Горячий фотоэффект в поверхностно-барьерных структурах на основе арсенида и фосфида галлия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Российская Академия наук ^ ^ * К^Т Физико-технический институт имени А.Ф.Иоффе

На правах рукописи

БЛАНК Татьяна Владимировна

ГОРЯЧИИ ФОТОЭФФЕКТ В ПОВЕРХНОСТНО-БАРЬЕРНЫХ СТРУКТУРАХ НА ОСНОВЕ АРСЕНИДА И ФОСФИДА ГАЛЛИЯ

(специальность 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2000

Диссертационная работа выполнена в Физико-техническом институте имени А.Ф. Иоффе Российской Академии наук.

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, заведующий сектором теории твердого тела ФТИ имени А.Ф. Иоффе РАН, профессор кафедры Оптоэлектроники СПбГЭТУ имени В.И. Ульянова (Ленина) Олег Владиславович Константинов,

доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ФТИ имени А.Ф. Иоффе РАН Юрий Аронович Гольдберг.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор кафедры общей физики ГТУ Александр Георгиевич Дмитриев,

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ФТИ Василий Николаевич Бессолов.

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный технологический инстит/т (технический университет).

Защита диссертации состоится «10 »УАО&МЬЗ. 2000 года в часов на заседании диссертационного совета К 003.23.01. при Физико-техническом институте имени А.Ф.Иоффе РАН, по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., д.26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-технического института.

Автореферат разослан «.

2000 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физико-математических н; ^-лчл^ _^ куликов

ЬЫЭ.М.Ч.ОЪ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы.

Поверхностно-барьерные структуры на основе полупроводников А3В5 (в частности, арсенида и фосфида галлия) в настоящее время занимают прочное место в полупроводниковой электронике наряду с р-п* структурами. По сравнению с р-п-структурами они имеют ряд достоинств: более высокое быстродействие, так как ток обусловлен переносом основных носителей заряда; менее резкий спад фоточувствительности в коротковолновой части спектра, так как слой объемного заряда лежит у поверхности полупроводника и поверхностная рекомбинация менее существенна; лучший теплообмен, так как область, где выделяется наибольшее тепло при работе прибора (слой объемного заряда), находится непосредственно у металла, Этими особенностями поверхностно-барьерных структур определяется использование приборов на их основе в полупроводниковой электронике, причем одним из главных применений являются приемники коротковолнового (ультрафиолетового) и видимого излучения.

Принцип работы таких приемников основан на горячем фотоэффекте, то есть фотоэффекте, соответствующем коротковолновой области собственного поглощения полупроводника, при которой кинетическая энергия фотоэлектронов значительно (в несколько раз) превосходит ширину запрещенной зоны полупроводника. Горячий фотоэффект представляет собой фундаментальную физическую проблему, которой в настоящее время занимаются крупнейшие физические центры мира (Corning Glass Works, USA; Chance-Pilkington Optical, UK; Schott and Gen, Germany; Hamamatsu Corp., Japan). В России эти исследования проводятся, прежде всего, в Физико-техническом институте имени А.Ф. Иоффе РАН. Однако механизм горячего фотоэффекта пока не установлен. Существующие модели, объясняющие потери фотоэлектронов при горячем фотоэффекте поверхностной рекомбинацией, диффузией термализованных электронов или транспортом горячих фотоэлектронов, не соответствуют экспериментальным данным. Поэтому выяснение механизма фотоэлектропреобразования при горячем фотоэффекте является актуальным, позволит обогатить знания об энергетическом строении полупроводников группы А3В5 и конструировать более эффективные приемники коротковолнового (ультрафиолетового) излучения.

Цель и задачи работы.

Целью данной работы является экспериментальное исследование механизма горячего фотоэффекта в поверхностно-барьерных структурах на основе арсенида и фосфида галлия. В работе решались следующие задачи:

1. Установление температурных зависимостей квантовой

з

эффективности фотоэлектропреобразования для поверхностно-барьерных структур на основе прямозонного (СаАБ) и непрямозонного (СаР) полупроводников в широком интервале энергий падающих фотонов;

2. Установление зависимостей квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от электрического поля в слое объёмного заряда для ¿аР и СаАэ поверхностно-барьерных структур в широком интервале температур;

3. Установление температурных зависимостей квантовой эффективности фотоэлектропреобразования р-п-структур на основе и ваАБ и сравнение результатов с подобными зависимостями для поверхностно-барьерных структур;

4. Анализ полученных закономерностей с целью определения механизма горячего с)ютоэффекта в поверхностно-барьерных структурах на основе СаР и СаАэ.

Объекты исследований.

Объектами исследований являлись: поверхностно-барьерные структуры на основе арсенида галлия, поверхностно-барьерные структуры на основе фосфида галлия, р-п-структуры на основе кремния и р-п-сгруктуры на основе арсенида галлия.

Поверхностно-барьерные структуры на основе арсенида галлия №-п-СэАб создавались на сильно легированной подложке п-СаА5 с концентрацией электронов />=1017см3 (300К); на одной стороне подложки был выращен методом жидкофазной эпитаксии слабо легированный слой п-СаАэ (/7=1015см'3) толщиной =10мкм. На этот слой был нанесён химическим осаждением никелевый полупроницаемый для света барьерный контакт, а на обратную сторону подложки - омический-контакт. Толщина структуры с^200мкм, площадь освещаемой поверхности 5=0.0бсм2.

Поверхностно-барьерные структуры на основе фосфида галлия Аи-п-СаР создавались на пластине п-СаР с концентрацией электронов />=10 см (ЗООК), выращенной методом Чохральского. На одной стороне пластины вплавлением индия был создан омический контакт, на другой стороне-химическим осаждением золота полупроницаемый для света барьерный контакт. Толщина структуры сЬ200мкм, площадь освещаемой поверхности 5=0.2см2.

Кремниевые р-п-структуры создавались на подложке п-БЬР с ориентацией (100) и удельным сопротивлением 20 Ом-см путем диффузии бора на глубину =30 нм из газовой фазы. Омические контакты были изготовлены на основе алюминия. Площадь освещаемой поверхности 5=0.5см2.

Исследуемые СаАэ р-п-структуры создавались на пластине СаАэ, которая была получена методом МОБ-гидридной эпитаксии при пониженном давлении в горизонтальном реакторе. Слои ваАз п- и р- типов были изготовлены путем легирования и имели толщины 1.бмкм и 0.4мкм и

концентрации носителей заряда л=1015см'3 и р=1019см"3 (ЗООК), соответственно. Площадь освещаемой поверхности 5=12.5 мм2.

Результаты работы

1. Разработана экспериментальная методика, позволяющая исследовать"" температурные зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных и р-п-струюур в широком интервале энергий падающих фотонов (1-бэ8) и в широком температурном диапазоне (77-400К).

2.Разработана экспериментальная методика, позволяющая исследовать зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования различных структур от электрического поля в слое объемного заряда (при приложении внешнего напряжения) при различных энергиях падающих фотонов и температурах.

3.Определены температурные зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования СаАэ и СаР поверхностно-барьерных структур.

4.0пределены зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от электрического поля в слое объёмного заряда (при изменении приложенного напряжения) для 6аР и СаАэ поверхностно-барьерных структур.

5.Определены температурные зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования р-п - структур на основе кремния и арсенида галлия.

6.На основе сравнительного анализа полученных закономерностей предложена модель, объясняющая зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования для ваР и СаАз поверхностно-барьерных структур от температуры и электрического поля в слое объемного заряда (модель флуктуационных ловушек).

7.Предложен механизм, объясняющий коротковолновый спад квантовой эффективности фотоэлектропреобразования (экситонная модель).

Основные положения, выносимые на защиту

Положение 1 (о температурной зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур).

С ростом температуры квантовая эффективность фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур на основе 6аР и СаАэ возрастает; температурный рост квантовой эффективности тем слабее, чем выше энергия фотонов; зависимость квантовой эффективности от температуры стремится к насыщению при высоких температурах (7>300К) и при высоких энергиях фотонов (Лк>3.4эВ); зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от температуры

' 5

для йаМ-структур существенно более сильная, чем для баР-структур.

Положение 2 (о зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур от электрического поля).

С ростом электрического поля в слое объемного заряда квантовая эффективность фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур на основе ваР и СаАэ возрастает; при высоких значениях электрического поля (приложенное обратное напряжение более 5В) эта зависимость квантовой эффективности стремится к насыщению.

Положение 3 (о температурной зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования р-п структур).

Квантовая эффективность фотоэлектропреобразования для р-п-структур на основе и р-п-структур на основе СаАэ практически не зависит от температуры в области собственного поглощения полупроводника (интервал энергий фотонов 1.4-5.2эВ для структур и 1.8-5.2эВ для СаАэ структур): температурное изменение квантовой эффективности не превышает 0.01%/°С.

Положение 4 (о модели флуктуационных ловушек).

Процесс фотоэлектропреобразования в поверхностно-барьерных структурах, помимо генерации светом электронно-дырочных пар и разделения их полем объемного заряда, обусловлен захватом носителей заряда на флуктуационные ловушки, связанные с приповерхностными несовершенствами; при увеличении температуры происходит высвобождение носителей заряда из ловушек, что и вызывает рост квантовой эффективности фотоэлектропреобразования; при увеличении электрического поля в слое объемного заряда (при приложении внешнего напряжения) происходит уменьшение энергии локализации электронно-дырочной пары на флуктуационной ловушке, что также вызывает рост квантовой эффективности фотоэлектропреобразования; в р-п-структурах поверхностные несовершенства не оказывают влияния на процесс фотоэлектропреобразования, так как слой объемного заряда находится в толще полупроводника.

Положение 5 (о коротковолновой фоточувствительности поверхностно - барьерных структур).

Факт уменьшения коротковолновой квантовой эффективности фотоэлектропреобразования СэАб и СаР поверхностно - барьерных структур с ростом энергии падающих фотонов хорошо согласуется с выводами экситонной модели; зоны Брюллюэна СаАБ и ваР имеют области (ширина запрещенной зоны в этих областях соответствует энергиям коротковолнового фотоэффекта), в которых зона проводимости и валентная зона практически параллельны друг другу, поэтому возникающие в этих областях горячие электроны и дырки движутся в одном направлении с близкими скоростями и могут связываться в горячие экситоны, которые из-за большой массы слабо диссоциируют в контактном поле и способны пролететь слой объемного заряда и рекомбинировать в металле или квазинейтральной области полупроводника, таким образом, они не участвуют в фототоке и не дают вклада в квантовую

б

эффективность фотоэлектропреобразования.

Научная новизна

1.Разработана^ экспериментальная методика, позволяющая исследовать в ультрафиолетовой области спектра температурные зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования различных структур с потенциальным барьером и зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от электрического поля в слое объемного заряда.

2.Впервые установлены зависимости коротковолновой квантовой эффективности фотоэлектропреобразования СэАб и СаР поверхностно-барьерных структур от температуры в широком диапазоне (77-400К).

3.Впервые установлены зависимости коротковолновой квантовой эффективности фотоэлектропреобразования 6аР и СаАз поверхностно-барьерныу структур от электрического поля в слое объёмного заряда.

4.Г1редложена модель, объясняющая температурную и полевую зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования (модель флуктуационных ловушек) и модель, объясняющая коротковолновый спад квантовой эффективности фотоэлектропреобразования (экситонная модель) для СаР и СаАэ поверхностно-барьерных структур.

Практическая м научная ценность работы

Разработанная экспериментальная методика, позволяющая исследовать зависимости квантовой эффективности

фотоэлектропреобразования от температуры в интервале 77-360К и от электрического поля в слое объемного заряда, в широком интервале энергий падающих фотонов (1-6 эВ), может использоваться для определения температурной и полевой стабильности фотоприемников ультрафиолетового излучения на основе т-Б-и р-п-структур.

Зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от температуры позволяет определить температурные границы применимости ультрафиолетовых фотоприемников; а зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от электрического поля (при приложении внешнего напряжения) позволяет определить оптимальный режим работы таких устройств; это позволяет повысить эффективность ультрафиолетовых фотоприемников.

Научную ценность имеют предложенные в данной работе модели: модель флуктуационных ловушек, объясняющую зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования ¿аР и СэАб поверхностно-барьерных структур от температуры, и экситонная модель, объясняющая коротковолновый спад квантовой эффективности

фотоэлектропреобразования; эти модели хорошо согласуются друг с другом и вносят существенный вклад в понимание механизма

7

фотоэлектропреобразования в поверхностно-барьерных структурах.

Апробация работы

Результаты работы опубликованы в ведущих полупроводниковых журналах «Физика и техника полупроводников» и «Journal of Physics: Condensed Matter» и докладывались на международных конференциях: 8th European Symposium on semiconductor detectors, (Schloss Elman, Germany, June, 1998 года), 2nd International Workshop on Radiation Imaging Detectors (Freiburg, Germany, July 2000), на конференции, посвященной 20-летию кафедры Оптоэлектроники СПбГЭТУ, (Санкт-Петербург, май 1997) и семинарах Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН.

Публикации.

Результаты работы представлены в 12 публикациях, список которых представлен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, состоящего из 101 наименования, снабжена списками рисунков и условных обозначений. Общий объем диссертации составляет 103 страницы машинописного текста, включая 31 рисунок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулирована основная цель работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава носит вводный характер, в ней дан литературный обзор методов изготовления и фотоэлектрических свойств поверхностно-барьерных структур. Показана история развития поверхностно-барьерных структурах место в полупроводниковой оптоэлектронике.

Приборы на основе поверхностно-барьерных структур, наряду с приборами на основе р-п - структур, занимают прочное место в полупроводниковой электронике. Их достоинства по сравнению с приборами на основе р-п-структур (более высокое быстродействие, менее резкий спад фоточувствительности в коротковолновой области спектра, лучший теплообмен) определяют их использование в полупроводниковой электронике:

• в области электропреобразовательной электроники: быстродействующие переключательные диоды (смесители, гетеродины), быстродействующие логические элементы микропроцессоров, лавинно-

8

пролетные диоды, холодные катоды;

• в области фотопреобразовательной электроники: приемники ультрафиолетового и видимого излучения, счетчики ядерного излучения, источники излучения в коротковолновой области спектра.

Достоинством поверхностно-барьерных структур является также то, что при их создании не изменяются свойства исходного полупроводника, как это происходит при создании р-п-структур. Поэтому поверхностно-барьерные структуры активно используются для изучения свойств полупроводниковых материалов и особенно для исследования новых материалов: соединений, твердых растворов и варизонных кристаллов. Барьеры Шоттки используются для изучения энергетического распределения носителей заряда в полупроводниках (ширины запрещенной зоны, минимальной энергии прямых переходов, энергетического расположения поверхностных состояний); поведения примесей в полупроводнике (концентрации примесей, их энергии ионизации, сечения захвата электрона, дырки, или фотона примесным центром, сечения фотоионизации центра); поглощения света и рекомбинации носителей заряда в полупроводнике (коэффициента поглощения света, диффузионной и дрейфовой длин неосновных носителей заряда и других параметров) [1].

Для изучения фотоэлектронных процессов в поверхностно-барьерных структурах необходимы объекты, свойства которых соответствовали бы теоретической модели:

• между металлом и полупроводником должны отсутствовать промежуточные слои;

• свойства структур должны быть обусловлены объемными свойствами, а не поверхностными эффектами.

Наиболее распространенным в настоящее время методом создания барьерных контактов металл - полупроводник является метод вакуумного напыления. Напыление на сколотую в глубоком вакууме (10"вПа) поверхность полупроводника позволяет предотвратить окисление поверхности, т.к. время образования монослоя адсорбированных атомов кислорода при таком вакууме достаточно велико (10'7с), однако высокоэнергетичные частицы вызывают нарушения приповерхностного слоя полупроводника.

В данной работе исследовались поверхностно-барьерные структуры, созданные методом химического осаждения металла [2]. Химическое осаждение металлов из растворов их соединений основано на вытеснении малоактивного металла из его соединений химически более активным металлом, либо на разложении соединений с последующим высвобождением чистого металла и осаждением его на поверхность полупроводника. Основным достоинством химического метода является низкая энергия осаждаемых частиц и возможность легко создавать структуры, свойства которых соответствуют идеальной модели контакта металл - полупроводник.

При приложении к поверхностно-барьерной структуре напряжения

9

через нее протекает электрический ток. В зависимости от концентрации носителей в полупроводнике существует несколько моделей протекания тока [1].

Для структур, в которых концентрация примесей мала, применяется теория термоэлектронной эмиссии. Согласно теории термоэлектронной эмиссии, прямой ток протекает за счет термического возбуждения электронов в полупроводнике и перехода их в металл над барьером, а обратный ток - за счет перехода электронов из металла в полупроводник.

Если концентрация носителей заряда в полупроводнике очень велика, то потенциальный барьер достаточно узок, и основным механизмом протекания тока в такой структуре должно быть туннелирование электронов из полупроводника в металл (либо обратно) сквозь барьер - теория полевой эмиссии.

Если концентрация носителей заряда не так велика, чтобы электроны могли туннелировать по всей его высоте, то ток обусловлен термическим возбуждением электронов и туннелированием их сквозь вершину барьера (теория термополевой эмиссии).

Если на поверхностно-барьерную структуру падает свет, то он может вызвать внутренний фотоэффект, и, следовательно, в структуре может возникнуть фотоэдс и фототок. Фоточувствительность поверхностно-барьерных структур может обуславливаться генерацией электронов в металле и эмиссией их в полупроводник или генерацией электронно-дырочных пар в полупроводнике и разделением их полем барьера. Основные механизмы генерации носителей при фотоэлекгропреобразовании и их потерь представлены в обзоре [3].

Фотоэффект при энергиях падающих фотонов Лу больших и близких ширине запрещенной зоны Ед изучался во многих работах для поверхностно-барьерных структур. Было установлено, что с ростом энергии фотонов фототок резко возрастает при и затем на

некотором участке энергий фотонов слабо зависит от Лу; фоточувствительность на этом участке значительно выше, чем при Лу<г£^,( квантовая эффективность достигает =0,4 электрон/фотон.

Спектр фототока СаАэ поверхностно - барьерных структур расположен в ближней инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях, а спектр фототока БаР поверхностно-барьерных структур - в видимой и ультрафиолетовой областях. Край спектра фототока СаР структур менее резкий, чем для СаАэ структур из-за непрямозонности СаР. Его можно разделить на два участка: первый обусловлен переходами электронов из валентной зоны в Х-долину зоны проводимости и расположен в видимой области спектра (2.4-2.8 эВ), второй участок обусловлен переходами электронов из валентной зоны в Г-долину зоны проводимости (3.74 эВ) и расположен в фиолетовой и ультрафиолетовой областях.

При энергиях фотонов, существенно больших ширины запрещенной зоны полупроводника, наблюдается спад квантовой эффективности фотоэлектропреобразования в поверхностно-барьерных структурах с ростом энергий падающих фотонов. Коротковолновый спад квантовой

10

эффективности фотоэлектропреобразования объяснялся

квазибалистическими потерями горячих носителей, потерями при диффузии и термоэлектронной эмиссии термализованных носителей в металл, рекомбинационными процессами на поверхности. В теоретической работе [4] коротковолновый спад квантовой _ эффективности фотоэлектропреобразования качественно объяснен образованием электронно-дырочной пары, в которой один из носителей имеет отрицательную эффективную массу.

Вторая глава посвящена описанию объектов исследований и экспериментальных методик.

Поверхностно-барьерные структуры на основе баР изготавливались на монокристаллах п-ваР, выращенных по методу Чохральского и ориентированных по плоскости (111). Концентрация электронов в исходном материале составила ~1017см"3 (ЗООК). Поверхностно-барьерные структуры на основе баАБ изготавливались на монокристаллических эпитаксиальных слоях СаАэ, выращенных методом жидкостной эпитаксии на подложках из монокристаллов п-баАБ, ориентированных по плоскости (100). Толщина эпитаксиальных слоев ~10мкм. Концентрация электронов в эпитаксиальных слоях, составила ~2-1015см"3 (ЗООК). Процесс изготовления поверхностно-барьерных структур следующий:

• Механическая шлифовка поверхностей;

• Создание омического контакта путем вплавления слоев 1п либо Аи+1\П в среде очищенного водорода;

• Травление поверхности для очистки полупроводника от окисных и других диэлектрических слоев;

• Активация поверхности в 1.5% водном растворе Рс)С12;

• Создание барьерного контакта путем химического осаждения Аи из раствора: 0,5 г/л НАиСЦ-ЗНгО + 250 г/л НР для структур Аи-баР и осаждения N1 из раствора: 30 г/л №С1гбН20 + 65 г/л Н3С6Н507 + 50 г/л 1ЧН4С1 + 10 г/л №Н2Р0з-Н20 для структур М-баАБ;

• Термообработка структур;

• Создание меза-структуры путем травления в смеси 2%Вг2 + 98%СНзОН слоя металла в периферийной области;

• Сборка прибора.

Важно отметить, что электрические свойства изготовленных таким образом структур близки к электрическим свойствам идеальных поверхностно-барьерных структур: значения коэффициента неидеальности р и эффективная постоянная Ричардсона А* практически совпадали с их ожидаемыми по теории термоэлектронной эмиссии, а значения высоты потенциального барьера, определенные из зависимости тока от напряжения и температуры, совпадали со значениями определенными другими независимыми способами; С-и характеристики были линейными в координатах С'2-и и значения электростатических параметров, определенные из этих характеристик, соответствовали теоретически ожидаемым.

Кремниевые р-п структуры создавались на подложке п-БкР с ориентацией (100) и удельным сопротивлением 20 Ом-см, методом

п

локальной диффузии бора на глубину около 30 нм из газовой фазы. Металлические контакты на лицевой стороне формировались с использованием методов фотолитографии и травления осажденной в вакууме пленки алюминия.

Исследуемые СаАэ р-п структуры создавались на пластине СаАэ, которая была получена методом МОБ-гидридной эпитаксии при пониженном давлении в горизонтальном реакторе. Слои СаАэ п- и р- типов были изготовлены путем легирования и имели толщины 1.бмкм и 0.4мкм и концентрации носителей заряда /т=1015см'3 и р=1019см"3 (300К), соответственно.

Для измерения зависимостей квантовой эффективности фотоэлектропреобразования различных фотоприемников от энергии падающих фотонов в качестве источников света использовались ртутная лампа ДРТ-400 (220-1360 нм), дейтериевая лампа ДВС-25 (180-440 нм) и лампа накаливания (300-900 нм) с известными спектральными характеристиками. В качестве спектрального прибора использовался монохроматор ДМР-4. Для обеспечения высокой точности измерений применялась система синхронного детектирования. Фототок измерялся в режиме короткого'замыкания. Термостат типа описанного в работе [5] модифицированный для ультрафиолетового излучения использывался при температурных измерениях. При измерениях зависимости фототока от обратного напряжения смещения использовалась электронная схема, которая позволяет разделить цепь подачи напряжения и цепь, регистрирующую фотоответ в режиме короткого замыкания.

Третья глава посвящена исследованию температурных зависимостей квантовой эффективности поверхностно-барьерных структур. В настоящее время поверхностно-барьерные структуры на основе ¿аР и СаАэ широко используются. Свойства таких структур изучались подробно при комнатной температуре (например [6]). В промышленных каталогах приводятся данные о температурной стабильности (например, согласно [7] для поверхностно-барьерных фотоприемников на основе СаР: температурное изменение коротковолновой (Лу>2,8эВ) квантовой эффективности в интервале температур -10°С — +60°С не превышает 0.1%/град),

В данной работе проведено детальное исследование температурных зависимостей квантовой эффективности поверхностно-барьерных структур на основе СаР и СэАб в широком диапазоне температур (80-360К) и в интервале энергий падающих фотонов (1.1-5.5эВ). Результаты изучения температурных зависимостей квантовой эффективности поверхностно-барьерных структур на основе СаР и Сам, приведенные на рисунках 1 и 2, и сводятся к следующему:

• с ростом температуры от 100К до ЗбОК квантовая эффективность структур возрастает;

• температурный рост квантовой эффективности тем слабее, чем выше энергия фотонов;

• зависимость квантовой эффективности от температуры стремится к

12

насыщению при высоких температурах и при высоких энергиях фотонов;

• зависимость квантовой эффективности у от температуры Г для СаАэ-структур существенно более сильная, чем для СаР-структур.

у __ г _____________

...... . • 0.2. - -

125 баР------------— СаАз , т^у

. *__!—1 0.15;

0.2г ---3,98еУ

Рисунок 1. Зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерной структуры на основе ваР от температуры при различных энергиях падающих фотонов. Точки - экспериментальные данные, линии - теоретические зависимости.

Рисунок 2. Зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерной структуры на основе СаАэ от температуры при различных энергиях падающих фотонов. Точки - экспериментальные данные, линии - теоретические зависимости.

Для объяснения полученных результатов в работе проанализирован процесс фотоэлектропреобразования в поверхностно - барьерных структурах, возможные потери и их зависимость от температуры. Потери, связанные с поглощением света в металле в заданном диапазоне длин волн, при толщине слоя металла меньше 100А практически не зависят от длины волны падающего света и температуры и не могут оказывать существенного влияния на наблюдаемые закономерности. Потери, связанные с отражением света от поверхности полупроводника, и их температурная зависимость определяются температурной зависимостью диэлектрической проницаемости, изменение которой менее 1% при изменении температуры от 77К до 360К. Потери горячих фотоносителей определяются энергией падающих фотонов и от температуры структуры не зависят. Поверхностная рекомбинация в ш—э-структурах, как следует из теоретической работы [8], даже в случае термализованных носителей несущественна по сравнению с термоэмиссией фотоэлектронов в металл; потери же за счет эмиссии в металл должны возрастать, а не падать с ростом температуры, как для термализованных фотоэлектронов, так и для горячих (хотя для горячих существенно слабее). Для исследуемых структур во всем интервале температур длина фотоэлектроактивной области остается существенно больше эффективной длины поглощения света (¿у=ау V в коротковолновой области спектра.

Поскольку рассмотренные потери фотоэлектропреобразования существенно не зависят от температуры, в работе рассматривается возможность потерь термализованных (остывших) носителей и связь этих потерь с температурой. Рекомбинация термализованных свободных электронов со свободными дырками в слое объемного заряда маловероятна. Для того, чтобы такая рекомбинация происходила, необходима пространственная локализация электрона и дырки, т.е. необходимо существование захватывающих носители ловушек, причем ловушка должна одновременно локализовывать в небольшой области пространства и электрон, и дырку. Такими ловушками могут быть разрешенные состояния в запрещенной зоне (примесные центры и дефекты), однако результаты теории, построенной для такого типа ловушек, не согласуются с экспериментом, что связано с большой энергией активации ловушек. Автором предлагается иная модель, согласно которой ловушками могут служить потенциальные ямы и (или) горбы, образованные флуктуациями дна зоны проводимости и потолка валентной зоны. Такими флуктуационными ловушками реально могут служить несовершенства, имеющиеся в приповерхностной области полупроводника. Флуктуации дна зоны проводимости и потолка валентной зоны в отсутствии электрического поля приводят к локализации лишь носителей одного типа, однако, электрическое поле превращает эту флуктуацию в ловушку одновременно для электрона и для дырки, Захваченная такой ловушкой электронно-дырочная пара через некоторое время рекомбинирует вследствие туннельного эффекта. Изменение температуры приводит к изменению концентрации свободных термализованных фотоносителей за счет захвата или высвобождения части из них на флуктуационных ловушках, т.е. к изменению квантовой эффективности фотоэлектропреобразования. С ростом температуры концентрация свободных термализованных фотоносителей оудет расти за счет термодиссоциации электронно-дырочных пар, захваченных ловушками, и, следовательно, чем выше температура, тем больше квантовая эффективность фотоэлектропреобразования; это происходит до тех пор, пока не наступит полное опустошение ловушек. Таким образом, квантовая эффективность фотоэлектропреобразования:

(1)

где R - коэффициент отражения ((1-Л) - вероятность попадания фотона в полупроводник), rj - квантовый выход внутреннего фотоэффекта (вероятность рождения фотоном электронно-дырочной пары), Shot -коэффициент потерь горячих фотоносителей ((1-<W) - вероятность того, что рожденная электронно-дырочная пара остынет в слое объемного заряда), Stbem - коэффициент рекомбинационных потерь термализованных фотоносителей ((l-^Wm) - вероятность разделения термализованной электронно-дырочной пары электрическим полем). Коэффициент потерь горячих фотоносителей <W определяется энергией падающих фотонов и полагается не зависящим от температуры. Коэффициент потерь термализованных носителей Sthem не зависит от энергии фотона и зависит только от отношения концентраций захваченных в ловушки фотоносителей п/ос и концентрации свободных фотоносителей nf\

14

Злетг* „ . „ (2)

Л/ + Пкх

Считая, что с ростом температуры высвобождение носителей из ловушек ¡происходит по простому экспоненциальному закону, получаем

■■■-8Лет=СЛРЛТ, ___________________ ___________(3)-~

где АЕ — энергия- активации, .''—"постоянная Больцмана, Г — температура. Если принять кпа»ггсвый выход снутреннего фотоэффекта п

равным 1, то

(4)

Предложенная формула определяет зависимость квантовой :ффективности фотоэлектропреобразсвания от температуры. Интерполяция экспериментальных данных предложенной -.шюненциальисй зависимостью показала хорошее соответствие теории флуктуационных ловушек для всех значений энергий падающих Фотонов гак ппя поверх:сспю-Сгрьсуно1х спмпоур ег:с~с СаАг, .'¿к и на

осьопг иг?''. Значения -зракетроь нозиилиют определить энергию активации АЕ и коэффициент потерь горячих носителей <5^. Коэффициент потерь горячих фотоносителей, как и следовало ожидать, растет с ростом энергии фотонов, а энергия активации ловушек при энергиях фотонов, существенно превышающих минимальную энергию прямых оптических переходов, не сильно зависит от нее. С погрешностью не более 25% можно принять энергию активации равной 20 мэВ для структур на основе взАэ и 6 мэВ для структур на основе 6аР.

Далее ? работе приведено иадаяоззиие температурной зависимости •<*г:-нтовои эффективности фотозлект<;опреобразования для р-п-структур на основе и СгЛв с целью срзснсиия с аналогичными зависимостями для поверхностно-барьерных структур. В данной работе детально 'ручалась температурная зависимое! ь квантовой эффективности соотоэлектропреоРразования таких структур.

Результаты экспериментов для 5| и СаАз р-п-структур сводятся к следующему:

При энергиях фотонов, меньших и близких к ширине запрещенной зоны полупроводника (1.1-1.3 эВ для р-п структур и 1.361.54 эВ для СаАй р-п структур), квантовая эффективность с ростом температуры возрастает, причем тем сильнее, чем меньше энергия фотонов. Это связано с увеличением числа фононов, поскольку при небольшом превышении энергии фотона над шириной запрещенной зоны непрямые оптические переходы происходят, в основном, с поглощением фонона.

При энергиях фотонов, больших ширины запрещенной зоны полупроводника (более 1.4 эВ для р-п структур и более 1.77 эВ для СаДз р-п структур), квантовая эффективность не зависит от температуры. Погрешность измерений не превышала 1.5%, поэтому можно сделать вывод о том, что в этой области спектра изменение квантовой эффективности не превышает 0.01%/°С.

Главное • отличие в температурных зависимостях квантовой

эффективности р-п - структур и поверхностно-барьерных структур заключается в том, что в области собственного поглощения полупроводника квантовая эффективность не зависит от температуры в случае р-п-структур и квантовая эффективность возрастает в случае поверхностно-барьерных структур. В работе полагается, что это различие связано с тем, что в приповерхностной области полупроводника всегда имеют место несовершенства. В слое объемного заряда, т.е. в присутствии электрического поля, эти несовершенства могут проявлять себя как ловушки носителей заряда, способные захватывать и электроны, и дырки. С ростом температуры носители заряда могут высвобождаться и вносить вклад в фототок. Поскольку в поверхностно-барьерных структурах слой объемного заряда находится в приповерхностной области, то этот эффект характерен именно для них. В р-п-структурах слой объемного заряда находится в глубине кристалла, и влияние приповерхностных ловушек невелико. Поэтому квантовая эффективность практически не зависит от температуры. Таким образом, р-п- структуры имеют более высокую температурную стабильность по сравнению с поверхностно-барьерными структурами, в то время как поверхностно-барьерные структуры имеют более высокую фоточувствительность в коротковолновой области спектра по сравнению с р-п-структурами.

В четвертой главе, для подтверждения гипотезы о существовании флуктуационных ловушек в слое объемного заряда, описаны результаты исследования влияния электрического поля в слое объемного заряда на квантовую эффективность фотоэлектропреобразования СэАб и СаР поверхностно-барьерных структур.

При исследовании зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно - барьерных структур на основе СаАэ от электрического поля в слое объемного заряда образцы освещались монохроматическим светом в диапазоне энергий падающих фотонов 2.25-5.1эВ; приложенное обратное напряжение изменялось в интервале 0-6В, что соответствует изменению электрического поля в слое объемного заряда от 15 кВ/см до 45 кВ/см . При исследовании зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования структур на основе СаР от электрического поля в слое объемного заряда образцы освещались полными спектрами дейтериевой и ртутной ламп (дейтериевая лампа имеет непрерывный спектр в диапазоне 180-440нм, максимум при 250нм, ртутная лампа имеет линейчатый спектр в диапазоне 220-1360нм, максимум при 440нм), приложенное обратное напряжение изменялось в интервале 0-7В, что соответствует изменению электрического поля в слое объемного заряда от 170кВ/см до 540кВ/см .

Результаты измерений полевой зависимости квантовой эффективности СаАэ и баР поверхностно-барьерных структур при комнатной температуре представлены на рисунках 3 и 4 и сводятся к следующему:

• квантовая эффективность ус ростом электрического поля возрастает;

• при высоких значениях электрического поля (приложенное обратное

напряжение более 5В) зависимость квантовой эффективности от электрического поля в слое объемного заряда стремится к насыщению.

У Y-

0.45

. . ________ - ------- 2.25eV

0.5 0.4

0.4 0.35

0.3

0.3 2.7eV 0.25

0.2 _...........• 0.2

'Г . 0.15

0.1 -----*"' ________ —•—*

5.1eV 0.1

15 20 25 30 35 40 45

В, М/ст

Рисунок 3. Зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерной структуры на основе СаА5 от электрического поля в слое объемного заряда при различных энергиях падающих фотонов. Точки -экспериментальные данные, линии -теоретические зависимости.

200 250 300 350 400 450 500 550 Е, kV/cm

Рисунок 4. Зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерной структуры на основе GaP от электрического поля в слое объемного заряда при освещении лампой ДВС-25 (1) и лампой ДРТ-400 (2). Точки -экспериментальные значения, пинии - теоретические зависимости.

О

Ранее сильная зависимость квантовой эффективности от электрического поля в слое объемного заряда исследовалось в области энергии падающих фотонов Лу, меньших и близких к ширине запрещенной зоны Ед и объяснялась расширением области пространственного заряда с ростом приложенного обратного смещения и соответствующим увеличением доли электронно-дырочных пар, разделенных контаютым электрическим полем. Однако это справедливо лишь для энергий фотонов, немного превышающих ширину запрещенной зоны, когда длина поглощения света превосходит толщину слоя объемного заряда, что не выполняется в рассматриваемом случае. Возрастание квантовой эффективности с ростом электрического поля можно было бы связать с уменьшением потерь фотоэлектронов при переходе их в металл. Однако, этот эффект не может оказать столь сильного влияния на квантовую эффективность фотоэлектропреобразования, как это наблюдается экспериментально. Другой возможный механизм зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от приложенного смещения -это изменение толщины "мертвого" слоя у поверхности полупроводника, из которого все электроны втягиваются в металл за счет сил изображения заряда в металле. Однако ширина этого слоя составляет несколько десятков ангстрем и слабо зависит от смещения. Поэтому ее изменение при длинах поглощения фотонов порядка сотни ангстрем никак не может объяснить изменение квантовой эффективности

фотоэлекгропреобразования в несколько раз.

В данной работе сильное возрастание квантовой эффективности фотоэлекгропреобразования с ростом электрического поля, объясняется в рамках модели флуктуационных ловушек. С ростом обратного смещения, т.е. с ростом контактного электрического поля, увеличивается наклон зон в слое объемного заряда, что приводит к уменьшению энергии локализации электронно-дырочной пары в ловушке. При фиксированной температуре это уменьшение энергии локализации приводит к росту концентрации свободных термализованных носителей, и, следовательно, к росту квантовой эффективности фотоэлекгропреобразования.

В случае статистики Больцмана

(5)

где ЛЕ — энергия локализации электронно-дырочной пары, Е — напряженность электрического поля в слое объемного заряда, к — постоянная Больцмана, Г—температура. Тогда выражение для квантовой эффективности, считая внутренний квантовой выход 77=1, записывается в виде

у={1-т-5ш)ёАЕ(тт. (6)

Зависимость энергии локализации от контактного электрического

поля

АЕ(Е)=ЛЕ0-[Еур(Е)-Еур(Е0)1 . (7)

где ЛЕо — энергия локализации при нулевом обратном смещении, когда электрическое поле Е в слое объемного заряда равно Е0; ЕУР(Е)— энергия уровня, отсчитываемая от дна ямы. Для нахождения ЕУР(Е) было использовано грубое приближение треугольной потенциальной ямы с бесконечно высокими стенками,

Еур(ЕМ:(^/2тУ/3, (8)

где £?=2.34 — первый корень функции Эйри; Я — постоянная Планка, е и т* — заряд и эффективная масса электрона.

Таким образом, энергия локализации уменьшается с ростом контактного электрического поля в слое объемного заряда, что приводит к росту квантовой эффективности фотоэлекгропреобразования. Когда контактное поле становится столь сильным, что энергия локализации обращается в нуль, квантовая эффективность перестает зависеть от электрического поля. Используемая модель рассматривает треугольную яму с бесконечно высокими стенками, поэтому не описывает область насыщения. Несмотря на то, что предложенная модель бесспорно не учитывает ряда факторов (например, туннелирование сквозь потенциальный барьер), теоретические зависимости квантовой эффективности фотоэлекгропреобразования от электрического поля в слое объемного заряда, рассчитанные согласно этой модели, хорошо описывают экспериментальные значения.

В данной работе исследованы зависимости квантовой эффективности фотоэлекгропреобразования от электрического поля в слое объемного заряда при различных температурах для поверхностно-барьерной структуры на основе СаАэ. Электрическое поле в слое объемного заряда изменялось в интервале 15-50кВ/см, температура

изменялась от 80К до 300К, структура освещалась полным спектром дейтериевой лампы (180-440нм, максимум. при 250нм). Результаты измерений зависимости квантовой эффективности

фотоэлектропреобразования от электрического поля в слое объемного заряда при низких температурах для поверхностно-барьерной структуры

на основе СзАб сводятся к следующему: -------- -----------

о квантовая эффективность у с ростом электрического поля возрастает;

• квантовая эффективность /с ростом температуры возрастает;

• рост квантовой эффективности у от электрического поля тем сильнее, чем выше температура 71 при увеличении электрического поля в 3.3 раза (от 15кВ/см до 50кВ/см ) квантовая эффективность увеличивается в 1.03 раза при 7"=80К, в 1.83 раза при 7"=195К, в 2.7 раза при 7=293К;

при высоких значениях электрического поля зависимость квантовой эффективности стремится к насыщению при всех температурах.

Таким образом, представленные результаты исследования температурно-полевых зависимостей квантовой эффективности для поверхностно-барьерных структур на основе СаАэ хорошо согласуются с предложенной моделью флуктсщионных ловушек.

В пятой главе предложен механизм, объясняющий уменьшение эффективности фотоэлектропреобразования в коротковолновой области спектра. На настоящий момент ни один из известных механизмов, ни их

совокупность не предсказали спектральную зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур на основе СаАБ, СаР, хорошо согласующуюся с экспериментальными данными. В данной работе предлагается другой механизм коротковолнового спада квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур

экситонный механизм.

Квантовая эффективность фотоэлектропреобразования, как показано выше, определяется выражением:

(1 - /?) ?I(1 - (1 -, (9)

$№егт ' Коэффициент ПОТСрЬ

термализованных носителей, он определяется рекомбинацией

носителей, захваченных в ловушки, зависит от температуры и величины электрического • поля в слое объемного заряда и не зависит от энергии падающих фотонов; 11 -коэффициент отражения, он зависит от энергии падающих фотонов; ц - внутренний квантовый выход фотоэффекта, принимается

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

4.5 5.0

Рисунок 5. Спектральная зависимость коэффициента потерь горячих носителей ¿Шг квантовой

эффективности у и коэффициента отражения Я для поверхностно-барьерной структуры на основе СаАэ.

за 1. Зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования у от энергии фотонов известна. Тогда можно определить спектральную зависимость коэффициента потерь горячих носителей 8М;

•(Ю)

На рисунке 5 показан

коэффициент потерь горячих

, „ носителей <W как функция энергии

Рисунок 6. Зонная структура .

' 1¥ фотонов, для структуры на основе

GaAs. Видно, что она имеет ступенчатый вид с двумя участками быстрого роста. Первый из них располагается вблизи hv=2.8 эВ, а второй при Лу=4.5 эВ. Характер этой зависимости может быть объяснен особенностями зонной структуры GaAs (рисунок 6). Зона Бриллюэна GaAs имеет области, в которых зона проводимости и валентная зона идут почти параллельно друг другу. Эти области дают большой вклад в поглощение фотонов: область 1 соответствует межзонным переходам в L-долине с энергией порядка 2.8 эВ, область 2 соответствует межзонным переходам в Х-долине с энергией порядка 4.5 эВ. Поскольку в окрестностях Х- и L-точек зоны Бриллюэна GaAs дно зоны проводимости идет почти параллельно потолку валентной зоны, скорости фотоэлектрона и фотодырки направлены в одну сторону и, более того, близки по абсолютной величине. Благодаря этому обстоятельству, вследствие кулоновского взаимодействия, электрон и дырка могут образовывать горячий экситон. Такой экситон должен прочно связывать электрон и дырку, не давая им разделиться контактным полем в слое объемного заряда. В работе [9] было рассмотрено образование горячего экситона при прямых переходах в Х- и L-долинах и показано, что поскольку кривизна дисперсионных зависимостей мала в окрестностях Х- и L-точек, экситон обладает большой эффективной приведенной массой и слабо диссоциирует в контактном электрическом поле. Кроме того, из-за малого.радиуса экситон будет слабо взаимодействовать с оптическими фононами, что приводит к большой длине свободного пробега. Таким образом, представляется возможным, что горячие экситоны способны пролететь весь слой объемного заряда, достигнуть металла или квазинейтральной толщи полупроводника и там рекомбинировать. Поэтому генерация фотоносителей в окрестностях Х- и L-точек не дает вклада в фототок.

Зонная структура GaP имеет аналогичные особенности, то есть области зоны Бриллюэна, в которых дно зоны проводимости и потолок валентной зоны почти параллельны друг другу. Это области, соответствующие межзонным переходам в L-долине с энергией около 3.8 эВ и межзонным переходам в Х-долине с энергией около 4.8 эВ. Поэтому в структурах на основе GaP также возможно образование горячих экситонов, и уменьшение квантовой эффективности

фотоэлектропреобразования.

В заключении приводятся основные результаты анализа экспериментальных исследований и кратко сформулированы модели, объясняющие их.

Автор благодарит всех коллег, принимавших участие в выполнении настоящей работы, неформальность отношений с которыми позволила сделать эту работу не только содержательной, но и приятной:

• научных руководителей Юрия Ароновича Гольдберга и Олега Владиславовича Константинова за постановку задачи, эффективную организацию работы, конструктивный анализ и обсуждения результатов;

• соавторов: Елену Андреевну Поссе за участие в проводимых экспериментальных исследованиях и Олега Игоревича Оболенского за

компьютеризацию теоретических моделей;

• Андрея Николаевича Карпенко за помощь в оформлении.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. T.B. Бланк, Ю.А. Гольдберг, О.В. Константинов, О.И. Оболенский, Е.А. Поссе. Влияние электрического поля в слое объемного заряда на эффективность коротковолнового фотоэлектропреобразования в

диодах Шоттки на основе арсенида галлия. ФТП, 1997, т.31, №10, с.1225-1229.

2. Yu.A. Goldberg, O.V. Konstantinov, O.I. Obolensky, T.V. Petelina (Blank) and E.A. Posse. Exciton formation in X and L valleys of semiconductor as a reason of decrease in photodetector efficiency. -Abstracts of New Development on Radiation detectors, 8-th European Symposium on Semiconductor Detectors, Schloss Elmau, Germany, June 1998,

3. Yu.A. Goldberg, O.V. Konstantinov, O.I. Obolensky, T.V. Petelina (Blank) and E.A. Posse. Field and temperature dependencies of the quantum efficiency in GaAs and GaP Schottky photodetectors. -Abstracts of New Development on Radiation detectors, 8-th European Symposium on Semiconductor Detectors, Schloss Elmau, Germany, June 1998.

4. Ю.А. Гольдберг, В.В. Забродский, О.И. Оболенский, Т.В. Петелина (Бланк), В.Л. Суханов. Температурная зависимость квантовой эффективности кремниевых р-п-фотоприемников. ФТП, 1999, т.ЗЗ, №3, с.344-345.

5. Ю.А, Гольдберг, О.В. Константинов, В.Н. Лантратов, О.И. Оболенский,

Т.В. Петелина (Бланк), Е.А. Поссе, М.З. Шварц. Сравнение температурных зависимостей квантовой эффективности фотоэлектропреобразования р-п-структур и диодов Шоттки на основе GaAs. ФТП, 1999, т.ЗЗ, №7, с.876-879.

6. Yu.A. Goldberg, O.V. Konstantinov, O.I. Obolensky, T.V. Petelina (Blank) and E.A. Posse. Field and temperature dependencies of the quantum efficiency of GaAs and GaP Schottky diodes. J.Phys.: Condens. Matter 11 (1999) p.455-463.

7. Т.В. Бланк, Ю.А. Гольдберг, О.В. Константинов, О.И. Оболенский, Е.А. Поссе. Температурная стабильность m-s-и р-n -фотодетекторов на основе GaAs, GaP, Si. // 16 Международная конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения (тезисы доклада), Москва, май 2000.

8. Т.В. Бланк, Ю.А. Гольдберг, О.В. Константинов, О.И. Оболенский, Е.А. Поссе. Механизм потерь в процессе фотоэлектропреобразования в фотодетекторах со структурой металл - полупроводник А3В5. // 16 Международная конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения (тезисы доклада), Москва, май 2000.

9. T.V. Blank, Yu.A, Goldberg, O.V. Konstantinov, O.I. Obolensky, and E.A. Posse. Photoelectric conversion loss mechanism in A3B5 Schottky radiation detectors. -Abstracts of 2nd International Workshop on Radiation Imaging Detectors, Freiburg, Germany, July 2000.

10. T.V. Blank, Yu.A. Goldberg, O.V. Konstantinov, O.I. Obolensky, and E.A. Posse. The excitonic mechanism for lowering the short-wavelength quantum efficiency of photoelectric conversion process in surface-barrier structures based on A3B5 semiconductors.-Abstracts of 2nd International Workshop on Radiation Imaging Detectors, Freiburg, Germany, July 2000.

11.T.V. Blank, Yu.A. Goldberg, O.V. Konstantinov, O.I. Obolensky, and E.A. Posse. Temperature stability of the m-s and p-n photodetectors based on GaAs, GaP, Si. -Abstracts of 2nd International Workshop on Radiation Imaging Detectors, Freiburg, Germany, July 2000.

12.T.V. Blank, Yu.A. Goldberg, O.V. Konstantinov, O.I. Obolensky, and E.A. Posse. Photoelectric conversion losses mechanism in GaAs and GaP Schottky diodes. -Abstracts of 2nd International Workshop on. Radiation Imaging Detectors, Dublin Castle, Republic of Ireland, October 2000.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Rhoderick E.H. // J. Appl. Phys., 1970, vol.3, No.8, p.1153-1167.

2. Гольдберг Ю.А., Наследов Д.Н., Царенков Б.В. // ПТЭ, 1971, №3, с.207-209

3. Yu A Goldberg // Semiconductor near-ultraviolet photoelectronics, Semicond. Sci. Technol., 1999, vol.14, p.R41-R60

4. Константинов O.B., Мезрин O.A., Царенков Б.В. // ФТП, 1988, т.22, вып.1, с.129-132.

5. Дмитриев А.Г., Царенков Б.В. // ПТЭ, 1972, №1, с.208.

6. Б.В. Царенков, Ю.А. Гольдберг, Г.В. Гусев, В.И. Огурцов // ФТП, 1974, т.8, с.410

7. Photodiodes. Hamamatsu Photonics К.К., Catalog, 1996.

8. Резников Б.И., Царенков Г.В. // ФТП, 1991, т.25, с.1922.

9. Р.Ф.Казарвнов, О.В.Константинов // ЖЭТФ, 1961, вып.40, с.936,

Введение. Общая характеристика работы.

Список обозначений.

Глава 1. Фотоэлектрические свойства поверхностно-барьерных структур (литературный обзор).

1.1. Историческая справка.

1.2. Энергетическая диаграмма поверхностно-барьерных структур.

1.3. Технология изготовления поверхностно-барьерных структур.

1.4. Протекание тока в поверхностно-барьерных структурах.

1.5. Фотоэффект при энергиях фотонов, меньших ширины запрещенной зоны полупроводника.

1.6. Фотоэффект при энергиях фотонов, близких и больших ширины запрещенной зоны полупроводника.

1.7. Фотоэффект при энергиях фотонов, существенно больших ширины запрещенной зоны полупроводника.

Глава 2. Объекты исследований и экспериментальные методики.

2.1. Технология изготовления поверхностно-барьерных структур на основе СэАб и ваР и р-п-структур на основе 5/ и ваАБ.

2.2. Исследования спектральной зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования.

2.3. Исследования квантовой эффективности фотоэлектропреобразования в широком температурном диапазоне.

2.4. Исследования квантовой эффективности фотоэлектропреобразования в зависимости от электрического поля в слое объемного заряда.

Глава 3. Температурная зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур.

3.1. Поверхностно-барьерные структуры на основе ваР и ваА5.

3.2. Р-п-структуры на основе 5/ и ваАБ.

Глава 4. Зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур от электрического поля.

4.1. Поверхностно-барьерные структуры на основе ваР и ваАБ.

Глава 5. Механизм протекание фототока в поверхностно-барьерных структурах.

Актуальность работы.

Поверхностно-барьерные структуры на основе полупроводников А3В5 в настоящее время занимают прочное место в полупроводниковой электронике наряду с р-п-структурами. По сравнению с р-п-структурами они имеют ряд достоинств: более высокое быстродействие, так как ток обусловлен переносом основных носителей заряда, а не рекомбинацией; менее резкий спад фоточувствительности в коротковолновой части спектра, так как слой объемного заряда лежит у поверхности полупроводника и поверхностная рекомбинация менее существенна; лучший теплообмен, так как область, где выделяется наибольшее тепло при работе прибора (слой объемного заряда), находится непосредственно у металла. Этими особенностями поверхностно-барьерных структур определяется использование приборов на их основе в полупроводниковой электронике, причем одним из главных применений являются приемники коротковолнового (ультрафиолетового) и видимого излучения.

Принцип работы таких приемников ультрафиолетового и видимого излучения основан на горячем фотоэффекте, то есть фотоэффекте соответствующем коротковолновой области собственного поглощения полупроводника, при которой кинетическая энергия фотоэлектронов значительно (в несколько раз) превосходит ширину запрещенной зоны полупроводника. Горячий фотоэффект представляет собой фундаментальную физическую проблему, которой в настоящее время занимаются крупнейшие физические центры мира (Corning Glass Works, USA; Chance-Pilkington Optical, UK; Schott and Gen, Germany; Hamamatsu Corp., Japan). В России эти исследования проводятся, прежде всего, в Физико-Техническом Институте имени А.Ф. Иоффе РАН. Однако механизм горячего фотоэффекта пока не установлен. Существующие модели, объясняющие потери фотоэлектронов при горячем фотоэффекте поверхностной рекомбинацией, диффузией термализованных электронов или транспортом горячих фотоэлектронов не соответствуют экспериментальным данным. Поэтому выяснение механизма 5 фотоэлектропреобразования при горячем фотоэффекте является актуальным, и позволит обогатить знания об энергетическом строении полупроводников группы А3Б5, и конструировать более эффективные приемники коротковолнового (ультрафиолетового) излучения.

Цель и задачи работы.

Целью работы является экспериментальное исследование механизма горячего фотоэффекта в поверхностно-барьерных структурах на основе арсенида галлия СаДэ и фосфида галлия СаР. В работе решались следующие задачи:

1. Установление температурных зависимостей квантовой эффективности фотоэлектропреобразования для поверхностно-барьерных структур на основе прямозонных (СаАэ) и непрямозонных (СаР) полупроводников в широком интервале энергий падающих фотонов;

2. Установление зависимостей квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от электрического поля в слое объёмного заряда для СаР и СэАб поверхностно-барьерных структур в широком интервале температур;

3. Установление температурных зависимостей квантовой эффективности фотоэлектропреобразования р-п-структур на основе и СэАб и сравнение результатов с этими зависимостями для поверхностно-барьерных структур;

4. Анализ полученных закономерностей с целью определения механизма горячего фотоэффекта в поверхностно-барьерных структурах на основе СаР и СэАб.

Объекты исследований.

Объектами исследований являлись: поверхностно-барьерные структуры на основе арсенида галлия, поверхностно-барьерные структуры на основе фосфида галлия, р-п-структуры на основе кремния и р-п-структуры на основе арсенида галлия.

Поверхностно-барьерные структуры на основе арсенида галлия М-п-СаАБ

17 -3 создавались на подложке п-СаАэ с концентрацией электронов /т=10 см (300К); на одной стороне подложки был выращен методом жидкофазной эпитаксии слабо 6 легированный слой п-СэАб (/7=1015см 3) толщиной =10мкм. На этот слой был нанесён химическим осаждением никелевый полупроницаемый для света барьерный контакт, а на обратную сторону подложки - омический контакт. Толщина структуры о£=200мкм, площадь освещаемой поверхности 5=0.06см2.

Поверхностно-барьерная структура на основе фосфида галлия Аи-пЧ5аР

17 -3 создавалась на пластине п-СаР с концентрацией электронов 10 см (300К), выращенной методом Чохральского. На одной стороне пластины вплавлением индия был создан омический контакт, на другой стороне химическим осаждением золота полупроницаемый для света барьерный контакт. Толщина структуры о^200мкм, площадь освещаемой поверхности 5=0.2см2.

Кремниевые р-п-структуры создавались на подложке п-БИР с ориентацией (100) и удельным сопротивлением 20 Ом-см, диффузией бора на глубину около 30 нм из газовой фазы. Металлические контакты были изготовлены на основе алюминия. Площадь освещаемой поверхности 5=0.5см2.

Исследуемые СаАэ р-п-структуры создавались на пластине СаАэ, которая была получена методом МОС-гидридной эпитаксии при пониженном давлении в горизонтальном реакторе. Слои СаАэ п- и р- типов были изготовлены путем легирования донорами и акцепторами из силана и СргМд и имели толщины 1.6мкм и 0.4мкм и концентрации носителей заряда /7=1015см"3 и /т=1019см"3 (300К), соответственно. Площадь освещаемой поверхности 5=12.5мм2.

Результаты работы.

1. Разработана экспериментальная методика, позволяющая исследовать температурные зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных и р-п-структур в широком температурном диапазоне (77-400К) и в широком интервале энергий падающих фотонов (1-бэВ).

2. Разработана экспериментальная методика позволяющая исследовать зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования различных структур от электрического поля в слое объемного заряда (при приложении внешнего напряжения) при различных энергиях падающих фотонов и температурах.

3. Определены температурные зависимости квантовой эффективности 7 фотоэлектропреобразования СаАэ и 6аР поверхностно-барьерных структур.

4. Определены зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от электрического поля в слое объёмного заряда (при изменении приложенного напряжения) для СаР и СэАб поверхностно-барьерных структур.

5. Определены температурные зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования р-п-структур на основе кремния и арсенида галлия.

6. На основе сравнительного анализа полученных закономерностей предложена модель, объясняющая зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования для СаР и СэАб поверхностно-барьерных структур от температуры и электрического поля в слое объемного заряда (модель флуктуационных ловушек).

7. Предложен механизм, объясняющий коротковолновый спад квантовой эффективности фотоэлектропреобразования (экситонная модель).

Основные положения, выносимые на защиту.

Положение 1 (о температурной зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур).

С ростом температуры квантовая эффективность фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур на основе СаР и СаАэ возрастает; температурный рост квантовой эффективности тем слабее, чем выше энергия фотонов; зависимость квантовой эффективности от температуры стремится к насыщению при высоких температурах (7>300К) и при высоких энергиях фотонов (/7у>3.4эВ); зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от температуры для СэАб-структур существенно более сильная, чем для СаР-структур.

Положение 2 (о зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур от электрического поля).

С ростом электрического поля в слое объемного заряда квантовая эффективность фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур на основе СаР и СэАб возрастает; при высоких значениях электрического поля 8 приложенное обратное напряжение более 5В) эта зависимость квантовой эффективности стремится к насыщению.

Положение 3 (о температурной зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования р-п-структур).

Квантовая эффективность фотоэлектропреобразования для р-п-структур на основе Б1 и р-п-структур на основе СаАэ не зависит от температуры в области собственного поглощения полупроводника (интервал энергий фотонов 1,4-5.2эВ для структур и 1.8-5.2эВ для СэАб структур): температурное изменение квантовой эффективности не превышает 0.01%/°С.

Положение 4 (о модели флуктуационных ловушек).

Процесс фотоэлектропреобразования в поверхностно-барьерных структурах помимо генерации светом электронно-дырочных пар и разделения их полем объемного заряда, обусловлен захватом носителей заряда на флуктуационные ловушки, связанные с приповерхностными несовершенствами; при увеличении температуры происходит высвобождение носителей заряда из ловушек, что и вызывает рост квантовой эффективности фотоэлектропреобразования; при увеличении электрического поля в слое объемного заряда (при приложении внешнего напряжения), происходит уменьшение энергии локализации электронно-дырочной пары на флуктуационной ловушке, что также вызывает рост квантовой эффективности фотоэлектропреобразования; в р-п-структурах поверхностные несовершенства не оказывают влияния на процесс фотоэлектропреобразования так как слой объемного заряда находится в толще полупроводника.

Положение 5 (о коротковолновой фоточувствительности поверхностно -барьерных структур).

Факт уменьшения коротковолновой квантовой эффективности фотоэлектропреобразования СаАБ и СаР поверхностно - барьерных структур с ростом энергии падающих фотонов хорошо согласуется с выводами экситонной модели; зоны Брюллюэна СаАэ и СаР имеют области (величины ширины запрещенной зоны в этих областях соответствуют энергиям коротковолновых фотонов), в которых зона проводимости и валентная зона практически параллельны друг другу, поэтому возникающие в этих областях горячие электроны и дырки движутся в одном направлении с близкими скоростями и могут связываться в горячие экситоны, 9 которые из-за большой массы слабо диссоциируют в контактном поле и способны пролететь слой объемного заряда и рекомбинировать в металле или квазинейтральной области полупроводника, таким образом, они не участвуют в фототоке и не дают вклада в квантовую эффективность фотоэлектропреобразования

Научная новизна.

1. Разработана экспериментальная методика, позволяющая исследовать в ультрафиолетовой области спектра температурные зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования различных структур в широком температурном диапазоне (77-400К) и зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от электрического поля в слое объемного заряда.

2. Впервые установлены зависимости коротковолновой квантовой эффективности фотоэлектропреобразования СэАб и СаР поверхностно-барьерных структур от температуры.

3. Впервые установлены зависимости коротковолновой квантовой эффективности фотоэлектропреобразования СаР и СэАб поверхностно-барьерных структур от электрического поля в слое объёмного заряда.

4. Предложена модель, объясняющая температурную и полевую зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования (модель флуктуационных ловушек) и модель, объясняющая коротковолновый спад квантовой эффективности фотоэлектропреобразования (экситонная модель) для СаР и СэАб поверхностно-барьерных структур.

Практическая и научная ценность работы.

Разработанная экспериментальная методика, позволяющая исследовать зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от температуры в интервале 77-400К и от электрического, поля в слое объемного заряда при различных температурах, в широком интервале энергий падающих фотонов (1-6эВ), может использоваться для определения температурной и полевой стабильности

10 фотоприемников ультрафиолетового излучения на основе поверхностно-барьерных и р-п-структур.

Зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от температуры позволяет определить температурные границы применимости ультрафиолетовых фотоприемников; а зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от электрического поля (при приложении внешнего напряжения) позволяет определить оптимальный режим работы таких устройств; что позволяет повысить эффективность ультрафиолетовых фотоприемников.

Научную ценность имеют предложенные в данной работе модели: модель флуктуационных ловушек, объясняющую зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования GaP и GaAs поверхностно-барьерных структур от температуры и экситонная модель, объясняющая коротковолновый спад квантовой эффективности фотоэлектропреобразования; эти модели хорошо согласуются друг с другом и вносят существенный вклад в понимание механизма фотоэлектропреобразования в поверхностно-барьерных структурах.

Апробация работы.

Результаты работы опубликованы в ведущих полупроводниковых журналах «Физика и техника полупроводников» и «Journal of Physics: Condensed Matter» и докладывались на международных конференциях: 8th European Symposium on semiconductor detectors, Schloss Elman, Germany (июнь 1998 года) и 2nd International Workshop on Radiation Imaging Detectors, Freiburg, Germany (июль 2000 года), 3rd International Conférence on Materials for Microelectronics, Republic of Ireland, Dublin Castle (октябрь 2000 года), на конференции, посвященной 20-летию кафедры Оптоэлектроники СПбГЭТУ, Санкт-Петербург (май 1997) и семинарах Физико-Технического Института имени А.Ф. Иоффе РАН и кафедры Оптоэлектроники факультета Электроники СПбГЭТУ.

11

Список обозначений.

А - постоянная Ричардсона С- емкость

О - коэффициент пропускания

Ед - ширина запрещенной зоны полупроводника

ЛЕ- энергия активации

Ет - максимальное значение электрического поля в слое объемного заряда Е- электрическое поле

Еп - среднее электрическое поле в инверсионной области

Л - постоянная Планка

I- электрический ток

1Г - обратный ток

1г - прямой ток

1ф - фототок к- постоянная Больцмана Ц - диффузионная длина электронов

- диффузионная длина дырок ¿рл - длина фотоэлектроактивной области Ц - длина поглащения

77* - эффективная масса электрона в полупроводнике /V- плотность потока падающих фотонов N(1- концентрация доноров Ыа - концентрация акцепторов

-эффективная плотность состояний в валентной зоне п - показатель преломления п - концентрация электронов р - концентрация дырок /? - коэффициент отражения <? - величина объемного заряда д - заряд электрона

12

S - площадь контакта 5 - степень стабилизации уровня Ферми Т- температура

UD - диффузионная разность потенциалов U - приложенное напряжение W - ширина слоя объемного заряда х, - ширина инверсионной области X/ - электроотрицательность металла хт - расстояние от границы раздела до точки максимума электрического поля /-энергия электрона, отсчитанная от максимума потенциального барьера. Фт - работа выхода электрона из металла

Ф0 - энергия уровня нейтральности на поверхности полупроводника а - коэффициент поглощения света р - коэффициент неидеальности у - квантовая эффективность фотоэлектропреобразования

Shot - коэффициент потерь горячих фотоносителей

Stherm - коэффициент потерь термализованных.фотоносителей

Xs - энергия сродства к электрону полупроводника г5 -относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника

0 - диэлектрическая проницаемость вакуума ц - внутренний квантовый выход фотоэффекта

Фв - высота потенциального барьера hv -энергия фотонов

13

Заключение.

Основной настоящей работы является проведенное автором экспериментальное исследование механизма горячего фотоэффекта в поверхностно-барьерных структурах на основе СаАэ и СаР. Была разработана экспериментальная методика, позволяющая исследовать температурные зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных и р-п-структур в широком температурном диапазоне (77-400К) и в широком интервале энергий падающих фотонов (1-бэВ) и экспериментальная методика позволяющая исследовать зависимость квантовой эффективности фотоэлектропреобразования различных структур от электрического поля в слое объемного заряда (при приложении внешнего напряжения) при различных энергиях падающих фотонов и температурах. Были установлены температурные зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования для поверхностно-барьерных структур на основе СаАБ и СаР и установлены зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования от электрического поля в слое объёмного заряда для СаР и СэАб поверхностно-барьерных структур в широком интервале температур. С ростом температуры, как и с ростом электрического поля в слое объемного заряда квантовая эффективность фотоэлектропреобразования поверхностно-барьерных структур на основе СаР и СаАэ возрастает.

Был проведен сравнительный анализ полученных результатов и предложена модель флуктуационных ловушек в слое объемного заряда, выводы которой хорошо согласуются с экспериментальными результатами. Согласно этой модели процесс фотоэлектропреобразования в поверхностно-барьерных структурах помимо генерации светом электронно-дырочных пар и разделения их полем объемного заряда, обусловлен захватом носителей заряда на флуктуационные ловушки, связанные с приповерхностными несовершенствами; при увеличении температуры происходит высвобождение носителей заряда из ловушек, что и вызывает рост квантовой эффективности фотоэлектропреобразования; при увеличении электрического поля в слое объемного заряда (при приложении внешнего напряжения), происходит уменьшение энергии локализации электронно-дырочной

97 ' пары на флуктуационной ловушке, что также вызывает рост квантовой эффективности фотоэлектропреобразования.

Для подтверждения модели флуктуационных ловушек были определены температурные зависимости квантовой эффективности фотоэлектропреобразования р-п-структур на основе и СэАб. Квантовая эффективность фотоэлектропреобразования для р-п-структур на основе и СэАб не зависит от температуры в области собственного поглощения полупроводник, причем температурное изменение квантовой эффективности не превышает 0.01 %/°С. В р-п: структурах приповерхностные флуктуационные ловушки не оказывают влияния на процесс фотоэлектропреобразования, поскольку фотоэлектроактивная область (слой объемного заряда) находится в толще полупроводника.

В данной работе предложен экситонный механизм уменьшения коротковолновой квантовой эффективности фотоэлектропреобразования СэАб и СаР поверхностно - барьерных структур с ростом энергии падающих фотонов. В некоторых областях зоны Брюллюэна СэАб и СаР горячие электроны и дырки могут связываться в горячие экситоны, которые из-за большой массы слабо диссоциируют в контактном поле и способны пролететь слой объемного заряда и рекомбинировать в металле или квазинейтральной области полупроводника, таким образом, они не участвуют в фототоке и не дают вклада в квантовую эффективность фотоэлектропреобразования.

98

Автор благодарит всех коллег, принимавших участие в выполнении настоящей работы, неформальность отношений с которыми позволила сделать эту работу не только содержательной, но и приятной:

• научных руководителей: Юрия Ароновича Гольдберга и Олега Владиславовича Константинова за постановку задачи, эффективную организацию работы, конструктивный анализ и обсуждение результатов;

• соавторов: Елену Андреевну Поссе за участие в проводимых экспериментальных исследованиях и Олега Игоревича Оболенского за компьютеризацию теоретических моделей;

• Андрея Николаевича Карпенко за помощь в оформлении.

99

1. SchottKy W. Vereiafachte und erweiterte theorie der rand Schichtgleichrichter // Z.Phys., 1942, VOI.B118, No.9/10, p.539-592

2. Bethe H.A. Theory of the boundary layer of crystal rectifiers // Rap. 43/12 Massachusetts Inst, of Tech. Rad. Lab., 1942.

3. Bardeen J. Surface states and rectirication at a metal-semiconductor contact // Phys. Rev., 1947, vol71, No.10, p.717-727

4. Welker H. über neue halbleitende Verbindungen // Zc. Naturf., 1952, vol.7a, No.11, p. 744-749

5. Наследов Д.Н., Смирнова H.H., Царенков Б.В. // ФТТ, 1959, т.11, с.96-98

6. Наследов Д.Н., Царенков Б.В. // ФТП, 1959, т.1, с.78-88.

7. Алферов Ж.И. Гетеропереходы в полупроводниках и приборы на их основе // В кн.: Наука и человечество. Международный ежегодник.- М., 1976, с.276-289

8. Шик А.Я., Шмарцев Ю.В. // ФТП, 1981, т.15, вып.7, с.1385-1393

9. Archer R.J., Atalle М.М. // Ann.N.-Y. Acad.Sci., 1963, vol.101, No3, p.697-708

10. Dorbeck H. // Solid-State Electron, 1966, vol.9, No.12, p.1135-1136

11. Максимова H.A., Вяткин А.П., Пронина И.Т., Жаров A.A. // Известия ВУЗов, серия Физика, 1968, т.7, с.89-91

12. A.c. № 392845 СССР, пр. 12.10.70 / Способ изготовления полупроводниковых приборов / Гольдберг Ю.А., Царенков Б.В. // Бюлл., 1975, вып.,39, с.179

13. Freeouf J.L., Woodall J.M. // Appl.Phys.Lett., 1981, vol.39, No.9, p.727

14. Woodall J.M, Freeouf J.L. // J.Vac.Sci. and Techn., 1982, vol.21, No2, p.574-576

15. Brilson LJ., Bruker C.F. // J. Vac. Sei. and Techn., 1982, vol.21, No2, p.964-969

16. Chye P.W., Lindan I., Pianettm P., Garner C.M., Su C.T., Spicer W.E. // Phys.Rev. B, 1978, vol.18, No.10, p.5545-5549

17. Spicer W.E., Lindau I., Skeath P., Su C.T., Chye P.W. // Phys.Rev.Lett., 1980, vol.44, No.6, p.577-584

18. Lee B.W., Wang D.C., Ni B.K., Rowe M. // J. Vac.Sci.and Techn., 1982, vol.21, No.2, p. 577-584

19. Heine V. Theory of surface states // Phys.Rev., 1965, vol.138, No.4, p. A1689-A1696105

20. Phillips J.C. // Solid-State Communic., 1973, vol.12, No9, p.861-864

21. Padovani F.A. // Semiconductors and semimetals., 1971, vol.7, pt.A, p.75-146

22. Стриха В.И. Теоретические основы работы контакта металл полупроводник, Киев, Наукова Думка, 1974.

23. Gartner W.W. // Phys.Rev., 1959, vol.116, No.l, p.84-87

24. Li S.S., Lindholm F.A., Wang C.T. // J. Appl. Phys., 1972, vol.43, No. 10, p.4123-4129

25. Гуткин A.A., Дмитриев M.B., Наследов Д.Н., Пашковский А.В. // ФТП, 1971, т.5, вып.10, с.1927-1932

26. Гуткин А.А., Дмитриев М.В., Наследов Д.Н. // ФТП, 1972, т.З, вып.З, с.502-508

27. Волков А.С., Царенков Б.В., Царенков Г.В. // ФТП, 1976, т.Ю, вып.З, с.1574-1578

28. Буль А.Я., Буль С.П., Лежейко А.В., Любопытова Е.Н., Кузнецов О.Н., Сайдашев И.И., Шаронова Л.В., Шик А.Я., Шмарцев Ю.В. // ФТП, 1977, т.11. вып.8, с.1634-1637

29. Пека Г.Н., Коваленко В.Ф., Сколяр А.Н. Варизонные полупроводники. Киев, Выща школа, 1989

30. А.С. 401267 СССР, пр. 20.11.70 / Полупроводниковый поверхностно-барьерний прибор / Гольдберг Ю.А., Царенков Б.В., Яковлев Ю.П. // Бюлл., 1977, №39, с.229

31. Оксли Т., Саммерс Дж. // Зарубежная радиоэлектроника, 1968, №11, с.97-105

32. Альтман А. // Электроника, 1974, т.47, №21, с.97-113•"Улучшение характеристик полупроводниковых СВЧ приборов // Электроника, 1974, т.47, № 4, с.59

33. Williams R., Wronski C.R. // Appl. Ptys. Lett., 1968, vol.13, No.7, p.231-233

34. Царенков Б.В., Гольдберг Ю.А., Гусев Г.В.,Огурцов В.И. // ФТП, 1974, т.З, с.410-413

35. Матвеев О.А., Рыбкин С.М., Таркин Д.В. // Радиотехника и электроника, 1964, т.9, вып.6, с.895-896

36. Pankove J.I. // J.Luminescence., 1973, vol.7, p. 114-126

37. Allen J.W. // J.Luminescence., 1973, vol.7, p.228-240

38. Царенков Б.В., Акперов Я.Г., Именков А.Н./Яковлев Ю.П. // ФТП, 1972, т.6, вып.5, с.677-681

39. Rhoderick Е.Н. // J. Appl. Phys., 1970, vol.3, No.8, p.1153-1167

40. Lang D.V. // J. Appl. Phys., 1974, vol.45, No.7, p.3023-3032

41. Гуткин A.A., Лебедев A.A., Раду P.К., Талалакин Г.Н., Шапошникова Т.А. // ФТП,1061972, т.6, вып.10, с.1954-1960

42. Дмитрук Н.Л., Борковская О.Ю. // Микроэлектроника, 1979, т.8, №1, с.64-70

43. Бывалый В.А., Волков A.C., Гольдберг Ю.А., Дмитриев А.Г., Царенков Б.В. // ФТП, 1979, т.13, вып.7, с.1386-1393

44. Cowley A.M., Sze S.M. // J.Appl.Phys., 1965, vol.36, No.10, p.3212-3220

45. Andrews J.M., Philips J.C. // Phys. Rev. Lett., 1975, vol.35, No.l, p.56-59

46. Brillson LJ. // Phys.Rev.Lett., 1978, vol.40, p.260-263

47. Brillson L.J., Brucker C.F., Katnani A.D., Stoffel N.G., Margaritondo G. // J. Vac. Sci.and Techn., 1981, vol.19, No.3, p.661-666

48. Brillson LJ., Brucker C.F., Katnani A.D., Stoffel N.G., Daniels R., Margaritondo G. // Surface Sei., 1983, vol.132, p.212-232

49. Louie S.G., Cohen M.L. // Phys.Rev., 1976, vol,13, No.4, p.2461-2469

50. Lindau I., Chye P.W., Garner C.M., Pianetta P., Su C.Y., Spicer W.E. // J.Vac.Sci. and Techn., 1978, vol.15, No.4, p.1332-1339

51. Daw M.S., Smith D.L., Swarts C.A., McGill T.C. // J.Vac.Sci. and Techn., 1981, vol.19, No 3, p.508-512

52. Holland L. Vacuum deposition of thin films. London: Chapman and Hall, 1966.

53. Smith B.L. // J. Appl. Phys., 1969, vol.40, No. 11, p.4675-4676

54. Cowley M., Hefner H. // J. Appl. Phys., 1964, vol.35, No.l, p.255-256

55. Melchior H., Lepselter M.P., Sze S.M. // IEEE Trans, on Electron.Devices, 1968, voI.ED-15, No.9, p.687

56. Вяткин А.П., Максимова H.K., Поплавной A.C., Степанов B.E., Чалдышев В.А. // ФТП, 1970, т.4, вып.5, с.915-922

57. Гольдберг Ю.А., Наследов Д.Н., Царенков Б.В. // ПТЭ, 1971, №3, с.207-209

58. Бахвалов Г.Т. Защита металлов от коррозии. М.: Металлургия, 1964

59. Yu A.Y.C., Mead С.А. // Solid-State Electron, 1970, vol.13, No.2, p.97-104

60. Lepselter M.P., Sze S.M. // Bell Syst. Techn. J., 1968, vol.47, No.2, p.195-208

61. Коулмен Д., Ирвин Дж., Зи С. // ТИИЭР, 1971, т.59, №7, с.87-89.

62. Rhee С., Saltich J., Zwernrmann R. // Solid-State Electron, 1972, vol.15, No.ll, p.1181-1186

63. Foyt A.G., Lindley W.T., Wolfe C.M. // Solid-State Electron, 1969, vol.12, No.4, p.209:107214

64. Пикус Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов. М.: Наука, 1965.

65. Yu A Goldberg // Semiconductor near-ultraviolet photoelectronics, Semicond. Sci. Technol., 1999, vol.14, p.R41-R60

66. Fouler R.H. // Phys. Rev., 1931, vol.38, p.45 .

67. Mead C.A. // Solid-State Electron, 1966, vol.9, No.11/12, p.1023-1031

68. Parker G.H., McGill Т.О., Mead C.A., Hoffman D. // Solid-State Electron., 1968, vol.11, No.2, p.201-204

69. Anderson C.L., Crowell C.R., Kao T.W. // Solid-State Electron., 1975, vol.18, No.8, p. 705-717

70. Гольдберг Ю.А., Константинов O.B., Львова T.B., Окунев К.К. // ФТП, 1982, т.16, вып.9, с.1529-1533

71. Гольдберг Ю.А., Львова Т.В., Царенков Б.В. // ПТЭ, 1976, т.4, с.212-214

72. Caywood J.M., Mead C.A. // Apply Phys. Lett., 1969, vol.15, No.l, p.14-16

73. Гуткин A.A., Седов B.E. // ФТП, 1975, т.9, вып.9, с.1761-1764

74. Lavange М., Pique J.P., Marfing Y. // Solid State Electron., 1977, vol.20, No.3, p.235-240

75. Резников Б.И., Царенков Г.В. // ФТП, 1991, т.25, с.1922

76. Мезрин О.А., Трошков С.И. // ФТП, 1983, т.22, вып.1, с.176-179

77. Гольдберг А.Ю., Львова Т.В., Мезрин О.А., Трошков С.И. // ФТП, 1990, т.24, вып.10, с.1835-1840

78. Константинов О.В., Мезрин О.А., Царенков Г.В. // ФТП, 1988, т.22, вып.1, с.129-132.

79. Гольдберг А.Ю., Лаперашвили Т.А., Накаидзе Г.А., Царенков Б.В., // Письма в ЖТФ, 1982, т.8, вып. 14, с.866-870

80. Гольдберг Ю.А., Львова Т.В., Мильвидский М.Г., Поссе Е.А., Сабанова Л.Д. // Электронная техника, 1980, т.2, №137, с.89-93

81. Yu.A.Goldberg, E.A.Posse, B.V.Tsarenkov // Electronics Letters, 1971, vol.7, No.20, p.601-602108

82. Гольдберг А.Ю., Царенков Б.В., Поссе Е.А. // ФТП, 1975, т.9, вып.З, с.513-518

83. Гольдберг А.Ю., Львова Т.В., Царенков Б.В. // ФТП, 1981, т.15, вып.12, с.2339-2346

84. Е.И. Иванов, Л.Б. Лопатина, В.Л. Суханов, В.В. Тучкевич, H.H. Шмидт// ФТП, 1981, вып.15, с.1343

85. H.R. Philipp, Е.А. Taft // Physical Review, 1955, vol.99, p.1151

86. D. Redfield // Applied Physics Letters, 1979, vol.35, p.182

87. M.Z. Shvarts, O.I. Chosta, I.V. Kochnev, V.M. Lantratov // Proceedings of 5st European Space Power Conference (ESASP-416), Tarragona, Spain, 1998, p. 513-518

88. Дмитриев А.Г., Царенков Б.В. // ПТЭ, 1972, №1, с.208

89. Ю.А. Гольдберг, Г.В. Гусев, В.И. Огурцов // ФТП, 1974, т.8, с.410

90. E.H. Вигдорович, Ю.А. Гольдберг, М.Г. Дурдымурадова, Д. Мелебаев, Б.В. Царенков // ФТП, 1991, т.25, с.1419

91. Photodiodes. Hamamatsu Photonics К.К., Catalog, 1996

92. Semiconductors Parameters, editors: M.Levinshtein, S.Rumyantsev, M.Shur, World Scientific, vol.1, 1998

93. Landolt Burnstein, Numerical data and functional relationship in science and technology, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-NY, vol.17 "Semiconductors", subvolume a "Physics of group IV elements and III-V compounds", 1982

94. Гуткин A.A., Дмитриев M.B., Хант B.M. // Журнал прикладной спектроскопии, 1979, вып.4, с.717

95. D.E. Aspnes, A.A. Studna. // Phys. Rev. В., 1983, т.27, с.985

96. Т.А. Орлова, С.А. Тарасов. Влияние границы раздела на свойства поверхностнобарьерных структур металл фосфид галия // Поверхность и границы раздела структур микро- и наноэлектроники, Тезисы доклада научной молодежной школы, Санкт-Петербург, 1999, с. 13

97. V.M. Andreev, V.V. Komin, I.V. Kochnev, V.M. Lantratov, M.Z. Shvarts // Proceedings of Ist World Conference on Photovoltaic Energy Conversation, 1994, Hawaii, p. 1824

98. Л.Н. Дмитрук, О.Ю. Борковская // Микроэлектроника, 1979, т.8, с.68

99. B.L. Smith, М. Abbott // Sol. St. Electron., 1972, vol.15, p.361