Влияние гетеровалентного легирования на электрофизические свойства Sn0,63 Pb0,32 Ge0,05 Te и самокомпенсацию примесей в PbSe тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

£75 м 3 С МАЙ 2301)

ОСИПОВ Павел Анатольевич

ВЛИЯНИЕ ГЕТЕРОВАЛЕНТНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗпобзРЬозгСеодкТе И САМОКОМПЕНСАЦИЮ ПРИМЕСЕЙ В Pb.Se

Специальность 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математический наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственном Техническом

Университете.

Научные руководители:

Доктор физико-математических наук, профессор Немов Сергей Александрович Кандидат физико-математических наук, доцент Зыков Валерий Андреевич Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, профессор Грабов Владимир Минович Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Попов Валерий Владимирович Ведущая организация:

Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет (ЛЭТИ)

Защита состоится 13 июня 2000 г. в на заседании диссертационного

совета К 063.38.16 в Санкт-Петербургском Государственном Техническом университете по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГТУ.

Автореферат разослан / 2 мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук доцент

В>2 '3-9, 05

О.А.Подсвиров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Узкозонные халькогенвды свинца, олова и твердые растворы на их основе традиционно используются для изготовления источников и приемников ИК-излучения, в термоэлектрических преобразователях энергии. Обнаружение в твердых растворах РЬ^ЯхТе сверхпроводящего перехода с высокими для полупроводников критическими температурами Тс ~ (2-4) К открыло новые направления использования. Твердые растворы с такими критическими температурами могут быть использованы для создания сверхпроводящих болометров, работающих при гелиевых температурах. Свойства халькогенидов свинца и олова достаточно хорошо изучены и описаны в литературе, однако остается неисследованным целый ряд практически важных вопросов, требующих дальнейшего изучения.

Одним из способов управления электронными свойствами полупроводников является легирование. Применительно к халькогенидам свинца легирование материала сопровождается рядом эффектов, сильно влияющих на электронные проявления примеси. Одним из таких эффектов является самокомпенсация примеси собственными дефектами, которая, при определенных условиях, способствует получению образцов с предельно низкими концентрациями носителей тока. Примером системы, в которой эффект самокомпенсации способен сильно влиять на концентрацию носителей тока, является селенид свинца, легированный примесью таллия. Особенности легирующего действия примеси Т1 в объемных равновесных образцах РЬБе достаточно хорошо изучены. Установлено, что при легировании селенида свинца таллием, проявляется эффект самокомпенсации примеси, описываемый в рамках модели компенсации одиночными вакансиями. При этом при содержании таллия Л^у ~ 0,24 ат.% в образцах, насыщенных свинцом, удавалось получать концентрации носителей, близкие к собственным. Для изготовления фотоприемников используются материал в виде топких слоев. Пленки изготавливаются в условиях, отличающихся от условий изготовления объемных образцов. Эти отличия состоят в более низких температурах

получения пленочного материала и определенной степени неравновесности процессов вакуумного напыления. В связи с этим возникает задача определения возможности реализации эффекта самокомпенсации в пленках РЬ8е:Т1 и изготовления компенсированных высокоомных слоев.

Наряду с возможностью проявления эффекта самокомпенсации при легировании халькогенидов свинца примесями V группы таблицы Менделеева принципиально возможно их размещение в обеих подрешетках соединения с проявлением, в зависимости от положения, донорных или акцепторных свойств. Примером такой системы, изученной в настоящей работе, является РЬ8е:Вь Детального исследования поведения примеси висмута в селениде свинца, насколько нам известно, ранее не проводилось. Как уже было сказано выше, для изготовления фотоприемников используются тонкие слои селенида свинца, однако для правильной интерпретации экспериментальных данных необходимо первоначально провести детальное исследование объемных, термодинамически равновесных образцов РЬ8е:В1 с тем, чтобы потом использовать полученные результаты при исследовании пленок.

Твердый раствор 8по,бзРЬо,з2Сео,о5Те:1п - перспективный материал для создания сверхпроводящих болометров, работающих в гелиевой области температур. При исследовании объемных образцов твердого раствора было установлено, что существенное влияние на явления переноса в этих материалах оказывает примесь 1п. Кроме того, именно индий ответственен за появление сверхпроводящего перехода с критической температурой, достигающей 4 К. Следует отметить, что отсутствие информации об энергетическом спектре дырок затрудняет интерпретацию имеющихся и получаемых экспериментальных данных. Учитывая, что на практике обычно используются тонкие слои твердого раствора, электрофизические свойства которых ранее практически не изучались, в диссертации ставится задача исследования электрофизических свойств и энергетического спектра пленок четверного твердого раствора 8по,бзРЬо,з2Сео,о5Те с примесью индия.

Цели и задачи исследования. Целью работы является экспериментальное исследование особенностей проявления гетеровалентного

легирования в халькогенидах свинца при осуществлении эффекта самокомпенсации в пленках РЬ8е:Т1, самокомпенсации примеси В1 в объемных образцах РЬБе, с учетом возможного перераспределения примеси между подрешетками соединения, а также изучение электрофизических свойств и энергетического спектра дырок в пленках твердого раствора 8по,бзРЬо,з2Се0,о5Те:1п.

В работе решаются следующие конкретные задачи: 8 Определение возможности осуществления эффекта самокомпенсации в тонких слоях РЬ8е:Т1.

■ Исследование особенностей дефектообразования, присущих пленкам РЬ8е:Т1, полученных вакуумным напылением.

■ Проведение модельных расчетов в рамках теории самокомпенсации примеси.

■ Исследование дефектообразования в присутствии примеси в объемных образцах РЬБе.

■ Исследование концентрационных и температурных зависимостей удельного сопротивления, коэффициентов Холла и Зеебека в тонких слоях 8по,бзРЬо,з20ео,о5Те:1п.

" Исследование сверхпроводящих свойств пленок твердого раствора 8по,бзРЬо,з2Се0,о5Те:1п.

Научная новизна. В работе впервые:

■ Показано, что в тонких слоях РЬБе/П проявляется эффект самокомпенсации.

■ Установлено, что компенсация Т1 в пленках РЬБе описывается моделью самокомпенсации примеси одиночными вакансиями.

■ Исследовано легирующее действие примеси висмута в объемных образцах РЬБе. Отмечено, что в РЬ8е:(В1,8еязб) наряду с компенсацией примеси собственными дефектами происходит перераспределение висмута между катионной и анионной подрешетками РЬ8е и образование комплексов, включающих атомы примеси и собственные дефекты.

■ Установлено наличие критических точек энергетического спектра дырок в твердом растворе Бпо^зРЬо.згСео.озТе и проведена их идентификация.

■ Показано, что наряду с критическими точками в энергетическом спектре дырок в 8п0>бзРЬо,з2Сео,о5Те:1п проявляется полоса примесных резонансных состояний индия.

Научная и практическая ценность. Результаты выполненных исследований способствуют развитию фундаментальных представлений о поведении примесей в полупроводниках А1УВУ1, об особенностях дефекгообразования в тонких слоях, полученных вакуумным напылением, об энергетическом спектре твердых растворов. Они существенны для понимания процессов, происходящих при легировании полупроводников. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации технологических режимов получения и составов пленок, пригодных для использования в оптоэлектронных приборах и сверхпроводящих болометрах.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Явление самокомпенсации в тонких слоях РЬ8е:Т1 имеет специфику, связанную с наличием неравновесных электрически активных дефектов, учет которых позволяет достичь хорошего согласия теории явления самокомпенсации с экспериментальными данными.

2. В РЬ8е:В1, при относительно малых содержаниях примеси В1 (Л'л, < 0.3 ат.%), компенсация легирующего действия висмута осуществляется одиночными двукратно ионизованными вакансиями свинца. При больших содержаниях В1 необходимо дополнительно учитывать перераспределение атомов висмута между катиошюй и анионной подрешетками РЬБе, а также комплексообразование с участием атомов В1 и собственных дефектов.

3. Наблюдаемые в четверных твердых растворах Бпо.бзРЬо.згСео.озТегГп на концентрационных зависимостях скачки удельного сопротивления и минимумы коэффициента термоэдс свидетельствуют о наличии особенностей в рассеянии носителей тока, связанных с существованием критических точек в энергетическом спектре дырок. Эти критические точки идентифицированы как £ - экстремум (р ~ 9* 1019 см"3), седловая точка Ь£

(р«3*10 см") и Д - экстремум валентной зоны (р«4,5*10 см ), соответственно.

4. Обнаруженные особенности на концентрационных зависимостях удельного сопротивления и коэффициента термоэдс в области концентраций дырок р > 1021 см"3 - рост удельного сопротивления и резкое снижение коэффициента термоэдс - свидетельствуют о существовании резонансных состояний примеси индия на фоне разрешенного спектра валентной зоны твердого раствора 8по,бзРЬо,з2Сео,о5Те:1п.

5. В пленках твердого раствора 8по,бзРЬо.з2Сео,о5Те:1п при частичном заполнении резонансных состояний индия электронами наблюдается сверхпроводящий переход с критической температурой, достигающей 4 К.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на научно-технической конференции "Фундаментальные исследования в технических университетах» (16-17 июня 1997 г., Гатчина), на 1-ой городской студенческой научной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой наноэлектронике (28 ноября 1997 г., Санкт-Петербург), на 2-ой городской научной конференции студентов и аспирантов по физике полупроводников и полупроводниковой наноэлектронике (10-11 декабря 1998 г., Санкт-Петербург), на 6 межгосударственном семинаре "Термоэлектрики и их применение" (27 октября 1998 г., Санкт-Петербург), на 2-ой научной молодежной школе "Поверхность и границы раздела структур микро- и наноэлектроники" (2-4 ноября 1999 г., Санкт-Петербург), на Всероссийской молодежной научной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (30 ноября-3 декабря 1999 г., Санкт-Петербург).

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 11 работах, список которых приведен в конце автореферата.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, списка цитируемой литературы из 64 наименований и приложения. Диссертация изложена на 133 страницах, включая 27 рисунков и 4 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цели и задачи работы, отмечены ее новизна, научная и практическая значимость полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен литературный обзор. Представлены данные об основных физико-химических свойствах халькогснидов свинца и олова. Рассмотрены основные известные экспериментальные данные об исследуемых в диссертации системах. Приведена теория самокомпенсации примеси одиночными вакансиями и комплексами примесный атом-вакансии. В заключении обзора сделан вывод, что халькогениды свинца, олова и твердые растворы на их основе достаточно хорошо изучены, однако остается целый ряд практически важных вопросов, требующих детального изучения. На основании этого вывода сформулированы цель и задачи диссертации.

Во второй главе обоснована и описана методика изготовления исследованных в работе образцов. Объемные образцы были изготовлены металлокерамическим методом. Синтез слитков проводился из компонентов полупроводниковой чистоты, при температурах, превышающих температуру плавления соединения на 25 - 50 °С, в условиях постоянного перемешивании расплава. Полученный слиток размельчался до среднего размера зерна 0,1 мм. Из полученного порошка методом горячего прессования изготавливались образцы, которые затем подвергались гомогенизирующему отжигу при 650 °С в течение 100 часов при контролируемом давлении паров халькогена.

Пленки РЬБе:Т1 изготавливались вакуумным напылением модифицированным методом горячей стенки на свежие сколы <111> ВаРг. Температуры конденсации составляли 250 - 350 °С. Напыление производилось из двух независимых источников, позволявших создать калиброванные потоки вещества, которые смешивались в непосредственной близи от поверхности подложек. В один испаритель загружалось напыляемое вещество, в другой - в зависимости от целей - селен или свинец.

Слои твердого раствора Sno,63Pbo,32Geo,o5Te:In изготавливались методом лазерного напыления. В качестве мишени использовались объемные образцы Sno,63Pbo,32Geo,o5Te:In, изготовленные по металлокерамической технологии. Мишень размещалась на вращающемся столике, что обеспечивало равномерность испарения последней. В фокусе лазерного луча происходило испарение мишени, образовавшийся пар направлялся на слюдяные подложки, нагретые до температуры 150-200 °С. Мощность лазерного излучения составляла 1,2*109 Вт/см2.

В третьей главе описана методика исследования электрофизических свойств легированных кристаллов и пленок. В качестве основного метода исследования было выбрано совместное изучение температурных и концентрационных зависимостей основных кинетических коэффициентов -удельной электропроводности, коэффициентов Холла и Зеебека. Описаны сложности, возникающие при измерении кинетических коэффициентов в халькогенидах свинца и олова — материалах термоэлектрической группы и специальные меры, обеспечивающие изотермичность условий измерения.

Описана измерительная установка и рамки-держатели массивных и пленочных образцов, разработанные для обеспечения изотермичности условий измерения. Приведены оценки относительных погрешностей, возникающих при измерении кинетических коэффициентов, которые составляют ±3% для удельной электропроводности, ±5% для коэффициентов Холла и термоэдс с коэффициентом надежности равным 0,9.

Четвертая глава посвящена исследованию особенностей дефектообразования в эпитаксиальных пленках PbSe, легированных таллием и сверхстехиометрическим свинцом. Исследованные пленки были изготовлены модифицированным методом горячей стенки. Температура подложек в процессе напыления Ч\ варьировалась от 250 до 350 °С. Толщина полученных пленок составляла 0,4 - 0,7 мкм.

Первоначально ставилась задача выяснения возможности осуществления эффекта самокомпенсации в эпитаксиальных пленках PbSe:Tl, полученных при различных Tk. Для решения этой задачи была проанализирована зависимость

концентрации и типа носителей тока от содержания сверхстехиометрического свинца, при различных температурах конденсации и содержаниях таллия. Полученные зависимости имели вид плавных кривых с двумя участками насыщения концентрации носителей тока - при низких (область 1) и высоких (область 2) температурах дополнительного источника свинца.

По уровню насыщения в области 1 из расчета однократной ионизации таллия определялось Ып в пленке. По содержанию примеси в шихте и пленке оценена величина коэффициента переноса примеси (доля примеси, перешедшей из шихты в пленку) в процессе напыления. Установлено, что коэффициент переноса составляет 82% при 7* = 250°С, 62% при Тк = 300 °С и 44% при Тк=350 °С. По уровням насыщения в области 2 и содержанию таллия в пленке определялась концентрация электрически активных дефектов, компенсирующих легирующее действие примеси. Так, при 71 = 350 °С и содержании таллия в шихте Лп = 0,2 ат.% концентрация дефектов составляет [^+] = 7*1018 см"\ а при Ып = 0А ат% = 1.3*1019 см-3. Концентрация

дефектов, соответствующая границе области гомогенности нелегированного РЬБе при 350 °С составляет ~3*1018 см"3 [1]. Таким образом, показано, что увеличение содержания таллия в пленке РЬБе вызывает увеличение предельной концентрации собственных дефектов. Это прямо свидетельствует о том, что в пленках РЬ8е:Т1, полученных вакуумным напылением, проявляется эффект самокомпенсации.

Для количественных оценок эффекта самокомпенсации были изготовлены серии образцов РЬБе:Т1, с содержанием таллия в шихте до 1,8 ат.% (7* = 250 °С). Установлено, что при содержании примеси в пленке выше 0,5 ат.% экспериментальная и теоретическая зависимости п,р (А^п) хорошо согласуются - они показывают слабый рост концентрации дырок (рис. 1). В то же время, при более низких концентрациях таллия в ходе кривых наблюдаются существенные отличия. При содержании таллия в образце меньше 0,15 ат% концентрация носителей тока в пленке практически постоянна, основными носителями тока являются электроны, и их концентрация составляет величину ~3*1019 см"3. При увеличении содержания таллия происходит резкое увеличение

концентрации дырок и смена типа проводимости. В то же время расчет по теории самокомпенсации [2] показывает, что смена типа проводимости при 1\ — 250 °С должна происходить при очень малых Nri, а при содержаниях таллия, превышающих 0,1 ат%, концентрация дырок р«(5-7)*1018см"3 и меняется незначительно. Показано, что согласие теории с экспериментом достигается, если предпо-

ложить, что в пленочных образцах присутствуют неравновесные донорные дефекты, образование которых можно связать с процессами роста пленки. Концентрация этих дефектов определена из опытов по напылению нелегированных пленок РЬБе, насыщенных свинцом, и составляет 2.8*1019см"3 при температуре конденсации 250 °С. Если учесть концентрацию этих дефектов в уравнении электро-

нейтральности: Ип+п = р У2[VSe2t] + N^ то экспериментальная и расчетная кривые согла-

р, cm'

10'

10

10

10

1—1—I—'—I—1—i—■—I—1—г

3,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50

N^, ат.%

n, cm

Рис. 1 Зависимость концентрации носителей тока от содержания таллия в образцах, насыщенных селеном. Точки - эксперимент. Пунктир -расчет по теории самомокомпенсации без учета дополнительных дефектов, сплошная - с их учетом. Ти — 250 °С

суются во всей области изменения концентрации таллия.

В пленках РЬБе:Т1, с содержанием таллия в шихте до 1,8 ат.% при 7* = 350 °С также наблюдается самокомпенсация акцепторного действия примеси собственными дефектами. И в этом случае, учет неравновесных дефектов, концентрация которых оценена величиной 2*1018см"3, позволяет хорошо согласовать теорию и эксперимент.

Пятая глава посвящена исследованию электрических свойств объемных образцов РЬБе.В!.

Зависимость концентрации электронов от содержания висмута Ив! в образцах РЬ^В^е носит сложный характер. При содержаниях висмута менее 0,5 ат. % концентрация электронов в образцах соответствует количеству введенного Вь Это подтверждает известный факт, что примесь В1 в РЬБе является однократным донором. При более высоких Ад концентрация электронов меньше количества введенной примеси, причем при Ыщ я 0,7 - 1,0 ат.% это отличие достигает двух порядков.

Исследования образцов РЬ^хВ^ену, содержащих избыток селена, показали, что в объемных образцах РЬБе:В1 происходит компенсация легирующего действия висмута за счет образования собственных дефектов -акцепторных вакансий свинца. Введение избытка Бе снижает концентрацию электронов, причем в серии образцов с содержанием В1 до 0,1 ат.% происходит и смена типа проводимости. При отношении избытка Бе (у) к содержанию В1 (х) у/х > 1, зависимость концентрации носителей тока от избытка селена насыщается, что свидетельствует о достижении границы области гомогенности. Следует отметить, что в присутствии примеси В1 предельная растворимость Бе в РЬ5е:В1 увеличивается с ростом Л^,, что является прямым свидетельством проявления эффекта самокомпенсации. Отмечено, что при высоких содержании висмута (0,75 и 1,0 ат.%) концентрация носителей тока не зависит от количества введенного селена.

Анализ зависимости концентрации носителей тока от содержания примеси в насыщенных селеном образцах показал, что при содержании примеси до 0,5 ат.% компенсация легирующего действия примеси В1 удовлетворительно описывается в рамках модели самокомпенсации примеси одиночными вакансиями. При бблыпих содержаниях примеси расчетная концентрация носителей тока более чем в два раза превышает определенную экспериментально.

Наблюдаемую совокупность экспериментальных данных можно объяснить следующим образом. При малых содержаниях висмута

доминирующим является процесс компенсации примеси двукратно ионизованными одиночными вакансиями свинца осуществляемой по механизму самокомпенсации. По мере роста Л^, включаются новые механизмы компенсации, наиболее вероятными из которых являются перераспределение висмута между подрешетками (висмут в узлах свинца - донор, а в узлах селена - акцептор) - при этом происходит примесная самокомпенсация, а также, возможно, образование комплексов, включающих в себя примесные атомы и собственные дефекты.

Шестая глава посвящена исследованию электрофизических свойств твердого раствора 8по,бзРЬо,з2Сео,о5Те, легированного примесью индия. Наиболее яркие особенности наблюдались на изотермах зависимостей коэффициента термоэдс и удельного сопротивления от холловской концентрации дырок (см. рис 2). Наблюдаемые минимумы коэффициента термоэдс 5 и скачки удельного сопротивления р расположены при близких концентрациях дырок р/» 9*1015 см"3, Дг« 3*Ю20 см"3 и р3 да 4,5*1020 см"3. Отмеченные особенности указывают на сложное строение валентной зоны твердого раствора, на наличие критических точек в энергетическом спектре дырок.

В самом деле, при прохождении уровнем Ферми через вершину дополнительного экстремума валентной зоны "включается" новый механизм рассеяния - межзонное рассеяние дырок. При этом дырки получают возможность без изменения своей энергии рассеиваться в дополнительный экстремум валентной зоны. Соответственно, на энергетической зависимости времени релаксации т(е) появляется излом, что приводит к соответствующим особенностям на концентрационной зависимости удельного сопротивления -скачка, и на зависимости коэффициента термоэдс - минимума (это видно,

, _ Аг0 л-2 к0Т

например, из формулы Б -

е 3 £у

с/1пг

сЛп с

\

3 + -

2

справедливой в случае

/

сильного вырождения).

Используя подобие энергетического спектра валентной зоны полупроводников типа А4Вб и то обстоятельство, что основу исследуемого твердого раствора составляет БпТе на основе данных о строении валентной зоны БпТе [3], обнаруженные критические точки идентифицированы как Е-

экстремум валентной зоны (Р1« 9*1019 см"3), седловая точка Ы 3*1020 см"3) и

в -120 К В -300 К

валентной

,20 „ -Зч

Р, СМ

А- экстремум зоны (рз» 4,5*10^ см""') соответственно.

В области концентраций дырок р > 1,5*1021 см"3 наблюдается рост удельного сопротивления и дополнительное снижение коэффициента термоэдс, которые нельзя связать с существованием еще какой-либо критической точки энергетического спектра (поскольку эксперименты и

Рис. 2 Зависимость коэффициента термоэдс 5 расчеты для БпТе не

от холловской концентрации дырок р. Внизу указывают на наличие в этой плотность состояний теллурида олова по

данным [3] области концентраций дырок

критических точек)

Следовательно наблюдаемая особенность свидетельствует о существовании не фоне энергетического спектра дырок в твердом растворе 8п0>бзРЬо,з2Сео,о5Те:1г полосы примесных резонансных состояний индия и о вхождении уровня Ферш в эту полосу. Дополнительным свидетельством в пользу этого предположен» является наблюдение при концентрациях дырок р> ДО25 см"3 сверхпроводящей перехода с критической температурой Тс«4, поскольку ранее былс

установлено, что сверхпроводящий переход в 8пТе:1п с критическими температурами такого порядка обусловлен резонансными состояниями индия.

Таким образом, одновременное наблюдение роста удельного сопротивления и падения коэффициента термоэдс, обнаружение сверхпроводящего перехода свидетельствуют о вхождении уровня Ферми в полосу примесных резонансных состояний 1п.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ Основные результаты диссертационного исследования можно сформулировать следующим образом.

1. Проведены физико-технологические исследования, включающие исследования электрических свойств пленок РЬ8е:(Т1,РЬиЛ), изготовленных на ориентирующих подложках (111) Вар2 при различных температурах конденсации (250 - 350 °С), содержании таллия (до 1,8 ат.%) и температурах дополнительного источника свинца (100 - 750 °С).

1.1.Показано, что в эпитаксиальных пленках РЬ8е:(Т1,РЬтб), проявляется

эффект самокомпенсации. 1.2.0пределены концентрации электрически активных дефектов в тонких слоях (При содержании таллия в шихте Ип = 0,2 ат.%, = 0,67*1019 см"3 при Тк - 350 °С, [У^] = 2,25*1019 см'3 при Тк = 250 °С и [У!3е2+Н,15*1019 см-3 при Тк = 300 °С). При Иг, = 0,4 а1. % и Тк = 350 °С концентрация дефектов [У$е2+] = 1,3*1019 см"3).

1.3.Установлено, что компенсация акцепторного действия примеси Т1 в исследованных слоях хорошо описывается в рамках модели самокомпенсации примеси одиночными вакансиями с учетом неравновесных дефектов, образование которых связанно с процессами роста пленки.

1.4. Показано, что дефекты осуществляющие самокомпенсацию и неравновесные дефекты связанные с процессами роста - дефекты одного типа.

2. Проведено исследование особенностей легирования висмутом РЬБе.

2.1.Установлено, что при N3, <0,3ат.% примесь висмута в РЬБе является донором и дает один электрон на атом примеси.

2.2.Показано, что при относительно небольших концентрациях примеси висмута (до 0,3 ат.%) электронные свойства материала определяются компенсацией примеси одиночными двукратно ионизованными вакансиями свинца по механизму самокомпенсации.

2.3.При концентрациях примеси Ыщ > 0,3 ат.% необходимо дополнительно учитывать перераспределение атомов висмута между анионной и катионной подрешегками соединения, а также процесс образования комплексов, включающих, вероятно, примесные атомы и точечные дефекты.

3. Исследованы электрофизические свойства слоев четверного твердого

раствора 8по,бзРЬо,з2Сео,о5Те:1п.

3.1.На зависимостях удельного сопротивления и коэффициента термоэдс от холловской концентрации дырок (р) при близких значениях р обнаружены особенности - скачки удельного сопротивления и минимумы коэффициента термоэдс.

3.2.0бнаруженные особенности данных по явлениям переноса свидетельствуют о сложном строении валентной зоны твердого раствора и о пересечении уровнем Ферми критических точек энергетического спектра. Опираясь на данные о строении валентных зон БпТе, критические точки идентифицированы как Е- экстремум валентной зоны (р; « 9*1019 см"3), седловая точка Ы (р2 ~ 3*Ю20 см"3) и Л- экстремум валентной зоны (р; ~ 4,5* Ю20 см"3).

3.3.В области концентраций дырокр> 1,5*1021 см"3 наблюдалось снижение коэффициента термоэдс, рост удельного сопротивление и появление сверхпроводящего перехода с критической температурой 7'с ~ 3 - 4 К. Указанные особенности связаны с существованием в этой области концентраций дырок полосы примесных резонансных состояний индия.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

1. С.А. Немов, Т.А. Гаврикова, В.А. Зыков, П.А. Осипов, В.И. Прошин "Особенности электрической компенсации примеси висмута в PbSe", ФТП, 32,7, стр. 775-777 (1998).

2. В.А. Зыков, Т.А. Гаврикова, С.А. Немов, П.А. Осипов "Явление самокомпенсации в тонких слоях PbSe:77", ФТП, 33,1, стр. 27-30 (1999).

3. С.А. Немов, С.Ф. Мусихин, П.А. Осипов, В.И. Пропшн "Энергетический спектр твердых растворов (Sn0.sупЬ о. is) о, «С а о, os Те ", ФТТ, 42, 4, с. 627-629 (2000).

4. С.А. Немов, Ю.И. Равич, В.А. Зыков, Т.А. Гаврикова, В.И. Прошин, П.А. Осипов "Самокомпенсация в объемных и тонкопленочных образцах халъкогепидов свинца с различной лигатурой", "Фундаментальные исследования в технических университетах» Материалы научно-технической конференции 16-17 июня 1997 г. страшщы 239-240

5. П.А. Осипов, С.А. Немов "Явление самокомпенсации в PbSe.Bi", тезисы докладов 1-ой городской студенческой научной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой наноэлекгронике, 28 ноября 1997 г. страницы 51-52

6. П.А. Осипов, В.А. Зыков "Амфотерное поведение примеси висмута в эпитаксиальных пленках халъкогепидов свинца", тезисы докладов 1-ой городской студенческой научной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой наноэлектронике, 28 ноября 1997 г. страницы 52-53.

7. П.А. Осипов, II.B. Савинцев, В.А. Зыков, С.А. Немов "Особенности дефектообразования в PbSe:Tl ", тезисы докладов 2-ой городской научной конференции студентов и аспирантов по физике полупроводников и полупроводниковой наноэлектронике, 10-11 декабря 1998 г. страшщы 52-53.

8. П.А. Осипов, Т.А. Гаврикова, В.А. Зыков, С.А. Немов "Дефектообразование в кристаллах и тонких слоях PbSe с примесью висмута", тезисы докладов 6-го Межгосударственного семинара "Термоэлектрики и их применение"(27 октября 1998 г.) стр.97-101, Санкт-Петербург, 1999.

9. П.А. Осипов "Влияние гетеровалентного легирования на дефектообразование в тонких слоях РЬБе.'П", тезисы докладов 2-ой Научной молодежной школы "поверхность и границы раздела структур микро- и наноэлектроники" (2-4 ноября 1999 г.), стр. 39, Санкт-Петербург.

10.П.А Осипов, С.А. Немов, В.А. Зыков. "Энергетический спектр твердого раствора (РЬ о,з5$Щ,ы) о, язСео^зТе с примесью 1п", тезисы докладов Всероссийской молодежной научной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектроники (30 ноября - 3 декабря 1999 г.), стр. 113, Санкт-Петербург.

11.И.О. Шевелева, П.А Осипов, С.А. Немов, Д.В. Шамшур. "Сверхпроводящие свойства твердого раствора (РЬо.з^По,б5)о.9^ео,о5Те:1п", тезисы докладов Всероссийской молодежной научной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектроники (30 ноября -3 декабря 1999 г.), стр. 114, Санкт-Петербург.

1. Н.Х. Абрикосов, Л.Е. Шелимова. "Полупроводниковые материалы на основе соединений А4Вб", Москва, Наука, 1968, 384 с.

2. В.И. Кайданов, С.А. Немов, Ю.И. Равич "Самокомпенсация электрически активных примесей собственными дефектами в полупроводниках типа А4Вб", ФТП, т. 28, № 3 (1994), стр. 369-393.

3. O.E. Квятковский. "Строение валентной зоны соединений A1VBVI", ФТТ, 32, 10 (1990), с. 2862-2868.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Введение.

Положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Физико-химические свойства халькогенидов свинца и олова.

1.1. Кристаллическая структура и химическая связь.

1.2. Особенности фазовой диаграммы халькогенидов свинца и олова.

1.3. Зонная структура халькогенидов свинца и олова.

1.4. Механизмы рассеяния носителей тока.

1.5. Методы контроля концентрации собственных дефектов в халькогенидах свинца и олова.

1.6. Основы теории явления самокомпенсации.

1.6.1. Компенсация акцепторов одиночными вакансиями.

1.6.2. Компенсация комплексами примесь-вакансия.

1.6.3. Компенсация нейтральными комплексами.

1.7. Специфика поведения примесей-в^а^у^генидах свинца и олова.

1.7.1. Примесь Т1 в РЬ8е.

1.7.2. Примесь В1 в РЬБе и РЬТе.

1.7.3. Примесь 1п в БпТе и твердых растворах на его основе.

1.8. Выводы и постановка задачи.

Глава 2. Технология изготовления образцов.

2.1. Методика изготовления массивных образцов.

2.2. Модифицированный метод горячей стенки.

2.3. Метод лазерного напыления.

Глава 3. Методика эксперимента.

3.1. Выбор методов исследования.

3.2. Особенности измерения кинетических коэффициентов в термоэлектрических материалах.

3.3. Универсальная установка для измерения кинетических коэффициентов

3.4. Держатель массивных образцов (измерительная ячейка).

3.5. Держатель пленочных образцов.

-33.6. Рабочие формулы для вычисления кинетических коэффициентов.

Глава 4. Особенности дефектообразования в пленках PbSe:Tl.

4.1. Оценка возможности наблюдения эффекта самокомпенсации в пленках

PbSe:Tl.

4.2. Особенности самокомпенсации в пленках PbSe:Tl.

4.3. Выводы к главе 4.

Глава 5. Самокомпенсация в образцах PbSe с примесью Bi.

5.1. Введение.

5.2. Легирующее действие висмута в образцах стехиометрического состава

Pbi.xBixSe.

5.3. Легирующее действие висмута в PbSe в присутствии избытка селена.

5.4. Максимально компенсированные образцы.

5.5. Обсуждение экспериментальных результатов.

5.6. Выводы к главе 5.

Глава 6. Особенности электрофизических свойств и энергетического спектра твердых растворов (Sno,65Pbo,35)o,95Geo,o5Te:In.

6.1. Введение.

6.2. Удельное сопротивления и коэффициент термоэдс

Sno,65Pbo,35)o,95Geo,o5Te: In.

6.3. Особенности энергетического спектра дырок в четверных твердых растворах (Sno;65Pbo,35)Geo,o5Te.

6.4. Резонансные состояния примеси индия в (Sno,65Pbo,35)Geo,o5Te.Ill

6.5. Выводы к главе 6.

Актуальность работы. Полупроводниковые свойства халькогенидов свинца и олова известны очень давно. В частности, в 1865 г. Стефаном в сульфиде свинца по данным термоэдс были обнаружены электронный и дырочный тип проводимости, а в 1874 г. Брауном открыто выпрямляющее действие контакта металл-РЬБ. Первоначально эти соединения использовались в ИК-технике в качестве фотосопротивлений. Исследования халькогенидов свинца, проведенные в конце 60-х и начале 70-х годов, а также усовершенствование технологии позволили значительно улучшить характеристики получаемых материалов и расширить их область применения. Например, на основе халькогенидов свинца стали изготавливаться фотодиоды и лазеры ИК- диапазона с перестраиваемой длиной волны. В дальнейшем проводились исследования свойств халькогенидов свинца и олова, легированных различными примесями, исследования особенностей зонной структуры и т.д. К настоящему времени эти материалы достаточно хорошо изучены, однако остается целый ряд принципиально важных вопросов, требующих детального изучения.

Для практического использования халькогенидов свинца и олова (да и любого полупроводника вообще) необходимо управлять концентрацией и типом носителей тока, для чего обычно используется легирование электроактивными примесями. При этом необходимо иметь информацию об особенностях поведения примесей, о строении энергетических зон легируемого соединения, об особенностях дефектообразования в нем.

Особенности поведения примеси таллия в массивных равновесных образцах селенида свинца достаточно подробно изучены и описаны в литературе. Установлено, что при легировании селенида свинца таллием проявляется эффект самокомпенсации примеси, причем особенности самокомпенсации описываются в рамках простейшей модели самокомпенсации примеси одиночными вакансиями. Однако, на практике, для изготовления фотоприемников используются не массивные образцы, а тонкие слои материала, которые изготавливаются в неравновесных условиях. Соответственно возникает задача, опираясь на данные, полученные для массивных образцов, исследовать, какие особенности в процессы дефектообразования вносят специфические условия изготовления пленочных образцов. Определить возможность осуществления эффекта самокомпенсации в пленках РЬ8е:Т1 и изготовления компенсированных высокоомных слоев.

Детального исследования поведения примеси висмута в селениде свинца, насколько нам известно, не проводилось. Однако вероятно, что примесь висмута в селениде свинца может проявлять амфотерные свойства, проявляя донорное или акцепторное действие, в зависимости от условий вхождения в кристаллическую решетку. Можно ожидать, что использование амфотерности примеси висмута позволит получать образцы селенида свинца, перспективные для изготовления приемников излучения. Как уже было сказано выше, основной формой для практического использования являются тонкие слои селенида свинца, однако для правильной интерпретации экспериментальных данных необходимо первоначально провести детальные исследования массивных, термодинамически равновесных образцов РЬ8е:В1 с тем, чтобы потом можно было использовать полученные результаты при исследовании пленок.

Твердый раствор (8по,б5РЬо,з5)о,950ео,о5Те:1п - перспективный материал для создания сверхпроводящих болометров, работающих в гелиевой области температур. При исследовании массивных образцов твердого раствора было установлено, что существенное влияние на явления переноса в этих материалах оказывает примесь индия. Кроме того, именно примесь индия ответственна за появление сверхпроводимости с достаточно высокой для полупроводников критической температурой Тс«4 К. Однако, следует отметить, что интерпретация получаемых экспериментальных данных и выделение вклада примеси индия в эффекты переноса затрудняется отсутствием информации об энергетическом спектре дырок твердого раствора. Кроме того, следует отметить, что в качестве чувствительных элементов в сверхпроводящих болометрах используются тонкие слои, электрофизические свойства которых ранее практически не изучались. В связи с этим возникает задача исследования электрофизических свойств и энергетического спектра четверного твердого раствора (8по,б5РЬо,з5)о,95Сео,о5Те с примесью индия.

Решение этих задач представляет значительный интерес для физики узкозонных полупроводников типа А4В6 и для практических приложений.

Целью представленного исследования является экспериментальное исследование особенностей легирующего действия примесей таллия и висмута в селениде свинца, а также электрофизических свойств и энергетического спектра твердого раствора (8по,б5РЬо,з5)о,950ео,о5Те.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.

1. Получить зависимости концентрации носителей тока от содержания примеси и избытков компонентов соединения в РЬ8е:Т1 и РЬ8е:В1.

2. Исследовать температурные и концентрационные зависимости удельного сопротивления, коэффициентов Холла и Зеебека в образцах твердого раствора (8по,б5РЬо,з5)о,95Сео,о5Те.

3. Произвести расчеты в рамках теории самокомпенсации примеси одиночными вакансиями.

4. Сделать вывод о возможности осуществления эффекта самокомпенсации в РЬ8е:Т1 и РЬ8е:Вг и о возможности применения данных об энергетическом спектре 8пТе для анализа особенностей кинетических коэффициентов в (8по,б5РЬо,з5)о,95Сео,о5Те.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые проведено детальное исследование особенностей дефектообразования в пленках селенида свинца, легированного примесью таллия и оценена возможность осуществления эффекта самокомпенсации.

2. Экспериментально доказано, что при вакуумном напылении тонких слоев РЬ8е:Т1 проявляется эффект самокомпенсации примеси собственными дефектами и показано, что особенности дефектообразования описываются в рамках модели самокомпенсации. Для численного согласования расчетов и экспериментальных данных необходимо учитывать неравновесные электрически активные дефекты, образование которых связано с процессами роста пленки.

3. Исследованы особенности легирующего действия примеси висмута в массивных образцах селенида свинца.

4. Показано, что при невысоких содержаниях висмута в РЬ8е происходит компенсация его электроактивного действия собственными дефектами. При больших содержаниях примеси В1 необходимо учитывать перераспределение примеси висмута между подрешетками свинца и селена и процессы комплексообразования с участием атомов висмута и собственных дефектов.

5. Проведено исследование электрофизических свойств тонких слоев твердого раствора (Бпо^РЬо,35)0,95Сео,о5Те:1п и проведен анализ энергетического спектра дырок.

6. Установлено, что аномалии на зависимостях удельного сопротивления и коэффициента термоэдс четверного твердого раствора (8по,б5РЬо,з5)о,95Сгео,о5Те от холловской концентрации дырок свидетельствуют о наличие в энергетическом спектре дырок твердого раствора ряда критических точек.

7. Проведена идентификация критических точек энергетического спектра дырок твердого раствора как Е- экстремума, седловой точки ЬЕ и А- экстремума валентной зоны.

8. Установлено также, что на фоне энергетического спектра дырок проявляется полоса примесных резонансных состояний индия. При частичном заполнении примесной полосы наблюдается объемная сверхпроводимость с высокими для полупроводников критическими температурами 7с ~ 4 К.

Результаты выполненных исследований способствуют развитию фундаментальных представлений об особенностях дефектообразование в пленках и объемных образцах селенида свинца с различной лигатурой и об энергетическом спектре четверных твердых растворов (8по,б5РЬо,з5)о,95Сео,о5Те. Эти результаты существенны для понимания процессов, происходящих при легировании полупроводников. Кроме того, выполненные диссертационные исследования направлены и на решение практически важных задач -разработку технологии изготовления фоточуствительных слоев РЬБе и оптимизации состава твердых растворов для изготовления сверхпроводящих болометрических приемников гелиевого диапазона.

Положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся следующие положения:

1. Явление самокомпенсации в тонких слоях РЬ8е:Т1 имеет специфику, связанную с наличием неравновесных электрически активных дефектов, учет которых позволяет достичь хорошего согласия теории явления самокомпенсации с экспериментальными данными.

-92. В РЬ8еВ1, при относительно малых содержаниях примеси В1 (А/в,- < 0.3 ат.%) компенсация легирующего действия висмута осуществляется одиночными двукратно ионизованными вакансиями свинца. При больших содержаниях В1 необходимо дополнительно учитывать перераспределение атомов висмута между свинцовой и селеновой подрешетками РЬ8е и процесс комплексообразования с участием атомов В1 и собственных дефектов.

3. Наблюдаемые в четверных твердых растворах (8по,б5РЬо,з5)о,95Сео,о5Те:1п на концентрационных зависимостях скачки удельного сопротивления и минимумы коэффициента термоэдс свидетельствуют о наличии особенностей в рассеянии носителей тока, связанных с существованием критических точек в энергетическом спектре дырок. Эти критические точки идентифицированы как И - экстремум {р « 9*1019 см"3), седловая

20 3 точка ЬЕ (р* 3*10 см") и А - экстремум валентной зоны (р « 4,5*1020 см"3) соответственно.

4. Обнаруженные особенности на концентрационных зависимостях удельного сопротивления коэффициента термоэдс в области

21 3 концентраций дырок р>10 см" - рост удельного сопротивления и резкое снижение коэффициента термоэдс свидетельствуют о существовании резонансных состояний примеси индия на фоне разрешенного спектра валентной зоны твердого раствора

8по>65РЬо,з5)о,950ео,о5Те:1п.

5. В твердом растворе (8по,б5РЬо,з5)о,95Сео,о5Те:1п при частичном заполнении резонансных состояний индия электронами наблюдается сверхпроводящий переход с критической температурой, достигающей 4 К.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, шести глав, основных результатов и выводов, списка цитируемой литературы из 64 наименований и приложения.

Основные результаты и выводы

В диссертационной работе выполнены исследования особенностей процессов дефектообразования в пленках PbSe:Tl и объемных образцах PbSe:Bi, а также исследован энергетический спектр дырок в твердом растворе (Sno,65Pbo,35)o,95Geo,o5Te:In. Основные полученные результаты можно сформулировать следующим образом.

1. Проведены физико-технологические исследования, включающие исследования электрических свойств пленок PbSe:(Tl,PbH36), изготовленных на ориентирующих подложках (111) BaF2 при различных температурах конденсации (250 - 350 °С), содержании таллия (0-1.8 ат.%) и температурах дополнительного источника свинца (0-750 °С).

1.1.Показано, что в эпитаксиальных пленках PbSe:(Tl,Pbm6), проявляется эффект самокомпенсации. 1.2.Определены концентрации электрически активных дефектов в тонких слоях (При содержании таллия в шихте Nn = 0,2 ат.%, [F5/+] = 0,67*1019 см"3 при 7)t = 350 °С, [VSe2+] = 2,25*1019 см'3 при Тк = 250 °С и [VSe2+]=lД5*1019 см"3 при Тк = 300 °С). При N„ = 0,4 at. % и Тк = 350 °С концентрация дефектов [VSe2+J = 1,3*1019 см"3).

1.3.Установлено, что компенсация акцепторного действия примеси таллия в исследованных тонких слоях хорошо описывается в рамках модели самокомпенсации примеси одиночными вакансиями с учетом неравновесных дефектов, образование которых связанно с процессами роста пленки. Близость энергий образования вакансий, определенных нами и в [53], и то, что и в тонких слоях вакансии оказываются двукратно ионизованными, свидетельствует о том, что компенсация в массивных равновесных образцах и в тонких слоях PbSe:Tl осуществляется одним и тем же типом дефектов.

1.4. Показано, что дефекты осуществляющие самокомпенсацию и неравновесные дефекты связанные с процессами роста - дефекты одного типа.

2. Проведено исследование особенностей легирования висмутом PbSe.

2.1.Установлено, что примесь висмута в селениде свинца является донором и дает один электрон на атом примеси. (При А^, < 0,3 ат.%)

2.2.Показано, что при относительно небольших концентрациях примеси висмута (до 0,3 ат.%) доминирующим механизмом компенсации является компенсации примеси одиночными двукратно ионизованными вакансиями свинца.

2.3.При концентрациях примеси > 0,5 ат необходимо дополнительно учитывать перераспределение атомов висмута между селеновой и свинцовой подрешетками соединения, а также процесс образования комплексов, включающих не только примесные атомы но и точечные дефекты.

3. Исследованы электрофизические свойства слоев четверного твердого раствора (8по,б5РЬо,з5)о,950ео,о5Те:1п.

3.1.На зависимостях удельного сопротивления и коэффициента термоэдс от холловской концентрации дырок (р) при близких значениях р обнаружены особенности - скачки удельного сопротивления и минимумы коэффициента термоэдс.

3.2.Показано, что такие особенности свидетельствуют о сложном строении валентной зоны твердого раствора и о пересечении уровнем Ферми критических точек энергетического спектра. Опираясь на данные о строении валентных зон 8пТе, критические точки

19 3 идентифицированы как Е- экстремум валентной зоны (р « 9*10 см" ),

20 3 седловая точка Ы (р «3*10 см") и Л- экстремум валентной зоны (р « 4,5*Ю20 см"3).

3.3.В области концентраций дырок р> 1,5*10 см" наблюдалось снижение коэффициента термоэдс, рост удельного сопротивление и появление сверхпроводящего перехода с критической температурой Тс« 3 - 4К. Указанные особенности связаны с вхождением уровня Ферми в полосу примесных резонансных состояний индия.

-117

Личный вклад автора

Исследованные образцы РЬ8е:Т1 были изготовлены автором, образцы РЬ8е:В1 - совместно с Г.А. Николаевой, а (8по,б5РЬо,з5)о,95Сео,о5Те - совместно с С.Ф. Мусихиным.

Измерение кинетических коэффициентов в пленках РЬ8е:Т1 и массивных образцах РЬ8е:В1 проведено лично автором, а в (8по,б5РЬо,з5)о,950ео,о5Те - совместно с В.И. Прошиным и Д.В. Шамшуром (ФТИ).

Исследование сверхпроводимости в тонких слоях твердого раствора (8по,65РЬо5з5)о,956^0,05Те было выполнено Д.В. Шамшуром в Физико-Техническом институте им. А.Ф.Иоффе.

Обсуждение полученных экспериментальных результатов проведено автором совместно с С.А. Немовым и В.А. Зыковым.

Вся обработка полученных экспериментальных данных, проведение теоретических расчетов выполнены автором.

Результаты исследований доложены на восьми конференциях, на научных семинарах кафедры и опубликованы в трех статьях.

Публикации по теме диссертационной работы

Статьи

1. С.А. Немов, Т.А. Гаврикова, В.А. Зыков, П.А. Осипов, В.И. Прошин "Особенности электрической компенсации примеси висмута в РЬБе", ФТП, 32, 7, стр. 775-777 (1998).

2. В.А. Зыков, Т.А. Гаврикова, С.А. Немов, П.А. Осипов "Явление самокомпенсации в тонких слоях РЪ$е:ТГ, ФТП, 33,1, стр. 27-30 (1999).

3. С.А. Немов, С.Ф. Мусихин, П.А. Осипов, В.И. Прошин "Энергетический спектр твердых растворов (8по,б5РЬо,з5)о,950ео,о5Те", ФТТ, 42, 4, с. 47-49 (2000).

Тезисы конференций

1. С.А. Немов, Ю.И. Равич, В.А. Зыков, Т.А. Гаврикова, В.И. Прошин, П.А. Осипов "Самокомпенсация в объемных и тонкопленочных образцах халькогенидов свинца с различной лигатурой", "Фундаментальные исследования в технических университетах» Материалы научно-технической конференции 16-17 июня 1997 г. страницы 239-240

2. П.А. Осипов, С.А. Немов "Явление самокомпенсации в РЬ8е:ВГ', тезисы докладов 1-ой городской студенческой научной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой наноэлектронике, 28 ноября 1997 г. страницы 51-52

3. П.А. Осипов, В.А. Зыков "Амфотерное поведение примеси висмута в эпитаксиальных пленках халькогенидов свинца", тезисы докладов 1-ой городской студенческой научной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой наноэлектронике, 28 ноября 1997 г. страницы 52-53.

4. П.А. Осипов, П.В. Савинцев, В.А. Зыков, С.А. Немов "Особенности дефектообразования в РЬ8е:Т1", тезисы докладов 2-ой городской научной конференции студентов и аспирантов по физике полупроводников и

-119полупроводниковой наноэлектронике, 10-11 декабря 1998 г. страницы 52-53.

5. П.А. Осипов, Т.А. Гаврикова, В.А. Зыков, С.А. Немов "Дефектообразование в кристаллах и тонких слоях РЬБе с примесью висмута", тезисы докладов 6-го межгосударственного семинара "Термоэлектрики и их применение"(27 октября 1998 г.) стр.97-101, Санкт-Петербург, 1999.

6. П.А. Осипов "Влияние гетеровалентного легирования на дефектообразование в тонких слоях РЬ8е:Т1", тезисы докладов 2-ой научной молодежной школы "поверхность и границы раздела структур микро- и наноэлектроники" (2-4 ноября 1999 г.), стр. 39, Санкт-Петербург.

7. П.А Осипов, С.А. Немов, В.А. Зыков. "Энергетический спектр твердого раствора (РЬо,358110,65)0,95Сео,о5Те с примесью 1п", тезисы докладов всероссийской молодежной научной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектроники (30 ноября - 3 декабря 1999 г.), стр. 113, Санкт-Петербург.

8. И.О. Шевелева, П.А Осипов, С.А. Немов, Д.В. Шамшур. "Сверхпроводящие свойства твердого раствора (РЬо,з58по,б5)о,95Сео,о5Те:1п", тезисы докладов всероссийской молодежной научной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектроники (30 ноября - 3 декабря 1999 г.), стр. 114, Санкт-Петербург.

-120-Благодарности

В заключении автор считает своим приятным долгом выразить свою глубокую благодарность и признательность Сергею Александровичу Немову и Валерию Андреевичу Зыкову за неоценимую помощь в обсуждении экспериментальных результатов, проведение экспериментов и написании диссертации.

Владимиру Ивановичу Ильину за предоставленную возможность обучаться в аспирантуре на кафедре физики полупроводников и наноэлектроники СПбГТУ.

Николаевой Галине Александровне за помощь в изготовлении образцов.

Сергею Федоровичу Мусихину за помощь в изготовлении образцов и обсуждении экспериментальных результатов.

Владимиру Ивановичу Прошину за участие в измерениях и обсуждении полученных результатов.

Татьяне Андреевне Гавриковой за помощь в обсуждении результатов.

Юрию Исаковичу Равичу за участие в обсуждениях результатов и ряда теоретических вопросов.

Дмитрию Владиленовичу Шамшуру за проведение низкотемпературных измерений в области гелиевых температур.

Всем сотрудникам кафедры Физики полупроводников и наноэлектроники, которые никогда не отказывали в помощи при решении возникающих проблем.

1. Н.Х. Абрикосов, J1.E. Шелимова. "Полупроводниковые материалы на основе соединений А4В6", М., Наука, 1968, 384 с.

2. R.F. Brebrick. "Composition Stability Limits of Binary Semiconductor Compounds", J. Phys. Chem. Sol., 18,2/3, p. 116-128 (1961).

3. G.G. Libowitz, J.B. Lightstone. "Characterization of Point Defects in Nonstoichiometric Compounds from Thermodynamics Considerations", J. Phys. Chem. Sol., 28, 7, p. 1145-1154 (1967).

4. В.П. Зломанов, A.B. Новоселова. "Р-Т-х-диаграммы состояния систем металл-халькоген", М., Наука, 1987.

5. W.W. Scanlon. "Recent Advances in the Optical and Electronic Properties of PbS, PbSe, PbTe and their Alloys", J. Phys. Chem. Sol., 8, p. 423-428 (1959).

6. A.F. Gibson "The Absorbsion Spectra of Single Crystals of Lead Sulpfuride, Selenide and Telluride", Proc. Phys. Soc. (London), B65, part 5, p. 378-388 (1952).

7. Е.Д. Девяткова, В.А. Саакян "Температурная зависимость ширины запрещенной зоны твердых растворов PbTexSei.x", ФТТ, 10, 5, с. 1563-1565 (1968).

8. P.J. Lin, Z. Kleiman. "Energy Bands of PbTe, PbSe and PbS", Phys. Rev., 142, p. 478-489 (1966).

9. S. Rabii. "Investigation of Energy-Band Structures and Electronic Properties of PbS and PbSe", Phys. Rev., 167, 3, p. 801-808 (1968).

10. J.M. Tung, M.Z. Cohen. "Realistic Band Structure and Electronics Properties of SnTe, GeTe and PbTe", Phys. Rev., 180, 3, p. 823-826 (1969).

11. F. Herman, R.Z. Kortum, I.B. Ortenburger, J.P. Van Dyke. "Realistic Band Structure of GeTe, SnTe, PbTe, PbSe and PbS", J. De Physique, 29, 176, p. C4-62-77 (1969).

12. J.B. Conklin, E.L. Johnson, G.W. Pratt. "Energy Bands in PbTe", Phys. Rev., 137,4A, p. A 1282-1294 (1965).

13. L.G. Ferreira. "Déformation Potentials of Lead Telluride", Phys. Rev. 137, 4A, p. 1601-1609 (1965).

14. D.L. Mitchell, R.F. Wallis. "Theoretical Energy-Band Parameters of the Lead Salts", Phys. Rev., 151, 2, p. 581-595 (1966).

15. J.O. Dimmok, G.B. Wright. "Band Edge Structure of PbS, PbSe and PbTe", Phys. Rev., 135, ЗА, p. 821-830 (1964).

16. Ю.И. Равич, Б.А. Ефимова, И.А. Смирнов. "Методы исследования полупроводников в применении к халькогенидам свинца PbTe, PbSe и PbS", M., Наука, 1968, 383 с.

17. Е. Квятковский. "Строение валентной зоны соединений AIVBVI", ФТТ, 32,10, с. 2862-2868 (1990).

18. Г.С. Бушмарина, И.А. Драбкин, М.А. Квантов, О.Е. Квятковский. "Магнитная восприимчивость в слабом магнитном поле и строение валентной зоны теллурида олова", ФТТ, 32, 10, с. 2869-2880 (1990).

19. М.К. Житинская, В.И. Кайданов, И.А. Черник. "О непараболичности зоны проводимости теллурида свинца", ФТТ, 8, 1, с. 295-297 (1966).

20. И.А. Черник, В.И.Кайданов, М.Н. Виноградова, Н.В. Коломоец. "Исследование валентной зоны теллурида свинца с помощью явлений переноса", ФТП, 2, 6, с. 773-781 (1968).

21. И.А. Черник, М.Н. Виноградова, Н.В. Коломоец, Д.П. Семенцина. "К вопросу о зонной структуре селенистого свинца ", ФТП, 2, 8, с. 1173-1175 (1968).

22. И.А. Черник, В.И. Кайданов, Е.Д. Ненсберг, В.В. Поляков. "К вопросу о структуре зоны проводимости сернистого свинца", ФТП, 2, 1, с. 142-144 (1968).

23. Б.Я. Мойжес, Ю.И. Равич. "О механизмах рассеяния и роли межэлектронных столкновений в w-PbTe", ФТП, 1, 2, с. 188-195 (1967).

24. В.И. Тамарченко, Ю.И. Равич, Л.Я. Морговский, И.Н. Дубровская. "О числе Лоренца и других кинетических коэффициентах в вырожденных образцах PbTe, PbSe nPbS", ФТТ, И, 11, с. 3206-3213 (1969).

25. С. Грязнов, Ю.И. Равич. "Об анизотропии рассеяния носителей в РЬТе", ФТП, 3, 9, с. 1310-1315 (1969).

26. Ю.И. Равич, Л.Я. Морговский. "К теории рассеяния носителей на оптических и акустических фононах в полупроводниках типа РЬТе", ФТП, 3,10, с. 1528-1539 (1969).

27. В.И. Тамарческо, Ю.И. Равич. "Влияние столкновений между носителями на эффект Нернста и другие явления переноса в невырожденных полупроводниках", ФТП, 2,12, с. 1729-1737 (1968).

28. JU.I. Ravich, В.А. Efimiva, V.I. Tamarchenko. "Scattering of Current Carriers and Transport Phenomena in Lead Chalcogenids. I. Theory", Phys. Stat. Sol.(b), 43,1, p. 11-33 (1971).

29. Ju.I. Ravich, B.A. Efimiva, V.I. Tamarchenko. "Scattering of Current Carriers and Transport Phenomena in Lead Chalcogenids. II. Experiment", Phys. Stat. Sol.(b), 43, 2, p. 453-469 (1971).

30. И.А. Черник, В.И. Кайданов. "О подвижности "легких" и "тяжелых" дырок и межзонном рассеянии в теллуриде свинца", Труды ЛПИ, 325, с. 43-55 (1971).

31. В.И. Кайданов, С.А. Немов, Ю.И. Равич "Самокомпенсация электрически активных примесей собственными дефектами в полупроводниках типа А4В6", ФТП, 28, 3, с. 369-393 (1994).

32. Т.А. Гаврикова, В.А.Зыков, С.А. Немов "Особенности явления самокомпенсации в пленках PbSe<Tl,Pbex>", ФТП, 27, 2, с. 200-204 (1993).

33. В.А. Зыков, Т.А. Гаврикова, С.А. Немов, "Особенности самокомпенсации в пленках PbSe<Cl,Seex>", ФТП, 30,4, с. 386-388 (1996).

34. Ф. Крегер. "Химия несовершенных кристаллов", М., Мир, 1969.

35. Л.И. Бытенский, В.И. Кайданов, Р.Б. Мельник, С.А. Немов, Ю.И. Равич. "Самокомпенсация акцепторов вакасиями в сульфиде и селениде свинца, легированных таллием", ФТП, 14, 7, стр. 74-79 (1980).

36. Л.И. Бытенский, В.И. Кайданов, В.П. Макеенко, Р.Б. Мельник, С.А. Немов. "Самокомпенсация донорного действия висмута в теллуриде свинца", ФТП, 18, 3, с. 489-492 (1984).

37. Т.Л. Ковальчик, Ю.П. Маслаковец. "Влияние примесей на электрические свойства теллуристого свинца", ЖТФ, 26, 11, с. 2417 (1956).

38. Б.А. Ефимова, Г.Ф. Захарюгина, Л.В. Коломоец. Известия академии наук СССР Неорганические материалы, 4,1, с. 32 (1968).

39. В.А. Зыков, Т.А. Гаврикова, С.А. Немов. "Амфотерное поведение висмута в пленках селенида свинца", ФТП, 29, 2, с. 309-315 (1995).40."Физические величины", под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова, М., Энергоатомиздат 1991.

40. Л.Д. Дудкин, Н.А. Ерасова, В.И. Кайданов, Т.И. Калашникова, Э.Ф. Косолапова. "Влияние примеси индия на электрофизические свойства теллурида олова", ФТП, 6,11, с. 2294-2296 (1972).

41. Г.С. Бушмарина, И.А. Драбкин, В.В. Компаниец, Р.В. Парфеньев, Д.В. Шамшур, М.А. Шахов. "Сверхпроводящий переход в SnTe, легированном индием", ФТТ, 28, 4, с. 1094-1099 (1986).

42. А.Е. Цуркан, О.Г. Максимова, В.И. Верлан. "Сложные полупроводники и их физические свойства", Кишинев, Штиница, 1971, с. 128-134.

43. Landolt-Bornstein. "Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology", Ed. O. Madelung, Berlin: Springer-Verlag, vol. 17, subvol f (1983).

44. В.И. Кайданов, И.С. Лискер. "К вопросу об определении гальвано и термомагнитных эффектов в полупроводниках", ИФЖ, 8, 5, (1965).

45. С. Л. Пышкин. "Лазерные методы получения полупроводниковых структур и их иследование", Кишинев, "Истина", 1988, 99с.

46. Ю.В. Афанасьев, О.Н. Крохнн. "Газодинамическая теория воздействия излучения лазера на конденсированные среды", труды ФИ АН СССР, 52, с. 118-170(1970).

47. С.В. Гапонов, H.H. Салащенко. Электронная промышленность, 1, с. 11-20 (1976).

48. ИВ. Немчинов. "", ПММ, 29, 1, с. 134-140 (1965).

49. А.Ф. Гончаренко, И.В. Немчинов, В.М. Хазинс. ПМТФ, 3, с. 13-18 (1976).

50. С.В. Гапонов, A.A. Гудков, Б.М. Лускин. ЖФТ, 51, с. 1000-1004 (1981).

51. Жерихин. "Лазерное напыление тонких пленок", Современные проблемы лазерной физики, Итоги науки и техники. 1, с. 197-221 (1990).

52. Л.И. Бытенский, В.И. Кайданов, Р.Б. Мельник, С.А. Немов, В.И. Равич. "Самокомпенсация акцепторов вакасиями в сульфиде и селениде свинца, легированных таллием", ФТП, 14, 7, с. 74-79 (1980).

53. В.А. Зыков, Т.А. Гаврикова, С.А. Немов, П.А. Осипов. "Явление самокомпенсации в тонких слоях PbSe:Tl", ФТП, 33, 1, с. 27-30 (1999).

54. С.А. Немов, С.Ф. Мусихин, П.А. Осипов, В.И. Прошин. "Энергетический спектр твердых растворов (Sno>65Pbo;35)o,95Geo,o5Te" ФТТ, 42, 4, с. 47-49 (2000).

55. В.М. Грабов. "Явление переноса и межэкстремумное рассеяние носителей заряда в полуметаллах", "Физика твердого тела", материалы межвузовской научной конференции. Барнаул, БГПИ, АГУ, с. 31-34 (1982).

56. В.И. Кайданов, Ю.И. Равич. "Глубокие и резонансные в полупроводниках типа А^В^", УФН, 145, с. 51-86 (1985).58. "Физические величины", под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова, М., Энергоатомиздат, 1991.

57. В.М. Грабов. "Закономерности межэкстремумного рассеяния носителей заряда в полуметаллах", "Полупроводники с узкой запрещенной зоной и-126полуметаллы", материалы VII всесоюзного симпозиума, Львов, 1986, часть 2, с. 194-196.

58. G.S. Bushmarina, I.A. Drabkin, D.V. Mashovets, R.V. Parfeniev, D.V. Shamshour, M.A. Shachov. PhysicaB, 169, c. 687 (1991).

59. С.А. Немов, С.Ф. Мусихин, Р.В. Парфеньев, В.Н. Светлов, Д.Н. Попов, В.И. Прошин, Д.В. Шамшур. "Влияние добавок Ge на распределение компонентов и сверх- проводящий переход в пленках SnizPbzTe:In", ФТТ, 37, 11, с. 3523-3525 (1995).

60. Н.В. Коломоец. "Влияние межзонных переходов на термоэлектрические свойства вещества", ФТТ, 8, 4, с. 997-1003, (1966).

61. С. Грязнов, Г.А. Иванов, Б.Я. Мойжес, В.Н. Наумов, В.А. Немчинский, В.Н. Редько. "Влияние межзонного механизма рассеяния на кинетические явления в p-BiixSbx", ФТТ, 24, 8, с. 2335-2343 (1982).