Способ определения длины свободного пробега электрона в сульфиде кадмия

 

Изобретение относится к оптической спектроскопии полупроводников, а име нно к способу определения электрических параметров полупроводников. Цель изобретения - обеспечение возможности определения длины свободного пробега электрона в области его энергий, равных энергии ионизации экситонных комплексов. Согласно способу исследуемый образец облучают лазерным излучением А 475,5 нм и регистрируют интенсивность I линии излучения области спектра 487-485 нм при воздействии на образец различных значений постоянного электрического поля Е, вызывающих изменение регистрируемой интенсивности линии излучения и интенсивности lo той же линии люминесценции без воздействия электрическим полем, определяют зависимость In (l/OcH)) от величины воздействующего на образец электрического поля Е и по углу наклона линейного участка указанной зависимости рассчитывают искомую величину . 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 01 1 21/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

4 (21) 4778142/25 (22) 08.01.90 (46) 30.04.92. Бюл. ¹ 16 (71) Физико-технический институт им. А,Ф. Иоффе (72) М.А, Якобсон, В.Д. Каган, P. Катилюс и

С.Л. Карпенко (53) 621.382(088.8) (56) Батавин В,В. и др. Измерения парамет.ров полупроводниковых материалов и структур. M.: Радио и связь, 1985, с. 264.

FuJita H. et al. Holi effect of

photoelectrons in Cadmium Sulfide. 3. Phys.

Soc Japan, 1965, ч. 20, ¹ 1, р. 109 — 122. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛИНЫ

СВОБОДНОГО ПРОБЕГА ЭЛЕКТРОНА В

СУЛЬФИДЕ КАДМИЯ (57) Изобретение относится к оптической спектроскопии полупроводников, а именно к способу определения электрических параИзобретение относится к определению электрических параметров полупроводников.

Известен способ определения длины свободного пробега электронов в полупроводниках по методу Холла, Недостатком этого традиционного Холловского метода является невозможность определения длины свободного пробега электронов в области ионизационных энергий.

Наиболее близким к предлагаемому является способ Редфилда, основанный на измерении переноса заряда, который позволяет производить прямые наблюдения угла Холла О для электронов, возбуж„„SU ÄÄ 1730687А1 метров полупроводников. Цель изобретения — обеспечение возможности определения длины свободного пробега электрона в области его энергий, равных энергии ионизации экситонных комплексов. Согласно способу исследуемый образец облучают лазерным излучением 1= 475,5 нм и регистрируют интенсивность линии излучения области спектра 487-485 нм при воздействии на образец различных значений постоянного электрического поля Е, вызывающих изменение регистрируемой интенсивности линии излучения и интенсивности 1 той же линии люминесценции без воздействия электрическим полем, определяют зависимость ln (I/(lp — !)) от величины воздействующего на образец электрического поля Е и по углу наклона линейного участка указанной зависимости рассчитывают искомую величину. 2 ил. денных в зону проводимости световым импульсов. Сущность способа заключается в следующем: охлажденный образец помещается между стеклянными или кварцевыми пластинами, покрытыми тонким проводящим слоем, причем нижняя пластинка прозрачна, При подключении нижней пластинки к источнйку напряжения в проводящем слое устанавливается градиент потенциала, создающий в образце продольную компоненту электрического поля E. Короткие импульсы света синхронизированы с импульсами электрического поля так, чтобы они начинались в момент установления максимального значения Е В присутствии постоянного поперечного магнитного поля Н

1730687 фотовозбужденные электроны приобретают компоненту дрейфовой скорости, направленную вдоль оси "у". Эта компонента дрейфа электронов индуцирует заряд во внешней цепи, появляющийся в виде импульса напряжения в верхнем электроде.

Процесс измерениясц О сводится к компенсаци,импульса фотоответа для двух направлений Н регулировкой потенциометра. При условии tg 0 «1 подвижность или длина свободного пробега находятся расчетным путем.

Недостатком способа является невозможность определения длины свободного пробега электронов в области их ионизационных энергий.

Цел ь ю изобретен ия я вля ется возможность определения длины свободного пробега электрона в области его энергий, равных энергии ионизации экситонных комплексов.

На фиг, 1 представлены спектры излучения экситонной люминесценции при Т = 1,8

К для различных образцов при различных напряжениях электрического поля; на

I фиг. 2 — график зависимости In от о

Е/Ео, где Ео — напряженность поля в начальный момент времени, из которого потангенсу угла наклона асимптоты определена константа Ео1, Кривые 1-6 для образца Т вЂ” 2 (в спектре люминесценции которого достаточно интенсивна линия излучения свободного экситона и наблюдается две линии экситонпримесного комплекса), отнесенного к предельно чистым кристаллам, при различных напряженностях электрического поля Е, В/см; 0; 300; 350; 450; 650; 800 соответственноо.

Кривая 7 — для образца Т вЂ” 1 (в спектре люминесценции которого линии экситонпримесных комплексов обладают наибольшей интенсивностью и имеют сложный спектр), отнесенного к условно чистым кристаллам.

Пример, Способ был реализован при определении длины свободного пробега электронов в кристаллах сульфида кадмия

CdS. Исследуемый образец сульфида кадмия с нанесенными на него омическими контактами помещался в кристалл с жидким гелием Т = 4,2 — 1,8К. В охлажденном образце возбуждалась люминесценция с использованием аргонового лазера ЛГ-106 с длиной волныА = 475,5 нм. После возбуждения люминесценции и измерения интенсивности линии излучения I< области спектра (487-485) нм, в отсутствие электрического поля к образцу подается напряжение от источника питания, ток измеряется цифровым вольтметром, Далее регистрируют зависимость изменения интенсивности люминес5 ценции той же области спектра от приложенного электрического поля (фиг. 1), которая записывалась в память электронновычислительной машины, выводилась на осциллограф и затем на графопостроитель в

10 масштабе In (I/ о — !))от Е/Ер1 (фиг, 2), Из этой зависимости по тангенсу угла наклона асимптоты определялся параметр Ео1 и далее расчетным путем по формулам

eEo1lph = 2 Я, (1) в слУчае пРеДельно чистых

15 кристаллов (рассеяние на фононах);

limp — (), (2) в случае услов16 и г

3lph еЕо> но чистых кристаллов (рассеяние на нейтральных примесях), где е — заряд электрона;

Eo> — константа, зависящая от энергии ионизации комплекса и от механизмов релаксации электронов;

@ — энергия ионизации комплекса;

Iph, limp длина свободного пробега электрона для случая (1) и (2) соответственно, определяют длину свободного пробега электрона в области .ионизационных энергий.

Пример расчета.

Для предельно чистых кристаллов, в которых квазиимпульс рассеивается на фононах

2@ 2 0004э — 910-! рай = еЕо 1э 90 В/см — — 9 10 см.

Для условно чистых кристаллов, в которых квазиимпульс рассеивается на приме40 сях

16 (й )г 16

3!рл еЕо, 3 9 10 см

45 (0 004 эВ ) =10 см

1э 10 Влксм

Формула изобретения

Способ определения длины свободного

50 пробега электрона в сульфиде кадмия, включающий воздействие электрическим полем на исследуемый образец при гелиевой температуре, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности оп55 ределения длины свободного пробега электрона в области его энергий, равных энергии ионизации экситонных комплексов, исследуемый образец облучают лазерным излучением с длиной волны, соответствующей области фундаментально1730687

4 л

4Вб юиг1

4B5

487 Я ню

SO»g си

Составитель И.Петрович

Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Редактор Ю.Середа

Заказ 1516 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 го поглощения сульфида кадмия, и регистрируют интенсивность I любой линии излучения области спектра люминесценции (487 — 485) нм, воздействующее на образец постоянное электрическое поле Е изменяют до значения, вызывающего изменение регистрируемой интенсивности линии спектра, регистрируют интенсивность 4 той же линии люминесценции без воздействия электрическим полем, определяют зависимость

In (1 (lo — 1) от величины воздействующего на

5 образец электрического поля E и по углу наклона линейного. участка указанной зависимости рассчитывают искомую величину.