розділ II даної роботи), вирощування CdTe:Cl майже власної провідності ? більш складне технологічне завдання [294,295]. Хоча є дані про те. що детектори ядерних випромінювань з добрими параметрами створені на зразках напівізолюючого CdTe:Ge [172,296], говорити про перспективність використання даного матеріалу в якості детекторного, мабуть, передчасно. Підстава для такого прогнозу ? більша, порівняно з СdTe:Cl, концентрація глибоких центрів за участю MСd, де М - Ge,Sn,Pb, які можуть захоплювати нерівноважні носії.
У даному розділі наведені результати вивчення рівноважних властивостей кристалів CdTe, легованих домішкою Cl, у температурному інтервалі 300 - 430К. Важливість таких досліджень полягає в тому, що хлор належить до летючих домішок, і нагрівання монокристалів при створенні на їх основі конкретних приладів небажане. Вимірювання з використанням масспектроскопії вторинних іонів у режимі динамічного вакууму показали, що при Т = 780К за перші 10 хв. концентрація Cl у кристалі зменшувалася ~ на 1 порядок [176], тоді як інтенсивність ліній від інших елементів практично не змінювалася.
У процесі проведених нами вимірювань установлено, що при достатньо низьких температурах (Т?350К) відбувається відпал напівізолюючих зразків CdТe:Cl у напрямку зростання питомого опору, і ці зміни зворотні [12,20]. Також наведені результати досліджень фотоелектричних і магнітних властивостей напівізолюючих кристалів CdТe:Cl.
4.1. Релаксаційні процеси у напівізолюючому CdTe, легованому Cl
Кількісний аналіз складу домішок у високоомних кристалах CdTe:Cl показав, що у процесах компенсації певну роль відіграють неконтрольовані домішки, особливо мідь [297]. Взаємодією між атомами міді (CuCd) і власними дефектами (VCd ) пояснюються релаксаційні зміни, характерні для нелегованого CdTe [13,235].
Нижче наведені результати досліджень часових зворотних змін рівноважних характеристик, виявлених у напівізолюючих кристалах CdTe:Cl.
Досліджувані напівпровідники отримані методом Бріджмена. Загальна концентрація легуючої домішки Cl була в межах 5?1017 - 5?1018 см-3. На одержаних кристалах вимірювали температурні залежності RH і ? у інтервалі 295-430 К. Вимірювання проводили як при нагріванні кристалів, так і при їх охолодженні. Деякі рівноважні характеристики зразків наведені у табл. 4.1.
Усі кристали були діркового типу провідності. Рівноважні концентрації дірок і їх рухливості при 295 К знаходилися, відповідно, у межах: 4?107-5?109cм-3 і 60 - 80 см2/В?с.
Залежності lgRH=f (103/T) для зразків, вирізаних з різних частин злитків I і II (див. табл.4.1), зображені на рис. 4.1. Особливістю кристала з =5?1017см-3 є інверсія знака RH, причому існує кореляція між температурою інверсії і розміщенням зразка в злитку. Видно, що Тінв
зменшується при наближенні до кінця злитка, що зумовлюється збільшенням
Таблиця 4.1
Основні електрофізичні параметри кристалів CdTe:Cl при 295 К
Назва
зразка
Прив.
довж.
gКонц. дом.
в розплаві
, см-3Конц. дірок
р, см-3Енергія
іоніз. рівня
?Е, еВРухлив.
?H, см2/В?сТ інверсії,
КI-1?0.275?10175,0?1090,6562-I-20.48?1,6?1080,6565390I-30.7?6,5?107-60364I-40.87?4,5?107-32346II-10.221?10182,5?1090,6385-II-20.35?4,7?1090,6179-II-30.61?3,1?1090,6366-II-40.90?3,8?1080,7163-III-10.505?10171,0?1090,7375-IV-10.501?10183,0?1080,7478-V-10.505?10185,0?1080,6868-?Перша цифра - номер злитка, друга - номер зразка.
Рис.4.1.
Температурні залежності RH кристалів CdTe:Cl: а - злиток II; б - злиток I (табл. 4.1). Лінії 1,2,3,4 (а) отримані при вимірюванні зразків II-1, II-2, II-3, II-4, відповідно. Залежності 1,2,3 (б) отримані на зразках I-2, I-3, I-4, відповідно. На (б) наведені залежності , отримані лише при нагріванні зразків.
ступеня компенсації робочого рівня. Останнє підтверджується наявним розподілом концентрації дірок уздовж злитка (див. табл. 4.1). Зменшення концентрації рівноважних носіїв із ростом g спостерігається також на кристалі з =1?1018см-3. Указана зміна може бути пояснена зміною співвідношення між концентраціями власних дефектів і компенсуючиx донорів (ClTe), викликаною різним їх вмістом по довжині злитків.
Усі досліджувані кристали відпалювалися при достатньо низьких температурах (Т>340) у процесі зниження Т. Типова температурна залежність RH наведена на рис. 4.2. Видно, що в процесі вимірювань при збільшенні температури на експериментальній залежності RH(Т)
Рис.4.2Температурні залежності RH для зразка IV-1(1,3 - початкові вимірювання; 2,4 - повторні через 3 місяці. Пунктирними лініями позначені межі перехідної області, стрілками вказано на послідовність вимірювань. На вставці - температурна залежність рухливості дірок для цього ж зразка. Штрихова лінія - розрахована при розсіюванні на теплових коливаннях гратки.
відрізняються дві прямолінійні дільниці (Т < 345 К і Т > 375 К) з різними кутами нахилу. Між ними розміщена перехідна область, яка при зниженні температури зникає. Величина кута нахилу прямої lgRH у низькотемпературній області або не змінюється, або трохи збільшується. Температурний інтервал, у межах якого спостерігаються ці зміни, досить вузький і приблизно однаковий для всіх кристалів (? 30К). При збільшенні провідності зразків межі перехідної області паралельно зміщуються у область більш високих температур. Питомий опір кристалів при кімнатній температурі після завершення вимірного циклу змінювався в 6 - 8 разів. Для зразків з інверсією RH відпал приводив до зниження Т інверсії (рис. 4.3).
Рис. 4.3.
Температурні залежнос-ті коефіцієнта Холла зра- зка CdTe:Cl з інверсією RH при двох послідовних вимірюваннях:
1 - перше вимірювання;
2 - наступне.
Зміни були зворотними і приблизно за 2 - 3 місяці зразки поверталися до вихідного стану.
Аналіз залежностей lg?=f(lgT) (рис. 4.2, вставка) показав,
що пр