Формування акцепторної зони дефектами і домішками в кристалах вузькощілинного p-Hg1-xCdxTe - Автореферат

Інститут фізики напівпровідниківНауковий консультант: доктор фізико-математичних наук, професор, член-кореспондент НАН України Сизов Федір Федорович, Інститут фізики напівпровідників НАН України, завідувач відділу фізики і технології низьковимірних систем. Офіційні опоненти: - доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Власенко Олександр Іванович Інститут фізики напівпровідників НАН України, завідувач відділу дефектоутворення і нерівноважних процесів у складних напівпровідниках; доктор фізико-математичних наук, професор Данильченко Борис Олександрович, Інститут фізики НАН України, завідувач відділу фізики радіаційних процесів; доктор фізико-математичних наук, професор Лашкарьов Георгій Вадимович, Інститут проблем матеріалознавства НАН України, завідувач відділу матеріалів функціональної електроніки та кріогенних досліджень. Захист відбудеться 19 квітня 2002 р. о 1415 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.199.02 при Інституті фізики напівпровідників НАН України за адресою: 03028, м.Проте у більшості випадків мова йде про кристали n-типу, оскільки саме цей матеріал довгий час складав основу для виготовлення детекторів. В основу дисертації лягли результати досліджень, виконаних відповідно до державних науково-технічних програм України і науково-тематичних планів НДР і ДКР: - НДР Львівського НДІ матеріалів НВП "Карат" "Розробка технології отримання фотодіодів і фоторезистивних епітаксійних шарів діапазону 8-14 мкм на основі CDXHG1-XTE методом іонно-променевого травлення" (1994-1996 рр., Програма Мінмашпрому України "Наука-2000", номер ДР 0194U032081); Метою досліджень було встановлення природи особливостей електронних властивостей кристалів та епітаксійних структур твердих розчинів вузькощілинного p-Hg1-XCDXTE в області домішкової та стрибкової провідності, зокрема переходів Мотта й Андерсона у домішковій зоні цих кристалів, узгодження параметрів зонної структури кристалів Hg1-XCDXTE, уточнення констант рівноваги власних дефектів у розширеному діапазоні складу і, як наслідок, підвищення рівня керованості й прогнозованості електрофізичних властивостей цього матеріалу та розширення можливостей оптимізації режимів отримання кристалів, придатних для виготовлення високоякісних детекторів теплового випромінювання. Для досягнення цієї мети було поставлено головним чином такі задачі: - детально проаналізувати причини відсутності узгодження параметрів зонної структури кристалів вузькощілинного Hg1-XCDXTE, уточнити закони дисперсії в усіх гілках електронно-діркового спектра Hg1-XCDXTE і на основі проведення сумісних вимірювань концентраційної залежності ефекту Фарадея та спектрів поглинання, а також температурної і композиційної залежності концентрації власних електронів у кристалах Hg1-XCDXTE (x ? 0-0,3) та комплексного аналізу їх результатів узгодити ці параметри; дослідити електропровідність, ефект Холла і рухливість вільних дірок при низьких температурах у кристалах p-Hg1-XCDXTE залежно від температури і концентрації акцепторів у широкому їх інтервалі як нижче, так і вище переходу метал-діелектрик і на основі порівняння властивостей кристалів з власними і домішковими акцепторами встановити природу особливостей стрибкової провідності та переходів Мотта і Андерсона в таких кристалах;За цими даними визначається склад кристала x і коефіцієнт поглинання на вільних носіях заряду (AFC) ??? l ~10 мкм, де переріз поглинання на вільних дірках значно більший, ніж на електронах, а тому AFC при фіксованих x, T і l ? монотонною функцією NA-ND. Важливо, що в цій моделі параметр Eg визначається цілком однозначно і має смисл ширини забороненої зони енергетичного спектра, що відповідає періодичній частині гамільтоніану електронів; саме цей параметр входить до складу kp-моделі, на основі якої розраховуються інші характеристики кристалу. Спочатку визначалися перерізи поглинання на електронах (sn) і дірках (sp) при K=1100 см-1 шляхом порівняння характеристик нелегованих кристалів (i-тип) і легованих In кристалів n-типу (NIN~1017 см-3). Далі, користуючись цими даними, вимірювалася кількість Cu у зразках р-типу і шляхом порівняння поглинання в кристалах i-типу та р-типу визначалися sn і sp в усьому дослідженому діапазоні довжин хвиль. У третьому розділі дисертації розглядаються електрофізичні властивості легованих кристалів Hg 0,8Cd 0,2Te: рухливість і час життя дірок, параметри акцепторів і будова акцепторної зони, стрибкова і металічна провідність кристалів p-Hg 0,8Cd 0,2Te:Cu, а також рухливість та час життя електронів у кристалах n-Hg 0,8Cd 0,2Te:In.У дисертації розглянуто наукову проблему визначення характеристик, будови і взаємовпливу домішкових зон у кристалах p-Hg1-XCDXTE залежно від концентрації власних і домішкових точкових дефектів та їх прояву в переносі заряду при низьких температурах.

Основний зміст роботи