РОЗДІЛ 2
СТРУКТУРА, ФАЗОВИЙ СКЛАД ТА ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
ПЛІВОК СЕЛЕНІДІВ ГАЛІЮ ТА ІНДІЮ
Поряд з успіхами, досягнутими у розумінні фізичної природи та теоретичному
описі багатьох процесів, які протікають у некристалічних речовинах, існує низка
проблем, далеких від завершення. До першочергових можна віднести відсутність
систематичного дослідження шляхів цілеспрямованого й контрольованого керування
фізичними процесами, що проходять у тонких шарах при фазових перетвореннях,
зумовлених зовнішніми впливами; вивчення критеріїв структурної та енергетичної
стабільності, відтворювання властивостей.
Перспективними для розв'язку цих задач видаються шари систем Ga-Se та In-Se.
Завдяки зручним, із точки зору прикладних аспектів, характеристикам плівки
селенідів індію та галію перспективні для застосувань у ряді фотоелектричних
пристроїв, робочих елементів детекторів потоків частинок і іонізуючих
випромінювань та ін. Можливість виготовлення плівок цих систем як в аморфному й
полікристалічному, так і монокристалічному (наприклад, методом
ван-дер-ваальсівської епітаксії [122, 123]) станах, зумовлюючи таким чином
широкий спектр фізичних та фізико-хімічних властивостей, значно розширює
області їх, практичного застосування. На сьогоднішній день відомі результати
експериментальних та теоретичних досліджень надґраток на основі систем GaSe і
InSe, вирощених методом ван-дер-ваальсівської епітаксії [124, 125].
У вивченні аморфного стану визначальне значення має дослідження зв'язку між
локальним порядком та електронними властивостями. Для сполук АШВУІ є лише деякі
розрізнені, іноді суперечливі дані, що не дають переконливої відповіді на дане
питання. З уваги на це нами досліджені електричні та оптичні властивості плівок
селенідів галію та індію у взаємозв'язку з процесами структурних та фазових
перетворень у них [126-139].
2.1. Аналіз фізичних властивостей плівок селенідів галію та індію
2.1.1. Властивості плівок системи Ga-Se
Електронографічними дослідженнями аморфних і кристалічних плівок GaSe виявлена
подібність структури близького порядку: для першої координаційної сфери
r1 = 2,42 Е, а кількість найближчих сусідів Z1 = 3,5 [140]. Аморфна структура
сполуки Ga2Se3 у близькому порядку при кімнатній і середніх температурах
подібна до кристалічної, а при температурі, близькій до температури
кристалізації, сильно розпушена [141].
За результатами дослідження s(Т) аморфних плівок GaSe [142] встановлений
характер провідності в різних температурних інтервалах. У слабких і середніх
електричних полях при Т < 300 К основний внесок у провідність дає перенос по ЛС
в ЗЗ і s(Т) підпорядковується закону (1.12). При цьому густина ЛС на рівні
Фермі N(EF) = 5Ч1019 – 2,5Ч1021 см-3ЧеВ-1, а радіус локалізації складає 10 Е.
Для середніх і високих температур та полів до 105 ВЧсм-1 характерне
просторово-зарядове обмеження провідності, а при сильних полях (понад
105 ВЧсм-1) провідність зумовлена термічною польовою іонізацією. Для
полікристалічних плівок GaSe, отриманих тритемпературним методом [143],
виявлені запам'ятовуючі властивості, зумовлені утворенням "ниток" (діаметром
1–2 мкм) підвищеної провідності внаслідок локального розкладу матеріалу,
викликаного термічними ефектами. Час переключення - біля 1 мкс, а s "нитки"
майже в 109 разів перевищує s вихідної плівки. Відмічається висока
повторюваність результатів: повторення декількох тисяч переключень не викликає
великих змін основних параметрів плівки.
Оптичні та фотоелектричні властивості аморфних плівок селенідів галію [144,
145] є характерними для аморфного стану речовини [146] і в області краю
власного поглинання та нижче від нього визначаються наявністю хвостів густини
станів. Величина Е0 аморфних плівок GaSe складає 1,67 еВ [144], що значно
нижче, ніж для монокристалів, у той час як для полікристалічних плівок
Е0 = 2,0 еВ [147]. Для полікристалічних плівок GaSe відмічається відсутність у
спектрах пропускання екситонного піку, що є наслідком дефектності структури
плівок, оскільки розміри кристалітів порядку 0,1 мкм .
Для спектрів фотопровідності тонких плівок аморфного GaSe характерні дві смуги
при 1,83 та 2,08 еВ, а наявність фотоструму при енергіях, набагато нижчих від
зонної щілини, зв'язується з рівнями пасток у ЗЗ [148]. Енергія активації
фотоструму складає 0,19 еВ. В сильних електричних полях для плівок GaSe у
структурі Al-GaSe-Al спектральна залежність фотоструму є складною: при полях до
6,4Ч104 ВЧсм -1 спостерігається три смуги фотоструму, ширина й амплітуда яких
зростає із збільшенням поля, а при вищих полях з'являється четверта смуга
[148].. Використання аморфного GaSe (d = 0,1-1 мкм; s » 10-12 Ом -1Чсм-1) як
діелектрика в МДНМ-структурах визначає особливості кінетики фотоструму в такій
структурі завдяки глибоким центрам на межі розділу напівпровідник-діелектрик
[149]. Для аморфних плівок Ga2Se3, досліджених у структурах Al-Ga2Se3-Al,
виявлені глибокі центри захоплення, рівень залягання яких складає 0,61 та 0,70
еВ [150].
Дослідження впливу лазерного випромінювання на тонкі плівки GaSe [151] виявили
утворення полікристалічної структури після опромінення рубіновим лазером (=
1,79 еВ, J = 2Ч1024 кв.Чсм-2Чс-1), а подальше збільшення потужності
випромінювання стимулює орієнтовану кристалізацію. Для тонких шарів аморфного
Ga2Se3 при невеликих інтенсивностях збудження випромінюванням СО2-лазера край
смуги поглинання зсувається у довгохвильовий бік, а при потужності збудження
понад 20 ДжЧсм-2 виникає незворотне просвітлення внаслідок кристалізації [152].
Автори [153] виявили оборотні оптичні ефекти в аморфних плівках GaхSe1-х,
покритих плів
- Київ+380960830922