Измерение спектров ТРСГУ

На первом этапе проведенных измерений были определены оптимальные условия для измерения спектров. Оптимизировалась длина волны возбуждающего света и амплитуда постоянного смещения.

Во многих опубликованных работах для заполнения ловушек использовался свет He-Ne лазера или светодиодов 630-670 нм [52, 55]. Такой свет поглощается в узком поверхностном слое как в CdTe, так и в CdZnTe, а фототок еще достаточно велик, так что такой диапазон кажется разумным выбором. Однако в [53] высказывается точка зрения, что для определения типа ловушек нужно заполнять их светом с длиной волны не более 500 нм (в этой работе использовался свет 300-500 нм). C другой стороны, авторы [56] сравнивали спектры ТРСГУ CdZnTe, снятые при возбуждении светом 670 нм и 880 нм, и не заметили особых различий в результатах. Это неожиданный результат, поскольку свету с длиной волны 880 нм соответствует энергия фотонов 1.43 эВ, что меньше ширины запрещенной зоны CdTe (1.5 эВ), так

что области возбуждения в этих двух случаях очень разные, соответственно, разными должны были быть и спектры.

В большинстве работ измерения спектров ТРСГУ проводились при смещениях ±(0.8÷1.0) В (см., например, [53, 55]). При этом в [53] измерения проводились на барьерах Шоттки. Однако известно, что подача на барьер Шоттки смещения в пределах ±1 В изменяет изгиб зон у барьера, меняя при этом заполнение ловушек. Соответственно, зависимость спектров ТРСГУ от смещения может быть вызвана изменением заполнения ловушек, а не изменением направления поля и соответствующим изменением типа носителей заряда, инжектируемых в объем полупроводника. В [56] измерения проводились при смещении на образце ЗОВ без какой-либо аргументации, объясняющей выбор.

На рисунке 4.32 представлены спектры ТРСГУ образца № 2, измеренные в разных режимах при положительном смещении на освещаемом электроде. Сравнение спектров, снятых с возбуждением 660 нм при смещениях +40 В и +4 В показывает, что форма спектра не идентична (одни пики лучше видны при малом смещении, но другие - при большом смещении).

При смещении +4 В были измерены три спектра с возбуждением разными светодиодами: 660 нм, 470 нм и 365 нм. Амплитуда сигнала в целом коррелирует с величиной фототока, но и здесь разные пики лучше всего проявляются в разных условиях. Например, пик при температуре около 100 К лучше всего виден при заполнении ловушек светом 470 нм, а пик при температуре около 270 К лучше разрешается при свете 365 нм. Причины этого неясны и требуют дополнительного изучения.

Рисунок 4.32. Спектры ТРСГУ образца № 2, измеренные при положительном смещении в разных условиях

Спектры ТРСГУ образца № 1 представлены на рисунке 4.33. При отрицательном смещении на верхнем электроде сигнал растет в сторону низких температур, что, по-видимому, является проявлением какой-то мелкой электронной ловушки, но полностью прописать пик не удается. Спектры измерялись при смещении 10 В, а не 4 В, чтобы среднее внешнее поле в образце было примерно одинаковым (этот образец в 2.5 раза толще остальных). При высоких температурах сильно растет темновой ток, что делает невозможным анализ спектров в этой области температур. Энергии активации и сечения захвата для этого образца приведены в таблице 4.13.

Рисунок 4.33. Спектры ТРСГУ образца №1

Таблица 4.13. Ловушки, обнаруженные в образце № 1

На рисунке 4.34 представлены спектры ТРСГУ для образца № 10 (CdZnTe), снятые при смещении ±10 В при возбуждении светом 660 нм.

ловушкам для дырок, а которые - к ловушкам для электронов. Измерения были повторены при тех же смещениях, но при возбуждении коротковолновым светом 365 нм. При возбуждении светом 365 нм спектры ТРСГУ этого образца не зависят от знака смещения. Возможно, это вызвано сильной неоднородностью образца вблизи освещаемого электрода. Внешнее поле 40 В/см очень мало, и если в образце есть флуктуации потенциала, вызванные неоднородностью по составу или по концентрации дефектов (или примеси), то внутренние поля могут быть гораздо выше поля внешнего, тогда направление движения носителей будет определяться не внешним полем, а внутренним полем, то есть спектр будет одинаковым при обеих полярностях, при этом в спектре будут видны как электронные ловушки, так и дырочные.

Рисунок 4.34. Спектры ТРСГУ образца № 10, снятые при возбуждении УФ светом

Энергии активации и сечения захвата ловушек в образце № 10 приведены в таблице 4.14.

Таблица 4.14. Ловушки, обнаруженные в образце № 10

На рисунке 4.35 представлены спектры ТРСГУ для образца № 2.

положительном смещении на освещаемом электроде видно 5 пиков, при

отрицательном - 4 пика.

Рисунок 4.35. Спектры ТРСГУ образца № 2

Параметры ловушек, обнаруженных в образце № 2, приведены в таблице 4.15.

Таблица 4.15. Ловушки, обнаруженные в образце № 2

На рисунке 4.36 представлены спектры ТРСГУ образца № 3.

Рисунок 4.36. Спектры ТРСГУ образца № 3

Из рисунка видно, что три пика разрешаются при положительном смещении на верхнем электроде и 2 - при отрицательном смещении. При температуре около 100 К в спектре видно плечо, по-видимому, это такая же ловушка, как и в спектре образца № 2. Значения энергий активации и сечений захвата обнаруженных в этом образце ловушек приведены в таблице 4.16.

Таблица 4.16. Ловушки, обнаруженные в образце № 3

На рисунке 4.37 представлен спектры ТРСГУ для образца № 10 (CdZnTe), снятые при смещении ±4 В при возбуждении светом 660 нм. Как видно на этом рисунке, практически одинаковые пики наблюдаются при обеих полярностях.

Рисунок 4.37. Спектры ТРСГУ образца № 5 (Redlen)

4.4.7.