Оптоэлектронные свойства диодных структур на основе сульфоселенидов цинка тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

ЧЕРШВЕНЬКИЯ ДЁРЖЛШШ уюверситет (м.Ю.Федысомнчз

ОД

«¡'.vil ' lia правах рукопнсу

МЕЛЫ1ИК Вололимир Васнльовнч

ОПТОЕАЕКТРОНШ BAACTMBOCTI Д10ДНИХ СТРУКТУР HA OCHOBI СУЛЬФ>0СЕЛЕШД1В ЦИНКУ

0J.04.10 - ф!зика /юптпров/дннкю та д(електрикГв

Автореферат дисертацн на здобуття наукового ступеня кандидата ф1зико-математичних наук

4EPHIBIU-1995

Днсертацьчи е рукиинс. * *

Роботу ииконано на кафедр! опгоелек1рон1ки ЧернЮеиького державного унШорситету 1меп1 Ю.Федьковича.

Науковий кер1виик: докто ф1зико-кшематнчних наук,

нрофееор Мачн1й Шктор Петрович

0ф1ц1йн1 опонеаш: • доктор фшико-математнчних наук,

професор Корбутяк Динтро Васильевич

доктор ф1энко-натематнчних наук, головний науковий сп1вриб!тник Савчук Андр1й йоснновйч

Пров1дна орган1зац1яг ЧерШвецьке в!дд!лення 1нстнгуту * проблем" магер1алоэнавства НАЛ Укра^ии, м.Чер11)вц1

Захист дисертацИ вЦбудеться 28 черрня 1995. р. о 14,00 на зас!данн1 сгшц1ал1зованоК вченоГ - ради Д 07.01.06 при Черн1вецько-му державному. уШверсшет! 1м. Ю.Федьковича (274012 м. Черн1вЩ, вул. УнIверситегська, 19, велика ф)зична аудиторы).

3 днсергаШею можна ознайомитися в иауков]й б1бл1отеЩ ЧврШвецько! о державного ушверситету (вул. Л.УкраМки, 23).

Автореферат роз1слано травня 1995 р.

Бчеинй сикретар споц! а/Пзивано! ради

Курганецький М.В.

ЗЛГАЛЫ1Л ХАРЛКТИЧКЛ 1!КЛ РОВОТИ

Актуадымоь [емн лт:л1для;пъ. Задач! сучааю! отоелектро-и1ки bhm.ii ають. суггаюю исжр.чадмня параметр!» га розширення функц1ональннх можлнвостей П елсменПв. Насамперед це стосуеться Шдвищення гемиерагурно! та часопот стаб1лыюст1, рад1ац1йно! с11йкосП, швндкодИ, розширення спектрального д1апа:юну в корот-кохви-тьову область. Один .ч шляхт досягнешш цих пимог - дам/гга конгрЩйио достунп.-х и;пср1ал(о (Я!, С а Аз, СаР, тощо) б1лыч гоиро-козонпими, 'зокрема, 2п:> га 7п'як Характерною особли»1стю даннх аюлук с нняшисгь а них. ¡¡¡.томанЬпих точкових дефектШ (олас-пнх, домнлкоиих та !х асоцкп 1в), що з одного боку обумоолюе широкий стокер тх влас!иноегей, а з Iитого - ускладиюе цЬтеспря-йоиаие керування ооанШми. Кр1м того, схилыПсть до самоком/тн-санП га чскраво виражеча елокт ронна пр<т1дп!сть кристал1п гпЭ га £п5о не дозволяе траднцнйними методами створювати на Тх основ! внпрямлягоч! структури з р-п-переходом, як! е важливнм олементом Оагатьох елнктрошшх гфиладШ. Для биьшост) ж мрилад!» на баз! достапшр простого у виготовлолш контакту мотал - сульфоселеШд цинку' характерный "м1кроплазмовий" проб1й, то значио зиижуе 1х стаб1льн)сть. Кказап! технолог1чн! .трудного.! га р1з!юмзпГгн1сть ф1зичних процосП), як1 обумонлкшт ь опгооликтронш властнвост! роэроблюианих щшлад!» на основ! сульфоселетНдПэ цинку - основна Причина обмсжцнок к: чькос! I публ1кан.!й з дано! тематики.

Таким чином, з викладсног" нище слИлуе, то роэроЕ>ка тех но;) о-(1'ших методш керування параметрами кристал1в сульфоселен1д(в пинку га д)одних структур на Тх основ!, а також досл!дження тх ф!зичних властивостей е актуальною науковою та технРигаго задачею.

Мета робоги - всгановлення техНолоПчних умов легування кри-стал!в сульфоселен!д1в цинку для о1рнмання необх!дних величин« I типу пров!дност1, сгворення д!одних структур на основ) вштттопле-иих кристал!в, досл!дження Тх оснооних оптоелокгронних властшюс-гей га визначення можливостея практичного с-користання.

Для досягнення поставлено! мети необх!дно зробити сл!дуюче:

1. Ёипначити препаратжзШ умови для п!двиш.ення електрошюТ або д(рково! мротЧдпосп шляхом в!дпаду ррисгал!« в парах в|дпо-

в|д11их слемеиМв.

2. Вс1анопип1 режимн створення поверхнево-бар'ерних структур на основ! сульфоселен!д1п цинку, як! б булн нозбавлен! "м!кро-нлазмовою" та крайотмо иробоУв.

3. Досл1дм1И осноин! електроф|зичн! га оптиелектронн! влас-тивосг! кржла/Мв 1 д!од1в на 1х основ!.

А. Бизначши можливост! практичною внкористання досл!джу-ваних магер!ал1в та д!одних структур в няп1ш1ров!дннков!й елек-тронЩ1.

Приведен! в дан!й робот! результатн досл!джень властивостей сульфоселен!д1в цинку та д!одних структур на 1х основ! отрнман! з використанням незаложних изаемодоновнюючих методик, а розрахункн параметр1в I характеристик проведен! на основ! сучасннх модельних уявлень I теор!й э пасгосувжшям апробованих мегод!в.

Наукова новизна.

1. Встановлен! технологии! умови вигоювлення поверхнево-бар'ерних структур та ан1зотнпних Гиг-ропереход1в на основ! сульфоселешд!» цинку.

2. Вперше занролонований метод одержання ■ шар!а э д!рковою пров1дн1стю шляхом в|дпалу спеЩально не легопаних кристалл 2пБс та 2п5 в парах 1п.

3. Методом кваз!х!м1чнйх реакц)й проведений термодинамШ-ний розрахунок концентрац!й р!вноважних1 дефр.кт!в в кристалах ргпЗе:1п в залежност! в!д температури в!дпалу та кбнцентрацП !нд!га. .

4. Встановлена природа центр!в, як! обумовлюють д!ркову пров!дн1сть кристал!в 2пЗе:1п I запрононована схема випром!ню-вальних переход!в в них.

5. Вперше досл!джен! фотоелектричн! властивост! 'контакт1в метал-гпйе га встановлен] механ!зми генерацн носив заряду, що 1х обумовлюють.

Практична цнннсть робот и.

1. На оспси! ниэгжооммнх кристал!в сульф!ду I селеШду цинку

внгоюнлеШ ' поверхнево-бар'ерн! дЮди та ан131ннпн! гетеропереходы з в!дтиорюваннми та стабмЬиими параметрами I характеристиками.

2. Вперше виготовлен! шари сульфоселен!д1о цинку з в!дносио высокою (б^КУОм^-см'1 при 300К) д1рковою проЫдШстго.

. 3. На баз! контакт)» Ж-2пйе та N¡-203 створен! детектора ул1>траф!олетового внпромИИованнн з монохроматнчнога чутлив!стю п максимум! не Ирше 0,1Л/Вт для спектрального д1апазоиу 0,20* +0,47мкм га 0,20-5-0,34мкм в1днов!дио.

4. На р1ин) винаходу заЬропопований оюс!б виготовлення 1н>м;кц1й11их та передпробшннх св!тлод1од1н па баз1 контакту мечал-2!п5 з однор1дним но вс!й площ! внпрямлягочо! о контакту с»1-

ЧеННЧМ.

5. На основ! гетеропереходу р2п5ч-п2пв виготовлен! Шжек-Ц1ЛН1 си11 лидЮди з блакитним О1т„х-О,47мкм} кольором стечения та зовШшньою ефекгнвШстга ~10*3квант/електрон при ЗООК.

На захист пнносягься:

1. Лабораторна технолоПя виготовлення контакПв н!кель-сульфоселшПд цинку та аШзопшних гетероперехода сульфЦ-селе-Шд цинку.

2. Гермадинам!чннй розра -.унок концентраций р!вно»аж1ШХ ди-фект!в 1а схема пипром1жовальних переход!в в крнсгалах р2пйе:1п.

3. Узагальнен! рсзультати досл!джень . фотоелектричних та внпром1Н1Рвальннх власжвостей внготовлених ннзькоомних кристалШ сульфоселен!д1н. Цинку та дюд/жх структур на 1х основ!.

4. РекомендацНГ по практичному викорнстанню аоорепнх дюд-ннх структур » о/поелектронЩ!.

Апробац1я роботи. Основ'»! результата роботи допов!дались I ебговорювалиеь на: ВсесоюзШй школ! "Физико-химические основы электронного материаловедения" (Ноооснб1рськ, 1938р.); VII Всесоюзна коифорпнцП но х1м11, ф!зиц1 1 техШчному застосуванию халькогеШд!» (Кн1в, 1988р.); . ВсесчлозШй копфггрешШ "Онгнко-эчектронные измернтнлыгме устройства и сисгемьГ (Томськ, 19Я9р.); розничному Г)ас1данн! секцИ електролтмШссцвицИ НаукоооГ ради по лтнЯргснгтш ЛИ «ТГ;р (Шлынос, ^Р^ч); I Всеспяошя кофереи-

- б -

ц11 "Фичн'ч'скис искомы i мсрдонмымй э/н>к i роникн" (Лвн1нград, 1989р.); Всесон>зн1й конфоренцП но глск l рилммПкспенцП' (All-гараж, 1991р.); V жжкародШй коифереин.К но lI-VI-сполуках (Та-мано, ОКпяма, Яиошя," 1991р. >; ЮЫлежНй конференцп 1ЕФ'93 (Уж-юрод, 1993р.); V м1жн<1('од||1н i<oiK)n?iK;nnlí "Maicplafloanííncriio хал|)Ког*?»1дннч I илмаэопо /Мбнкх. наШшфоЫдниМн" (4é(inianl, 1994р.); VIII нпуконо-гехм1чи)й конференгЧ "Химия, физика н технология ха/шкон'нидон и халькогало! снндои" (Ужюрод, 1494р.).

¡lyt'i-ilh.'míi та особнсi,чй вклад amopa. lio ii.'mI дисерпнШ . оиубл!кон;шо 18 робГт, п тому чис/м I аиторсько' св1доцгво на. винах)д, список якнх приведений в кшц1 автореферату. Дисер! атом проведен! гехиоло! 1чн1 робшн 1 гтлк'рнмон [й/iiiiil ia теорешчн! досл(дже1шя, результаты яких описан! в дисертац1йн!й рчбоП.

Структура i об "ем дисер rault. Робота складаьчься з! псгуну, п'яти розд1л1ь, bhuhohkíb, списку лГгератури 1 м1стип> 125 сто-plHOK машинописно! о тексту, 43 рисунки, Г> габлинь, 100 наймену-вань цитовачих роб!т.

КОРОТКИЙ. ЗМ1СТ Р0Б0ТИ

У »ступ| обгруитована актуалыйсть теми, формулюг-гься мета та осношь задач! роботи, наукова новизна, практична цПнИсть, ocHoiiiil положения, як! «..попяться на яахист, приводиться Шформа-ц>я про апрЬбац!» роботи та публ!кац!ю матер!ал!в дисертацП.

В пс-рмому 1)озд1л! зроблений огляд оонопних яла'пмностей сульфоселеШдШ цнпку, 1ехнолог!чних метод!в одержання та легу-вання «их .чатер!ал!в 1 створення д)одни>. структур. РозгдяиуН та кож ?х лтм!несн.р.чтн1та фотоелектричн! влэстивоо I. В!дяначено, 510, ни зпажаючи на neeni ycníXK, досягнут! в о|рнман::1 об'емних монокристалл) сульфйу тг.селентду цинку, ьожливост! вик.ористанмя дан.чхеиолук для старения ефективннк винромйшмчих та фо точу тли-внх структур на далий час обмежен! в зв'язку з труднощами и-херу-ванн! Тх плгктричпнми властвосгями. На основ! прооеденог о анаг,1-зу л1терагурннх даних формудгиетвся посгаиовка задач!.

В другому рсзд1..п приведен! парамсмри та режими обробки вихМних кристаЖн. розглянуто пилиа техн>\<юг1чннх фапор!в на Гх

елекгроф1:жчм1 .влас I111101:11. описай! меыдн шноговшчшя д!однн>: с 1 рукIур 1а методики вим1рншаиь.

Експерименгально було иоановлено, що в!дналу н парах цинку при 800-1000°С на проIя.')I И)*20 юдлп цЬтком доетатньо для негуманна всього об'ему криоалу топщиною ~1мм. Ниер| К аюнвацН до-норних дом!шок, знандеж з температурных зале»нос1ей елемронро-в1дпосП, с1аиовлн(11 ОД'ЗеВ I 0,12(*В для У.н''-ч I тодноыдно.

В!дпал 1золкшчих крисга.Ми /:пЗе та Ум'З и наснченнх парах 1п приводить до у творения шар1в з д!ркояом нрошдШсш. Гнеп| и ак-ншаци акцешорних ршпш складам I в £Ц1-0,1еВ, /:'„,'-0,В 1а ¿'аз-0,£*;В для 7м5с ( /Гщ^О.^еВ та /'„^-О, ьгВ для /чЗ. Найб1.шш ММК1 р1вн! /.'„! мають однакову природу I чвлякнь 1:060м асоц!атив-ний дефект - негативна двозарядна паканс.1я цинку та однократно позитивно заряджений донор Величина корелюе з

енергетичним р1вт;м однокрагно вМ'емно заряджено? накален цинку V;/,,. Р1вень з £аз в селен1д1 цинку пов'язанин з некой фольованнми дом(шками акцепторного типу, скорЛне всього Си. Максимальна роз-рахункооа колцел трацы д!рок для селел!ду цинку лри рухливост! рР*3050смг/Вс сгановить б!ля 1015см"3 при ЗиОК. Для сульф1ду цинку вона на один-два порядки менша, що обумовлено б!льшою енер-г!ью 1он1зацП иайб!льш м1лкого акцепторною р!вня.

Шари з д!рковою проо!дл!стю отримувалися також при в!дпал! низькоомннх Шдложок в фотоактипоаапих парах Зе. Процес проводив-ся в спец!ально сконструйоважй для цих ц!лей шчц!, кварцев! ст 1нки яко! иоэор1 для ультраф)олетовот о внлромШювання. М1н1-мальний ол1р шару, овореного на п-2пЭе складае величину Рр^1030м-см. КонцентраШя д!рок при 300°С б!ля 10'4см"3, що майже на порядок менте н(ж для шар1в 2пЗе:1п. Температурка залежШсть лров!дност1 шар!в гп3е:3е аналоПчна залежност! б(Т) для 2пЗе:1п, прнчому з близькнмн значениями енерг!й ак1ивац!1, хоча природа акцепторлих р1вн1в, кр!м Саг. дещо 1нша. Акцептор ¿'„з^О.&В обумоиленин двозар.чдною вакаис)ею селену У^Ё, а найб!льш м!лкий р!вень £а1=:0,1еВ - комплексом (УггЛ^и).

1ошю-легован1 мари створювалися на кристалах 1:юлюючого сульф!ду цинку шляхом ¡мллангацП ¡он!а В' з енерг1ею 50кеВ I сумарною дозою 50мкКл. Нанменш! значения поверхневото опору отри-чуються при температурах в!дпалу рад!ац1йних дефекпв в д!апаэон1 'о0-*-б50°С. КонценграцЫ в!льних електрон!в складае при цьому

Ю^Н-Ю^СМ"5. ЕнерПя акглвацП донорноК дом!шки Ел-0,1 еВ коре -люв з глиблною аалигання м!лких донорних р1вн!в (в тому числ! I бору) в 2п5.

Поверхиево-бар'ерн! д!одн птримувалнсь шляхом терм!чното рознилешш метал!» У вакуум! на травлен! шдложки сульфоселен!д1в цинку. ¡Лари 1Г0 naiíuCH/ii,-:;b методом магнегронного розпиления.

Тр"т!й родды лрлсв'ячений '' до^пдженням вмпромшкшальшх власииюстей сульфоселен!д!а цинку та дЮдннх структур на íx основ!. Для пояснения аномально? повёдШкн "гипово!" донорноТ дом(шкл 1нд!ю в кристалах сульфоселен!д!з цинку проведений термо-динаи!чиий рочрахунок концентрации р!впова>кних дефект1в э внко-ристаиням меюду кваз1х!м!чних реакц!й. При цьому зроблен! сл!ду-юч! 'допущения: переважне утворення дефект 1в по Френкелю в каНон-ц1й тПдгратц); дифуз!я ai ом)в 1п проходить по ваканс!ях цинку; утворення неАтралышх ! заряджених асоц!ат1в типу (Угп!пг»); максимальна концептращя введено) домНики Сшах р!вна концеитрацИ однозарядных пикгшсЯ! цинку Vz„.

Розрахуиок показу^ ш,о при .температурах ц|дпалу Твй1200К I С s Сщцх шарн 2nSe:In мусять маги д!рко»у пров!дн!сть. Теоретична залежшсгь концентрат) Ылышх д1рок при ЗООК в1д Т„ в цьому температурному диапазон! добре узгоджуегься з екснериментальною. 1х р!зке розходження при Тьа1200К може бути'обумовлене дек!лькома причинами. По-перше, Iri може заШщати атоми Zn у вузлах, утворюг ючи пари 1пгп та Zru, як! машть донорн! властивост). При цьому зменшуе!ься 1мов!рн1сть утворення асоц1ат!в ÍV¿nlT¿n) (внасл!док прнпипення генера'цН V^á), що приводить до компенсацН д!рково) щюнЦиост!. По-друге, при таких Тч не ипю/ючепа можл!ш!сть утворення дефект) в у П1дг\атц! селену, як! датть м!лк! донорн! р!вн1. I, папнецк, в лПератур! в!дсутн! дан! про розчнншсть 1п в ZnSe, що приводить до нев'нзиачйност! у внбор1'Сюох.

Як сл)дус з розрахунку, в досл!джуваних зразках при ЗООК прцсутпя значка к!лькЦ;гь заряджених I нейтральних Znt ra. (Vír.ln^n) дефекПв. ШдтцердженНям утворення високо) коццентрацП асоц1ативннх центр!» в р!зке зб!льшення !нтенсивиост( смути з /1и*1,95еВ о результат) ле> ування Zn5é !нд!ем.

Смута фатолюмПшсцепцИ а максимумом при 2,07еВ, ймов!рн1ше iutjoí о, иСуно»лена р(.'квмб)нац)ею в1лыщх д/рок з захолленимн ней-тралышми центрами У.щ елекгронами- Оск!лькн концентрац!) Центр!в

(Угп1пгп) ,а "РИ СтаА^10'6но.'1 пи.до/1, найме однако/)!, го при 1НШНХ рШних умоиах Нпенсивност! смуг а Тм^щх И.ЯЗеВ та 2,07еВ новин! бути гакож близьк!, що I сиостер!гавгься на досл1д1.

Зг1дно лПерагурних даних, смуга з Ла)та)<=2,25еВ обумонлена нейтральннми вакансЫми цинку. ()ск)льки то И

!нтенснвн!сть гакож повинна бути меншою, н!ж !игснсивн!сть смуг з максимумами 1,95 та 2,07еВ. Це прекрасно корелюе з данимн внм!рю-вань фоголюмншсценцГ!.

АналоЦчний розрахунок концешрацН р!шюважннх дефект!в в 2пЭ:1п провести поки що неможливо з ряду причин. По-перше, при вкаэзних умоиах точно не в)домнй мёхан!зм дофектоутвореиня (Ш' т-тк! чи Френкеля). По-друге, в!дсутня'' 1нформац1я про енергетичне положения м)жвуэь'лышх агом1в та асоц1ативиих дефект1в р/яного типу. Однак, деяк! оцшки все ж таки зробити можна. 0ск1дьки добуюк ¿Л* для куб1чного 2пБ блнзькнй до аналог1чноТ величини в гпве, то енгальпП у творения асоц!ат1в типу УА1) машгь бути близь-к1, що. означав приблиэну р)вн1сть концентратЦЯ асоц!ативних дефект!в. Враховуючи максимальне експеримектальне значения концентрат! в|льних д1рок р=*ю13см"3, одержимо £'а=0,25еБ, що близь-ко до £ц"-0,22еВ, зиайдено! з шм1рювань електропроыдност!.

Як сл!дуо з результата попердн|х досл!джень, крайове випро-м!нювання в кристалах 2п5е при 300К значно подавлене. Шляхом выпалу низькоомних пТдложок селен1ду та сульф!ду цинку в акгивова-иих парах 5е нами отриман! шари р-гпБе, в спектрах фотолюм!нес-ценцП при 300К яких присутня смуга з Аютажа2,67еЪ. 1итенсивн)сть останньо! максимальна при температурах в!длалу -1000К.

В цьому розд!л! описан! також результат^ досл|джень 1нжек-ц!йно! електролюм|несценц11 контакта метал - сульфоселен1д цин- . ку, гетероперехода ргпБе-пгпЗ | р-п-гомопереход1в на оснонов! 2п5е та нередлроб1йно'( електролюм1несценц1! вказаннх структур на приклад! поверхнеио-бар'ерних д1од!в Ш-гиБе.

В четвертому розд!л1 розглянут! основ«! ф1зичн! пронеси, як1 визначають спектральн! та !нтегральн| характетеристики фотод!од1в на основ) сульфоселен|д!в цинку. Проведений анал!з впливу ряду параметр^ поверхнево-бар'ерних структур (природи випрямляючого контакту та його тоощинн, матер!алу I р!вня легування Шдложкн) на !х основн! фогоелекгричн! властивост).

Встановлено, що зб!лыяення товщинн металево> пл!вки контак-

т1» шкель-сульфоселешд цинку приводить до зменшення чу тливост! в короткохвильоиому д1апааон1 спектру I эм1ш.ення максимуму в область б1льших донжин к пиль. Зменшення гошдини приводить з одного боку до зб!льшенам пропускания, а з другого - до зростання поверхпевого опору. Кр)м того, при дуже мал1й товщин! (зЮнм) II пл1вц! можлнв! розр;ши, г результат! чого р!зко зменшуегься чут-лнв!сть у всьо'му спектральному 'д1апаэон1 за рахунок змеишення ефекишно! площ! фотодЮду. Альтернативним вар!антом е викорис-тання пл!вок 1Т0, як! магать добру електронров!дн!сть I збер!гають високу прозор!сть до товщин ь-к!лька м!крометр!в. Разом з тим, низыса висота бар'еру структур 1Т0~2пРз (на в!дм1ну в!д 1Т0-2пй) обмежуе IX аикористанця о якоы! фогод!од!в.

Парамегри п!дложки (иатер!ал, р)вень легувадня) влливають головннм чином на довгрхьильову д|лянку спектральних характеристик. зркрема, при змШ! 2пЗе на 2пБ довтохвильовий край зм!щуеть-ся в область мешвих .довжин хвиль, причому величина зсуву р|вна 'р1знцц| ширин заборонених' зон цих .нан!впров1дннк1в. - Змеишення концентраци осноилих пески в п!дложц) приводить др зб1льшення величини фо I, як пасл1док, до спаду чугливост! в облает) енерПй фотон!и, менших шнрини заборонено! зони викпрнстовуваного нап!в-прошдннка. Встаноилен! зв'язкн оснопних параметр!в (.характеристик новерхнёыо-бар'ерних структур з технолог!ею (X виготовлення дозволяють керуватн властнвостями фотодетектор!и. Результата досл!джень показуютъ, що цпегральн) та спектральн) характеристики таких структур адекватно описуються в рамках д!одно} теор!1 внпрнмленпя контактов метал-наи1апров1дник.

Встановлено, що гегеропереходи р2пЗе-п2пБ та польов! тран-знстори з бар'ером ШоттШ на основ! 2лБ можуть працювати в режим! 1ижекц!йного Шдсндення фотоструму. Темпов! та св!глов| характеристики таких структур внзначаються струмами, обмеженими просто-роьнм зарядом.

В п'ятому роздш обгоиорюиться можливост! практичного за-стосуоання ешотовлених д!одних структур. Вони можуть використо-вуватися цасамперед а якост! ирнймач!в ультрафиолетового випром!-ндоащм, оснойн! експлуатац!йн1 парам г-7|м яких приведен! в таблиц).

Таблица

Структура А^'.мкм »МКН Злтах, А/ВТ 0*,Вг",-сМ'Гц1/г

АП-гпЭе ргпБе-пгпЗ польовий транзистор IТ0-2пЭ 0,2-0,47 0,2-0,34 0,3-0,5 0,2-0,34 0,2-0,34 0,4 0,33 0,33 0,33 0,33 0,2 0,15 10 » 1 0,14 10» 3 10» 3 10^ 1012 10»г

Тут ЛХ-область спектрально» чу тливосп. обмежена довжинами хвнль, на яких монохроматична струмова чутлив!рть Бл р!вна 0,1 в!д п максимального значения 5»„,а)1, Атах - довжина хвили!, яка в1дпов1-дае максимуму Б*, О* - виявляюча здатн1сть. Вказан» структури можуть використовуватися: в якост! детектор!в бактерицидно!, ери-темноК та загарнот областей УФ д1апазону спектру (М-гпЗе); для реестрац!! високо1нтерсивного, зркрема, лазерного, липромкшванмя (р2п5е~п2п8); для реестрацП слабких поток!» ультраф1олетового випром!нювання на фон1 потужних засв1ток видимо! облает! спектру ИТО-гпБ).

Шкавнм з практично! точки зору являегься використання досл|джуваних структур в якосп зелено-блакитних св!глод|од!в. Головною В1дм1нн1стю таких структур в1д /снуючих аналог)в е одно-р!дн!сгь свшення по вс1й ллощ! випрямляючого контакту як при прямому так 1 при рберненому зм!щеннях. Це лае змогу р!зко п!дви-щити "асову стаб1льн!сть експлуатац1йннх характеристик св!тлод!о-д!в. ЗовШшня ефективн|сть передпроб!йно! електролюм1несценцИ поверхнево-бар'ерних структур на основI сулыроселеч1д1и цинку у вндим1й облает! спектру не прша 10_э%, чого ц1лком досуатньо для !х використання в прнстроях в!зуального в!дображення ШформацН. Кр!м того, км нригамашп надэвичайно широкий спектр випром!нюван-ня, висок! швидкодЫ та температурна стаб!льн1сть (зО,1%Лрад.). Сукупн1сть цих властивостей дозволяе викорнстозувати передпробШ-

н! св!тлод!оди в якост! швидкод!ючих джерёл з суц1льним спектром випром1нювання в оптико-елекгронн!й апаратур1, метролог!! та 1ншнх областях науки 1 твхШки.

У висновках сформульован! основн! результати роботи:

1.Досл!джено вплив деяких м!м!чних елеменНв (2п, Бе, 1п, В) та способ1в 1х введения (термодифуз1я, (онна 1мплантац1я, в!дпал в фотоактивованих парах халькогену) на тип I величину пров1дност! крнстал)в сульфоселен1д!в цинку. В кожному випадку знайден! умови отримання низькоомного матер1алу та визначен! енергетичн! поло-, ження. елекгрично активннх центр1в. На основ! ннэькоомннх криста-л!в селеШду та сульф)ду цинку виготовлен! поверхнево-бар'ерн! дЮдн I р-п-гомо- та гегеропереходи з ь!дтворюваними та стаб!ль-ними параметрами 1 характеристиками.

2.Вперше в кристаяах сульфоселен!д!в цинку шляхом в!дпалу в парах 1нд!ю отримана д!ркова лров!дн)сть. В облает! к!мнатних температур . П величина. контролюеться акцепторними р!внями з £"а»0,2 ! 0.1еВ для 2пв та 2пбе в!дпов!дно, як! обумовлен! комплексом (У^.Дпгп). Остановлен! природа центр!в та механ!зми випро-мШювально! рекомб!нац11 в отриманих крнсталах. Методом кваз!х!-М1Ч1ЖХ реакц!й проведений анал1тичний розрахунок концентрац!й р1в1юпажних дефект!в в крнсталах 2п5е:1п при допущенн! переважаю-чого утворення пар Френкеля в кат!онн!й п!дгратц1. КоицеитрацИ дефект!в та !х енергетичне положения узгоджуються з результатами вим!р)в електроправ1дност! та фотолюм!несценцИ.

3.Експенрименталыю показано, що при ЗООК смуга фотолюмШес-ценцИ з максимумом б!ля 2,6еВ. дом!нуе в низькоомних крнсталах п~2п5 та шарах р-2п5е, одержаиих в!дпалом Шдложок в фотоактивованих парах селену. Дана смуга спостер!гаетьсй також у спектрах !нжекц!йног електролюмИшсценцИ д1од!в, активними областями яких е вказан! матер!али.

4.Доел! ^жено вплив параметру поверхнево-бар'ериих структур (типу Шдложки I концентраШТ основних нос!Тв в н!й, природи ) товщини випрямлнючото контакту) на 1х фотоелектричи! властивост!. Встановлено, що зменшення концентрат! в!льних електрошв у баз! д!од)в N1-21)30 приводить до зб!лъшення висоти потеиц1ального Сар'еру 1 зменшення фоточутливост! в низькоенергетичн!й облает!

спектру. В Alinih'MHl e;iepi !и Ф01011П1 /ш<£? фогоорум зумовлшшй ем!с1еш елеюронШ з мегалу » зону прои1дност I нан!впров!дника, а при Тш>Еч - генерацию електронно-дЛркових нар и окол! бар'срно! облает! кристалу. Експеримеигальп! залежност! струму короткого замикання та напрут холоеюго ходу у:лоджунньсн з теоретнчннми, отрнманнми в рамках дюдно! Tfopl'f випрямленпя. Встаповлено, що темно»! та евпуюа! вольтамперн! характера. жкн фогопрнймач!и э BiiyipliimiM Шдсиленмям (гетеропереход!! pZnSe-nZnS I польои! |ран-знстори на основ! ZnS) описуюгьсм георк-гю струны, об! еженнх просторовим зарядом.

5.1|а основ! дос^Пджуваиих д!одних структур розроблен! та ciBopeul лаборатории зразки: фотодетектор1н з квантового ефектив-тНетю 0,4*0,5електрон/кван1 для спектрального д!апазону 0,2+

0.47.км; детектор!в бактерицидно'!, ери темно! та загарно! областей УФ-д!алазону; "соннчно-слншх" фоюприймач!» з коеф!п,1ентом пере-криття спекгр!в фоточутлнвост! f сонячного винромНгкшання а умо-вах освПленост! AM 1,5 не б!льше Ю-3; !нжекц!йних св!глод!од!в з зовШшнЬою квант лвога ефекшвШстю 10*4-10"3 квант/елекгрон при 300К для блакитно'Т смугн з максимумом б!ля 2,6еВ.

Основн! >'иулыати опубл!кован! в наступних роботах:

1. Махний В.П., Мельник В.В., Стахира II.И. Получение и свойства слоев сульфоселенндов с дырочной проводимостью.//Физико- химические основы электронного материаловедения. Тез. докл. Новосибирск. -1983.-с. 105.

2. Махний В.П., Мельник В.В., Козак Е.И. Диодные ергуктуры на основе халькогенидов кадмия и цинка.//7 Всесоюзн. конф. по химии, физике и техническому применению халькогенидов. Тез. докл. Киев.-1980.-с.196.

3. Бар-тюк В.Е., Махний В.П., Мельник В.В. Фотоприемники на основе лшрокозонных соединений А-В*".//1!сесош;лн. конф. "Оптико-электронные измерительные устройства и системы". Тез. докл. Томск.-1989.-с.38. <.

4. Махний В.П., Мельник В.В., Собищанский Б.М., Стахира П.И. .Электролюмжгесцентные диоды на основе сульфоселенндов цинка.// Расширенное заседание секции элект ролюминесценции Научного совета по люминесценции АН СССР. Тез. докл. .Вильнюс.-1989.-с.30.

5. м.-шшй В.П., Милышк В.В. Опгоэлектроинме свойства полевых транзисторов на сульфиде цинка.//I Всесомзн. конф. "Физические основы твердотельной электроники". Тез. докл. Ленинград.-1989.-г.А.-с.281.

6. Махний В.И., Малик А.И., Мельник В.В. "Солнечно-слепой" фотодиод на основе- i госструктура IT0-ZnSV/)№I>.-1990.-T.60, вмл.9.-с.146-147. «

7. Баранюк В.£., Махнйй В.Н., Мельник В.В. Широкополосные электролюминесцентные излучатели на основе сульфоселенндов цинка. //ЛТЭ. -1991. -N2. -с.235. ,

8. Махнцй В.П., Баранюк В.Е:, Мельник В.В. Лредпробойная электролюминесценция поверхностно-барьерных диодов на основе сульфоселенндов цинка.//Всес. конф. по электролюминесценции. Тез. докл. Ангарск.-1991. -с.44.

9. L.A.Kosyachenko, VJ'.Makchniy, V.Ye.Baranyuk, V.V. Melnik. Optoelectronic properties of diode lieterostructures based on ZnS and 2nSe.//Collected abstracts fifth international conference ori II-VI compounds.-September 8-13, 199l.-Tan»ano, Okaya-rna, Japan.-p. 172. '

10.C/iocoo изготовления инжекцнонншо светодиода. Махний В.П., Мельник В.В. А.с. N1764474 от 22.05.92.

11.Махний В.II., Мельник В.В., Собищанский Б.М. Оптоэлектронные свойства селенида цинка, легированного индием.// ФПГ.-1992.-т.26, пыа.б.-с. 1140-1141.. , .

12.Козак Е.Н., Махний B-IT., Мельник В.В. Люминесценция монокри-сталлическнх слоев селенида цинка р-тииа проводимости.//Фото-злектриника.-1992.-вып.5.-е.14-18.

J3.L.A.Kosyachenko, V.P.Makctiniy, У.Уе.Вагапуик, V.V. Melnik. Optoelectronic properties of diode heterostructures based on '¿nS and ZnS\i.//S. Of Cryst. Grouth.-1992.-v.ll7.-p.583-586.

14.Махний В.П., Мельник В.В. Детектор ультрафиолетового излучения. //ИТЭ,-1993. -N1.-c.245.

J5.B.6.Баранюк, М.М.Березовський, ЛЛ.Воев|дко, Л.А.Косяченко, В.П.МахШй, В В.Мельник. Одержання та влаетивост! фотодетек-торш на осноШ широкозоиних сполук А2В6.-Зб. доп. м!жн. конф. 1ЕФ'93. -Ужгород. -1993. -с. 87-90.

16.Бараинж В.е., MaxiilH В.П., Мельник В.В., Рнжнков В.Д. Детекто-Р>< юшпуючо! о та ул ртрафюлетопого вппромНгювання на основ!

мироколонних снолук A?Bn.//V мр«нар. конф. "Чагер1алозла»стю . халькоген1д!гнх 1 алмазопод1бпих нам1ппров1дник1в". Тез. доп. Черн1вц1.-1994:-гЛ.-с.22.

17.Махн)й О.В., Мелышк В.В., Соб1щанськин Б.М. Власгивост! крнс-тал1в сульфоселен1д1в цинку, лрговаиих фосфором.//V м!жнар. конф. "Магер1алозиавство халикоген1дннх I алмазопод1бних нап1внроп1дннк1в" Тез. доп. Черн1вц1.-1994.-т JI.-c.156.

18.Махн1й В.П., Мельник В.В., СобПцанськнй K.M. Природа акцептор-них nemplB в кристалах сульфоселен1д!в цннку, леюваннх 1нд1-ем.//УШ наук.-техн. конф. "Химия, физика и технология халь-когенидов и халькогалогрнилои". Тез. доп. Ужгород,.-1994.-с. 148.

Мельник Л.ft. Оптоелеюрониыг; свойства диодных структур на основе сульфоселеиидов цинка. (Рукопись)

Диссертация' на соискание ученой стпн ни кандидата физико-матемашчоских наук по специальности 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков, Черновицкий государственный университет им. Ю.Федышшпа, Черновцы, 1995.

Защшнакпся результаты исследований Физических свойств кристаллов сульфоселеиидов цинка и диодных cipyKryp на их основе и техноло! ических меюдов управления их парами!рами - типом и величиной проводимости, высотой потенциального барьера, спектральными диапазонами фоточувсгвительпости и излучения, временной стабильностью. Экспериментально уоапоолены и .теоретически обоснованы условия получения дырочной проводимое! и при ошш е н«ле! ированных кристаллов сульфоселеиидов цинка в парах 1н. Показано, что отжиг низкоомных (.^дложек п-2п5 и n-ZnSe в активированных парах Se приводит к образованию слоив p~2nSt; и увеличению ишенсивности полос 2,ЗГ> и 2,67эЛ при 300К. Устаноплены механизмы генерации фотоносителей в диодных cipyKiypax различного типа на основе низкоомных кристаллов 2пЗ и XnGe. Приводятся рекомендации но использованию исследуемых структур в качестве фотодете i?ров и электролмминес-цепшых излучателей.

Клгочов! слова: сульфоселен1д цинку, точков! дефекта, поверх-нево-бар'йрн! структури, гетеронерех1д, фоточутлив!сть, люм!нес-п.енц1я.

Melnyk V.V.Optoelectronic properties of /the diodes structures on the base zinc suli'oselenides.

Thesis for a Ph. D. degree at field С'.04.10 - physics of semiconductors and dielectrics, Yu. Fed'fcovych Cherhivtsi State. University, CherniVtsi, 1995.

Thn results of the investigations of physical properties of zinc sulfo-selonides and diode structures on their base and manufacturing-methods of direction their parameters - by type and conductivity size, tiigt potential barrier, the spectrum ranges of photosensll.-ilit.v and radiation, tine stability are defended. It Is oxperimentnlly found and Uieoretioally 'ground that the conditions of cliVimamv.of p-tyjv conductivity at the annealing

undoped zinc sulfo-selen/de crystals in In vapours. The annealing low-Ohmic n-ZnS and n-ZnSe substrates in activatinally Se vapours Induce to formation p-ZnSe layers» and increase an intensivity of the strype 2,35 and 2,67 eV at 300 K are demonstrated. It is determined, that generation mechanisms of photocarriers in various diode structures on the base low-Ohmic ZnS and ZnSe crystals. The recommendations about the using this structures as photodetectors and electroluminescence radiators are Induced.