Исследование неоднородности кластерного типа в полупроводниках

Исследование неоднородности кластерного типа в полупроводниках
Райимжонова Одинахон Содиқовна (Мухаммад ал-Хоразмий номидаги ТАТУ Фарғона филиали доценти)
Турғунов Бекзод Абдувоситович (Мухаммад ал-Хоразмий номидаги ТАТУ Фарғона филиали катта ўқитувчиси)
Эргашев Шоҳбозжон Умарали ўғли (Мухаммад ал-Хоразмий номидаги ТАТУ Фарғона филиали ассистенти)
email [e-mail] ([phone])
Аннотация: В работе проведено исследование влияние неоднородности кластерного типа на свойства АФН – элементов из кристаллических и тонко пленочных структур арсенида галлия и фосфида галлия. Изучено эффекты двойного лучепреломления, магнито - оптических и электрооптических.

С целью определения влияние нестехиометричности, неоднородности АФН - элементов на их фотоэлектрических, магнитооптические, электрооптические и другие свойств необходимо специальные методы получения АФН-элементов. Дело в том, что неоднородности часто бывает причинами в анизатропии фотоэлектрических эффектов и в их аномальности особенно в сильных электрических магнитных полях и могут полностью исказить результаты измерений. Это заставляет по новому взглянить на некоторые аномальные результаты по АФН - эффекту [1]. Детальное исследование влияния неоднородности на свойства АФН - элементов мало изучено. Приходится констатировать, что проблема создания и управления неоднородностей на АФН-элементах в общем случае не решена. Технология получения АФН-элементов с двойным лучепреломлением рассматривается впервые. Для этого нами разработано технологическая измерительная система обеспечивающий неоднородность по структуре по составу. Неоднородность по структуре и составу достигается с легированием изовалентными примесями во время получения АФН-элементов. Вес технологический цикл испарения происходит при переменной температуре и угол напыления. Контроль температуры угол напыления в процессе получения тонкой пленки АФН-элементов осуществляется непрерывно по линейному закону с помощью автоматического регулятора. Специально разработанная схема задает образцу необходимую температуру и угол напыления, задает последовательность операции подачи изовалентных легирующих примесей. В результате в едином технологическом цикле достигается неоднородность по составу и по структуре но поверхности и в объеме АФН-элементов.

Знание степени неоднородности материалов весьма существенно не только при изготовлении полупроводниковых приборов, но и при исследовании самых материалов. Ярким примерном неоднородности материала является поликристаллическая структуры. Естественно ожидать, что свойства самых кристаллов могут значительно отличаться от свойств межкристаллитной прослойки. Поликристаллическая структура наиболее характерна для тонких пленках любого типа, даже монокристаллическими, но с когерентной ориентацией микроблоков. Если кристаллитам микроблоков можно приписать свойства, подобные объёмным свойствам данного полупроводника, то в отношении межкристаллитных прослоек может быть самой различной. Образование межкристаллитных прослоек может быть обусловлено следующим:
а) «шлагом» вынесенным кристаллитам при их рекристаллизации и представляющим собой различные примеси и включения;
б) посторонними соединениями, образованными из компонентов основного материала и отдельных примесей;
в) полифазностью состава пленок, свойственной сложенным полупроводниковым соединениям, при этом на границе раздела фаз могут возникать р-п-переходы;
г) выпадением одного из компонентов состава, например, металлического в соединении A^III B^V;
д) различием структуры фаз, например аморфной и кристаллической;
е) окислом поверхностного слоя кристаллита;
ж) обедненным слоем, вызванным захватом носителей поверхностными уровнями кристаллитов;
з) неполным соприкосновением кристаллитов по всей их толщине.
Очевидно прослойки могут быть образованы совокупностью перечисленных факторов. Нередко прослойки могут полностью определять полупроводниковые свойства поликристаллического материала. Сложность интерпретации результатов измерений на поликристаллических материалах усугубляется тем, что часто нет полной ясности относительно природы межкристаллитных прослоек и их параметров в конкретном материале.
Известно, что АФН-эффект основном наблюдается в поликристаллических пленках. Наблюдаемые аномалии в здесь относят, главным образом, к влиянию межкристаллитных прослоек. В настоящее время преобладают две тенденции в объяснении природы действия прослоек: одна основываются на теории сложных электроцепей, другая - на барьерной теории [2,3]. Одним из первых авторов, рассмотревших фотоэлектрическую эквивалентную схему АФН-пленок при анализе ФМЭ - эффекта, был Мастов [3]. В упрощенной модели кристаллиты разделены высокоомными прослойками. В свою очередь высокоомные области могут быть не только межкристаллитные прослойки, но, скорее всего саамы микрокристаллики [5].
Поскольку прослойки имеют некоторый наклон по отношению в плоскости подложки, то протекающий через пленку ток вынужден пересекать границу прослоек. В результате носители заряда испытывают рассеяние не только на межкристаллитных барьерах, но и на барьерах прослоек модификаций. Таким образом, не только поликристаллическая неоднородная структура, но дефектность самых кристаллитов являются факторами аномальности в АФН-элементах. Как упоминалось в выше, чувствительным к неоднородностям в АФН - элементе являются АФН АФМН и другие магнитооптические, электрооптические эффекты. Поэтому возникают сомнения в корректности результатов работы [6], в которой рассмотрена АФН-эффект в пленках CdTe.
Во многих теориях по физике полупроводников толщина слоя являются важным параметром, и по этой причине пленки часто является хорошим средством экспериментальной проверки таких теорий. Однако, чтобы получить однозначные результаты, нужно сохранить неизменными различные структурные свойства пленок, и часто это является очень трудной задачей. В этом отношении рассмотренный метод удобен тем, что он возможность изучать несколько эффектов одновременно.
Экспериментальная проверка согласно вариационному методу проведенная в связи появлением теоретических работ [6,7] показала, что если толщина слоя велика по сравнению с длиной свободного пробега поверхностная рекомбинация оказывают небольшое влияния на параметра АФН - пленок. В том случае для АФН Дамберским механизмом можно использовать для анализа

В - интенсивность света

L - длина диффузии
_i, - скорость поверхностной рекомбинации на освещенной поверхности
Численная проверка методом «Машинного эксперимента» (вариационный метод) показано, что в образовании АФН действующем является который основном определяется фото активностью микрокристалликов.
В заключение необходимо отметить, что источником элементарною фотонапряжения в АФН-эффекте является отдельный микрокристаллик слоя, он должен быть неоднородным. Наличие высокоомных межкристаллических прослоек является необходимым условием того, чтобы фотонапряжение ни этих участках не шунтировались низким сопротивлением соседних микрокристалликов. При освещение образцов в однородных областях разделение носителей не происходить. Оценка размеров отдельных кристалликов и сопоставление толщина слоев с величинами фотонапряжений показали, что наибольшими фотонапряжениями обладают слои, толщина которых приблизительно соответствует линейным размером микрокристалликов. Естественно с ростом толщины слоя шунтирующее действие объёма возрастает. В области малых толщин существенную роль начинают играть сопротивление утечки отдельных микро переходов.