Нерiвноватнi процесi в плавних гетероструктурах з рiзнодолинним переходом та градiентним легуванням тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

к-ибсйккл ушзерскгег 1иен1 тараса еевчекка

л На правзк рукопиоу

елрхозодов шш петрович кершюваш1 пронеси в плавник гетероструктурах

з рхзношшпм переходом та гршетда ятувлнюм

01,04.10 - Ф1зжа нап1впроз1днах1э та д1слоктркк!э

.автореферат

дксэртацП иа зводуття наукозсго стузеия кандидата ДОвйхо-иатежтгши* азу*

Кя1в - 1993

Дисертац1ев е рукопис.

Робота виконана в Ки1всъкоиу ун1верситет1 1мен1 Тараса Шавчвнка.

1!ауковий кер!вник! доктор ф1зико-матекатичних наук, профвсор ПЕКА Генр1етта Павл1вна.

0ф1ц1йн1 опоненти: доктор ф1зюсо-матеиатичних наук, професор ВОРОБЙОВ Юр1й Васильевич,

доктор ф1эико-матекатичних наук, професор КООДЕНКО Валер 16 Кшзлайович.

Пров1дна орган1эац1я: Гнститут Ф1зики АН Укра1ня, Ки1в,

Захист в1дбудеться •■ 2' " ¿е^иуш юдУ р. 0 ¿£ год. к ауд. ^, на эас1даин1 спец1ал1зовано| вчено1 ради К 068.18.01 в Ки1всько-му ун!вврситет1 1ы. Тараса Шэвчзнка (232127, и. Еа1в, вул. Кова-левсько!, 1, рад1о$1зичклй факультет).

3 дисертац1ев мохна оэпаЯсадтнсь у б1йя1отсц1 Ки1воького ун1вор-ситету 1м. Тараса Еевчэнка (252017, Ки1в, вул,Володимирська 62),

Автореферат розЮланий " _да Ур.

Вченнй секретар спец1ал1зовано1 вчено! ради

ЗАГАЛШ ХАРАКТЕРИСТИКА РОООТИ __

АстуагсыЧсть ту та. Г!:рспектквнки шляхом створекня припад1в з ун!кальшад кошгавостяю! на осноз! нових ф1сцчних ефэхт!в с дос-я1дзвннд иатер1ал1з, влзстнбост! яких плавно зи1нЕГ)ться уздовн оаяого тл дек1кьхох иалряда1в. Серед таких матер1ал1в пров1дне М1сд0 ааЯкаоть гетероструктури э пямноо коордянатасо залежшсто складу твердого розчину (варязо:ш1 нап1впров1дникл). До цього часу осиозна увага прид1лялась однор1дно легованкы одиодоявниии варазошгаи структурам, в яких осойлавост! прояву ф1зичнах явка та ггаяэа новнх ефект1з, ыо не вяастив1 гокозоняим структурам, зушзлен1 наяви!ств кзаз 1елахтрячяих пол1э, як1 дозволяють ефек-тезно аплнвата на перенос иар^внозасшх неосновных иосПв заряду, а також е^ектсм иирохозонного "в1кна", но надас цзем матер1а-лаа уя!кальн1 опти'ш1 вяастиЕост!.

На сучасноиу етап1 прявертавть увагу гетероструктури, в яках поряд з град1ситои скрапа заборонено! аоян стзорюсться гра-д1сит проэ1дкост1. Так створено уа1каль:а фотопркйдач! э кзровз-кгя спектралшша< характерзстахакз на осасз! варззонвиз 1нгзх-ц1вкзх #отод1од1э, в яких проМкиеть одноруко яегогаяо! йазн «»аушггься завдякв ШюхаН 'иер1вясза»иих воеПв.

ПгрспективяйМ прз роэро&и. всбю фотоеяектрачиях прялад!» з роэвнрокянх $ункц1оиалыпт коалявестяса с знкораставня плавная готерострухтур э н<годкор1дниа ясгувгкиям, эохреиа э град!ентоа коигегасац! I. Из ро<5ать ахтуалыкаа досл1дяешзя имздоивкмхявка в ; варззоанах д1од;шх структурах з град1ентно лэговаяев бззоа а . умсвах фугсэбудвеаня.

Град1ент вроаШост! а р1внс&атюыу стан! рэал1зуеться тахоя в однор1азэ лотовая®! плавнях гетероструктурах ,з р1зно- ' долюшем переходов в скол! яг.ого рухлзез1сть елоктро!11в 1 гяяйя- • ка зая!ганая дойоряого р1вяя р1зко эн1нвэться. В таких структу- ? рах.оч!куеться поява прзнципоао ковах ососЗливостеЯ в, прот1канн1 нер1вковзи!их процесс 1з, аозуиовлйн1( п8рерозпод1лои ®лектрон1в ц1* «еака1ьапентаиш1Дотака«а та зШноп енергетичиого спектру дом1шк>вих р!ви1в. Отжа нео<й1дно розройати иовкЯ п1дх1д до аная1зу кер!вноваяних процес1в в багатодояинних твердих розчииах з уразуваяням цих особливостеЯ.

Клочовш проявом ям!ни енэрготичяого спектру доноряих р!в-

- г -

и1е б окол1 р1знодолннного переходу е те, во електричн1 власти-вост1 матер!алу Еизначаються глибомш р1вн8«(, екарг1я 1он1зац11 якого сутгево залегать в!д складу твердого роэчину 1 досягае сотен ыэВ поблизу р1знодолинного переходу. Традиц1йн1 модел!, на яких сЗазуютьсх сыносн1 методц дося1дхення глшЗоких р1шИвг ееяв-лябться непридатнима для визкачения енергетичяого спектру донор-них р1вн1в в облает1 р1знодолхнного пароходу, оск!льки ц1 р!вн1 одночасно е легуючими. Тому актуально» задачею е розройка иодел1 ешоеннх властиБостей (Зар'ернкк структур на основ1 твердия роэ-чян1в з р!зкодолинним переходом та створення ЫдповШшх методик досл1двення донориих центр1в в одласт! р1знодолвнного переходу.

Мета роботи полягала в досл1дхенн! перекосу иер4вковахинх носПв заряду (ННЭ) в град!снтно легованях варизонних структурах в умовах фотозбудження; у вивчённ1 природ» та у ков 1снувакня вйудованих пол1в в плавиих гетероструктурах з р1знодоявшшм переходом та впливу и на процеса переносу; а такох ь дося1дхйй-н! емноснмх характеристик бар'ерних структур з! складом <5лизьким до р!знодолинного переходу.

Основы! задач!.

1. Досл!днти вшшв град1снтно! компеисацП заризонко! база 1незкц1йния фотод!од1в (1ФД> на 1нвекц1@н1 явина аумовах фото-збудхоння. Розрахувата спектра вольтово! фоточутлквосП таких фстод!од1в при р1эних р1внях 1нжекц11 та прсанал1зуьати мохяи-а!сть керування форшк спектральная характеристик при змШ величин« струму.

2. Розрахувати координатну эалехн!сть вйудоваиих пол1в для електрои1в 1 д1рок в плавник гетероструктурах з рЮиодошшним переходом э урахуванням перероэпод1яу ©лектрои1в Шх долинами та координатной залехкост! енергетичного спектру р1вн1в донорко! &ом1оки. Проанал1зуватн залетЦсть цнх поя1в в1й температура та ступеня компексацП. РозрсхЗити загальиу систему р1внянь перекосу та рекошЛнацП ННЗ в структурах з р1зиодогдаимн переходом.

3. Э'ясуватипричину пршщипогях оахЗливостей смносних характеристик йар'ерних структур при виморохувг!ш1 легувчвх центр1в. Розрахувати температурну залоги! стъ бар'срио! емиост1 р1зких та плавиих р-п-переход1 в з1 складом (Злиэьким до р1зно-долинного переходу.

4. Роэрсбятн евдосп! еттод?! визкачекня ггракэтр1з л&гупчкх догнюэк в обяас?1 р1з!!одол:шхого пароходу твордих розчгнПв. Згстссувата розроблен1 мэтоди для с;:зна';?;:кя еааргИ ¡оп1зац11 донср1з в А1 Са Аз (0.2<х<0,7).

XI***

Наукова новизна результата, як1 от?ккаа1 в робот!.

1. Вперше показано, но ссобяжост! .фотозбудхеаая та переносу !ПГЭ в гргд1еит5го ксг/ле.чсоззних саркэсютх структурах дапть «оалив1сть роал1зузата ехстреиапыго сеяеу.ттк 1 спектра (оточут-ливост1 [''>Д на основ! таких структур.

2. Теарэтичло передбачона та п1дтвергв»ко «хсперякгктагьно 1снуваиня опткмалышх ступэ:з1в град1еитно1 ::шл<жсацП фоточут-шяк>1 база варнэонннх 1ФЛ, пря жих реал1зуэтъся керузгкнд спок-трзлья.т'га характеристиками 1игэкц1Я!!:»!1 струксм в!д сояектигнях до аирохоскутозих.

3. Влер™э похазако, ао дяа оппеу лероногу 1143 а плааних гетерострухтурах з р1экодоядегким переходом носбх1дно вводит» вбудоваио пеяз дяя освогкнх нос! 1л, язе вязнзчастьс* грзя1сятс* глябшм эая1гаяг;я яегуачого донора. Елямзкб, ко цо поло яокал1-зоадао з облает! р1энодоя8!шого асрохсду 1 сутгсзо з&яогать з!д томпэра-гура: при аязьхЕа тггягератгрзх гюр1з!одэ за воллчяксэ до хпазюлоятричн;« поя1а гля 'мосвез&пс яссПз, а пря впеехкх ЗКеНЭуеТЬСЯ. до нуля.

4. Впергз показано, по дмэЁэапал аясокочастотко! скаогт! бар'ергах структур на секса! твердях рсочяя1э при вкнорогуванн! лэгуочих донора а ебласт1. р1эяодоя:ш8ого перекоду зуковлово зростанчям Добаеясько! довхягп ©хрануванн* пра ипзьхпх теда?ра-турах 1 II1 внесксн в еип1сть.

0. Вперго запрояа;юза:ю ¡¿этод вкаиачогтя скергП 1он1зац11 лэгупчих до;гср1э з сблаот! р1зиог.оя:::п:ого перэходу, якяЙ груи-туеться па вим1разами 1 текпэратурио! 'залекиост! стгнЦонарко! екност1 при р1зш!Х гр:гааде:шх иапругах.

I

Практична п!кя1сть робот;;

1. Проведен! досл1д£9№1Я дозволяя» запропонувати Ингакцши фотод1оди з град1еитио логоэг-зся Еарпзоиксо базео на осиоэ!

-х*3' В Ят1Х Р®ал1эу€ТЬСЯ:

а! рекордна селохтаг.а1сть спектральаих характеристик -нап1вширина облает! спектралькоГчутливосП 20-30 меВ;

2 Э

61 вксока абсолютна, струпом фоточутднв1с?ъ 10 -10 А/В? при Г=300 К;

2. Знайдено укови оптимально! компенсацН варизонно! баз и 1нхе:;ц1Янкх фотод1од1в, при яких реал1зуеться висока ефектив-шеть керування области спектрально! чутливосп при зм!н! струну. Нап!вширкна спектральных характеристик зышюеться «31 льш як в 20 раз1в 31Д 30 мзВ при низькому Р1вк1 1н*экци до 700 меВ вра високому-

3. Запропоиоваио кетод влэкачення глибини зал!гаиня донор-кого р1вня в твердях розчинах з1 складом близьким до р1знодолкн-ного переходу.

Полокоп'я, як! вииосяться та захист

1. В плавких гс-терсструктурах п-типу з р1знодол;штш переходом !снуе залежие в!д температура вбудойаие л от яля осноших восПв, яке зуковлено градиентом глнбини залхганпя легувчого донора.

2. В плаЕНИх гетороструктурах А1 (1а вбудоване поле для електротв зн1ш>е знак в областх р1знодолншюго переходу, якво в забороиену зону ьиходкть вс! енергегичн! р1Е2Ц донора, пов'яза1Ц э трьоиа долинами, на т.!д»ину в!д випадку дворШгввогр спектру донору в заборонен И! зон!.

3. В облает! р1э!1одолмнного переходу в результат) ьиходу в заборолеиу зону глибокого рхвкя, . якиЯ утворений СХ-центром 1 поа'язаний э верхньов Ь-полином, ом!ностъся роль цього центру в <(Ормуванн1 Оар'срко! синост!, оск!льки в1и одночасно с глибомш 1 легувчлм. Це зумовлюе так1 аномал!! емноснах властивостцй бар'ерних структур на основ! Л1хСа|_хАб з1 складом близькии до рЮнодоялкного переходу: сильну температурку залехн!сть стаЩо-нарко! екпост! та в!дсутн1сть залегаост! емност1 в1д прикладено! напрут при низьких температурах.

•4. Енгрг1я 1он1зацИ БХ-центру, яка вкзяачае твкпературну залеюНсть ста«1онарио1 екнос?! бар'ерних структур на основ! А1хСа1){А5, ыохе бути визначена о вим1ртоання стац1он&рних С-V-характеристик в широкому температурному интервал!.

5. Э варкзонкзх 1ижт!?.ких фотогиодах а плавики р-п-поре-ходом та грод1сптко лэгсвавсв базов формувться селеятавн!, вшрокосмугоз! або керозаги струмой спектральи! характеристики в залежност! "1л ступеня яоетенсацП варззошюго кару.

0. Высока сэяек.;:вн1сть спектральная характеристик варизои-ю*х ]нхокц1й?ст фотсдЮд1в з плавням р-п-пероходсм забезпечуеть-ся зяачшш град!еятом проа!дност! э баэ1, локальн!етю фотогене-рац!1 нер1в1ГО5агш!Х нос11в та галъчуючоп д1ео збудсваного поля, зуиозленого град1ентшш легузання«.

Апробац!я робота. Результата робота буял представлен! на II Всесоюзна конферекцЦ "Сотоепектрача1' яг,гда в нап1впров!яии-ках" (Ангабат, 1391), науко80-т®зш1'ш1й • кснференцП . "31гт«г1 основа над1Яност1 та деградацП кап!сгрсв1д:шк1в" (Н. Новгород-Астрахань, 1532) та на IV М1знародн!Я к^нференцИ з ф!зиха 1 технолог!I тонких пл1вск (1вано-Франк1вськ, 1993).

Пуб.ИкзцП. За «атер1ала!С1 роботи спубл1ковано 8 статей.

Структура та об'еч ^исертацИ. £исортац1а складаеться 1э вступу, чотаръох орнпкальиих глав, двох додатюв та списку цн-тсзйко! л1тературн. Об'са дисертацИ схлака-г 133 стор!нки друко-ваисго тексту, вклачаючн.32.рисунки', В ?гб.т.;ц1 1 б1бл1огра$1ю 1з 107 вавненувэиь.

зм1ст роботи

У аступ1 обгрунтсвано актуальн1сть теми, поставлено кэту робота та основн! задач!, с$ораульоэа:ю полокекня, як1 ваносять-ся на эахяст, иэуксва новизна та практична ц1нн1сть робота.

О перз!й глаз! досл1дгено особлзвост1 процос1в переносу НКЗ ? э плавнях готероструктурзх з.град1снтно лэгованоп варизойноо ба- )

эсэ а умовах фотозбудгення. I

Для створення фотоприйиач!&'з спектральшша харахтеристкка-ш» спец!алыгаго типу запропонозано застосовувати варизонн1 д!од-н1 структура а неодиор!дно логоааноо базоо. Цо обгрунтовано ана-л1зол особллвостеЛ форыування спехтр1в $оточутливост1 варизонн'их 1ФД, як! полягаоть в тещ, цо фотосигнал формуеться за рахунок знИш опору баэи, а фотозбудгоння варкзоино! структур« ноиохро-.

1ШНЧИИМ св1тлоы ЫдЗувагться локально в охол! точки, в ях1£ енерг1я фотон 1 в дор!вкюа. варил! эаборокаио! зода. Отео створввчя облает 1 з п!движении (понияениы) опорой в (Заз1 1ФД шша форму-ьати спектральШ характеристики о максимумами (мШмумами) для заданих енергЮ зАуджувчого св1тла.

Анал1э проводиться для типових структур варизонних 1кгек-цШнкх фотод1од1в з плавним р-п-переходом (РисЛ). В них структурах град1снт легувашгя утворветься в кваз 1 кейтральн 1 й облает! (КНО) на границ 1 з области просторового заряду. Оц!юш показали, цо виношення тешгових опор1в на границ! КНО I в гяк(3нн1, яко визначаеться в1дкошеиняи коицентраЩй п0(«,)/710ПЗ, кожа досягата дек1лькох порядк!в при типових значениях параметр!®, характерцих для р-п-структур на основ! А1яБл1_аАя.'

0СВ1ТЛЕ1ШЯ

— Р+ Р п

п

Схематична зобракення структур».

Рвз.1.

Z

-> Z

Zpn Zona

Прогнал 1вогаяо тра:5Сфор«зд1о характеристик гргдхектео ком-пепсошю! облает! при виолой! в структуру додатковкх комгексув-чи* акцептора (ишцгиклад, шляхом ргд1гд1Якого опром!кення). З'гсозахо, ко поряд о пезитавпнм вгогавом, -який полягае в Шдви-кгня! аолачли фоточутливсст! 'внеся!дох з51льшення опору база !<$Д, додаткова компеисаШд приводить до зйеншешю град!екгу опору в баз1 1 каз!ть . до зникненкя неоднор1дност1 оперу при вксоккя ступенях компенсацИ. Т.исии чтаон додаткоза .кошшсггЦя дозволяв. ефэгетявпо зм1кюватк'кш спзотралькю: дарактеркстак К>Д з1д селектнв:п« до етрскосыуговнх.

Розраховако ;;сорл'!катн::1 розподьт тедаезо[ кокцектргцП керИшозагккх посНв в п-сбласт! ^тодЮду- при р!зних струмах 1й£5вд1! I досл!дгеко впяяз на характеристика цього розпод!лу Ебудоааного поля %п=-кТ^-ч(1п(Мл-1Чв}}, яко эумовлеио градиентом кожшсгцЦ. Похазано, ао вп.таз поля 8 заяеппъ в!д величина струму и&екцП. ! зиаЯдеяо д1апазон стругав, при яких гальмуяча д1я поля 8П с внзвачальнсп а перенос! КНЗ.

При н.чгьккх величинах струму через 1?Д, коя:! !стоткя галь-|<увча д!я поля 5П, 1ягекц1я НКЗ к® прязводить до суттевнх зм1н токззоэого рсэпод1лу спсру баз:! 1 {срлухкисг. селектив;и спэк-трэлыи характеристики. При вксоякх стругах, коли поле Зп вжо но перазходхае вросувгнлэ фронту высокого р1вня 1кжекц11 вглкб структура, в!дбуваеться вир!внпваняя тегового опору база 1 фор-куэться шрокосмугоэ! спектралък! характеристика. Отжэ, при н! струму реал1эусться оборотне керування областо спектрально! чутлзлосп.

Для проведения корехтних рсэрахуик1в спектр1в фоточутлквос-т1 досл1джуваних структур проведено аиал!э функц!! оптично! гепораиН-КНЭ пря осв!тле:ш! через бокову псверхки п1д доз 1 льни« кутом до напрякку град!снту шрикн заборонено! зова. Вкзначеко 1итервал кут!в осв!тления, при лких фунхШв генерацП мояна ввагати одиозим1ркоя1 лЬкал!зованоя в об'ем! структурн. Остановлено, вд для А1хСа(_хЛз цез 1нтервал стаповать 0°-80°. '

Проведено розрахункя селехтввних спектр 1в вольтово! фото-чутливост1 1 сп1вставления 1х з експериментальниии спектрами 1ФД, як1 для п1дз;од9ння абсолютного значения фоточутливост1 було п1ддако рад1ац1Яному опрсм!ненно електропакя з енерПев 4.5 !'еВ в 1нтерзал1 дез 101 -101 есм'г ! иейтрона-а: з екерг1ею 2.0 МеВ в

1нтераап1 доз 10|3-1015см"г. теоретачн1 спехтральн! залежност! при значениях паракетр1в (град1енту ширини заборонено! зони, ди-0уо1йно1 довжини зк1щекня ннэ та параметру урбаха), як! було ви-значено !з незалеюшх ыш1рсвань, добре описурть ус1 експерикен-талько спостережуааш особливост1 вузькосмугових спектраяьиих характеристик, кап1вширина яких скяадала 20-30 мев.

при оптимальней йоэ! опром!не1ШЯ елехтронаии 3-10,6см"2 було отримако керован1 струмом спектри фоточутл;шост1, нал1старина яких эм!нювалась б!яш як в 20 раз!в в!д %30 ноб при низькэму струм! до %700 мев при високому. при великих дозах олрозш:ення (б1льие 6'10|6см"г) спостер!галксь лише иирокосмугов1 спектраль-к! характеристики, як1 не залокали в1д струму через 1фд. проведено узгоджене пояснения цих результата.

друга глава лрисвячена теоретичному досл!дхенно особливос-тея процес1в переносу кнз в плавких гетероструктурах з р1знодо-ляиннм переходом.

проведено анал!з зонно! д1аграмн однор1дно леговано! 1 однор!дно компенсовано! град!ентио! структур« п-типу на основ! твердого розчнну з р1зкодол1шним переходом з урахуванням перэ-розпод1лу електрон!в м!ж трьома неекв1ьалектник! долинам: эоии пров!дност! (Г, X та I.-долинами) та специф!км аакэсиеиия донор-них центр!в, яка эумовлака зы!ноа енергетичного спектру донорнях р!ви!в в облает! р!знздолинного переходу (рис.2).

рйс.2.

Зонт д1аграма плавно! гетеро-структури иа основ! А1Са. Аб.

X I • л

Г=100 к.

ий=10,8см"э.

0.8 . 1.0 х^Ух-г

Показано, во в багатодоликнах варкзокних структурах 1счуыть окремо для кожио! 1э долин вбудован! поля S* ^-ЛГ^д • vlrJ n011 (í=r,L,X), як1 виэиачаеться град1ептом р1ваоважно! кскцентрацП олектрон1в у в1дпоа1дн!(1 долин!.

При анал1э! иер1вноваяних прсцес1в кохне вбудована поле 3*¡ кеобх1дно враховувати у в1дпов!днсму р!внянн!, яке пов'язус гус-тину струму в t-lfl долин! та концентрат» пер1вноважних електро-н1э в uifl долин!. Розраховано сумарку густину струму слектрон!в у Bcix долинах 1 вкявлено, но для характеристики особливостеЯ переносу Hiß в структурах з р1энодолкнним переходом нэобх!дно вводитн реэультуюче вбудоваке поле 3*=2/, - 3",, дс* /,- функцН заповненнл долин, а сука береться по bcís-i долина?;. Реэультуюче попе S* включас в себе вклада вгд ycix пол!з 5°, у а!дпоэ1дност! до ступеня заповненос?! долин 1 ноге бути перепксанш у вигляд1

8*=-A7V<?'Vlr>[n0].

Розрахсва5ю вбудоване поле для д1рок i показано. üo echo суттсво зм!ноеться при появ1 поля S*.

Записана зaraльна система р1внянь для рсэрахунку нер1ыю-вахиих процес»в в багатодолиниях взризснних структурах, яка враховус особлиасст! перекосу НКЗ а облает! р!знодолишюго переходу, причому у к!нцев1 вирази входить пойна концентрат я елек-

TpOHlB В 30Н1 npCBUHOCTi.

Проведено досл!дггення координатно! 1 темлератур.чо! залеа-HocTi результупчого поля 8*. Встгновлеко, цо в трвдол1шн1й моде-л1 (яка справедлива для багатьох твердих розчин1в А3В5) поле 8* локая1зовано поблизу р1знодолннн0го переходу 1 по р1эн1 боки в1д переходу wae pisul знаки.

На2б!лыз1 значения поля 8* реал!зуються при низьких температурах, коля донор.ч1 цеятря практично поен! сто заповиен! елек-троками. Причому в структурах з високоп коипенсатео величина поля 8* вяв1ч1 б!льща н!я у випадку некомпенсованих структур. Встановлеио, да максикалън! величина поля S* пор1внян1 з веяичи-иоп поля для д!рок 1 досятапть 40-СО В/см в AlxGa| )(As при типовому эначеян1 vx=100 мкм*1. Taxi велик1 значения поля для осноз-етх носив в однор!дно легованих структурах мокна досягти лише в багатодолинних твердих розчинах. Пра високих тетшературах, коли, дояори noBHlcTD 1он1эован1 поле 5* зникас (в1дбувасться .заемка кохпенсац1я пол!в J*(), хоча край зонм пров!дност! суттсво зале-

хягь в1д координата стасрадчи lnrai» наявност! ьбудоьакого поля.

Лосл1джо!Ю ссобдавост! вбудованих пол1в в дводолканих тверда роэчинах (напркклад, GexSi(_аI i виявлепо. ко вбудоваке поле у ccifl структур! мае постШия знак.

В третШ глав! теоретично дослЦцг/ються аномалП емноских властиЕостей багатодолинних твгрдах розчжИв.

Показано, цо ансиальн! сыяосШ властнжхгп бар'ерних структур на основ 1 твердкх розчаШь з1 складом блиэьхим до р1знодо-лкнного перэходу не поясюдаться традкц1йноп моделлю, яка розроб-лена в каб;шхенн1 повнэ! 1он1зац!1 лагу»ч::х домшок, оск1ль.чн внасл!до;с спецн$1ки енергетнчиого спектру донориих р1ви1в в око-л! р1экодолиниого переходу в ци:; матер!алах в1дбуваеться виморо-кувашзя ыльних носПв на домшкоз! центри вке при температурах иикчз 2S0 К.

Для Еизиачення пршщиповых особливостеС бар'ерних структур ка основ i твердих роэчшИв, розглянуто спродену модель р1зкого асвнётричного р+-п-перехаяу в наблнхеин! pi3Koi rpairaui ula 0123 та КШ (Рйс.З.ак

При прзхладенм1 малого salиного сигналу васоко! частота модуляц1я об'емного заряду в структур! в1дбу-васться лише за рахукох зм11Ш заряду в1лышх косИъ в КШ. На основ! розв' язку р1вняння Пуассона показано, во про$1ль зм!ки об'екного заряду мае форму Дабаевсь-1 кого "хвоста" (Ркс.З.б); tp exp(-z/XI, параметр

спаду якого к=\сс0kT/qzn0 суттево залехкть в!д температуря 1 при яязьких температурах моке значно переви-

аувати тощту ОПЗ Н=12сс0(~У л+Уъ l/qtN^-fíJ, юса виэначасться прикладено» иавругою V4, контактной р!зницев потенц1ал1в та

Рис.3. КодупяШя об'еиного заряду в!льних електрон1в.

ловкими концентратями дснор!в N¿ 1 акцептора К,.

На основ! рсорахунху высокочастотно! смност! сформульовгио так1 анональн! особливосП едазст! бар'ернях структур ка основ1 твердях розчин1в, а яких в област1 р1знодолинйого переходу реа-л!зуеться неповна 1он1зац1я донорних цоитр1в:

а) на в!дм1ну в^д випадку псвно! 1он!зацП докорних центра, емн1сть вкзначаеться не товшшоп ОПЗ, а ефективноп дсвг-л-ноо, яка е суков товздни ОПЗЬ та Добаевсько! довхиии екрануван-ня X: С=сс05ЛЛ+А), де 5-плода бар'еру;

б) сшИсть залезать в1д температуря внасл!док зб!льаення X прз виморохуванн1 в1лышх нос!!в;

в> при иизысих температурах, кола емшсть практично не залегать в!д прнкладено! иапруги, не дивлячись на те, цо товашна ОПЗ сильно заяеяать вдд Ка.

Наведен! вице власптост!, як1 вит!кали !з спроценого ана-л!зу, позшств п1дтвердхено точяшгя розрахунками с«ност1 бар'ер-них структур з р!зкккя 1 плавнями р-п-переходами з урахуваиням особотвостея розпод!лу об'емкого заряду та концентрат! елехтро-н!з при виморохувани! легуъчих донор!в.

ЗнаЯдено, ко в частинному випадку нехомпенсоваиих р1зких р*-п-переход!в додатковим фактором, який викликае темперзтурну залеяНсть смност! с збиынекня товздни ОПЗ в умовах виморожу-ваиня донор1в.

Остановлено, по в бар'ернах структурах на основ! плавких гетероперэход1в з р1знодолгаш!!м переходом обмежения смност! при понижены! температура зумовлено экенаенням глибини декорного р!вня в об'см1, тод! ях для гомозояних структур обмеження емнос-т! пов'язано з розм!ряю«1 ефехтами.

В четверт!Я глав! досл1джено емносн1 характеристики плавних р-п-переход!в на осиов1 А1 А5' з1 складом бяизьким до р!зио-долйнного переходу.

Виявлеко, ко в широкому 1нтервал! схлад!в (0.2<х<0,7) ста-ц!онарн! с№юсн1 характеристики досл!джуванах р-п-переход1в п1д-коряотъея таким законом1рностям: при покигети температуря в1д к1мнатао! до азотко! в1дбуваеться аномальна пад!ння смност! в 510 раз!в, такок пря поиижеии1 температуря спостер!гаеться сугге- -ва ослабления захежност1 смност1 а1д прккладено! напруги, аа до зникнення ц!с! залежност! прн ккзьких температурах.

Споете року вал! ос'ХЗлавост! уэгодлено пояснено ви^орохуван-ням в1льн!!Х иосПв 1« дскэринй р!воиь, якиа мае аномально велнку еиергчю 1сн1зацП ь облает1 р!зьодолш;ного переходу. Показано, цо на корис-гь приваоиого пояснения св1дчзть так] ехслерлмен-таяь;л факти: аномальна немонотонна температурка залеси сть акгштуди релаксацП емиост! при змШ эворотньо! напругн, а тахох в1дсутшсть тешературно! заяекност! смиост! в !нтервал1 8О-ЗООК при складах х<0.2, коля екерПя ¡он^зац!! легувчого донора ыада.

За результатами вым1р1в стац1онаршх С-У-характеркстик при р1зних температурах ваэначено проф1л1 концеиграцП електрон1в в КТО в умовах вкнорокуваиня легувчих центр1в. ЭнаЯдеко. ко при вс!х температурах в досд1диувавих зразках ирофШ концентрал1I електроШв заливались иШйники функц1яш координата, а зиенаон-ня кута нахилу цих залекностей при понихенн! температура В1Дпо-в1дало зменаешш ступени 1он1зац11 доноров. Це св!дчкть про справедливость базових припущэяь, ороблвних в третIБ глав! при роарахукку сьшост! плавких р-п-перзход1в.

Роэроблено метод ьиэкачення тампературно! эапегшост! ступе-ия 10н1з£ц11 донорам цеитр!в за данини ыш1р1в темлоратурно! . залетает! е»шост1 при р1знах звороних напругах. 3 температур-но! залежиост1 ступеня ЮШзацП дойор!в визиачена 1х еиерг1я тера1чг-.1 1он1зацИ.

Визиачена закропонованш методои; величина енврг11 1ои1зац11 донору Т31) неконотоннкм?чшои залегать в!д складу А1ж<5а^ _КА5. иабуваоча максимальных эначень (169 кеВ) при складах бляэьхах до р1знодолшшого переходу. Така залеян1сть сп1впадае з л1тератур-ними дакими, отрииаикмя Холл1всыси»ш методами.

Вкзкачена екэрг1я эв'яаку глибо:;ого дснорного р1вкя з в!д-повШюа Х-дотшов, яка -для вс1х .досл1дхуваних склад1в (0.2<х<0.7) була практично однаковов 1 станознла 160*10 ыеВ.

Основн! рэзультати 1 вясновхи, * >'

1. .Роэрахунок спектр I.в вольтово! чутливост! !нхгкц1йних фо-тод1од1в э град!ентно компексованоа базою показав, ио в таких структурах фэрмуються високоселективн! спектральШ характеристики, положения максимуму яких вкэкачаеться складом твердого -ррз-чину на р-п-переход1. . /

2. Тесретгчпо асродбачеао та п1дтвердкеио експс-ряотнтапьно,

со в вараэотшх Шагктйнкх $отод!озах э плавнкм р-п-перзходом •¡[юрнуэться р!зн1 тяпи спектралыгих характеристик з залекносП в!д ступени кочг.ечсац11. При низышк ступенях конпеисацП спектра селективн!, а при високих - горокос}$угоз1.

3. Роззинуто тэор!в 1?ер!в1ютазо!КХ процес1в з однор!дно лэ-гованих плавних гетероструктурая з р1знодоли!ыим переходом. Встаповлезю, ао особляз!сть ¡1рот1кг>:ня цих прсиес!а зукевлена Юауваиням нового типу вбудсЕхчого г.оля для елехтрашэ Екасл1док гра.щента гяийнви зал!гашл до'норного р1вня.

4. Лосл1дв:е:шя уноэ ¡гауеагагя вбудомних пся1э для электро-я*з показало, ^о ссяи яокадЦэоган! а обтает! р1энодояят1ого переходу 1 дехекмаяьп* величана цих яол!в досягавться яря шгэьких температурах 1 впсск1Я ксшенсгц!!.

5. Створод> иодеяь етоаш влгстиаостей бгр'ерних структур на основ! твердих реэ'пЫп А"05 з1 складом бли?ьжм до р!эггодо-лшшего переходу. Показало, во сссЗливост! цах зластавостяЯ зу-мовлен! эб!ггьаепяям розм1ру облает! модуляц!! сб'еияого заряду каядм. сигпадсм' в умовах винорохувагшя яегувчих центр1в. Ив пояс-няс сностерсауваи! при понихенн! температур:! зышпвення еш;ост! I ослабления эалеапост! 'емясст! в!д прккладепо! напругн.

С. С}ормуяьсвэяо правило, эг1дио яксго виссхочзстотяа егл!сть вазначасться сумоо тогаини облает! збинено! в!льшши нос1ями та ефактквпэ! довххшл екраяузаннл в!льних яосИэ в кютинейтралыий облает!.

7. Показано, ко акональн! характеристики стац!онзрно! стгосП бзр'ерних структур па основа тгердего резчицу А1хСа(_хА5 з1 складами 0.2<х<0.7 в курскому температурному 1нтервал1 (80-300Х> зумовлен! виморохувакням э!лытх посПа на легуючнй довор-н'.гЛ р1гень, якиЯ приа'язаниЯ до 1,--отш:! ! г;ае аномально сеянку глибину залИ-ання а област1 р!з!годогашного переходу,

8. Зяпрспонсжано ковка кетод визначэлня глибики зая!гдння легувчого р!вия в облает! р1с!!одо.т«:шого переходу, якяЯ базуеть-ся аа вим1рах тегасратурно! залезсксст! стзшсиарко! сююст1 при р1зних пркк^адених капругах. ЕнергП 1он!зац11 донора визнгчея1 •»им методом для р!эннх складхз А1хСа) хЛз добре узгод.чупться з . данями, отриманими !нотгми методами. . _ .

Пу&МкацП

1. ВзрхоБодсз У. Л., П-л» Г. П., Пулакзтов Л. А. Форьарсвакзга саоктров фоточувствятелькостн варизс::ню. к;{ю.чг.иогл:а2 фотодиодов ка.осиоз© облученного AlGaAs //УШ. 1992. Т. 37. Н. 11. С.1737-1741.

2. Верховодов М. П., Паха Г. П., Пуяеиетоз Д. А. Кзьзиэлегггрячбские поял в многодоляшшх варкзонкых полупроводника* // УФК. IG93. Т. 33. if. 4. С, 532-563. ■

3. Feka 15.P., Pulecyotov D.A., Verkhovodov И.P. Noteworthy features of capacitance transients in AlK<?a _ As with the cocpo-sltlcn clcso to tho intervalley crossover <v Setalccnd. Sci. Technol. 1993. V.8. K.5.P. 739-741.

4. Река H.P., Fulcayctov D. A., Verkhovodov IIP. Compositionally graded sealconductors with intervalley crossover " Sgaicorvi. Sci. Technol. 1933. V.8. H.8. P. 1517-1522.

5. Verkhovodov M. p., Река H. P,, Puioayotov D, A. Capacitance behaviour of junctions with frozen dopant levels <v Sonicond. Sci. Technol. 1S93. V.O. U. 10. P. 1842-1847.

6. Верховодов ¡4. П.., Пгхг Т.П., Пудсазтсп Д.Л. Фунхвдя оэтическоЯ генерации в варяэоиша полупроводниках // УФЖ. 1S32.T.37.K.9. С. 1312-1340.

7. Пека Т.П., Пуягмэтов Д.А., Верховодов М.П. Высокая фоточувст-витгльеость и исв«Я нэханиэы $оретровання спахтров варизоницх иижекциомшх фотодиодов // II Всосоьзн. конф. "Фотоэлехтрич. явления в полупроводн." - Аш&бат, 1991. С. 275.

0. Пека Г. П., Пулеиетоз Д. А., Верховодов М. П. Формирование спак-тральных характеристик варкзонних кнхехцмаиких фотодиодов при радиационной когошкеацин ■✓/ Научно-техвич. конф. "Физически® основы надежности и дэградацм» полупроводников" - Н.Новгород-Астрахань, 1932. С. 13.

9. Река И.Р., Puleayotov D A., Verkhovodov MP. Injection photodiodes with high response and record selectivity on the tasis of graded epitaxial films AlGaAs^toTep. IV М1Енар.кояф. з ф1-экки 1 техн. тонких пл1еок,Ч.2.-1ваво-«ранк1вськ,19ЭЗ. С.327.

10. Izpura I., Река И. P., Pulemyotov D. А., Verkhovodov М. Р. Capacitance properties in n-type AlGaAs epitaxial films . governed by DX centers // Матер. IV М1жнар. конф. з ф1зхки 1 техн. тонких пл1вок, Ч. 1.- 1вано-Франх1всь:;, 1993. С. 121.

И. Река И.P., Pulcsyotov D. А., Verkhcvodov Н.Р. Noteworthy features of capacitance transients in Al^Ga^As with composition close to the intervalley crossover // Катер. IV Шягар. комф. э ф1эикя 1 технологи тонких пл1вск, Ч.2.- 1вшю-С<ран-KiBCbit, 1933. С.323.

i; початт; cox?-:, i.'io

Oi-keu./ifi.na'ï.iwcr. Зг.чоа Kií?* Тярлм iöp

" oí тТиГ|7~у~;Ти1мсГ