Влияние поверхности на фотопроводимость плёнок Pb1-xSnxTe:In с составом 0,28 ≤ х ≤ 0,32

Abstract

Фоточувствительность плёнок Pb1-xSnxTe:In с х0,3 (кр.  46мкм) в ИК области определяется как фундаментальным поглощением [1], так и наличием локализованных состояний в запрещённой зоне [2, 3], что позволяет продвинуться в более длинноволновую область спектра. При создании фотоприёмных структур на основе тонких плёнок большое значение имеет определение влияния поверхности на фоточувствительность при различных химических и технологических обработках поверхности. При Т = 4,2 К были исследованы легированные In эпитаксиальные слои Pb1-xSnxTe/BaF2 с составом 0,28 ≤ х ≤ 0,32 (толщиной d ≈ 1 мкм) и концентрацией In (0,5 – 3) ат. %, которые при Т < 20 K имеют низкую проводимость, сравнимую с диалектиками. Источником освещения служили светодиодом с λ = 0,63 мкм и абсолютно чёрное тело. Химическая обработка поверхности проводилась в растворе изопропилового спирта, насыщенного парами соляной кислоты. Картины дифракции быстрых электронов (ДБЭ) были получены в камере МЛЭ «Катунь» при давлении Р = 2∙10-6 Па. Физикохимическое состояние поверхности исследовалось методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС). Картины ДБЭ и спектры РФЭС были получены для исходной поверхности, после отжига до температуры ~ 350 °С, после обработки в травителе, а также при последовательной обработке в травителе и отжиге в вакууме до температуры ~ 350 °С. Обнаружено, что обработка поверхности сильно влияет на вольтамперные характеристики (ВАХ) и временные зависимости фототока. Наблюдалось возрастание темнового тока до 105 раз при напряжении смещения 1 В. Величина фототока также возрастала. Качественно и количественно изменялись временные зависимости фототока. При выдержке образцов на воздухе в течение нескольких дней ВАХ-и и временные зависимости тока возвращались к значениям до обработки поверхности. На рисунке представлены временные зависимости фототока до (1), сразу после химической обработки поверхности (2), через двое (3), трое (4) и пять (5) суток и характерные постоянные времени нарастания фототока. Стрелкой показан момент включения освещения. Результаты измерений сопоставлены с данными РФЭС по составу поверхности плёнок в зависимости от её обработки. Показано, что изменения фотопроводимости могут быть обусловлены изменением состояния поверхности, вызванного удалением собственного окисла и нарушением стехиометрии состава вблизи поверхности.