- •46 Содержание
- •1 Введение
- •2 Литературный обзор
- •2.1 Электрические методы исследования электрофизических и фотоэлектрических свойств полупроводников
- •2.1.1 Вольтамперная характеристика
- •2.1.2 Вольтфарадная характеристика, вольтсименсная характеристика
- •2.1.3 Метод нестационарной спектроскопии глубоких уровней, фотопроводимость
- •2.1.4 Фото-электродвижущая сила
- •2.1.5 Фотоемкостной эффект
- •2.2 Наблюдение фотостимулированных эффектов в полупроводниках
- •2.2.1 Фотостимулированные преобразования в элементарных полупроводниках
- •2.2.2 Фотостимулированные преобразования в полупроводниках aiiibv
- •2.2.3 Фотостимулированные преобразования в полупроводниках aiibvi
- •2.3 Модели фотостимулированных изменений в полупроводниках
- •2.4 Выводы по главе
- •3 Теоретическое рассмотрение шумовых свойств фоторезисторов при совместном действии напряжения и фоновой засветки
- •3.1 Экспериментальные результаты по шумам фоторезисторов из CdSe
- •3.2 Расчет фотопроводимости и напряжения шума при действии фоновой засветки
- •3.3 Расчет дисперсии флуктуаций числа носителей заряда в примесно-дефектных полупроводниках при действии фона
- •3.4 Сравнительный анализ экспериментальных и теоретических результатов
- •3.5 Выводы по главе
- •4 Модельные представления о формировании электрических свойств в поликристаллических материалах при фоновой засветке
- •4.1 Математическая модель изменения шума фоторезистора при действии фона
- •4.2 Физическая модель формирования шума в поликристаллических полупроводниках при действии фона
- •4.3 Выводы по главе
- •5 Заключение
- •6 Список использованных источников
- •Приложение а. Решение интеграла
2 Литературный обзор
2.1 Электрические методы исследования электрофизических и фотоэлектрических свойств полупроводников
2.1.1 Вольтамперная характеристика
Вольтамперные характеристики полупроводникового прибора могут сниматься в темноте и при действии освещения. В первом случае измеряемая вольтамперная характеристика (ВАХ) отражает фундаментальные свойства прибора, связанные с его легированием, наличием структурных дефектов и т.д. В случае измерения ВАХ при освещении исследуются изменения токопроводящих свойств прибора, вызванные появлением неравновесных носителей заряда.
При различных величинах светового потока на фотоэлемент подают постоянное напряжение и измеряют протекающий через него ток. При приложении положительного напряжения (прямого напряжения) на анод фотоэлемента измеряется прямая ветвь ВАХ, а при подаче отрицательного напряжения (обратного напряжения) измеряется обратная ветвь. Ток, протекающий через фотоэлемент, зависит от величины светового потока, падающего на него от лампы. Если прямая ветвь ВАХ зависит от напряжения по сверхлинейному закону (например по экспоненциальному закону), то появление в приборе фотоЭДС приводит к изменению падения напряжения на исследуемом приборе, что в силу сверхлинейной зависимости тока от напряжения приводит к резкому снижению прямого тока. В этом случае ВАХ с освещением показывает как меняется фоточувствительность полупроводникового прибора с изменением напряжения смещения на нем.
Существует несколько разновидностей методик измерения ВАХ, связанных с изменением формы прикладываемого напряжения смещения. При подаче напряжения смещения в виде импульсов с медленно изменяемой амплитудой, удается зарегистрировать процессы быстрой перезарядки эквивалентных параметров полупроводникового прибора, что существенно увеличивает информативность метода.
Данный метод основан на наличии сквозного тока через диэлектрик, приводящего к различным фотоэлектрическим эффектам, связанным с неравновесным состоянием приповерхностного слоя полупроводника.
2.1.2 Вольтфарадная характеристика, вольтсименсная характеристика
Вольтфарадные методы измерения параметров полупроводников основаны на определении зависимости емкости структуры, обусловленной наличием объемного заряда в приповерхностной области полупроводника, от приложенного к ней напряжения, задающего состояние объемного заряда. Одновременно к структуре прикладывается тестовое напряжение заданной частоты. Методы, основанные на измерении вольтфарадных характеристик в настоящее время являются одними из самых распространенных для исследования электрофизических свойств полупроводникового прибора: высоты потенциального барьера в p-n переходе, уровня легирования активной области прибора, распределения электронных состояний по запрещенной зоне полупроводника, а также для определения параметров глубоких центров в нем (сечения захвата носителей, концентрация примеси).
По аналогии с методологией расширения измерения ВАХ при измерении вольтфарадных характеристик также применяют дополнительные воздействия в виде освещения, наложения магнитного поля, упругого напряжения. Указанные воздействия позволяют проследить кинетику перестройки примесно- дефектных комплексов полупроводника, оказывающих легирующее или рекомбинационное действие.
Также могут оказывать влияние другие факторы, которые могут варьироваться при измерениях. Одним из таких факторов является воздействие на структуру внешнего излучения, приводящего к возникновению фотоемкости.
По своей информативности вольтсименсные характеристики полупроводниковых приборов отличаются от ВАХ, поскольку регистрируют генерационно-рекомбинационные свойства исследуемого прибора. Последние оказываются более динамичными и более чувствительными к внешним воздействиям. Поэтому расширение методик измерения вольт-сименсных характеристик путем применения дополнительных воздействий оказывается в 4-7 раз информативнее вольт-фарадных характеристик методик. Как пример высокой чувствительности ВСХ методик к ГР свойствам полупроводника можно привести работу [1], в которой обнаружено изменение скорости рекомбинации неравновесных носителей заряда в соединениях АIIIBV после воздействия слабых электрических и магнитных импульсов.