01.04.10 - Физика полупроводников
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата физико-математических наук
Санкт-Петербург – 2016
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы Поляризационные и зарядовые процессы лежат в основе функционирования большинства приборов полупроводниковой опто- и радиоэлектроники, определяя их важнейшие эксплуатационные характеристики.
Вследствие влияния химического состава и микроструктуры функциональных материалов на их электрофизические свойства проблема оптимизации их параметров для прикладных целей связана с определением механизмов переноса носителей заряда. Поэтому исследование электрофизических свойств полупроводниковых структур с учетом их реальной морфологии является актуальной задачей.
Исследование релаксационных электронных процессов позволяет получить представление о механизмах зарядообразования и установления природы деградации полупроводниковых материалов и приборов на их основе под действием внешнего электрического поля. Одними из наиболее информативных методов изучения релаксации поляризации в полупроводниках и диэлектриках являются методы токовой и диэлектрической релаксации.
Для выявления энергетического спектра локальных состояний полупроводниковых материалов применяется анализ характера изменения токов поляризации и деполяризации – метод токовой спектроскопии. Исследование временных зависимостей токов релаксации дает возможность получить информацию о кинетике заполнения центров захвата, неоднородно расположенных по толщине полупроводника, а также о процессах захвата в приэлектродных областях.
Изучение диэлектрического отклика системы методом диэлектрической спектроскопии позволяет детально исследовать процессы переноса заряда в материале, которые связаны как с миграцией носителей заряда, так и с поляризационными эффектами, а также дает возможность определить механизмы электропроводности и условия их реализации. Он является наиболее удобным и чувствительным для изучения различных видов поляризации, определяющих физические свойства исследуемого образца, которые связаны с особенностями кристаллографического строения.
В настоящей работе методами диэлектрической и токовой спектроскопии были исследованы полупроводниковые структуры различной морфологии: поликристаллические слои ортоплюмбата свинца Pb3O4, монокристаллы силленита висмута Bi12SiO2: Ge и слои пористого кремния por-Si. Данные материалы объединяет наличие интересных для оптоэлектронной промышленности оптических и фотофизических свойств: ортоплюмбат свинца Pb3O4 характеризуется фотопроводимостью, фотодиэлектрическим эффектом и фотосегнетоэлектрическими свойствами, монокристаллы силленита висмута Bi12SiO2 отличает наличие фотохромного и фоторефрактивного эффекта, широкого края спектра оптического поглощения и существование фотоэлектрического эффекта, слои пористого кремния por-Si демонстрируют фотолюминесценцию в широком спектральном диапазоне, эффект сдвига спектра оптического отражения и интересный спектр оптического поглощения. Перечисленные оптические свойства делают данные материалы перспективными для создания фотоэлементов, оптических преобразователей, элементов солнечных батарей, электронных излучателей и т.д. Таким образом, разнообразие исследуемых в настоящей работе материалов позволяет продемонстрировать эффективность применения данных методов для получения информации о кинетике заполнения центров захвата, о диэлектрических свойствах и электротранспорте в полупроводниковых материалах с различным структурным строением.
Цель работы Установление закономерностей, механизмов и взаимосвязей релаксации электрических и диэлектрических свойств полупроводниковых материалов с применением методов токовой и диэлектрической спектроскопии.
