Люмiнесценцiя та теплове випромiнювання напiвпровiдникових структур на основi InSb Ta Ge тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ



Академ 1.ч наук Укра1ни 1нститут фд.зики нап1Епров1дн1К1в

На права* рукопису УДК 631¡315.592.

САЛОК ОЛЬГА ЮРИВНА

'"ЛЮМ1НЕСШЩ1Я ТА ТЕПЛОВЕ ВИПРОМ1НЮВАШИ НАП1ВПРОВ1ДНИКОВИХ СТРУКТУР НА ОСНОВ1 1п5Ь ТА Се"

01.1)4.10. /ф!зика нап1впров.цшик1в та д1електрик1в/

Автореферат дисертацП на здобуття вченого ступени кандидата ф!зико - математичних наук

КиХв - 1993

Диоертац1еи е ру;сошс.

Робота викопана в 1нстатут1 ф1зики нап1впров1дник1в АН УкраХни и. Ки1в.

Науков1 кер1вннки: доктор ф1эико-математичша наук, професор Калютенко Володимир Костянтинович. кандидат ф1зико-математичша наук, старший науковиа сп1зроб1тник Болгов С-ерг1й Семенович.

0фЩ1ян1 опоненти: доктор ф!зико-математичних наук, професор Владимиров Вадим Володимирович. кандидат фХзико-математичшх наук, доцент Б1ликець Юр1я Юр1йович.

ПровШна орган!зац1я - Пол1те*н1чния 1нстигут, МВССО, м. КиХв.

Захисгг вХдйудеться жовтия 1ВЭЗ року о " 1Ч " годин 1 на

•зас1данн1 Спец1ал1зоваао1 Вчено! Ради 018.25.01 при 1нституг1 ф1зию нап1впровШшк1в АН УкраХни (252650, Ки1в-28, пр. Науки 45).

3 дисертац1ею иожна озвайокютися в 01бл1отец1 1нстшугу ф!зики нэп1впровЩшк1в АН УкраГви (252650, Ки1в-28, пр. Науки 45).

Автореферат розЛсланиа -А- вересня 1993 р.

Вчениа секретар Спец1ал1зовано1 Ради

Беляев О.е.

Загальна характеристика робота.

Актуальн1сть теми. Широке застосування нап!впров!дник1в в оптоелектронШ! та 1ифрачервон1й (14) техниц1 висувае на перший план задачу досл1дження 1х вилром!товальних властивостей.

Випромшювання . нап!впров1дникз несе !нформац!ю про рекомб1нац1ян! процеси в матер!ал1, його парамотри та властивост!. Кр!м того, луже ц!кавим уявляеться створення 1Ч-випром!нювач1в з внутр1шньою модуляц1ею на спектральния д!апазон 3-5, 8-14 мкм, де практично в1дсутн1 джерела з високоп швидкодХеш та достатньо великою потужя1стю випром1люзаянл.

Для вир1шення ц1е! задач 1 можуть. бути використзя! вузькозонн! нап!впров!дники, де м!изонн1 (прям!) переходи забезпечують вилром!нювання в заданому спектральному д1апазон1. Але, при температурах, близышх до к1мнатно1, в вузькозонних нап!впровШшках бар'ерн1 механ1зми управл!нпя копцентрац1ею нер1вноважних нос!1в заряду не е ефективними. В той же чао достатньо ефективними е безбар'ерн! б1полярн1 котдентрац].йн! ефекти 1 серед них м.чгн1токонцептрац1шыи ефект (МКЕ). В умовах ЖЕ детально досл!джеао люм1несцеяц!ю нап!впров1аник!в з власною пров1дн1стю. Також була показана можлив1сть збудження лшХиесценцП в умовах МКЕ в нап!впров!шшках з невласною пров!дн1стю. Розроблеао неохолоджувэний випромШювач середнього. 1Ч-д!апазону, принцип дИ якого зэснований на МКЕ.

1ншою в1домою можлив!стю створення _ джерела 1Ч-випром1нювання з електричним упрашШтням в даному спектральному д!апазон! е використання модуляцП теплового випро-мХнювання (ТВ), що формуеться в!льними нос1ями заряду. ДослЩжено модуляц1ю теплового випром!нювання однор1дних нап!впров!дник!в, температура яких в1др1зняеться в!д температури навгалиянього фону.

Незважаючи на 1нтеноивн1 досл1дження випромимвальних властивостея нап!впров!дник!в в середньому та далекому 1Ч-д!апазонэх, залишаеться ряд шггань, як! потребукггь вир!шення

та уточнения.

Практично не досл!джена в умовах МКЕ люм1несценЩя легованих нап1впров1дник1в. Зважаючи на те, що на розвиток МКЕ. значний вплив нають генерац!йно-рекомб!нац1ан! процеси на поверхнях кристалу, актуальними вважаеться досл!щнення можливосте? зменшення впливу на ефект недосконалост! реально!

ф1зично! поверю! нап!впров!дника. Не вивчена модуляц!я теплового вилромйновэння за краем. власного поглинання багатокомпонеэт-

пих нап1впров1дникових структур, де знэчния вплив мчють умови в!дбштя на границях компонент. Не розглядалася можлив!сть спостереження модуляц!! ТВ нап!впров!дникэ, якиа знаходиться в теплсв!я р1вноваз! з навколишн!м фоном. Не вивчена модуляц!я ТВ нап!вдровцшика в умовэх магн!тоград1ентного ефекту. Mera роботи. Врзховуючи вищевказзне, метою дано! робота е: - досл!лжеш1я люм 1иосцешд!! та ТВ нап1впров!диик!в i нап!в-провШикових структур в умовах pisara концентрзцЫних ефект!в, розробка нових метод!в досл!дження нап!впров1дникових матер1ал!в, створення ефективних випром!нюючих пристро!в середнього 1Ч-д!апазону.

Наукова нов!тв!сть. При виконанн! дано! робота вперше одержан1 результата:

1. Показзна можлив!сть управл!ння характером польових залежностей позитивно! та негативно! люм!весценц1! в умовах МКЕ шляхом легування нап1впров!дник!в. Вказан! оптимально р1вень•легування i область пол!в, при яких досягаеться зб!льшення потужност1 випром!нювання дом!шкового нап!впров!дника в пор1внянн! з матер!алом, що мае власну провШИсть.

2. Показано, що в нап!впров!дникових структурах InSb з неоднор!дним легуванням приповерхнево! облает! створишься оптамальн! умови для реал!зац!! МКЕ.

3. В неоднор!дн!й структур! InSb на Вольт-амперн1й хзрактеристиц! (ВАХ) в режим! зб!днення виявлено область в!д'емно! диференцШно! пров!дност1 N-типу (N-ВДП) ! нестаб!льн!сть струму нелокально! природи, як! вшшкають при МКЕ коли дом!нуючою е Оже-генерац!я-рекомб!нац1я нос1!в заряду.

4. Досл1джеяо модуляц !ю ТВ двохкомпонентних структур иа основ! Ge.

Б. Показана моклив!сть спостереження модуляцП ТВ нап!впров!дни-кових структур, як! знаходяггься в !зотерм!чних умова1 з навколиш-н1м фоном.

6. Досл!джено модуляц1ю ТВ нап!впров1дник!в в умовах магн!тоград1ентного ефекту (МТБ).

Практична ц!нн!сть. Розроблено високоефективи! випромХнююч! структури для середнього 1Ч-д!апазону, що в!др!зннються високою технолоПчнЮтю, яка дозволяе стаорюаэтк одно- та бэгатоелементн1 випромйжвач!, а також м!ри - пристро! для визиаченля роздХльно!

ч

здатност! оптико-електрояних прилад!в з високоя однор1дн1ста випром!нювання по площ! поверхн!.

Запропоновано 1 реал!зовано комппекену методику визнечення параметр!в вузькозошшх нап!впров1дяин1в при кШнатпХп та б!лш високих температурах: часу життя, рухливост! неосновних носИв заряду та ' швидкост! поверхнево! рекомб!нац1! на грап1, ко випром!нюе.

Запропоновано спосХб визначення компонент грзд!енту 1ндукцП мапптного поля по тепловому гипром!нюватм яатвпров!дника.

Нгуков1 положения, що виносяться на захист.

1. Зм!нення р!вня легування нап!впров.<дник1в дозволяе керувати характером польових заленшостей люм!несцети! в умовах МКЕ.' При великих в1ахиленнях концентрацП нос!!в- заряду в1д р1вноважного значения досягаеться зб!лъшення потужност1 випром!нювання дом!шкового нап1впров1дника в пор1внянн! з нап1впров!щшсом, що мае власну пров1дн1сть, в нап!впров!дндаах з оптимальним легуванням.

2. В структурах ГпБЬ з неоднор!дним легуванням приповерхнево! облает! створюються оптимальп! умови для реал!зац!1 МКЕ, при яких досягаються велик! • в1дхилення концентрацП носИв заряду в!д р!вноважного значения. При цьому на ВАХ в решим! зб!днення виникае область М-ВДП, що обумовлена зяиженяям темпу Оже-генерацП за рахунок значного смешения ефективно! твидкосг! поверхнево! рекомбхнац!! в пор1внянн1 з однор1дними нап!впров!дником.

3. МодуляЩя ТВ двохкомпонентно! структури, один з компонент 1в яко! непрозория, в!дбуваеться за рахунок зм!нення ефективного коефШ!енту вЩ5иття дано! структури, якщо коеф!ц!ент в!дбигтя на границ! компонент!в не дор!внюе нулю.

4. Модуляц!я ТВ натвпровШика, гасий знаходиться в !зотерм!чних умовах з навколишн1м фоном, можлива при умов!, що компенсац!я поток1в теплового випром1нювання нап!впров!дника, а таком в1дбитого фонового вииромпшзання 1 того, що прошло, порушуеться за рахунок випрсм!вювання охолоджуваного фотоприймача,

5. В умовах магн!тоград!ентного ефекту спостер!гаеться модуляц!я ТВ нап!впров!дника. Величина модуляцП ТВ визначаеться компонентою град!ента магн1тно! !ндукц!1, яка перпендикулярна до поверхонь зразка з великою шввдк!стга поверхнево! рекомблдац!!. АпробаЩя робота. Оснобн! результата роботе допов!далися на

мЪкнарощШ школ 1 -конферегш 11 по ф!зиц1 нап1впров1дник1в в Алушт1 в 1991 роц1 "Когппа5з-91" 1 в 1992 роц! "БетГа-Эг", четвертХй Всесоюзн1й конференцИ по електронним датчикам "Сенсор-81" в Лен1нграп1 в 1991 роц1.

Пубя1кац11. Зм1ст дисертацИ опубл ¡.ковано в 8 друкованих тв9рах, серед ига 2 авторських св1доцгва. .список приведений в к1нд! автореферату. .

Структура дисертацИ. Дисертац1я складаеться з вступу, огляду л1тератури, методичного розд1лу, чотирьох ориПвальних розд!п1в, висиовк1в та списка цитовано! л1тератури. Загальний обсяг дисергацИ складае стор1нок, з них. стор1нок тексту, мэлюнк1в, б1бл1ограф1я включае 99 наяменувань.

Короткий зм!ст робота.

У вступ! обувдвлено актузльнЛсть теми 1 мету робота, наукову нов1тн1сть 1 пракгичну ц1нн1сть отриманих результат1в, приведено короткий зм1ст дисертацИ по розд!лах.

В першому розд1л! приведено огляд л!терэтури, присвячено! досл1дже1шям випром1нювальних властивостей нап1впров1дник1в у середпьону 1Ч-д1апазон1. В1дзначаеться, щ.о практично не досл1джения вплив р1вня легування на люм1несценц1ю нап1впров1дник1в в умовах МКЕ. Не досл1джен1 можливост! оптим1зац11 умов розвитку МКЕ за рахунок зниження впливу на ефект генерац1йно-рекомб!нац1йних властивостей недосконало! ф1зично! поверхн1 кристалу. Не дослЦцжено вплив умов в1дбиття на границях под1лу компонент складних наг!1впров1дникових структур на 1х теплове випром1нюваняя. Вказано, що для спостереження модульованого сигналу ТВ необх1дно, щоб температури нап1впров1днюса 1 зовн1шнього фону в1др1знялись. При цьому не досл!джено збурення, яке вноситься в баланс теплових поток1в охолоджуваним фотсприймзчем, що використовуеться для реестрацП модуляцИ ТВ нап1впров1дника. В1дзначаеться, що для отриманяя модульованного сигналу ТВ позитивного 1 негативного контрасту може бути використаний МГЕ. Проте доел Штевня в ц1й галуз! не, проводилися. Такий стан доел1джень в значн1й м1р1 стримуе створеннп випром1люючих пристро!в середнього 14 д1апазону I широке 1х використання.

Другий розд1д е методичним. В ньому обумовлений виб1р матер1ал1в, описано технолог!» виготовлення одяор1дних зразк!в нап!впров1дни-

ка та нап1впров!дникових структур. Приведено блок-схему установки i методику експерименталыгах досл1джень нер1вновакного випром1нювання нап1впров1дник!в, як1 знаходяться п!д зобн1шн1м впливом.

В третьему розд1л! представлен! результата досл!джень мшзонного рекомб!нац!йного випром1нювання легованих цап1впров1дчик1.в в умовах МКЕ. В наближеня! л!н!яно! рекомб!нац1! проанал!зовано х!д польових. залежностей позитивно! та негативно! лпм!несцеиц1! p-InSb. Приведено числовиь розрахунок польових залежностей ЛР(Е) J АР(Н) для двох р!вн1в легувашя (N = 1.3 10"см"3 ! N = 4.4

17-3 -а

10 см ) при р1зних швидкостях поверхиево! рекомбшацИ на гран! кристалу, що випромШж. Пор!внлння результат!в числового розрахунку польових залежностей потужност! люн!несценц!1 &V(f) для л!н1йно! ! 0ше-рекомб!нац!1 показуе, що в кристалах з опги-мальним легуванням нав!ть при кЫцевих значениях s_= 10* см/с досягаеться зб!льшення потужност! люм!несценц!! дом!шкового нап!впров!дника в пор!внянн! з нап!впров!дншом, що мае власну пров!дн!сть, в широкому д!апазон1 зяэчень y(f~ EH). Значке зб!льшення потужност1 люм!несценц11 досягаеться при з_=0. В сильно легованих нап!впров!дниках, в Я1шх нос!1 мають дуже малип час життя, досягти•вказаного зб!пьшення потужност! не вдасться. При концентрац!! акцептор!в 1.3 10"см~3 час житгя носПв при Оже рекомб!иац!1 досягае свого максимального значения, яке . вдв!ч! перевищуе час житгя у власному матер!ал! ( г = 2 Ю~вс), що характернв для нап!впров!дник!в, в яких ефективн! маси електрон!в L д!рок суттсво в!др!зняхлъся. При цьому час життя неосновшис HOCiiB.заряду визначаеться рекомб!яац!ею Шокл!-Р!да ! становигь 4 10"9с в кристалах p-InSb з Na = 1.3 10"cm~3 ! 9 10"° с в кристаллах з Na = 4.4 1017 см"3. При малих значениях електричного поля Е ( Н = const) потужн!сть позитивно! люм!несцетШ p-InSb 3 Nq = 1.3 10"с«Гэ парабол!чно зростае, що св!дчить про л!н!йну рекомб 1яац1кз носПв заряду, характерну для низького р!вня зйуджеяня (An = Ар « ро), ! виходить на л!н!йний в!др!зок при великих значениях Е. В облает! слабих пол!в потушить люм1весцеши1 власного нап!впров!дника б!льша, н!ж дом1шкового, так як малий час життя неосновних нос!!в заряду в p-InSb заважае значному 1х накопиченню поблизу гран1, що випромИгое. Проте, при б!льших значениях Е, коли Оже-реконб!нац!я викликае. сильну субл!н1ян1сть ззлежностг ДР.(Е), потужнЮть випром!нювання p-InSb з Na = 1.3 Ю,7см~3 стае б!льшою н!ж потужн!сть випромШовання

власцого нап!впров1дника. Залежн1сть АР<Е). для р-1пЭЬ з Мо = 4.4 1017 см"3 надлШйна у всьому д!апазон! зм!нення електричного толя 1 лежить нижче ДР.(Е). ЗалемнЮть АР(Е) для р-1гВЪ з Ла- 2 Ю^см"3 по м1р1 зб!льшення електричного поля мае на;хл1н!йну. л1н!лну 1 субл!н !йну д!лянки, як1 свЩчать про зм1ну дом!нуючого механ!зму рекомб!нац!1 нос!!в.Нахил початкових д!лянок залежност! негативно! люм!несценц1! до ос! абсцис по м!р! зб!льтенил р1вня легування зменшуеться. Вих!д на насичення в!дбуваеться при б1льщих значе;шях Е. На залежност! негативно! та позитивно! люм!несценщ1 ДР(Н) в р-1пБЬ спостер!гаеться замагн!-чування нос!!в. По м1р! зб1льшення р!вня легування положения м!н!мум!в ! максимум!в випром!нввання зм1щуеться в б!дс б!лших мзгн1тшх пол!в. Це пов'язано з! зменшенням рухливост! нос!!в заряду, так • як для дои!шкового нап!впров!дника Нт1п~с/)1п. Обгрунтовано комплексниа метод визначення парзметр!в вузькозошшх нап!вггров!дшк!в при температур!, близьк!й до к!мнатно!. В!н включас в себе вим!рювання польових залежностей негативно! люм!несцешЩ ДР(Н) при р!зних значениях Е ! швидкостей поверхнево! рекомб!нац!1 на гран!, що випром!нюе, а також анал!з початкових д1лянок залежностей АР(Н) ! Нт.п(1/Е). Визначен! так! значения для р-1пБЬ з = 1.3 Ш47см"3:

}ь = 3.1 104 см2/В с, т ■= 3.3 10"°с, б_= 2 10* см/с на травлен!й поверхн! ! з_= 5 Ю3 см/с на злегка пол!ровэн!й поверхн1 1пБЬ.

Досл1шкено ' особливост! МНЕ в структурах 1п5Ь з р!зко неоднорЩним розпод!лом дом!шок. Неоднор!дн!сть в розпод!ленн! дом!шок досягаеться шляхом опром!нення поверхн! кристалу, що випром!нюе, руб1новим лазером з посл!довним зб1пьшенням !нтенсивност! випром1нювання ! к!лькост! 1мпульс1в. При цьому на" опром1шован1й поверхн1 формуеться неоднор!дний легований шар завтовшки менш н1ж 1 мкм з концентрац!ею акцептор!в 1017 см'® в облает! максимального легування. Характер ВАХ до лазерно! обробки поверхн! ! п!сля не! показу е, що швщш!сть поверхнево! рекомб1нац!1 на опром1шован!й гран! зменшуеться. Про це св!дчить п!дйом прямих д1лянок ВАХ в режим! збагачення ! зменшення струму, що тече через зразой, в режим! зб!днення. При Т = 180 К значения з_ на опром!ншан1й гран! зменшилось в1д 2,8 1С 3 см/с до 4 102см/с. Аналог!чн1 результата були отриман! при Г = 300 К. Зменшення ф!ксувалося по зменшеншо нахилу початково!

прямол!н1йно1 д!лянки польово! залежност1 негативно! люм!несценц!1. При обох температурах спостер!галося зб1льшення

!ятенсивност1 позитивно! люм!несценц11. Зникения ефективно! швидкост! поверхнево! рекомб!яац!1, пояснюеться там, що завдпки вбудованому полю, сформованому , в приповерхнев!й облает!, максимальний перерозпод!л нос!1в в!дбуваеться не б1ля реально! поверхн! крис.талу, а на польов!а грап1, де практично повн!стю в1дсутп! центри рекомб1нац!1 поверхневого типу.

При Т = 300 К в одержан !й структур! 1г5Ь на ВАХ в режим1 зб!днення формуеться область Г1-ВДП, що обумовлена упов!льненнян темпу Оже-генерацП носИв. В однор1шшх вузькозошшх нап!впров!дниках при дом!нуюч!й Оже-рекомб!нац!1 носПв спостережендя И-ВДП даного типу неможливо через велик! значения

В четвертому розд!л! наводяться результата досл1джень модуляцИ теплового вшром1нювашя багзтокшпонентних (шзрових) структур в умовах неодаор!дого температурного поля фону. Анал!зуеться модуляц!я ТВ структури, що складаеться з нап!впров1пника ! непрозоро! п!дкладки, як1 знаходлться в тепловому контакт! при температур!, котрз в1др!зняеться в!д температуря навколишнього фону. Геплове випромшовання Р тако! структури модулюеться при зм1не1га! И ефекгивного коеф!ц1еяту в!дбиття за рахунок управл!ння прозор!стю нап1впров!дника. Яшцо коеф!ц!ент вШиття на границ! нап!впров!дник-вакуум И = 1, то Р визначасться т1лькл випром!нюванням навколишнього фону. Якщо коеф1д!ент в!дбиття на границ! компонент 1в К2 = О, Р не залежить в1д прозорост! гап!впров!дника 1 тому не модулюеться. При Я, > О виникае модульований сигнал ТВ, якия росте з ростом Г^. Ма1ссимальна величина модуляцП ТВ досягаеться при = 1 ! не залежить в!д при повному зб!дненн! нап!впров1дпика. Експериментальн! досл!шкення проводились на зразках Ое в умовах ЖЕ, який дозволяе як зб!льшувати, так ! зменшувати прозорЮть 'нап!впров!дника. 5м!нення • умов вШиггя на границ1 компонент1в структури нап1в-провЩншс-непрозора Шдкпадка може привести як до зб1льшення, так 1 до зменшення величини модульованого сигналу ТВ в пор!внянн! з однор!дним нап!впров!дником. Форма польових заленшостей модуляцИ ТВ Се в умовах МКЕ при цьому не зм1вивалась. При дзеркальпому в!дбигт! на границ1 компоненПв ампл!туда модуляцИ ТВ негативного контрасту дано! структури вдв!ч! б1льша н!ж однородного нап!впров1дника.

Розглянуто можлив!сть спостереяення модуляцИ теплового випроя!ншання напЗлзпровШшка, який знаходиться в 1зотерм!чних

умовах з навколишн!м фоном, коли компенсаЩя теплових поток!в !ятенсивност! теплового випром!нювання нап!впров1дника, а також вХдбитого фонового випромХнювання I того, що пройшло порушуеться за рахунок холодного випромХнювання фотоприймача. В даному випадку ефект модулядП ТВ спостер1гаеться т1льки, якщо П2 > О, тобто коли випромХнювання холодного фотоприймача вШбиваеться в!д зворотньо! поверхн1 нап!впров!дникового шару. Величина модульова-ного сигналу максимальна в плоскопаралелыШ структур! при наявност! на в!ддален!й вхд фотоприймача гран! дзеркального шару. Досл!джувалась модуляц!я ТВ ппанарних !нжекц!йнюс структур р+-Се/п-Се при Т =300 К при р!зних умовах в!дбиття на зворотн1й гран!. ВХдноиення дР(у} <9 .- прозор!сть нап!впров!дншса) в структур! з дзеркзльною повехнею до ДР(^) при йг = зменьшуется по м!р! зменшення прозорост! вап!впров!дника. При невеликому ( ДТ = 6° - 10°) нагр!в! або охолодженн! досл!джувано! структури !мпульс модульованого сигналу ТВ не зм!шовав полярност!. Це св!дчить про те, що умови 1зотерм!чност! порушуктгься саме за .. рахунок випром!нювання. охолоджувавого фотоприймача. Потужн!сть випромЛнювання близько 10'2 Вт/см2. В п'ятому розд!л! наведен! результата дослХдшень модуляцП ТВ йе в умовах магн!тоград!ентного ефекту. Вим!рювались ВАХ, а також польов! залежност! ТВ нап!впров1дника в мэгн1тному пол1 квадруполя при р!зн1й обробц! бокових граней кристалу. Залежн!сть ТВ зразка в!д величини магн!тного поля, вим!ряна при його перемдденн! в1дносно центра квадруполя, немонотонна ! повторюе х!д в!дпов1дно1 компонента град!ента магнггно! !ндукц11. В!ддалення зразка в!д центра квадруполя приводить спочатку до зменшення, а пот!м до зм!ни знака теплового випром1нювання. Положения, при якому в1дбуваеться зм!на знака теплового вюгром!нювакня, харакгеризуеться в1дсутн!стю град!ента магн!тно! ХядукцП в центр! зразка 1 наявн!стю град!ент!в 1ндукц!1 протилежних знак!в по обиав! сторони в!д його центру. При розм!щенн! зразка в центр1 магн!тного квадруполя модуляц!я ТВ максимальна. При' цьому область найб!льшого перерозпод!лу нос!!в заряду розмИцена в центр! зразка, а не поблизу поверхн!, генерац!я-рекомб!яац!я нос!!в на котр!й суттево обмежуе !х лерерозгодХл, Зм1нз знака електричного поля приводить до 1нверс1! характеристик ТВ. Залежн!сть модуляцН ТВ в1д електричного поля в даному випадку близька до л!н!йно! як при збагаченя! так. 1 при з01дненн! нап!впров!дника нос!ями-заряду. Зм!на обробки бокових

граней кристалу також приводить до !нверс!1 характеристик ТВ. В обох випадках теплове випром!яювання нап!впров!дника визкл-чаеться компонентою град1сита магн1тно! 1ндукц11, перпендикулярною до поверхонь з великою з.

Обгрунтовано спос!б визначення компонент град!ента магн!тно! 1ндукц11 по тепловому випром!нювашш нап1впров!дника. В шостону розд1л! роэглядаоться принципа дН, кояструкцП та характеристики випромишючих пристро!в середнього 1Ч~д!апазону.

1. Випром!нюючий елемент являе собою еп!такс!йну структуру п-1п5Ь/р-1п5Ь/СаАз з омХчним контактом до шару р-1п5Ь, розм1щену м!ж полюсами електромагн!ту. Границя р-1п5Ь/СаАз хграктеризуеться великою з+, границя п-1пЗЬ/р-1гйЬ мае ефективиу з_ О. Випром1нююча поверхня мае герметазугаче покриття з халькогенидного скла '-ззе>55Ьг 05г310Зегз10Вг1д д, котре зб1льшуе зовн1шн1й квантовий вих!д випром!нюваиня. Робочий д1апазон довжини хвил! 4-8 мкм, густина випром1нювання 5 10"3 Вт/см3, 1нерц1ян1сть 10"7-10"° с.

2. Випром1вюючий елемент являе собою плаяарну структуру, яка складаеться з базового шару п-Се або р-Се. Шар р+-Се являе собою прозорий 1нжекц1йний або антизап!рний (ексклюзивний) контакт. На проталежя!й поверхн! базового шару сформований дзеркальния ом1чний контакт. 1к»екц!я або ексклюз!я нер1вноважних носИв заряду в1дбуваеться паралельно випром!ншчий поверхн!, що забезпечуе високу однорЩн!сть випром1шовапня. Висока технолог!чнистъ дозволяв створювати багатоелементн! випром!нювач!, а також м!ри - пристро! для визначення розд1льно! здатност! оптико-електроннкх прилад1в. Непрозор! елементи м!ри наносяться на р+-шар 1 в!дд1лен! в1д нього шаром прозорого д1електряка. Робочий д!апазон довжини хвил! 5-20 мкм,. !нерц!лн!сть 10Г4-10Г® с, густина випррм1нговання 10~2Вт/см*, робочий д!апазон температур Т=300-360 К.

Основн1 результата 1 висновки. 1. Теоретично 1 експеримептэльно досл1джея1 польов! залежност! позитивно! та негативно! люм!несценц11 р-1пЗЬ в' умовах МКЕ в широкому д1апазон! зм!ни концентрзцП дом!шок 1 швидкост! поверхнево! рекомб!нац!1 на гран! зразка, що випром!нюб. Показано, що з! зб1льшенням р!вня легувакня нап1впров!дника форма польово! залежяост1 позитивно! люм!несценцН зм!нюеться в1Д субл!н!йно! до л1н!йно! ! надл1н!йно! за рахунок зм1ли дом!нуючого механ!зма рекомб!нац!1.

Доведено, що в умовах л1н1йно! рекомбХнацП потужи!сть люмшесценцП дом!шкового нап!впров!дника може бути б1льша, н!ж власного при великих в!дхиленнях концентрацИ носИв в1д р!вноважного значения. Знайдено оптимальней р1вень легування Na- Nd- 1,3 1017 см"э, при якому спостерггаеться зб!льшенкя потунсност! випрм1нювання.

2. Запропоновано комппексну методику визначення в единому цикл! параметр1в вузькозонних нап!впров!дник!в при к!мнатн!я i б1льш високих температурах - часу життя нер!вноважних носИв заряду, рухливост! неосновних носИв заряду i швидкост1 поверхнево! рекомб!нац!1 на гран!, що випром!нюе. 3 анал!зу польових залежностей негативно! люьинесценцП ЛР(Н) для p-InSb з Na-Nd=l,3 10» см"3 отриман! так1 значения:

¿Г= 3,1 10* см2/В с, г = 3,3 10"9 с 1 s = 2 10* см/с для

4 п -

травлено! поверхн! InSb.

3. Досл!иено особливост! МКЕ в нап!впров!дниках з р!зко неоднор!дним розпод1лом дом!шок. Показано, що лазерна обробка поверхн! InSb, яка формуе приповерхвевий шар з концеитраЩею акцегггор!в близько 1017 см"3, приводить до суттевого зменшення ефективно! шзидкост! поверхнево! рекомб!нацП на ц!й rpaHi в!д значения з__= 2,8 103 см/с до 4 102 при Т = 180 К. При цьому для МКЕ реалАзуются умови, наближен! до оптимальних (s_ О ). Одержано критер!й для концентрацИ дом !шсж в приповерхневому'шар!, яка забезпечуе суттеве зменшення s_ i. Шдвищення ефеютвност! управл!ння концевтрац!ею нер!вноважних нос Ив при МКЕ.

4. Вперше в структур! InSb з р!зко неоднор!дшш розпод!лом дом!шку. в приповерхнев!й облает! при Т = 300 К на ВАХ в режим! зб!днення спостер!галась область N-ВДП, обумовлена упов!льненням темпу Оже-генерацИ носИв завдяки значному зменшенню ефективно! швидкост! поверхнево! рекомб!нац!1 на гранщЦ шар!в структури.

5. Досл!джено модуляц!ю теплового випром!нюваннЯ нап1впров!дника, який знаходигься в тепловИа р1вноваз! з непрозорою п1дкладкою при температур!, яка в!др!звяеться в1д температури навколшшього фону. Показано, що модуляц!я ТВ тако! двохкомпонентно! структури виникае при зм!ненн1 II ефективного коеф!ц!ента в1дбиття. При цьому модуляц!я ТВ структури мояшива, яидо коеф!ц!ент в!дбиггя на границ! компонент!в ' Иг*0, Максимальна величина модул яцП досягаеться при R2 = 1. При цьому амш!туда ТВ негативного контрасту дано! структури вдв!ч! перебхльшуе таку саму для нап!впров!дника при в!дсутност! дзеркально! п!дкладки.

6. Показано, що наявн!сть у рееотруюч!й систем! охолоджуваного фотоприймэча вносить значне збудження в баланс теплових поток!в, так що спостережоння ТВ нап!впров!дника можливе йав!ть коли його температура дор!внюе температур1 навколишнього фону.

7. Вперше дослЩжено модуляц!ю ТВ нап!впров!дника в умоваг. магн!тоград!снтпого ефекту. При цьому досягаеться як зб1льшення так 1 зменшення ТВ нап!впров!дш*ка в пор!внянн! з р!вновашкм значениям. В обох випалках для зразка, розташованого в центр! магн!тного квадруполя, залежн!сть ТВ в1д електричного поля практично л!н!йна. Доведено, до величина модуляцИ ТВ визначаеться компонентою град!ента мапйтно! !ндукц!1, перпендикулярно! до граней зразка з великою швидк1стю поверхнево! рекомб!нац11. Показано, що МГЕ являсться б1льш виг!дним для збудження модуляцИ ТВ, н!ж МКЕ, за рахунок переносу облает! максимального перерозпод1лу носИв заряду в!д поверхн1 в об'ем нап!впров1дникэ.

8. Запропоновано високо ефективния багатофунтиональний 1Ч-випро-м!нювач на основ! еп!такс!йно! структура, який дозвояяе застосувати 1нтегральну технолог!ю виготовлення випром!нювач!в.

Робочий д1апазон довжини хвил! 4-8 мкм, густина випром!нювання 5 10"3 Вт/см*, !лерц!йя!сть 10"7-10"в с.

9. Розроблено планарп! випром1кшч1 нап!впров1дников! структури на основ! Се, як! харакгеризуються високою технолог1чя!стю 1 великою однор!дн!стю випром1нювання по ппощ! випром1люючо! поверхн1. Пришил работа базуеться на явицах контактно! ексклюзП та !нмекц!1. Робочий диапазон довжини хвил! 5-20 мкм, густина випром1нювання 5 10~3 Вт/смг, 1верц!йн!сть 10~<-10~'с, робочий д!апазон температур 300 - ЗВО К.

10. Запропоновано безконтзктний спос!б визначення компонент град1епта магн!тно! !ндукц!1 за вим!рами ТВ цап!впров1дника.

Список публикаций.

1. Болтов С.С., Малютенко В.К., Пипа В.П., Салюк О.Ю., Яблоновский Е.И. Модуляция теплового излучения полупроводников в условиях неоднородного температурного поля фона // ИШС. - 1990. - Т.52, N2. -.С. 276 - 279.

2. Акопян A.A., Болтов С.С., Савченко А.П., Салюк О.Ю. Чагнито-концентрационныа эффект в неоднородно легированных полупроводниках // ФГП. - 1990. - Т.24, Вып. 10. - С. 1875 - 1878.

3. Болтов С.С., Медвидь А.П., Салюк О.Ю. Тепловое излучение германия в условиях магнигоградаентного эффекта // Литовский физ. сборник. - 1991. - Т.31, N4. - С. 350 - 354.

4. Савченко А.П., Салюк О.Ю. Т-ОДП в узкозонных полупроводниках при высоких температурах // Физика полупроводников, современные исследования. Сборник статей, г. Киов. - 1991. -С. 20 - 23.

5. Болтов С.С., Пипа В.И., Салюк О.Ю., Арутюнов A.C. К вопросу о модуляции теплового излучения полупроводников // УФЖ. - 1993. - Т.38, N1. - С. 20 - 22.

6. Болтов С.С., Пипа В.И., Салюк О.Ю. Гэльваноаагнитная люминесценция легированных полупроводников // УШ. - 1993. -

Т.38. N9. - С. 1327 - 1333.

7. .A.C. 1568689 , МКК 4 G0IM И/00. Устройство для определения разрешающей способности оптико-электронных приборов ИК-облас-ти спектра / .Малютенко В.К., Болтов С.С., Пипа В.И., Салюк О.Ю.

8. Положительное решение по заявке Т 4930037/25, МКИ 4 Н05 В 33/12, H0IL 33/00 Инфракрасный полупроводниковый излучатель / Болтов С.С., Яблоновский Е.И., Салюк О.Ю., Игуменов В.Н., Константинов В.Т., Морозов В.А.