Создание и фотоэлектрические свойства структур на основе CuJnSe2 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

п и

- 1 пди ■

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОРДЕНА ЛЕНИНА ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ А.Ф.ИОФФЕ

На правах рукописи

МАГОМЕДОВ МУРАД АЛИЕВИЧ

СОЗДАНИЕ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТРУКТУР НА ОСНОВЕ Си0п.5ей

(01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург

1993

Работа выполнена в С.-Петербургском ордена Ленина физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе РАН.

Научный руководитель - доктор физико-математических наук

Рудь Ю.В.

Официальные оппоненты-доктор физико-математических наук

Лебедев A.A., - кандидат физико-математических наук Касаткин В.А.

Ведущая организация - Институт физики твердого тела и

полупроводников АН Белоруссии.

Защита диссертации состоится " ¡£ " 1993 г. в часов на заседании специализированного совета К 003.23.01 Физико -технического института им. А.Ф.Иоффе РАН по адресу : 194021. Санкт - Петербург, Политехническая ул., д.26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "'Xя О.г. 1993 Г-Отзывы об автореферате в двух экземплярах, заверенные печатью, просим выслать по указанному адресу секретарю специализированного совета.

Ученый секретарь специализированного совета

Куликов Г.С.

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К настоящему времени достигнуты значительные успехи в создания высокоэффективных солнечных преобразователей на основе монокристаллических полупроводников^^ .&аЯб и др.) , которые находят применение преимущественно в энергоснабжении космических систем. Широкое использование таких преобразователей в наземных энергетических установках наталкивается на проблемы высокой себестоимости и технологических сложностей изготовления. Поэтому поиск и исследования новых и дешевых материалов, пригодных для создания эффективных элементов, приобретают все большую актуальность.

В большинстве полупроводниковых материалов, используемых при изготовлении эффективных солнечных фотопреобразователей, коэффициент оптического поглощения в спектральном диапазоне излучения Солнца достигает столь высоких значений, что глубина его поглощения не выходит за пределы нескольких микрометров, тогда как толщины массивных кристаллических подложек, из которых создаются солнечные элементы, обычно составляют 200 - 300 микрометров. Поэтому переход на тонкопленочные солнечные элементы и комплексное исследование их физических свойств принадлежит магис -тральному направлению развития солнечной фотоэнергетики.

Одним из наиболее широко исследованных полупроводников в этом плане является сульфид кадмия. Простота технологии и высокая фоточувствительность в области максимума спектра солнечного излучения делают возможным создание на его основе солнечных элементов ( Си^В - (М, СиЗт.&е2-Сс1 & , Сс1Те и др.) , пригодных для широкого применения в качестве наземных фотопреобразователей. Несмотря на значительное число опубликованных работ по исследованию свойств соединений II—VI и их аналогов I —Ш—"VI ^ и полупроводниковых структур на их основе, многие вопросы технологии и, особенно, их взаимосвязь с физическими свойствами остаются до сих пор не изученными вообще или до такой степени, что их применимость остается проблематичной. Между тем очевидно, что расширение круга структур с потенциальным барьером в Си^пСХЗ, может вскрыть новые возможности создания эффективных фотоэлектрических устройств и диагностики самого материала.

Цель работы. Настоящая работа посвящена комплексному физико-технологическому исследованию фотоэлектрических и оптических свойств кристаллов и тонких пленок . направленному в

научном плане на выяснение закономерностей фотоактивного поглощения, а в.практическом - на установление оптимальных условий получения тонких пленок СиЗги$е£ и диодных структур на их основе с требуемыми свойствами.

В процессе работы решались следующие основные задачи:

- осуществление экспериментального выбора условий получения однофазных пленок Си^аЗе^ и Со/ В с контролируемыми фотоэлектрическими свойствами,

- установление зависимостей электрических свойств пленок

от условий их нанесения в методе вакуумного терми-мического напыления вешества стехиометрического состава,

- исследование закономерностей фотоактивного поглощения в однородных пленках Си^п6е2 ,

- создание на основе объемных кристаллов и пленок Смдиодных структур различного типа и проведение сопоставительных исследований спектральных зависимостей их фоточувствительности,

- изучение наведенной анизотропии фоточувствителъности в тонко. 'пленочных диодных структурах на основе

Научная новизна В работе впервые:

- разработаны технологические условия управления типом проводимости и концентрацией свободных носителей заряда тонких пленок СиЗпб^ в диапазоне от Ю16 до 1021 см~^ при Т=300 К путем вакуумного термического распыления предварительно синтезированного вещества,

- установлено соответствие спектральных зависимостей оптического поглощения и фотопроводимости однородных пленок СиЗм^ед и исходных для напыления кристаллов СиЗпбе^.

- в результате исследования фотопроводимости и оптического поглощения определены зонные параметры тонких пленок СиЗа'ое^,

- Разработана технология и получены фоточувствительные структуры разли чного типа на основе пленок

- обнаружен наведенный фотоплеохроязм и определены параметры .

поляризационной фоточувствительности структур на основе плеЛ V и .

кок Си^пре^.

Научная и практическая ценность. Полученные в работе экспериментальные данные привели к обнаружению возможности воспроизводимого управления типом и концентрацией носителей заряда в пленках СиУпбе^, что открывает возможность получения пленочных гомопереходов и многослойных структур в едином, технологическом процессе. Обнаруженная высокая фоточувствительность пленок п- Си^л^е^ также указывает на перспективность применения простой технологии вакуумного термического напыления для создания на их основе фотопреобразователей различного типа.

Экспериментальные результаты исследований фотоэлектрических свойств полученных в работе диодных структур из пленок

могут быть использованы при создании широкополосных фотопреобразователей естественного и линейно-поляризованного излучения.

Зад1ищаемне положения:

1. Управление температурой процесса вакуумного испарения порошкообразного диселенида меди и индия при изотермической конденсации вещества на нагреваемые подложки дает возможность контролировать тип и концентрацию носителей заряда в пленках СиЗп^е^ вплоть до конверсии типа проводимости, что позволяет изготовлять в едином технологическом цикле как п-р, так и многослойные структуры из

2. Квантовая эффективность фотопреобразования в барьерах Шот-тки и фотоэлектрохимических ячейках на основе объемных кристаллов с концентрацией свободных дырок 1016 - 1017 см-3 в глубине фундаментального поглощения СиУпЗе^ остается практически неизменной, что является следствием снижения уровня рекомбинацион-ных потерь на межфазной границе металл (электролит) - полупроводник.

3. Контакт поликристаллических пленок СдЛи$е2 со сколотыми плоскостями слоистых полупроводников (на примере Зийеи СиРеТе^) обнаруживает фотоЕОЛьтаический эффект, который может применяться при создании фотопреобразователей и экспрессной диагностике совершенства поверхности пленок.

4. Ионная имплантация кислорода в пластины С-ц!1пЬе2 п-типа проводимости приводит к образованию п-р-структур, фотоэлектрические параметры которых определяются радиационным легированием Матрицы при внедрении в нее ионов кислорода.

5. Термообработка тонкопленочных гетероструктур п- Сс1 р— -СцУп&е^в вакууме при температурах 200-400°С трансформирует спектральный контур их фоточувствительности таким образом, что увеличивается вклад фотоактивного поглощения в Сс1£> вследствие компенсации в результате диффузионного поступления меди из узкозонной компоненты гетероструктуры.

6. Увеличение фототока короткого замыкания и возникновение поляризационной фоточувствительности достигаются при наклонном падении линейно-поляризованного излучения на приемную плоскость тонкопленочных гетероструктур Сс1£> ~ . Коэффициент фотоплеохроизма растет с увеличением угла падения излучения по квадратичному закону 9~0аи при В = 80° достигает 64$. Увеличение фототока короткого замыкания происходит при совмещении плоскости поляризации с плоскостью падения и обусловлено снижением потерь на отражение. Наведенный фотоплеохроизм обладает поляризационным эффектом окна, который указывает на применимость тонкопленочных гетероструктур в качестве широкополосных фотоанализаторов линейно-поляризованного излучения.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на УШ-й- Международной конференции " Тройные и многокомпонентные соединения" (Кишинев, 1990); на Н-й научной конференции " Фотоэлектрические явления в полупроводниках" ( Ашхабад, 1991); на Ш-й Всесоюзной конференции " Материаловедение халь-когенидных полупроводников" (Черновцы, 1991); на научных семинарах в ФТИ им. А.Ф.Иоффе АН России. 1

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, приведенных в конце автореферата.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Изложена на 223страницах, в том.числе! 54 страницах машинописного текста, содержит 69 рисунков, 8 таблиц и список цитированной литературы из 187 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрена актуальность темы диссертации, сформулированы пели работы, приведено распределение материала по главам. _

Легкая глава является обзорной. 3 ней дан анализ литератур-

ных данных по кристаллической структура, электрическим, оптическим и фотоэлектрическим свойствам соединений класса|-Ш-У|^ и. в частности, Кратко обсуждаются основные представ-

ления о зонной структуре кристаллов с решеткой халькопирита и их применимость к объяснению имевшихся экспериментальных результатов по электронным свойствам исследуемого материала. Подробно рассматриваются результаты использования разнообразных технологий для получения монокристаллов и тонких пленок. Обзор демонстрирует современное состояние исследований и перспектив практического применения соединения В заключении обзора на основании анализа литературных данных сформулированы основные задачи работы.

Вторая глава посвящена описанию технологии получения объемных кристаллов, а также пленок Сс1& . Рассмотрены методики создания омических контактов и спектроскопических измерений, даны схемы экспериментальных установок.

Фотоэлектрические спектры получены как на однородных объемных кристаллах СиНп&е^ . так и на тонких пленках СиЗи£>е2) а также диодных структурах из них. Пленки были

выращены методом вакуумного термического напыления. Объемные кристаллы Си^ий^ получены методом направленной кристаллизации из расплава с близким к стехиометрии соединения составом. Пленки СиЗп$е2 (толщины 0,5-5 мкм) были выращены методами вакуумного термического распыления заранее синтезированного СиЗи$е2 на подложки из оптического стекла, кремния и селенида цинка. Кроме того, в ряде случаев и для возможности сопоставления пленки СиЗп»^ были получены также методом магнетронного распыления (толщины 2-5 мкм) на подложки из стекла. Состав вещества, а также совершенство пленок контролировались, соответственно, с помощью микрорентгеноспектральнсго и рентгеновского анализов. Пленки , использованные в качестве щирокозоиного окне.,

выращивались методом вакуумного термического распыления порошкообразных исходных соединений, взятых в соответствии с указанным выше составом твердого раствора. С целью получения легированных слоев 0А»> осуществлялось введение соответствуют^/. навески чистого индия в состав исходного для испарения вещества. Контакты к пленкам СиЗц£>е2создавались: вакуумным термическим осаждением через маски золота на поверхность вещества р-ткла

и индия в случае п-типа проводимости Си&£е2.

Установка для исследования спектральных зависимостей стационарной фотопроводимости однородных пленок и фотовольтаичес-кого эффекта в различных энергетических барьерах на их основе создана на базе монохроматора ¿РМ-2 с призмой из ЗгОа. Источником излучения служила лампа накаливания типа ПЖ-24. Для получения линейно-поляризованного излучения использовался набор поляризационных фильтров, обеспечивающий степень поляризации излучения — 100% в соответствующих спектральных диапазонах. . Разрезающая способность по энергии в исследованном спектральном диапазоне была не ниже 1 мэВ. Перед измерениями осуществлялась градуировка оптического тракта установки (источник излучения - монохроматор - фокусирующие элементы - оптические окна),по спектральному распределению мощности излучения. Величина сигнала фотопроводимости и фотовольтаического эффекта (в области линейности зависимостей фотоотзет - мощность излучения) на выходе регистрирующей системы пересчитывались на равное число падающих фотонов и, следовательно, полученные указанным образом спектральные зависимости представляли собой зависимость квантового выхода фотопреобразования от энергии падающих фотонов. В процессе исследований изучались также зависимости 'фоточувствительности от интенсивности излучения, температуры образцов (80-450 К) , геометрии_осведения и положения электрического вектора световой волны Е относительно плоскости падения (ПП) излучения. Регистрация фотоответа проводилась как на постоянном, так и на модулированном по интенсивности излучении с применением синхронного детектирования 20 Гц). Для проведения поляризационных измерений фоточувствительности структуры с потенциальным барьером монтировались на столике Федорова, позволяющем плавно изменять ориентации приемной плоскости относительно направления падающего линейно-поляризованного излучения с точностью не хуке + 30

В третьей главе представлены результаты экспериментальных исследований электрических, фотоэлектрических и оптических свойств однородных пленок СиЗп&е^ в зависимости от условий их ьырапивания в методе термического напыления,

Физико-технологические исследования процесса вакуумной конденсации СиЗлкЦ, из одного источника на нагреваемую подложку

дали возможность установить, что однофазные пленки с зеркально-гладкой наружной поверхностью в развитой методике получаются при температурах испарения Ти= 1000-1350°С и подложек Тп= 300--400°С, причем нет необходимости в процессе роста подпитывать паровую фазу легколетучим компонентом. Скорость роста составляла 0,05 мкм/мин.

Температурные зависимости коэффициента Холла Я и удельного сопротивления § полученных пленок не обнаружили зависимости от их толщины и имели обычный для примесной проводимости вид в диапазоне 80 - 300 К. Главной закономерностью обнаруженной сильной зависимости концентрации носителей заряда от температуры испарения является наличие такого граничного значения температуры Т^Р , ниже которого процесс испарения обеспечивает получение электрически однородных пленок п-типа проводимости, а выше - р-типа. Концентрация дырок р (рис.1, кривая 2) с повышением температуры испарения выше 1130°С при Тд=350°С

вначале резко увеличивается по закону р~ТуЛ от значения

101-7 до 1021 см-3

и

а при Ти >12&0 С рост концентрации дырок

существенно замедляется. Рассмотренная зависимость р(Тда) в пленках СцЗп.$е2 находит прямое отражение и -в зависимости удельного сопротивления от температуры испарения. Действительно, как видно из рис.1 (кривая 1) , р при ТИ>1150°С в соответствии с ростом концентрации дырок вначале резко падает, а в области Т^ 1260° С значения практически насыщаются на уровне ~5*10-40м-см.

Максимальное удельное сопротивление в пленках сопутствует конверсии типа проводимости, когда в результате взаимной компенсации концентрации образующихся доноркых

Т-зооК

и акцепторных дефектов сравниваются. Обнаруженные закономерности в зависимостях типа и концентрации носителей заряда (п = 1016 - 1018 см"3, р = 1016 - 1022 см-3 при Т = 300 К) , а также холловской подвижности от температуры испарения связываются с изменениями в атомарно-молекулярном составе паровой фазы и. соответственно, концентрации донорных и акцепторных центров з пленках Си^п ¡зе2. Полученные зависимости концентрации и типа носителей заряда в последующем стали физической основой технологии получения однородных пленок с необходимыми электрическими параметрами, а также структур с потенциальным барьером в тонкопленочном исполнении.

Данные проведенных комплексных исследований стационарной фотопроводимости 1 позволяют сделать вывод, что фоточувствительность пленок п-типа проводимости, как правило, на 3 - 5 порядков была выше, чем пленок р-типа. К тому же важно заметить, что при освещении пленок перемещаемым вдоль их поверхности световым зондом (0~О,1 мм) с длиной волны из области фоточувствительности не удавалось зарегистрировать фотонапряжение, что указывает на достаточную локальную электрическую однородность' получаемых методом термического напыления поликристаллических пленок СиЗн^е^. Последнее подтверждено дан' ными микрорентгеноспектральных измерений атомного состава тонкопленочных образцов. Для лучших пленок удельная фоточувствительность достигает см/(Ом-Вт) (Т=300 К, % = 1,2 мкм) , что характерно для объемных кристаллов II—УI.

Пленки обнаруживают высокую фоточувствительность в широком спектральном диапазоне при 1иО > 1 эВ. Типичные спектральные зависимости и коэффициента оптического поглощения оС(Кио) (рис.2) показывают, что длинноволновый край фотопроводимости в области температур 80 - 330 К экспоненциальный, как и спектр полного поглощения пленок СиЗи^е^ при энергиях фотонов ки)< 1 эВ. Отклонение от экспоненциального закона •Ц4-.лС>) при энергии фотонов ки> < 0,95 эВ связано с фотоактивным поглощением ка уровнях дефектов. Отличия в спектральных зависимостях ЦЬ^) и ос свидетельствуют о влиянии поверхностной рекомбинации, которая возрастает с. увеличением Т>80 К . Относительная скорость поверхностной рекомбинации в полученных пленках - п-типа оказываетс-я невысокой 2 ± 3, а Еремя жизни

фотоэлектронов 1ГП= 10-5 - 10"7с при Т=300 К.

Установленное соответствие спектральных зависимостей фоточувствительности однородных пленок с характерным для п-р-пере-ходов на монокристаллах п- СиУи&е^ свидетельствует о том, что развитый метод получения позволяет воспроизводить в пленках свойства исходных для напыления объемных кристаллов.

Температурная зависимость стационарной фотопроводимости пленок п-Си£)и£е2 ниже 150 К слабая, тогда как при Т > 200 К наступает ее температурное тушение с характерными для полученного вещества энергиями активации Е^бО мэВ (220 - 270 К) и Е2е; 200 мэВ (280 - 330 К). На основании установленного соответ-, ствия температурных зависимостей фототока и удельного сопротивления (1 и _р) предполагается, что температурный ход фоточувствительности пленок в основном определяется ^р (Т).

Крутизна длинноволнового края фотоактивного поглощения тонкопленочных образцов в интервале 80 - 330 К практически не зависит от температуры и находится на характерном для монокристаллов СиЗпуровне, с одной стороны, и полупроводников с прямыми оптическими переходами, с другой стороны. Ширина запрещенной зоны Ев полученных пленок Сисогласуется с известной для монокристаллов аналогичного состава и в области 80-300 К

- 12 -

Люкс-амперные характеристики фототока пленок следуют степенному закону ъ"" Ц , причем в области низких плотностей потока падающего излучения Д показатель у = 1, тогда как с ростом I. показатель у падает до значений 0,6 - 0,7. Установлено, что с понижением температуры происходит расширение интервала плотностей потока излучения, в пределах которого # < 1.

. Эти закономерности свидетельствуют о том, что с ростом ^ в диапазоне температур 80 - 330 К в пленках СиЗиб^наблюдается переход от мономолекулярного механизма рекомбинации = 1) к бимолекулярному,

В этой же главе излагаются результаты исследований электрических и оптических свойств полученных в работе пленок (с! ^ 2 - 5 мкм) в зависимости от условий их легирования индием непосредственно в процессе выращивания. В итоге этих исследований определены технологические параметры получения сильнолегированных пленок, оптические свойства которых указывают на пригодность их применения в качестве широкозонной компоненты при создании гетеропереходов в системе - СиУп£>еа.

Четвертая глава посвящена развитию методик создания и изучению фоточувствительности различного типа барьерных структур на основе пленок СиЭиёеа : гомопереходы п-р- Си диоды

Шоттки С/л. -р-СиЗиЙе2 ; гетероконтакты: электролит-р-СиЗи^е,, Си 1-еГ1е2 - С«Э«Ьег. - СиЯ»*>ег, СЙ $ - СиЯиЦ,, В - Сц Ьи ¿е^.

Гомопереходы получены путем изменения величины Т^ в процессе напыления Си^б^на подложки, находящиеся при постоянной температуре. Развитый метод реализует установленную связь концентрации и типа проводимости носителей заряда с температурой испарения. Полученные этим методом тонкопленочные структуры обладают выраженным выпрямлением и фоточувствительностью в области фундаментального поглощения Си

Диоды Шоттки создавались напылением в вакууме пленок чистого индия на поверхность поликристаллических подложек с концентрацией дырок 1016- Ю1° см"3 при 300 К. Выпрямление в лучших структурах достигает 103 при 1Ы В, изучены особенности механизма токопрохоадения. Структуры обнаруживают широкополосный характер фотоответа при ^ и) >1,03 эВ с токовой фоточувствительностью £>{. г 5 мА/Вт. Длинноволновый край фотоактивного

поглощения барьеров -р- Си^пРеа-экспоненциалъный с четким изломом при =8.1,03' эВ (Т = 300 к) , как и в спектральных зависимостях фотопроводимости пленок, полученных вакуумным термическим распылением Си^ийе^. Показано, что полученные поверхностно-барьерные структуры могут применяться в качестве неселективных фотопреобразователей естественного излучения,

В работе изучены также фотоэлектрические свойства жидкого электролита ("на примере 1^0) с поверхностью поликристаллических пленок Спектральные особенности фотовольтаичес-кого эффекта в таких структурах подобны установленным на барьерах Ль,- Си^Цуэег (объемные кристаллы). Перемещение "капли" жидкого электролита вдоль поверхности пленок может использоваться для контроля их однородности в отношении процесса фотопреобразования, а полученные при этом результаты позволяет сделать вывод о высокой однородности пленок, полученных разработанным методом напыления. Установлено соответствие спектральных зависимостей

«¿м и фоточувствительности ячеек при что указывает на постоянство квантовой эффективности процесса фотопреобразования на границе электролит-поверхность пленок Си Зп{Ьег.

Для создания фоточувствительных структур из поликристаллических пленок Си^5е2были изучены также возможности метода посадки на оптический гетероконтакт слоистых полупроводников (на примере ОиРеТеаиНа полученных гетеропереходах реализован фотовольгаический эффект: для

фоточувствительность доминирует в области фотоактивного поглощения в пленке Од , тогда как для -СиЗк^е^- в области фундаментального поглощения в{/и$е. Эти особенности определяются соответствующей локализацией активной области в таких гетеропереходах^ что определяется электрическими свойствами использованных для контакта фаз. Как и в случае электролита, изменяя положение слоистого вещества вдоль поверхности пленки можно .также легко контролировать фотоэлектрическую однородность пленок Из спектральных зависимостей фотоответа можно сделать вывод о достаточном совершенстве создаваемой при посадке на оптический контакт гетерогранихш, а следовательно, и совериенстве поверхности поликристаллических пленок См Зи йе^. получаемых методом вакуумного напыления.

- 14 -

С целью сопоставления гетеропереходы создавались также напылением на поверхность объемных кристаллов р-СиЗп$е2 (р = 1016- 1019 см"3) тонких пленок п- (Х<3н>(г1 = Ю17- 1019см-3)-Показано, что стационарные вольт-амперные характеристики (ВАХ'} анизотипных гетеропереходов обладают выраженным выпрямлением (К = Ю3- Ю5 при Ц»1 В) . В прямом направлении ^положительный потенциал на р~ Си^и&е^ВАХ ПРИ низких напряжениях подчиняется экспоненциальному закону с показателем £=»4 (Т=300 К), что указывает на рекомбинационный механизм токопереноса. При освещении таких гетеропереходов со стороны СУ$ фоточувствительность имеет широкополосный характер и достигает $-1« 60 мА/Вт, а достаточно резкие длинноволновая и коротковолновая границы фоточувствительности определяются поглощением в контактирующих веществах. С учетом представленных результатов сделан вывод о возможности использования гетеропереходов (НЙ (пленка)--р- (объемный кристалл) в качестве широкополосных фото-

преобразователей естественного излучения.

На основе объемных кристаллов р-СиЗи!эег гетеропереходы изготовлялись также напылением пленок твердого раствотра п-СУ^й»,,.*.»* . параметры кристаллической решетки которого дают возможность улучшить относительно Сс15 совершенство гетерогра-ницы. Стационарные ВАХ этих структур имеют диодный характер (К » 10^ при 11=1 В). При 80 К показатель в экспоненциальной зависимости прямого тока от напряжения ^ = 1,87 и увеличивается с ростом температуры, достигая 2,90 при Т = 300 К. Эта особенность свидетельствует о контролируемой температурой образца конкуренции диффузионного и рекомбинационного механизмов протекания прямого тока. Созданные структуры обладают неселективной фоточувствительностью 3*1 СГ^ мА/Вт в диапазоне между энергиями ширин запрещенных зон С«3п$е2и (¡¿^и^. Фотоэлектрические параметры указывают на возможность применения гетеропереходов ОиУи$е2при создании широкодиааазон-ных фотопреобразователей, повышение квантовой эффективности которых требует решения проблем легирования широкозонного твердого раствора.

Для создания тонкопленочных гетеропереходов методом магне-тронного распыления поликристаллического Си!)и$ее на металлизированную поверхность стекла наносились пленки ОиЧи&е.,

Независимо от электрических свойств исходного вещества такие пленки обладали р-типом проводимости. Затем на зеркальную поверхность пленок 2 мкм) методом вакуумного напыления наносили пленки (d= 2-4 мкм). Выпрямляющие характеристики таких структур были невысокими (К4 5 при U=1 В), токовая фоточувствительность лучших структур достигает ~5 мА/Вт в диапазоне между энергиями ширин запрещенных зон Си!Ь$е2и CAS, а также освещении со стороны CdS. Фотонапряжение холостого хода в таких гетеропереходах~320 мВ, фототок короткого замыкания

— 0,1 мА/см2, фактор заполнения нагрузочной характеристики -0,25 при Т = 300 К. Последующая термообработка тонкопленочных структур в вакууме в диапазоне 200 - 400°С сопровождается увеличением фоточувствительности в области фундаментального поглощения

и снижением в области поглощения что связывается с

диффузионным проникновением меди в Со1ё .

Все выполненные до сих пор исследования фоточувствительности однородных пленок CuÜViS^ и структур из них проводились только в естественном излучении. Для определения возможностей непосредственного применения Си^и$е2 в поляризационной фотоэлектронике было предпринято изучение фоточувствительности тонкопленочных гетеропереходов Cdí> - Cudn&e2B линейно-поляризованном излучении (ЛПИ). При наклонном падении линейно-поляризованного излучения на приемную плоскость структуры ColS -

- СиЗм$ег возникает поляризационная фоточувствительность. Коэффициент фотоплеохроизма увеличивав тся квадратично с ростом угла падения 0 и при 0 = 80° достигает 64$. Обнаруженный эффект слабо зависит от энергии падающих фотонов во всей области фоточувствительности. Как видно из

рис.3, фототок в поляризации Рис.3.

1л>,эЬ

|| ПП доминирует, причем при совмещении электрического вектора Е* с ПП фототок при Э = 70° возрастает на. ~ 29% по сравнению с 0 = 0°, что соответствует устранению потерь на отражение излучения с поляризацией Е |\Ш1 без применения, просветляющих'покрытий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Совокупность выполненных работ по получению и исследованию тонких пленок Си^мЬе2 и гетеропереходов на их основе позволила получить следующие основные результаты и сделать выводы;

1. Методом вакуумного термического испарения получены однофазные поликристаллические пленки СиЗи5е2 со структурой халькопирита, а также пленки (ИЗ и С3ол?погВ с толщинами до 5 мкм и совершенной зеркальной наружной поверхностью.

2. Предложен и реализован способ управления электрическими свойствами пленок СиУк^ п- и р-типа проводимости, позволяющий в процессе роста изменять концентрацию свободных носителей заряда в диапазоне 10^- 10^ см-3. Выявлена возможность получения пленок с фоточувствительностью до ~2 см/Ом-Вт (X =1,2 мкм, Т = 300 К), характерной для объемных кристаллов II — У|.

3. Исследованы оптическое поглощение и стационарная фотопроводимость пленок Сц^и$Эа • Установлено соответствие спектров оптического и фотоактивного поглощения пленок, определены ширина запрещенной зоны и ее термический коэффициент, согласующиеся

с известными для объемных кристаллов

4. Исследованы зависимости собственной фотопроводимости пленок СиЗп£ег от температуры и плотности потока падающего излучения. Обнаружено температурное гашение фотопроводимости, а также переход от линейной к сублинейной зависимости фототока, наступающий при увеличении плотности потока.излучения, что указывает на изменения в механизме рекомбинации. Определены значения энергий активации уровней дефектов ^50 и «200 мэВ для пленок СиЗи&еа.

5. Предложен метод получения пленочных п-р-переходов из

путем управления температурой испарения СиУн&е^ в процессе вакуумного термического напыления.

6. Методом вакуумного напыления пленок индия на поверхность объемных кристаллов р- СиЗп$>е2 созданы выпрямляющие фоточувст-'вительные структуры, длинноволновый край фоточувствительности