Спектральные и фотоэлектрические характеристики гидрохимически осажденных пленок твердых растворов замещения CdxPb1−xS

Abstract

Химически осажденные пленки твердых растворов (ТРЗ) различного состава CdxPb1xS являются фоточувствительными в видимой и ближней ИК-области спектра. После извлечения из реакционной смеси они не требуют сенсибилизации и готовы к практическому использованию. Диапазон спектральной чувствительности ТРЗ CdxPb1xS зависит от содержания в них кадмия. На спектральных характеристиках пленок CdxPb1xS при повышении содержания сульфида кадмия в ТРЗ от 0 до 17 мол.% “красная” граница фоточувствительности сдвигается в коротковолновую область с 3.1. до 1.6 мкм, а максимум фоточувствительности с 2.5 до 1.2 мкм. Состав ТРЗ можно менять не только за счет изменения концентрации соли кадмия в реакторе, но и путем использования солей кадмия с различной анионной компонентой, а также, учитывая неоднородность состава по толщине пленки, регулированием времени осаждения слоя. При замене 0.06 моль/л CdSО4 в реакторе таким же количеством CdI2 при прочих равных условиях содержание CdS в ТРЗ уменьшается с 11.1 до 5 мол.%. Поэтому максимум спектральной чувствительности сдвигается с 1.90 мкм до 1.45 мкм. Для пленок толщиной .3-1.0 мкм спектральная характеристика имеет выраженный максимум на длине волны 0.5 мкм, соответствующий фоточувствительности индивидуального CdS, с которой при этих условиях начинается формирование пленки ТРЗ. С увеличением толщины пленки происходит постепенный сдвиг спектральной кривой в длинноволновый диапазон вследствие уменьшения в составе ТРЗ мольной доли кадмия. Возможность формирования пленок CdxPb1xS различного состава обеспечивает получение материалов с регулируемым положением максимума и “красной” границы спектральной характеристики во всем ближнем ИК-диапазоне. Особый интерес представляет ТРЗ Cd0.06Pb0.94S, имеющий эту характеристику практически аналогичную с германием, однако, обладающий более высоким темновым сопротивлением, обеспечивая согласование в микроэлектронных схемах. Пленка PbS без сенсибилизирующих добавок и проведения отжига, практически не обладает фоточувствительными свойствами. Введение в реактор соли кадмия сенсибилизирует пленку PbS. При переходе от индивидуального PbS к ТРЗ CdxPb1xS тип проводимости изменяется от “n” к “p”, а концентрация носителей снижается на 3-5 порядков. С увеличением содержания кадмия в ТРЗ уровень вольт-ваттной чувствительности пленок возрастает, достигая наибольших значений вблизи области максимума на рис. Причиной этого могут являться хаотически распределенные инверсионные “пятна” CdS на гранях кристаллитов CdxPb1xS, имеющие адсорбционную природу. Вольт-ваттная чувствительность пленок находится в пределах (0.5-1.0)∙103 В/Вт при использовании соли CdI2, возрастая до (1.0- 2.0)∙104 В/Вт для тех же концентраций Cd(CH3COO)2. при относительно малых значениях времени фотоотклика (30-120 мкс). По вольт-ваттной чувствительности и постоянной времени пленки ТРЗ CdxPb1xS в ближней ИК-области спектра не имеют аналогов, и могут найти применение в оптоэлектронных устройствах.