SU1730687A1

SU1730687A1 - Способ определени длины свободного пробега электрона в сульфиде кадми

Info

Publication number: SU1730687A1
Application number: SU904778142A
Authority: SU
Inventors: Майя Авгучтовна Якобсон; Виктор Давидович Каган; Ромас Катилюс; Сергей Леонидович Карпенко
Original assignee: Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе
Priority date: 1990-01-08
Filing date: 1990-01-08
Publication date: 1992-04-30

Abstract

Изобретение относитс к оптической спектроскопии полупроводников, а име нно к способу определени электрических параметров полупроводников. Цель изобретени - обеспечение возможности определени 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 излучени области спектра 487-485 нм при воздействии на образец различных значений посто нного электрического пол Е, вызывающих изменение регистрируемой интенсивности линии излучени и интенсивности lo той же линии люминесценции без воздействи электрическим полем, определ ют зависимость In (l/OcH)) от величины воздействующего на образец электрического пол Е и по углу наклона линейного участка указанной зависимости рассчитывают искомую величину . 2 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс к определению электрических параметров полупроводников .

Известен способ определени длины свободного пробега электронов в полупроводниках по методу Холла.

Недостатком этого традиционного Хол- ловского метода вл етс невозможность определени длины свободного пробега электронов в области ионизационных энергий .

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ Редфилда, основанный на измерении переноса зар да, который позвол ет производить пр мые наблюдени угла Холла в дл электронов, возбужденных в зону проводимости световым импульсов . Сущность способа заключаетс в следующем: охлажденный образец помещаетс между стекл нными или кварцевыми пластинами, покрытыми тонким провод щим слоем, причем нижн пластинка прозрачна . При подключении нижней пластинки к источнику напр жени в провод щем слое устанавливаетс градиент потенциала, создающий в образце продольную компоненту электрического пол Е. Короткие импульсы света синхронизированы с импульсами электрического пол так, чтобы они начинались в момент установлени максимального значени €. В присутствии по сто нного поперечного магнитного пол Н

х| со о

ON 00

VI

фотовозбужденные электроны приобретают компоненту дрейфовой скорости, направленную вдоль оси Эта компонента дрейфа электронов индуцирует зар д во внешней цепи, по вл ющийс в виде импульса напр жени в верхнем электроде. Процесс измерени tg в сводитс к компен- саци импульса фотоответа дл двух направлений Н регулировкой потенциометра. При условии tg в « 1 подвижность или длина свободного пробега наход тс расчетным путем.

Недостатком способа вл етс невозможность определени длины свободного пробега электронов в области их ионизационных энергий.

Целью изобретени вл етс возможность определени длины свободного пробега электрона в области его энергий, равных энергии ионизации экситонных комплексов .

На фиг. 1 представлены спектры излучени экситонной люминесценции при Т 1,8 К дл различных образцов при различных напр жени х электрического пол ; на

фиг. 2 - график зависимости In-:г-от

1о I

Е/Ео, где ЕО - напр женность пол в начальный момент времени, из которого потанген- су угла наклона асимптоты определена константа EOL

Кривые 1-6 дл образца Т-2 (в спектре люминесценции которого достаточно интенсивна лини излучени свободного экситона и наблюдаетс две линии экситон- примесного комплекса), отнесенного к предельно чистым кристаллам, при различных напр женност х электрического пол Е, В/см: 0; 300; 350; 450; 650; 800 соответственно .

Крива 7 - дл образца Т-1 (в спектре люминесценции которого линии экситон- примесных 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 кадми CdS. Исследуемый образец сульфида кадми с нанесенными на него омическими контактами помещалс в кристалл с жидким гелием Т 4,2 - 1,8К. В охлажденном образце возбуждалась люминесценци с использованием аргонового лазера ЛГ-106 с длиной волны А 475,5 нм. После возбуждени люминесценции и измерени интенсивности линии излучени 0 области спектра (487-485) нм, в отсутствие электрического

пол к образцу подаетс напр жение от источника питани , ток измер етс цифровым вольтметром. Далее регистрируют зависимость изменени интенсивности люминесценции I той же области спектра от приложенного электрического пол (фиг. 1), котора записывалась в пам ть электронно- вычислительной машины, выводилась на осциллограф и затем на графопостроитель в

масштабе (10-1))от E/Eoi (фиг. 2). Из этой зависимости по тангенсу угла наклона асимптоты определ лс параметр EOI и далее расчетным путем по формулам eEoilph 2 Ј1; (1) в случае предельно чистых

кристаллов (рассе ние на фононах);

итр

16

(Ј|

)2, (2) в случае услов3lph v eEoi но чистых кристаллов (рассе ние на нейтральных примес х), 0 где е - зар д электрона;

EOI - константа, завис ща от энергии ионизации комплекса и от механизмов релаксации электронов;

Ј - энерги ионизации комплекса; 5 Iph, limp - длина свободного пробега электрона дл случа (1) и (2) соответственно , определ ют длину свободного пробега электрона в области ионизационных энергий . 0 Пример расчета.

Дл предельно чистых кристаллов, в которых квазиимпульс рассеиваетс на фононах

35

I „- 2Јi 2 0,004 эВ „П1П-5 lph 1э-90 В/см 910

СМ.

40

Дл условно чистых кристаллов, в которых квазиимпульс рассеиваетс на примес х

16

(

Јi

16

3lPh v eEoi

3 -9

10 5 CM

x(0 ,004 эВ

-6

1э 103В/см

).

Claims

Формула изобретени Способ определени длины свободного

пробега электрона в сульфиде кадми , включающий воздействие электрическим полем на исследуемый образец при гелиевой температуре, отличающийс тем, что, с целью обеспечени возможности определени длины свободного пробега электрона в области его энергий, равных энергии ионизации экситонных комплексов , исследуемый образец облучают лазерным излучением с длиной волны, соответствующей области фундаментального поглощени сульфида кадми , и регистрируют интенсивность I любой линии излучени области спектра люминесценции (487-485) нм, воздействующее на образец посто нное электрическое поле Е измен ют до значени , вызывающего изменение регистрируемой интенсивности линии спектра,

регистрируют интенсивность 0 той же линии люминесценции без воздействи электрическим полем, определ ют зависимость In (l/flo - ))от величины воздействующего на образец электрического пол Е и по углу наклона линейного участка указанной зависимости рассчитывают искомую величину.

486

Фиг1

Ј87 Л,нн