Фотопроводимость в ультрактисталлических гетероструктурах CdTe-SiO2-Si

Abstract

Изучено фотопроводимости и механизм протекания тока в ультракристаллических гетероструктурах p - CdTe - SiO2 - Si с глубокими примесными уровнями. Поликристаллическая пленка выращивалась на поверхность структуры SiO - Si. Технология изготовления структур описана в [1]. В связи с этим было исследовано взаимодействие мощных ультракоротких импульсов света с пленкой CdTe в условиях однофотонного примесного поглощения. Измерялось пикосекундное фотонапряжение (ПФН) плёнок, сопровождаемое с заметной ПФП. Регистрация ПФН проводилась в специальном осциллографе С7-19. Образцы возбуждались световым излучением второй гармоники пикосекундного лазера на основе Au - Nd2+с длиной первой гармоники  = 1,079 мкм; длительность одиночного импульса  - 19 пс. Обнаружена пикосекундная фотопроводимость (ПФП) в тонких пленках CdTe при (6 ÷ 8) ∙ 102 Вт/см2 в течение 1-3 минут при комнатной температуре. Образцы представляли собой ПДП структуры высоколегированный поликристаллический теллурид кадмия р-типа проводимости (р = 1017см-3 ) – двуокись кремния – кремний, легированный бором. Толщина окисного слоя, определённая с помощью Оже – анализа, составляла d=0,46мкм. Результаты исследования фотопроводимости показывает, что осциллограмма фотосигнала после возбуждения плёнки импульсом света длительностью 17пс, что, во-первых, возгорание максимального ФН (или ФП) происходит, в течение 250÷300пс, во-вторых, основная часть ПФН (или ПФП) спадает за время, менее 100пс, которое было близко к разрешающей способности регистрирующего прибора. Обращает на себя внимание относительно медленное установление максимального ПФН и быстрое спадание его основной части, а затем, относительно долговременный, почти периодически затухающий процесс релаксации ПФН. Такие малые времена ( = 10-10с) релаксации ПФН свидетельствуют о наличии большой концентрации рекомбинационных центров в исследованных пленках CdTe. Если принять, что коэффициент рекомбинации  равен ~10-7 см3 /с (что обычно для монокристаллов [3]), то из времени жизни  = 10-10с грубо оценим возможную концентрацию центров быстрой рекомбинации Nрек = (   ) -1 ≤1017cм -3 . Поскольку исследованная пленка состоит из мелких кристаллических зерен размерами ~0,14 мкм [4], то можно полагать, что примесными центрами, ответственными за обнаружение быстрой релаксации ПФП, являются глубокие уровни, имеющиеся на поверхности кристаллита. Тогда находим возможную поверхностную концентрацию центров рекомбинации NS=N 2|3  3  1011см –2 . Полученные результаты говорят о том, что за фоточувствительность в области примесного поглощения в основном ответственны дефекты кристаллической решетки, создающие глубокие уровни, расположенные ниже зоны проводимости. Таким образом полупроводниковые пленки p – CdTe с глубокими примесными уровнями, полученных на окисленных поверхностях кремния можно исползовать как быстродействующий фоточувствительный детектор для регистрации пикосекундных импульсов лазерного излучения в близкой ИК-области спектра.