Электронные процессы в теллурид кадмиевых инжекционных фотоприемниках

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мировой практике в интенсивно развивающейся области физики полупроводников особое внимание уделяется разработке фотоприемных структур, отличающихся высокой чувствительностью в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. В этом плане одной из основных задач является поиск новых полупроводниковых материалов, создание на их основе современных высокоэффективных приборов, таких как фотоэлементы и фотоприемники, создание широкодоступной технологии получения полупроводниковых фоточувстви-тельных структур на основе соединений А2В6. На сегодняшний день в мире большое внимание уделяется изучению электронных и инжекционных процессов в фотоприемных структурах, в том числе на основе пленок /?-CdTe. В этом аспекте важной задачей является проведение целевых исследований в ниже приведенных направлениях: получение сильнокомпенсированных высокоомных пленок CdTe со столбчатой структурой зерен и на их основе создание металл-окисел-полупроводник (МОП)-структуры; исследование электрофизических и фотоэлектрических свойств МОП-структур А1 - А12О3 - р-CdTc - МоО3 - Мо и возможности их использования в качестве инжекционного фотоприемника; изучение влияния ультразвукового облучения (УЗО) на электрофизические свойства фотоприемных структур; поиск путей обеспечения работоспособности полупроводниковых фотоприемных структур при комнатной температуре. В соответствии со Стратегией действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан наиболее важном обратить особое внимание на разработку эффективных механизмов внедрения достижений научных исследований и на этой основе обеспечить конкурентоспособность национальных товаров на внутреннем и внешнем рынке. В частности, основное внимание уделяется вопросам импортозамещения в области элементов полупроводниковой электроники. Особо следует отметить, что данная деятельность осуществляется в рамках объявленного «Года поддержки активного предпринимательства, инновационных идей и технологий», направленных на получение научных результатов, отвечающих современным требованиям научного развития. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, указанных в Указе Президента Республики Узбекистан ПФ-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», Постановлении Президента Республики Узбекистан ПК-№2772 от 13 февраля 2017 года «О приоритетных направле-нииях развития электронной промышленности 2017-2021 годах» и №ПП-2789 «О мерах по дальнейшему совершенствованию деятельности Академии наук, организации, управления и финансирования научно-исследовательской деятельности» от 17 февраля 2017 года, а также других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью диссертационной работы является создание инжекционного фотоприемника с внутренним усилением на основе пленок р-CdTe со столбчатой структурой зерен и определение электронных процессов происходящих в нем. Научная новизна исследования заключаются в следующем: установлено, что механизм токопереноса в Al - Al2O3-p-CdTe - МоО3 -Mo-структуре определяется свойственным МДП -структурам ТОПЗ механизмом, состоящим из четырех участков. Первый участок линейный, второй участок квадратичный, связанный с заполнением глубоких ловушек, третий участок резкого роста тока, обусловленный задержкой электронов двухуровневыми комплексами при рекомбинационных процессах, и переходящий на квадратичную зависимость за счет заполнения мелких ловушек. экспериментально показано, что уменьшение толщины базовой области приводит к увеличению фоточувстывительности в собственной области поглощения за счет сниженя количества примесей, участвующих в генерации фотоносителей в примесной области спектра; показано, что ультразвуковое воздействие способствует упорядочению дефектов, приводя к увеличению поверхностного потенциала от i//s~ 0.17 eV до i//s~ 0.25 eV; в результате прямой ток возрастает, а обратный ток уменьшается. выявлено, что в структуре А1 - АЬО3 - р-CdTe - МоО3 - Мо усиление первичного фототока имеет большее значение при малой интенсивности освещения и в режиме прямого смещения. Практические результаты исследования заключаются в следующем: изготовленный инжекционный фотоприемник с внутренным усилением на основе МОП-структуры в виде А1-АЬО3 - p-CdTc - МоО3 - Мо может быть использован для приема оптических сигналов в диапазоне спектра (2 = 400 + ЮОО нм); экспериментальные результаты, полученные в диссертационной работе, могут служить основой для создания устройств, регистрирующих слабые интенсивности освещения в видимой области спектра. Заключение По результатам создания инжекционного фотоприемника с внутренним усилением на основе пленок /?-CdTc со столбчатой структурой зерен и исследования происходящих в нем электронных процессов сделаны следующее выводы: 1. Изготовлен широкополосный (2 = 400 ч- 1000 нм) фотоприемник с внутренним усилением на основе пленок p-CdTe со столбчатой структурой зерен, предназначенный для регистрации световых сигналов в области длин волн Л = 450 + 750 нм, их усиление происходит за счет реализации механизмов усилений - положительной обратной связи (ПОС) и параметрического усиления (ПУ). 2. Выявлено, что прямая ветвь вольтамперной характеристики структуры состоит в основном из четырех степенных участков. В частности, при малых плотностях тока в рекомбинационных процессах участвуют точечные дефекты, а при больших плотностях тока, когда скорость рекомбинации выходит на полное насыщение U NR/th рекомбинационные процессы в исследуемых образцах определяются серией комплексов с вакансиями и другими дефектами, которые образуют сложные центры рекомбинации и определяют механизмы переноса носителей. 3. Установлено, что после воздействия УЗО окисные заряды отжигаются и даже вносят вклад в создание дополнительных поверхностных ловушек, а нестабильные точечные дефекты, находящиеся в приповерхностном слое полупроводника, становятся электрически нейтральными, приводя при этом к увеличению прямого тока примерно на 25-30%, и уменьшению обратного тока на 6-9%. 4. Выявлено, что структура Al - А12О3 - p-CdTe - МоО3 - Мо в пропускном направлении тока работает как инжекционный фотоприемник с высокой фоточувствительностью при малых интенсивностях полезного сигнала за счет насыщающего характера зависимости фототока от интенсивности оптического излучения. 5. Экспериментально показано, что быстродействие А1 - АЬОз -p-CdTe - МоОз - Mo-структуры в запорном направлении на два порядка выше по сравнению с пропускным направлением.