|
3.4. Qattiq eritmaning fotoelektrik va lyuminestsent xossalari
Ma'lumki, yarimo'tkazgichli materiallarning fotoelektrik xususiyatlari ularni optoelektronikada qo'llash uchun asosiy xususiyatlardan biridir. Shu munosabat bilan biz yangi geterobog'lanishlarning fotoelektrik xususiyatlarini o'rganib chiqdik qattiq eritmalardan epitaksial qatlamlarni o'stirish yo'li bilan biz tomonidan birinchi marta olingan Si substratlarida.
Olingan tuzilmalarning fotoelektrik xossalari 300 K haroratda ham fotovoltaik, ham fotodiod rejimlarida o'rganildi. Yoritish qattiq eritma tomondan amalga oshirildi.
Fotosuratni o'lchash uchun- EMF ikki turdagi namunalarni tayyorladi, ulardan biri sirt qatlamining bir qismi kimyoviy ishlov berish orqali olib tashlanadi. Shunday qilib, EMF aslida o'lchangan Va tuzilmalar. O'lchov natijalari rasmda ko'rsatilgan. 3.7. Ko'rinib turibdiki, birinchi turdagi namunalarda (egri 1) sezgirlik 1-1,7 eV energiya oralig'ini qamrab oladi, tuzilmalarda esa u 2,3 eV gacha uzaytiriladi (egri 2).
3.7-rasm. fotosensitivlik tuzilmalar.
Ko'rinib turibdiki, ikkinchi turdagi namunalarning spektral sezgirligi birinchisiga qaraganda sezilarli darajada yuqori. Shuni ta'kidlash kerakki, ushbu o'lchovlar natijalari so'nish koeffitsientining nazariy hisob-kitoblari natijalariga mos keladi. o'rganilayotgan material. Qattiq eritmaning fotosensitivlik mintaqasi ,shaklda ko'rsatilgan. 3.7 spektrdagi materialning ichki yutilish mintaqasiga (4.5-rasmdagi chap maksimal, f, g) mos keladi. .
Ma'lumki [102], lyuminesans tahlili yarimo'tkazgich materiallarining sifatini aniqlash uchun kuchli vositadir.
Luminesans xususiyatlari materiallarning stexiometriya va tozaligi darajasini, aralashmalar va nuqsonlarning material hajmi bo'yicha taqsimlanishining bir xillik darajasini va hokazolarni nazorat qilish imkonini beradi.
Boshqa usullarga nisbatan lyuminestsent usullarning afzalligi ularning kontaktsizligidir, bu esa namunani yo'q qilishga olib kelmaydi.
Ma'lumki, yarim o'tkazgichlarda luminesansning quyidagi turlari mavjud:
- nopoklik lyuminessensiyasi;
- qo'zg'atuvchi lyuminesans;
- markaz ichidagi luminesans;
- donor-akseptor lyuminessensiyasi;
Olingan qattiq eritmalar namunalari floresan tadqiqotlarga duchor bo'ldi.
Namunalar epitaksial qatlamlar yuzasida skanerdan o'tkazildi. O'lchovlar KSVU-23 qurilmasida amalga oshirildi.Qatlamlar yuzasini haroratda optik nasos bilan pompalash. simob chiroq bilan amalga oshiriladi. Shu bilan birga, epitaksial qatlamlar yuzasida namunaga qarab qizildan yashil ranggacha bo'lgan lyuminestsent nurlar topildi. Biz epitaksial sirtdan olingan fotoluminesansning spektral bog'liqligini o'rgandik. 77K haroratda tuzilmalar. Bunday holda, chekka emissiya chizig'i indiy fosfidining tarmoqli bo'shlig'iga to'g'ri keldi, bu epitaksial qatlam yuzasi ekanligini ko'rsatadi. (3.8-rasm).
3.8-rasm. Sirtdan olingan 77 K da PL ning spektral bog'liqligi tuzilmalar.
Qattiq eritmaning tarmoqli bo'shlig'ini baholash epitaksial qatlamlarning maksimal fotoluminesans (PL) emissiyasini o'rganish orqali biz tomonidan ishlab chiqarilgan. Fotoluminesans o'rganilayotgan namunaning sirtini to'lqin uzunligi 0,6328 mkm bo'lgan yorug'lik probi bilan skanerlash orqali hayajonlandi. Namunalardagi tarmoqli bo'shlig'ini o'lchash uchun kino sirtlari asta-sekin olib tashlandi. Bunday holda, diffuziyani hisobga olmagan holda qalinligi o'lchamlari 0,5 mkm edi. Shunday qilib, o'sish yo'nalishi bo'yicha PL ichki bandining maksimal pozitsiyasining taqsimlanishi o'lchandi, bu tarmoqli bo'shlig'ining epitaksial qatlam qalinligiga bog'liqligini beradi (3.9-rasm). Boshqa tomondan, qattiq eritma tarkibiy qismlarining taqsimlanishining qatlam qalinligiga bog'liqligiga ega bo'lgan holda (3.2-rasm), tarmoqli bo'shlig'ining kompozitsiyaga bog'liqligini qurish mumkin (3.10-rasm). Ko'rinib turibdiki, Ge va InP ning tarmoqli bo'shlig'i (x=0,0, x=1.
Guruch. 3.9. Tuproqli qattiq eritma yuzalaridan fotoluminesans spektrlari (T=77 K da x - Ge ning mol ulushi: 1. x=0,0, 2. x=0,10, 3. x=0,15, 4. x=0,20, 5. x= 0,22, 6. x= 0,25, 7,x=0,5).
3.10-rasm. Qattiq eritmaning tarmoqli bo'shlig'iga bog'liqligi kompozitsiyadan ( ). (1-tajriba, 2-adabiyot ma'lumotlari).
3.10-rasmdan ko'rinib turibdiki, tarmoqli bo'shlig'ining masalan, kompozitsiyaga bog'liqligi chiziqli va parabolik emas. Bu bog'liqlik x=0,75 tarkibiga yaqin minimal qiymatga ega. Bundan tashqari, qattiq eritmaning berilgan tarkibi hududida materialning so'nish koeffitsienti keskin o'zgaradi. Bizning fikrimizcha, bunday xatti-harakatlarning sababi tarmoqli bo'shlig'ining kompozitsiyaga bog'liqligi ma'lum bir tarkibda materialning kristal tuzilishidagi fazali o'tishdir.
Qattiq eritmada taxminan x=0,75 bo'lishi mumkin tartiblangan - tartibsiz fazali o'tish sodir bo'ladi, [6] da qayd etilgan.
Ma'lumki, kristall panjaraInP sink aralashmasi strukturasidir, germaniy panjarasi esa olmos strukturasidir.
Ikkala panjara (rux aralashmasi va olmos) ikkita asosiy atomga ega bo'lgan kubik tana markazli panjaralardir [6]. Biroq, sink aralashmasi panjarasi alohida anion va kation joylari mavjudligi sababli olmos panjarasiga qaraganda kamroq nosimmetrikdir va germaniy olmos panjarasi anionlar va kationlar bitta bo'lgan nominal tuzilishdir.va bir xil atomlar.
Ma'lumki, sink aralashmasining nominal panjarasi ikki xil usulda qattiq eritma bilan to'ldiriladi (3.11-rasm, ad). InP ga boy eritma rux aralashmasining tartiblangan fazasidir (1-rasm).3.11a), bu erda barcha InP atomlari (qorong'i burilishlar) In nominal pozitsiyalarini va barcha P atomlari fosforning nominal joylarini egallaydi. Ge atomlari esa indiy atomlari joylashgan joylarda ham, fosfor atomlari joylashgan joylarda ham joylashishi mumkin.
Tartibsiz bosqichda (3-rasm.11c), germaniyning barqaror fazasi bo'lib, sink aralashmasining nominal panjarasida atomlarning "anti-saytlari" va "saytlari" mavjud, ya'ni. Atomlarda o'z nominal o'rinlarida bo'lgan holda P atomlari o'rnini, ba'zi fosfor atomlari ham indiy atomlari o'rnini egallaydi.
Shu nuqtai nazardan, olmosning tuzilishi (3.11 b-rasm) buyurtma qilinadi, ya'ni. In va P atomlarining joylashishi o'rtasida farq yo'q.Ehtimol, shunday tartibli - tartibsiz fazali o'tish tufayli qattiq eritmaning elektron xossalari o'zgaradi. .
Do'stlaringiz bilan baham: |
