Електронні явища в вузькощілинних та без щілинних напівпровідникових сполуках за умов регулювання параметрами енергетичної структури - Автореферат

Найпоширенішим, завдяки унікальним властивостям, ВН залишається на сьогодні сполука CDXHG1-XTE (КРТ), на базі якої створено не лише найчутливіші безальтернативні фотоприймачі в діапазоні 8-14 мкм, але й багатокольорні (багатоканальні) фотоструктури (з шарами різного складу х), що дозволяють з високою чутливістю реєструвати одночасно випромінювання в декількох ділянках спектру від 1 до 14 мкм. Однак, не зважаючи на вражаючі за обємом результати інтенсивних всебічних досліджень ВН, залишалася остаточно не зясованою фізична природа низки особливостей у властивостях важливих параметрів, особливо в актуальних нині кристалах р-типу, при низьких температурах, де пристрої на базі ВН функціонують найефективніше. Так магнітне поле або ОД, знижуючи симетрію кристалу БН усуває виродження зон (провідності і валентної) і утворює енергетичну щілину, величину якої можна регулювати змінюючи величину впливу. В відкритих джерелах інформація стосовно подібних досліджень західних фірм вкрай обмежена, однак згідно «Оперативной Информации» (серія 52, N2 (22)) фірма Brisrose Corporation (USA) в 1990 році отримала замовлення на дослідження і розробку на базі БН КРТ та MNXHG1-XTE (МРТ) фотоприймачів далекого ІЧ-діапазону, в яких спектральне положення максимуму фоточутливості, що базується на власному фотоефекті, можна змінювати магнітним полем. Згідно з метою роботи за допомогою фотоелектричних і фотомагнітних (вимірювання магнітопольових, люксамперних та спектральних характеристик фотопровідності (ФП) і фотоелектромагнітного ефекту (ФМЕ) в ІЧ-діапазоні випромінювання та ?-ФП і фототермомагнітного ефекту (ФТМЕ) в міліметровому надвисокочастотному НВЧ-діапазоні), оптичних (вимірювання характеристик фотолюмінесценції при різних рівнях імпульсного фото - чи електрозбудження), деформаційних та електрофізичних методів дослідження розвязувалися наукові задачі, основними з яких були наступні: - дослідити фотоелектричні, фотолюмінісцентні, фотомагнітні і деякі електрофізичні властивості кристалів БН КРТ з різними значеннями складу х і ступеня компенсації в умовах розкриття і регулювання енергетичної щілини магнітним полем і пружною ОД стиску в широких діапазонах температури, довжин хвиль і інтенсивності збуджуючого випромінювання та величини імпульсного електричного поля, а також визначити можливості отримання стимульованного випромінювання в далекій ІЧ області спектру.Принципово інакше виникає заборонена зона в БН КРТ під впливом магнітного поля або одноосьового пружного стиску: енергетична щілина утворюється між двома зонами р-симетрії (Г8), виродження яких усувається через зниження симетрії кристалу. Магнітне поле практично не впливає на валентну зону і змінює, головним чином, спектр зони провідності БН - енергетична щілина ?(?), яка утворюється магнітним полем, визначається лише зсувом (внаслідок квантування) нижчого електронного рівня і лінійно змінюється з Н. Накладання на кристал пружної ОД стиску спричиняє різке (на порядки) зростання питомого опору кристала ? і коефіцієнта Холла RX, коли зі збільшенням тиску Р значно зменшується концентрація вільних електронів через їхню локалізацію на акцепторних станах, які виходять із зони провідності в утворену деформацією щілину. Оскільки ЕА зменшується зі зростанням Р, то при подальшому підвищенні тиску активаційні ділянки на залежностях ln? (1/?) випрасовуються і при максимальних деформаціях (Р>3 кбар) практично зникають - провідність БН знов стає металічною за характером, тобто відбувається перехід діелектрик-метал з дірковим типом провідності, яка визначається легкими дірками з аномально великими рухливостями (?р>105 см2/В.с). Зазначається, що в напружених зразках КРТ з х=0.03-0.10 з підвищенням Р також спостерігається зростання ? і RX (відбувається перехід провідності метал-діелектрик), однак залежності ?(?) в таких кристалах не мають різкого максимуму і зі зростанням Р змінюється лише їх нахил (та інколи спостерігається насичення).Викладені в дисертаційній роботі результати досліджень закономірностей змін і особливостей механізмів рекомбінації, нерівноважних процесів та фотоелектронних і електрофізичних властивостей кристалів і ЕШ ВН та БН, що відбуваються внаслідок перебудови енергетичної структури під впливом температури, ОД, електричного та квантуючого магнітного поля, або пасивації поверхні АО чи пластичного деформування, дозволили не лише остаточно зясувати причини і пояснити низку нетревіальних експериментальних результатів (деякі отримано і попередниками), але й надали інформацію про нові, вперше виявлені нами в цих напівпровідникових сполуках, електронні явища. Отримані нами результати і висновки окрім суто наукового, становлять і значне практичне значення - їх врахування може виявитися корисним при розробці і виготовленні ІЧ-приладів, хоча б з огляду на пропозицію можливих напрямків суттєвого покращення параметрів фотоелементів, та ще й поширення межі застосування ВН як ІЧ-випромінювачів. В БН CDXHG1-XTE (х>0.145) в одноосьово-напруженому стані відбувається інверсія тип

Основний зміст роботи