Особенности спектров фотопроводимости эпитаксиальных пленок PbSnTe(In) / Иконников А.В., Черничкин В.И., Дудин В.C., Акопян Д.А., Акимов А.Н., Климов А.Э., Терещенко О.Е., Рябова Л.И., Хохлов Д.Р.

Abstract

Твердые растворы на основе халькогенидов свинца и, в частности PbSnTe, традиционно рассматривались как перспективные материалы для приемников и лазеров инфракрасного диапазона на межзонных переходах [1]. Однако, оказалось, что уникальные свойства ряда примесей (например, индием) [2] позволяют использовать эти материалы в качестве примесных приемников терагерцевого (ТГц) и даже суб-ТГц диапазонов [3]. Тем не менее, в литературе практически не представлены спектры фотопроводимости (ФП) в указанных материалах, что бы позволило напрямую извлечь информацию об энергетическом спектре примесных состояний. Это связано с высокой фоточувствительностью образцов, в результате чего засвеченный теплыми частями криостата образец оказывается в состоянии с высокой проводимостью, на фоне которой не удается зарегистрировать фотоотклик. В настоящей работе удалось выполнить измерения спектров ФП за счет выбора образцов с уровнем легирования In, недостаточным для стабилизации уровня Ферми [2], и с быстрым временем релаксации, что позволило наблюдать фотоотклик даже в условиях фоновой засветки. Исследуемые образцы были выращены методом молекулярно-пучковой эпитаксии как на подложках BaF2, так и Si. Толщина пленок Pb1−xSnxTe составляла 1–2 мкм, состав x был около 0.25. Спектры ФП измерялись с помощью фурье-спектрометра Bruker Vertex 70v при T = 4.2 — 40 K. В спектрах наблюдались как особенности, связанные с межзонной фотопроводимостью, так и пики, связанные с примесно-дефектными центрами. Увеличение температуры приводило к сдвигу красной границы межзонного поглощения (направление сдвига определялось как изменением ширины запрещенной зоны, так и уменьшением концентрации носителей заряда и, соответственно, уменьшением эффекта Бурштейна — Мосса), в то время, как положение примесных линий не изменялось. Анализ изменений интенсивности примесных особенностей в спектрах ФП при изменении температуры и при подсветке синим светодиодом позволил разделить примесные линии, связанные с объемными и поверхностными состояниями. Предложена модель, описывающая энергетические уровни примесных состояний.