Файл: Мотт, Н. Электронные процессы в некристаллических веществах.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 162

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Халькогенидные стекла

347

натной до температуры жидкого азота наклон должен увеличивать­ с я примерно в 3,7 раза. Как сообщалось в гл. 7, в аморфных полу­ проводниках при температурах ниже комнатной край поглощения згочти всегда смещается параллельно. Спектральная зависимость

_ 1

1

)

1

1

1

i _

г,о

г,г

г,ч

г,в

г,&

з,о

з,г

 

 

 

Ьсо, эБ

 

 

 

"Ф и г. 9.5. Края оптического

поглощения в аморфном и кристаллическом

 

 

A s 2 S 3

[293].

 

 

 

коэффициента поглощения в области, лежащей выше экспонен­ циального участка, показана на фиг. 9.6, б. Хотя здесь приведена зависимость а 1 / а от Я со, хорошие прямые получаются также на графиках зависимости (а7ш)1 / ! ! от %<а, а значение оптической ширины запрещенной зоны EQ, которое может быть определено

348 Глава 9

экстраполяцией, прп комнатной температуре оказывается равным 2,32 эВ. Коломиец и др. [291] из зависимости ( / ш е 2 ) 1 / 2 от /г© полу­ чили Е0 = 2,4 эВ.

Из фиг. 9.6 следует, что температурный коэффициент оптиче­

ской ширины запрещенной зоны

в аморфном A s 2 S 3

в указанном

интервале температур равен — 5

, 1 . Ю - 4 э В . К - 1 .

 

Следует отметить, что значение Е0

при комнатной

температуре-

приблизительно совпадает с шириной

запрещенной

зоны для не-

hu>, оВ

Ьш, эВ

а

6

Ф и г .

9.6. Край оптического поглощения при 293 и 80 К в аморфном A s 2

S 3 >

 

 

представленный в виде разных зависимостей [293].

 

 

 

 

а — l n a от ha; б — а*/а

от йш.

 

 

прямых

переходов в кристаллическом

As 2 S 3 , вклад от

которых

на фиг. 9.5 проявляется в виде слабой структуры.

 

 

Ширина запрещенной зоны для прямых переходов в кристалле

по данным Эванса и Янга равна 2,74 эВ для Щ \\с и 2,8 эВ

для

ША-с(Щ\а), а температурный коэффициент составляет

величину,

равную

— 6 , 9 2 . Ю - 4 эВ.К^1 . Экспоненциальную часть края погло­

щения

в

стеклообразном A s 2 S 3 Косек

и Тауц интерпретировали,

как переходы между состояниями в «хвостах» зон. Недавно Тауц, Мэне и Вуд [498] исследовали оптическое поглощение в чистых образцах A s 2 S 3 в области очень малых значений а. Их результаты показаны на фиг. 9.7. В интервале значений а, меньших 1 с м - 1 , наблюдается второй экспоненциальный участок поглощения, кото­ рый при всех температурах вплоть до температуры размягчения

Халъкогенидные стекла

349

(470 К) имеет наклон Г' ^ 3 , 3 э В - 1 . Тауц и др. предположили, что именно этот участок поглощения возникает из-за наличия «хво­ стов» зон, а другой, более крутой, обусловлен влиянием на погло­ щение, обусловленное переходами между нелокализованными сос­ тояниями, внутренних электрических полей (см. 7.6.1).

Коломиец и др. [291], используя модуляционную технику, наблюдали в аморфном A s 2 S 3 сдвиг края поглощения под дейст-

600к

500К

400К ЗООК 200К

100К

1,0

0,1

 

 

 

 

 

1,г

1,4

1,6

1,8

2,0

г.г

 

 

Ьш, эВ

 

 

 

Ф и г. 9.7. Зависимость от температуры низкоэнергетического участка края оптического поглощения в аморфном AsoS3 [498].

вием электрического поля. На фиг. 9.8 показаны результаты, полученные ими при комнатной температуре. Сдвиг края мал и пропорционален напряженности электрического поля в степени 1,8—2,0. Для интерпретации результатов авторы использовали теорию Франца [176]. В отличие от теории Доу и Редфилда [139] расчеты, выполненные Францем, показывают, что экспоненциаль­ ный край под действием электрического поля должен смещаться параллельно в соответствии с выражением

А.Е--

24m*

6

z,ie

2,z«

г,зг

2,40

1111

 

 

 

 

F,B-cm'

Ф и г . 9.8. a — спектральная зависимость оптической прозрачности^! изме­ нения ее под действием электрического поля в аморфном A s 2 S 3 .

б — сдвиг края оптического поглощения как функция электрическогополя [291].

0,8

1,0 /,г 1,4 1,6 1,8

г,о z,2 г,к г,б

 

Ьш, эВ

 

Ф и г . 9.9. Спектральная

зависимость фотопроводимости аморфного A s p S ,

 

[291].

 

1 — без подсветки; 2 — с подсветкой.

 

Xалъкогенидные

стекла

351

где Г — наклон

экспоненциального

края поглощения. Коломиец

и др. сообщают,

что AE/F2 ие зависит от длины волны, как

это

и следует ожидать из теории, и вычисляют отношение приведен­ ной эффективной массы к массе свободного электрона (т*1т = = 7,5 ± 0,5).

Коломиец и др. измерили также спектральное распределение фотопроводимости на постоянном токе в аморфных пленках As 2 S 3 .

 

 

 

Е,

эЗ

 

 

 

 

1,55

1,гч

1,оз

0,88

0,77

 

 

1

I

 

! '

1

 

80

Кристсити-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ческий

1

 

 

 

5"

 

A s 2 S 3

/

 

 

 

50

 

 

 

 

 

а-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

чО

/

/ Аморфный

\

 

 

 

 

(а

аго

ass

S

 

f ' i i

i

i

i

i i

i

i i

 

0,8

1,0

 

иг

1,ч

 

1,6

 

 

 

А., мкм

 

 

 

Ф И Г . 9.10.

Спектральное

распределение

рекоыбинационного излучения

в

кристаллическом

и аморфном

A s 2 S 3

при

77 К [291].

Их результаты показаны на фиг. 9.9. Максимум фоточувствитель­ ности при комнатной температуре лежит в области 2,40—2,45 эВ, что хорошо согласуется со значением Ео = 2,4 эВ, полученным экстраполяцией зависимости (Й(ое2 )1 / 2 от йю. Дополнительный максимум вблизи 1,2 эВ довольно хорошо совпадает с энергией, при которой Коломиец и др. наблюдали рекомбинационное излу­ чение (см. ниже).

На фиг. 9.10 показано спектральное распределение рекомбинационного излучения в кристаллическом и стеклообразном As 2 S 3 : при 77 К, полученное Коломийцем, Мамонтовой и Бабаевым [287]. Возбуждение излучения осуществлялось коротковолновым светом, модулированным с частотой 40 Гц. Максимум излучения в стекле находится при 1,13 эВ, в то время как в кристалле — при 1,265 эВ полуширины полос ( ~ 0 , 4 5 эВ) близки, но интенсивность излуче­ ния в стекле примерно в 80 раз меныпедчем в кристалле. Излучение с энергией, соответствующей переходу из зоны проводимости

352

Глава 9

в валентную зону, не наблюдалось. Эти и другие аналогичные экспе­ рименты Коломийца Дэвис и Мотт [122] использовали как доказа­ тельство существования в некоторых аморфных полупроводниках

35 г

30

25

го

15

 

е

s

10

12

 

 

 

 

 

 

Ьи>,

эБ

 

 

 

50

 

 

 

 

 

 

40

Ь

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

го

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_|

L

 

 

 

 

Б

В

10

12

14

 

 

Ьш,

эБ

 

 

 

Ф и г . 9.11. Спектр отражения

A s 2 S 3

при комнатной температуре [904].

 

а — аморфный A S j S 5 ;

б — кристаллический

A s , S 3 .

 

высокой плотности локальных состояний вблизи середины запре­

щенной

зоны по

подвижности.

За краем основного оптического поглощения в области более

высоких

энергий

структура спектра в стеклообразном A s 2 S 3

выражена значительно слабее, чем в случае кристаллического As 2 S 3 . На фиг. 9.11 сравниваются спектры отражения стеклообразного

Смотрите также файлы