этой цели был изготовлен преобразователь оп- ' тическс.'О изображения в электрический сигнал, исследованы его фотоэлектрические свойства, а также показана возможность охарактеризовать такой преобразователь с ломощьв сенситометрических характеристик, разработанных для фотографических слоев. Экспериментально и теоретически исследовано влияние внеганего смещения на процессы накопления и хранения информации в преобразователе' на; основе, гетероперехода Сс{£~ СщВ ' • "

Научная новизна заключается в том, что впервые*

1. Установлено, что гетеропереход Ои^^ . моает быть использован в качестве простого преобразователя оптического изображения в электрический сигнал, допускающий удобную эффективную гапись элементов разложения изобракекяя е память •

2. Экспериментальна и теоретически показано, что фотопре-образозатель на основе гетероперехода обладает ''памятью и отсутствием расплывания изображения со временем; ¡.

; . 3. Показана возможность охарактеризовать работу фотояреоб-разосателя с помощко сенистонетрических характеристик, разра- ■ •ботанных для «Фотографических слоев; -

4. Установлено, что величина и знак подаваемого внешнего смещения оказывают существенное влияние на процессы н-храиения заряда в преобразователе сг.гяческого изображения и олестрну'еский сигнал на основе гетероструктуры Сс/^'С^З

1 Практическая ценность работы заключается в следующем:

,'; Г. Определены- оптимальные'условия накопления и хранения информации в фотоэлектрических преобразователях. . I ,2. Разработана методика исследований сенситометрических • ; характеристик формирователей сигналов изображения. . 1

.'■■'.. ■ ' 3. Определен^'сенситометрические характеристики изготов-'. ленных фотопреобразоаа.телей.-' •

Основное положенияг внноси?<ы'е на зойигу;

1. £>ф$ект стимуляции длинноволновой фоточувствидельности . гетере 5 коротковолновым возбувдекией. п, кет о'ыть использован для создания преобразователя оптического . изображения в. электрический ..сигнал. . '

2. Преобразователь оптического изобраяения в электрический сигна- на основе гетероперехода Сс/£- Си £ обладает свойством интегральности и к нему применимо понятие экспозиции . (величина.сигнала *прй считывании изображения пропорциональна величине £ £, , где ¿^-.освещенность, £ - Еремя окспослцик).

, 3. Спектральное распределение.. светочувствительности позволяет охарактеризовать формирователь.сигналов изображения На' основе гетероперехода Сс1В~ как зелзкочувствительный .

(по общепринятой классификации для фотографических слоев) с . ;•• коэффициенте.* контрастности-. & = 0,5ё и. фотсчувстви'.ельностью I Ш едиккц ГОСТа.

. "; 4.''.-Эффект памяти и отсутствие' растекания • изЬ'брааения в :'формирователе' сигналов изображения обусловлены локализацией ; связанного заряда на глубоких ловушках в ОПЗ гетероперехода.1

;5. Влияние подаваемого! внешнего сместил на процессы на~; . копления и хранения информация в преобразователе на основе гетероперехода (^¿¡-Сг^З связано г. сависи'/.ость» скорости

'/рекомбинации м туннельного выброса 'подояительного. ааредау за-'., хваченного, ловушка?«!, оч профиля потенциального барьера.

6. Температурная заысимость тока короткого саныханиятв-'■': т'ероперзхода -" генерированного даинйоьоянрвьи -'

•' светом,, свидетельствуем о величии температурного гашения. Рас-' ;четы,-.йроведенные в сстветстзии. с моделью, предполагающей наличке % и $ - центров рекомбинации- в области грострвкст-венного заряда гетероперехода Си2 & » п°вволя»? р'фе-

.делкть глубину 'заиеггн^.- центров медленной рекомбинации / '( = 1,05 эВ). Дщ)?й, генерированные в Си*,Я ..постукав?

на центры рекомбинации э сульфиде кадмия преимущественно за : счет реализации туннельно-пршкового механизма переноса, :-'•■';■■".

Апробация результатов работы. Основные* результаты диссертационной работы докладывались и,обсувд&лись на II,Всесоюзной : конференции но фотоэлектрическим явлениям' в полупроводниках (Ашхабад, 1991 г.)., щ научно-технической конференции "физические. основы надежности и деградации полупроводниковых приборов.'.. (Нижний Новгород,: Астрахань, сентябрь 1992 г,),, на семинарах ' кафедры ексгерименгальной физики Одесского госуииверситвта. .:

Публикации. Основные результаты работы изложены в четырех публикациях..' '.-"V"-"-'

■Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит . из введения, четырех глав с выводами, 'заключения и списка ли. тературы. Общий объем работы составляет 143 страниц машинописного текста, 47 : рисунков и списка цитированной литерату-'.ры, насчитывающего ¡124 наименование.: ■■ _ 1 •;

• ; СОДЕРЖАНКЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность яемы диссертации, ее новизна',' практическая ценность и основные полокония, выносимые • ' на защиту. :.-.■.'-'Ч | .••.'■■:" / . '..'',

Первая глава является обзорной.- В ней рассматриваются-мо-■ дели солнечных экбшитов с гетеропереходом Сс/Б'С^Б « Система ! Сс/ 2 представляет собой анизотипный, гетеропе-; ' реход, у которого различие постоянных кристаллических решеток " довольно велика^', составляют приблююежьно Такое несовпадение величии-постоянных кристаллических решеток является щ>ичи~ ной появления большой.концентрации дефектов, обусловленных дис-локадияш несоответствия на .границе раздела, оказывает значительное влияние на перенос заряда через ОПЗ. Отмечено также,. . ти-о''суцвстввннов;.адияние .на алектрйче$кое поле вблизи перехода , в слое сульфида кадмия оказывают находящиеся здесь, ловушки для дырок. На. практике можно наблюдать рффакт пересечения светорпй •и тездовой ВАХ, зависимою», формы- ВАХ ¿г.ектрального .состава . .падШЧдго излучения. Эта эффекты,1 сшшашцяе к.п.д. гегерострук-1/ры, иогут быть использованы для создания: приборов,- не связан-ш о получением электроэнергии. Например, гетеропереход

Сс{& - монет быть использован как запоминающее устрой-

ство или преобразователь оптического изображения в электричес -к"й сигнал. Эффегт модуляции длинноволновой чувствительности фотоэлемента Сс15 - Си ¿В коротковолновым воз белением ко-" жег быть положен в основу работы светочувствительного элемента-безвакуумного аналога передающей т^лрбирконной трубки. Высокая чувствительность прибора в- области очень низких уровней освещения позволяет использовать его для регистрации слабых световых сигналов. Такая система обладает свойством накопления и памяти. Чисто электронный механизм 'памяти позволяет производить циклы з£-.1иси и стирания информации неограниченное число раз. •

Рассмотрены имеющиеся в лчтературе сведения о принципах работы твердотельных преобразователей изображения, в которых сканирование и образование видеосигнала производится не электронным лучом, а электрическим импульсом, движущимся в полупроводниковой поддонке сложного строения. К твердотельном приемникам изображения .относятся фс.'опри ;мникк с координгтной "матричной" выборксй, приборы > зарядсЕой связь» (ПЗС), нейрококы и. нейристорнье линии. Основным недостатком фотоприемников с координатной выборкой является 'низкое отношение сигнал-пгм. Устройства формирования изображения на ПЗС иыеят высокую чувствитс-ль-. ность и разрешавшую способность, однако широкое распространение ПЗС-фотоприемников в настоящее время сдерживается Недостаточно высоким качеством их изготовления. Технология изготовления ней-роксков не является столь критичной к качеству элементов, как ПЗС-фотоприемииков. Использование нейристорных линий явлется:качественно новой элементной базой для создания систем обработки информации.

Вторая глава посвящена технологии получения гетероаерехо- > ца СЫВ - Си^В . В основу технологии получения базового слоя гульфида кадмия был полонен, известный метод пульверизации водного раствора хлорида кадмия ( С'с( ) и тиомочёгикы на разогретую. подложку, представляющую.собой стеклянную пластину, с ¿федварительно нанесенным на нее прозрачным проводящим слоем оксида олова. При температура Т = 700'К на подложка происходив... следующая химическая тзеакция:

СЫСй^ *;$ШНг)2 + ( 1 }

.,...■'•■■ 8

Ллой формируется непосредственно из базового слоя

в результате эндокетричесхой реакции замещения. При такой ре- -акции «одреиевка серы > слое £ остается практически без ■ изменений» а один ион кадмия замещается двумя 'ионами леди. Ре—: ' ак1,1я замещения конов кедакя ионами меди протекает в твердой фазе при термообработке базового слоя 01ПРвДваРктел,>~"'

но нанесенной ~а него^ пленкой СмС1 • ■'

Изучено влияние степени легирования и ¿срмообработки по; лупроводкиков на фотоэлектрические свойства гетероперехода СсИВ'Си^ • доказано, что термообработка на воздухе свежеприготовленных гетеропереходоз СсЛ^'Ои^ при температуре 500 К в течение нескольких минут приводит к повышению чувствительности в длинноволновой области '¡пестра, улутаеник вн. пряаляицкх .свойотч перехода'и'кокет быть связана со смнением :■ скорости поверхностной рекомбинации и „счеэнозением иунтирую-'■щих кагалов для тока сквогь ге*:ерогран'«цу.■; ,

Исследования незащищенных к нелегирозанных образцов свидетельствуют о существовании двух взаимосвязанных причин деградации. Одна и;« них обусловлена ухудшением стехиометрии слоя су-ьфида меди, другая - изменением параметров область пространственного заряда'в сульфиде кадмия. Стабильность исследуемых фотоэлементов ыокет быть поеш на путем легирования базового слоя доноржши примесями? , . .Предполагается что при легировании концентрация вакансий уменьшается к ионы мзди образуют комплексы с докорныш примесями, которые, имея цаяуя подвижность, значительно снижаит зффоктивьую скорость диффузии меди. Кроме того, легирование алюминием приводит к повышению плотности и однородности базового слоя Сс/5 ' снижений его удельного сопротивления, уменьшение ширины обедненного слоя и повышению стабильности.

Третья глава посвящена описании кетодоз исследований основных фотоэлектрических характеркстьк'гетероперехода Сс1Я" С^гЗ с целью уточнения механизма переноса носителей через его ОЕЗ. Описана установка, предназначенная для исследований вольт-амперных, вольт-емкостных, температурных и спектральных характеристик гетеропереходе. Сс/5~СЦг5 -Особенности температурных зависимостей прямого тона исследуемого гетероперехода свидетельствуют с тукнельно-прыжкоком характере перено-о'ь носителей через область пространственного заряда. Экспери-

ментально наблюдается такие частотная зависимость проводимости, . пеще-твенкая часть которой имеет степенную зависимость от.час-': тоты с показателем степени ~ 0,8, что характерно для тун-, нельно-лрыккового механизма проводимости.

■ Изучение вольт-емкостных хаоактергтик позволило получить ; сведения э параметрах дырочных ловушек, расположенных в при ко и--актной области сульфида кадмия. Эти уровни могут накапливать значительный положительный заряд и изменять ход' потенциала в области пространственного заряда. Еьми также исследованы спектральные характеристики фотоотклика гетероперехода й/З - С^З-Полученные результаты свидетельствуют о том, что в этой структуре основной вклад в ток короткого закыкания ( ) вносят носители, генерированныэ в более узкозонном Си^ 3 . Однако спектральное распределение Укь ( Л ) существенно аавксит также от процессов перекоса и рекомбинации в узком пряконтакг-ком слое А )• •

Результатом изменения хода потенциала з области барьера является эффект стимуляции длинноволновой фоточувстяительности" коротковолновом возбуждением. Рекомбинация на границе раздела неидехльного гетероперехода СЫ В - Сиг монет уменьшать " эффективность фотопреобразования в Ю^-ДО^ рез. В этом случае' эффективностью фегопреобразования гетероперехода СЫ5 -Са2$ можн- упраыять, изменяя параметры потенциально^ барьера, с помощью света из области собственного поглощения сульфида кадмия. .' . ,:■■ ' ■■ '

Шло показеяо, что ток короткого замыкания л^кз исследуемой гетероструктуры определяется соотношением скорости поверхностной-рекомбинации свободных электронов, генерированных светом в сульфиде меди, и их дрейфовой скорости на гетерогра-нице. Следовательно, тон короткого замыкания находится

в прямой зависимости от пространственного распределения потенциала ...

м _ 1° *=0

■' т + <Г

где У^з - фотсток в отсутствие потерь на гетерогранкце,

- лодвиивость -электронов; в сульфиде кадмия, око-'

рость поверхностной рекомбинации на граккце. раздела, Л*-} V нап{.шекность поля на границе раздела. •* х-9

Таким образец фотовозйузденные а -сурьфвдй меди электроны, .'могут якбо рея^бинировать на состояниях границы раздела, либо Сл-ъ отделенным* о-/дырок полем барьера, локализованного в сульфиде кадия..Соотношении кежду скоростями этих процессов к определяет реальную эф/фоктивность фотоэлемента. Незначительная подсветка из области собственного поглощения сульфида кадмия приводит- к изменению формы барьера вблизи гетерограницу с" квадратичной на экспоненциальную и к резко»лу росту. .величины . т.е. к увеличению эффективности собирания носитель. Г. тока. В сяуяае неоднородного распределения освещенности .'. фотспрзгбразователя коротковолновым светом протяженность облает;' пространственного заряда уменьшается в соответствии с . .интенсивность» вета. Такое неравновесное состояние мокет сс-•храниться.и посла прекращения возбуждения гетероперехода' ' Сс!$~ 0^2.5' »' К£К фотогенерированные дорки локишзова- .. ни на глубоких центрах залзата. . ' ' . .

Поскольку профиль барьера, сформированный зарядом захваченных дырок, определяет- величину тока короткого оашкания, .^обусловленного возбуждением гетероперехода свсмк из .длинно- " ¿олгювой области спектра, то сканирование 'ИК-аондом' поаерхнос- . ти фотоэлемента Сс13~ Си2 5 » используемого е режиме измерения тока короткого закипания, позволяет "считывать" профиле' -глу-' 'С ( бины" облает/, пространственного заряда. В ©той главе исследовалась таюае температурная зависимость тока короткого эашкания'' гетероперехода Сс!В~ОщЗ '1 генерированного длинно волновым 'светом.' Результаты эксперимента свидетельствуют о наличии тем-пс-риту¿¡ного" радения фототока. Расчеты- проведенные в.соответствии, с 'кодельч, предполагающей наличие Ч. и - центров' , рекомбинации в 003 гетероперехода, позволяют.определить глубицу• зйлегашя центров медяечной рекомбинации- (Е.>г » 1,05 &В). На центру -'рекомбинаций в сульфиде кедМия'дарки, генеряровашше' в сульфиде меди «оступаят вреимущественао оа счет реализации тун-•кбльно-пры,»1;ового ыехаккадо переноса. ' .

-' Чбтввут&я глава посвядона зкеперкмектальнкк и теоретачес-кнм кс<гледов&ку.я5.! ироцесоов н&шпяения .и хранения' информации в

преобразователе оптического изображения в электрический сигнал на основе гетероперехода CdS'CU^S • а ТЕ1Ие исследовании влияние внесшего смещения на зти процзссы.

Как этаеч&лое» ранее, при освещении гетероперехода спетом !.из области ссОтвенного или примесного поглощения шире :озонного 'сульфида кадмия, в: котором сосредоточена еся область простран-ственнох'о (зар.'(дь, фотогенерированкыо дарки захватываются на присутствующие в ОГО ловушки, В реоульт<:ге этого уменьшается ширина ОПЗ,■изменяется форма потенциального барьера, а напряженность поля на границе раздела сильно возрастает, ото ¡;ри-■ водит, к резкому уменьшению на гетсрограницо рекомбинацискных потерь носителей, генерированных в сульфиде меди. Таким обра-, зом, о помощью коротковолновой подсветки малой интенсивности, можно управлять большим потоком носителей, генерхр&эаншдс бо-■лое длинноволновым светом в .сульфиде меди. Еысокая чувствительность такой системы в области очень низких уровней освещения позволяет использовать её для регистрации слабых еветоэых сигналов. Кроме того, такой прибор обладает свойством ка"оштния, т.к. положительный заряд, захваченный в ОПЗ, локализуется на глубоких ловушках, термическое опустоаение которых при ко.ч-. натных температурах происходит достаточно медленно. '. '•

, Для записи оптического кзобрагсенля на указанной формиро- '. ватель.сигналов изображения (ОСИ) образец перед фотографированием помещался в кассету и освещался мощным источником Ш-ове-та для старания ранее записанной информации. Затем кассета с : пластинкой помещалась в фотоаппарат и производилось &кспоки-: рование. После этого кассета устанавливалась на сканирующее устройство для считывания информации, ->де происходило построчное сканирование образца. По окончании считывания," накопленная в контроллере информация поступала в вычислйтельнув машин/« После обработки mosho было наблюдать сфугографированнув картинку на эхракз монитора.

:" • Полученное, изображение мояет быть удалено путем подачи на фотоприеыния' положительного смещения порядка,I В. При отом происходит рекомбинация захваченного заряда. Стчрание игобра- ' кения можно осуществить такке засветкой гетероперехода мощным импульсом Ш-свата, который выбрасывает дырки, запасенные на ловукках в валентнуа зону (при этом они удаляются полем кз ОПЗ ■'" н потенциальный барьер приборетает иО'рыу,' характеру для е*р\

тем»озого состояния. С использованием эффекта накопления дырок на ловущечньк илпграх в ОПЗ прибор кокет регистрировать изображение при очень слабой интегральной освещенности (Ю~° люкс).

Поскольку »Си на основе гетероперехода Сс/£>~ •'

обладает способностью накопления, тс его можно охарактеризо- ■ вать с.помощью еенси ^метрических характеристик, разработанных для фотографических слоев. Спектральное распределение светочувствительности позволяв? охарактеризовать формирователь : ' сигналов изображения на основе гетероперехода Сс1В~ Си 2 по ' обцехфи: этой классификации для фотографических слоев ..ак зелено-чувствительный, с коэффициентом коктрлстности X = 0,55 и фоточувствительностью 16 единиц ГОСТа.

В заключении главы рассмотрено влияние внешнего смешения на процессы накопления V хранения информации б преобразователе на огюэе гетероперехода Ои^В • изучено влияние внешнего смещения на характер нарастания сигнала при непрерывном возбуждении фЬтопреосрезователя источником света.л - V области собствгнноГч/ поглощения сульфида кадмия. Регистрация тока Зу производилась по величине импульсов на экране осциллографа при освещении Ш! Ж-импульсами спетодиода сразу после онятия анецнзго смещения. С уменьшением величины положитесь--нто смещекия скорость нарастания ^ Б00раст;:.ет^ достигает максимальных значений при небольших сгрицательных смещениях» :. й убывает при больших отри ;ательных смещениях.

'Разнын. потенциалом смещения при длительных временал'-яа-/.-••.• pacтaния (обычно 50-200 минут) соответствует разный накопленный стационарный зярд дырок на пвушках в облаоти пространственного эардда, который и определяет стационарные значения тока короткого замыкания. При этом различна и.скорость накопления заряда. В с "ласти ^положительных смещений скорость накопления заряда резко убывает.

Рассмотрим, каким образом мокно количественно учесть влияние знешнего смещения на накопление, а следовательно на токо-перекос заряда в области пространственного заряда гетероперехода Сс1 Си-5 • При возбуждении гетероперехода , генерированные в широкозонком сульфиде кадмия неосновные носители ( (дырки) захватываются в ОПЗ на присутстзукцио там ловушки. Для -неравновесных дырок с концентрацией решете кинетического

уравнения, учитывающего накопление заряд:., определяет процесс

нарастания тока короткого замыкания У^я, • При фото возбуждении начальная концентрация дырок = а ФУНК" ция генерации постояьЛа ( f Тогда зависимость кон-центрищи носителей, захваченных на дырочные ловушки в' ОПЗ ге-»ерог.ерьхода СаЗ - Си^^ , от врепни, проведшего п^лв ^включения возоувдавдего сзета, определяется выражением: ;

где V - средняя тепловая скорость носителе.! зеряда, м - поперечное сечение захвата дырок и электронов, Ру* -эффективная плотност: состояний в V -зоне сульфида кадки л,

П0 - кО|.центрация свободных электронов в квазинейтральной области сульфида кадмия, ¿Э/?^ - поперечное сечение захвата электронов центрами рекомбинации на границе раздела, /V( Вр )-.плотность состояний в окрестности уровня Ферми, и -

коэффициенты прозрачности потенциальных барьеров, соответствующих туннелированию и деухступенчатой рекомбинации, 1Г' -эффективная тепловая скорость носителей при прыжковой проводимости. ;

Процессы, описанные в правой части выражения (3), кроме функции генерации .. термического выброса зависят от напряжения смещения. При отрицательных снесениях 0,5 3 скорость накоп-'. ления заряда может несколько снижаться из-за непосредственно туннелировання в V -зону Си2$ носителей захваченных ло-<; вушками на границе раздела. При положительных смещениях скорость накопления заряда существенно снижается из-за роста двухступенчатой рекомбинации и туннельно-прыжковой рекомбинации.

Экспериментально установлено, что оптимальным условием накопления информации (максимальная скорость накопления заря: да) для образцов, полученных при формировании слоя сульфида ¿кадмия на воздухе, является небольшое отрицательное смещение, а для обра?цов, в которых сульфид кадмия получен в вакууме -небольшое отрицательное или. нулевое смещение. Слтимальным ус; довием хранения информации (минимальная скорость умгчьшония заряда) для образцов, в которых сульфид кадмия получен на воздухе, является небольшое (0,1-0,2 ЕИ отрицательное смещение,

а для образцов л которых сульфид кадмия получен в вакууме -напряжение вн&.,1*со смег,ония0,420,5 В.

Б оаключеняи сформулированы основные результаты диссертации иной роботы, об^уззде.втся ее практическая значимость и перспективы дальнейших исследований по данной т-еые. .

вывода

1. В структуре Сс1 наблюдается .ряд эффе1 тов и явлений, которгм характерны для неидеальных гетеропереходов и вызваны несоответствием периметров кристаллических решоток, наличием глубоких лову£еч!Шх уровней, а таюхе существованием зависимости напряженности электрического поля а переходе от длины волны падюг.его светг. Некоторые эффекты, например, рекомбинация юентелей через поверхностные центры на гетерогранице, модуляция длинноволновой чувствительное™ фотоэлемента

С<$$-Си2В коротковолновой подсветкой и длинновременна>. релаксация тона короткого замыкания, могут быть положены в основу ргботы светочувствительного элемента памяти - безвакуумчо-:'о аналога передающей телевизионной трубки.

2. Темпера ту рн&.я зависимости тока короткого замыкания гетероперехода Сс1£>~Сл4£& г генерированного длинноволновым светом, свидетельствует о наличии .температурного.гашения. Расчеты, проведенное в соответствии с моделью, лрепо;.;агающей наличие *С к. - центров рекомбинации в 0113 гетероперехода, позволяют определить глубину залегания центров медленной рекомбинации, ( Ел = I, СГ) эВ). К и центры рекомбинации е сульфиде кадмия .днуяи, генерированные в сульфид-4 меди, поступают преимущественно за счет реализации туннельно-прьякового механизма переноса.

3. Рекомбинация .носителей тока на границе раздела наидеачь-ного гетероперехода Сс? Сц^ МОЯ0,Г уменьшать эффективность фотопреоб'оазоначия в 10^~103 раз. Поэто^ эффективностью, преоб-р1)П0РйРчя гетероперехода Сс1 В'Си^Б шжно управлять, изменяя параметры потенциального барьера светом из области собст-вегшого поглощения сульфида кадмий.

4. Преобразователь оптического изобракения в.электрический сигнал на основе гетероперехода Сс/£>~ к0;,сет быть

.использован для регистрации слабых оптических изображений с ¡последующим считыванием и записью видеосигнала в память ЭШ с возможной коррекцией фоточувствительности. Так как в данном ' устройстве считывание изображения производистя ИК-светсм, то для него, не требуется вакуум и высокое напряжение.. Благодаря : возможности изготовления преобразователя большой площади и ого высокой чувствительности - вероятной областью применения тзко-го устройства мовет быть регистрация изображений, создаваемых крупным? телескопами при астрономических наблюдениях.

5. Наличие/памяти и' отсутствие рассекания изображения в ФСИ обусловлены нахождением связанного заряда'на локальных . центрах глубоких./ловуиэк. • ' * . : л ■

б". Спектральное распределение светочувствительности позволяет охарактеризовать формирователь сигналов, изображения, на . осно?9 гетероперехода С^р- Сцпо оощепринятой класс: • , , фикацил для фотографических слоев, как эеленочуаствительный, с коэффициентом контрастности 2 = 0,55 и фоточувствительностью 16 единиц ГОСТа, . . '

7, Способ получения сульфида кадмия, величина и знак, подаваемого внешнего смещения оказывают существенное влияние на "процессы накопления и хранения информации в поеобразоватаке . оптического изображения в электрический сигнал на основе гетероперехода с^З-СигВ .

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАЕОТАХ

1. Виноградов М.С.,. Затовская Н.П., БорщакБ.А., Кутало-ва М.И.,, 1Сургалаз Т., Василевский Д.Л., Сердюк В.В. Батарея фо-

, топреобразователей на основе тонкопленочных гетеропереходов' Сс1$-СигВ М Фотоэлектроника.-1992.- В.5.- С.67-74.

2. Виноградов Ы.С., Затовская Н.П., Баргцак В.А., Куркмаз Т., Куталова М.И, Василевокий Д.Л., Сердвк В.В. Батарчя тонкипле-

■ ■ ночных,фотоэлементов //II Всесоюзная конференция по фотоэлектрическим явлениям в полупроводниках. 23-25 октября, 1991 г., Ашхабад, 1991'.- С. 125.

3. Борщак В.А., Виноградов М.С., Василевский Д.Л., Куркказ Т., •.Эеория токопереноса в тонкопленочных неидёальных фотоэлементах// -

II Всесоюзная конференция по фотоэлектрическим явлениям в полу.; проводниках. 23-25 октября 1991 г....Ашхабад, 1991.- С.21.

4. Куркмаз Т., Виноградов М.С., Василевский Д.Л., Сердюя В.В.' Деградация фотоэлементов на основе сульфида кадмИя // Научно-!технич^чхая ¡конфв'рвиция "Физические основы надежности, и дегра-', дации полупроводнихойкх приборов",'сентябрь', 1992 г., Нижний 1 Нрвгоро^, Астрахань.- 1992.- 0.28. ' 1 .

Подп.'к печати 6.12.92г. Формат 60x64 1/16.

Об"ем 0,7уч.иэд.л. 1,0п.л. ЗаказШ16. Тираж ЮОэкэ.

Гортипография Одесского управления по печати, цезШ.

' "■'-/-.■■ Ленина 49.