Примесная краевая фотопроводимость полупроводников

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

“КАЛМЫЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”

Кафедра экспериментальной и общей физики

«ПРИМЕСНАЯ» КРАЕВАЯ ФОТОПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Выпускная квалификационная работа

студента 4 курса

направления «Физика»

Саргинова С.С. ___________________

Научный руководитель -

Зав.кафедрой экспериментальной и общей физики,

кандидат физико-математических наук, доцент

______________________А. С. Батырев

“Допущен к защите”

Зав. кафедрой экспериментальной и общей физики,

кандидат физико-математических наук, доцент

______________________А. С. Батырев

«_____»__________________2010 г.

Элиста 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 3

Глава №1. Обзор литературы и постановка задачи.4

§1. Фотоэлектрические процессы с участием экситонов в полупроводниковых кристаллах. 7

§2. Влияние поверхности на фотоэлектрические процессы с участием экситонов.10

§3. Исследование экситонной структуры в спектрах фотопроводимости кристаллов CdS путем изменения внешнего поля.12

Постановка задачи. 17

Глава №2. Экспериментальная установка и методика эксперимента.18

§1. Экспериментальная установка.18

§2. Методика проведения эксперимента. 20

Глава №3. Экспериментальные результаты и обсуждение.22

§1. Экспериментальные результаты.22

§2. Обсуждение экспериментальных результатов.25

Заключение. 27

Список литературы.. 28

Введение

В спектрах фотопроводимости полупроводниковых кристаллов непосредственно вблизи края основного поглощения возможно проявление мелких примесно­–дефектных состояний донорного и акцепторного типов. Этот вопрос относительно подробно исследован для кристаллов CdS. Так, при температуре Т=300К в чистых кристаллах CdS, помимо основного максимума фотопроводимости, соответствующего межзонным переходам, в ряде случаев можно наблюдать, по крайней мере, два вида дополнительных максимумов, обозначенных ДМ₁ и ДМ₂ . Первый (ДМ₁ ) расположен в непосредственной близости к краю поглощения и проявляет сильную зависимость от поляризации возбуждающего света. Второй максимум фотопроводимости (ДМ₂ ) расположен несколько длинноволновее первого и слабо зависит от поляризации возбуждающего света.

Примесные максимумы ДМ₁ и ДМ₂ обнаруживают специфические изменения под действием засветки светом определенного спектрального состава, а также с изменениями тянущего поля и температуры. Исследование этих изменений может дать важную информацию о природе этих максимумов. Исходя из этого в данной работе была поставлена задача изучения температурной зависимости спектров фотопроводимости CdS в спектральной области «примесных» максимумов ДМ₁ и ДМ₂ .

Выпускная работа состоит их трех глав. В первой главе рассмотрены основные сведения о тонкой структуре и сформулирована постановка задачи. Во второй главе описана экспериментальная установка и методика измерений. В третьей главе представлены экспериментальные результаты. Завершается работа заключением и списком литературы.

Глава №1. Обзор литературы и постановка задачи.

Краткая история вопроса. Весьма примечательна пробле­ма участия экситонов в фотопроводимости. Являясь нейтральным (хотя и подвижным) образованием, экситон не может непосред­ственно принимать участие в переносе электрического заряда [1]. Я. И. Френкель писал, что «у многих диэлектриков и полупровод­ников поглощение света не всегда сопровождается появлением элек­тропроводности» [1].

Однако еще в 1938 г. Н. Мотт указал [2] на возможность возник­новения свободных носителей тока в результате теплового распада экситонов. Дж. Франк и Е. Теллер [3] в том же году рассмотрели некоторые механизмы участия экситонов в фотохимических про­цессах. У. Фано в 1940 г. отметил возможность разрушения эксито­нов около поверхности с рождением свободных носителей [4].

Первое надежное экспериментальное подтверждение участия экситонов в фотоэлектрических процессах было получено Л.Апкером и Е. Тафтом в 1950 г [5]. Они исследовали фотоэмиссию с напыленных слоев щелочно-галоидных солей. Было установлено, что фотоэмиссия в этих соединениях появляется лишь после созда­ния в них так называемых F-центров. При этом фотоэффект воз­никает в спектральной области, соответствующей прямой иониза­ции F-центров, но максимального значения фотоэмиссия достига­ет в экситонной линии поглощения (рис. 1). Авторы работы [5] предполагали, что в этом случае возникают экситоны, которые ми­грируют к F-центрам и ионизируют их. Этот механизм создания свободных носителей экситонами в дальнейшем неоднократно ис­пользовался при обсуждении участия экситонов в фотоэлектрических процессах.

При низких температурах на экситонном максимуме фотоэмис­сии возникал «провал», который трактовался исследователями как эффект «самообращения», вызванный ростом коэффициента погло­щения в экситонной линии и проявлением «мертвого» приповерх­ностного слоя, в котором не происходит возбуждения F-центров эк­ситонами (рис. 1). Теория этого явления была развита М. Хеббом в 1951 г. [6] и, по существу, явилась первым опытом вв

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать