Механизм токопрохождения в полупроводниковых p--Si--n--(Si₂)_1--x(CdS)_x структурах

Показана возможность получения монокристаллического твердого раствора замещения p--Si--n--(Si₂)_1--x(CdS)_x (0 ≤ x ≤ 0,01) на кремниевых подложках методом жидкофазной эпитаксии из Sn--Si--CdS раствора--расплава в атмосфере водорода, очищенного палладием. Получены наиболее совершенные эпитаксиальные слои с зеркальными поверхностями и с наилучшими параметрами при следующих условиях технологического режима: температура начала кристаллизации 1100 °С; скорость принудительного охлаждения 1 град/мин. Толщина выращенных эпитаксиальных пленок 20 мкм, n-тип проводимости с удельным сопротивлением 0,018 Ом·см. Результаты исследования механизмов переноса тока в p--Si--n--(Si₂)_1--x(CdS)_x структурах при комнатной температуре показывают, что вольт-амперная характеристика в прямом направлении состоит из нескольких характерных участков, а процессы токопрохождения определяются различными механизмами. При малых плотностях тока его рост объясняется увеличением концентрации инжектированных носителей за счет простых локальных центров, а при больших --- рекомбинационными процессами, протекающими в сложных комплексах, внутри которых происходит электронный обмен. Именно этот факт показывает, что в рассматриваемой структуре с увеличением приложенного напряжения более ярко проявляются выпрямляющие свойства. Определено, что исследуемые в работе эпитаксиальные пленки твердых растворов (Si₂)_1--x(CdS)_x (0 ≤ х ≤ 0,01) являются перспективными материалами для диодов, выпрямляющих высокие токи

Работа выполнена в рамках проекта (ОТ-Ф2-68) Государственной научно-технической программы РУз

Литература

[1] Алферов Ж.И. Наука и общество. СПб., Наука, 2005.

[2] Саидов А.С. Жидкостная эпитаксия твердых растворов (IV₂)_1--x(A³B⁵)_x. Узбекский физический журнал, 1993, № 4, с. 48--51.

[3] Саидов А.С., Усмонов Ш.Н., Каланов М.У. и др. Влияние гамма-облучения на релаксацию фотопроводимости и фоточувствительности твердого раствора Si_1--xSn_x. Гелиотехника, 2011, т. 47, № 1, с. 58--61.

[4] Саидов А.С., Усмонов Ш.Н., Каланов М.У. и др. Структурное и фотоэлектрическое исследование эпитаксиального слоя Si_1--xSn_x. Письма в ЖТФ, 2010, т. 36, № 9, с. 104--110.

[5] Tomakin M., Altunbas M., Bacaksiz E., et al. Preparation and characterization of new window material CdS thin films at low substrate temperature (< 300 K) with vacuum deposition. Mater. Sci. Semicond. Process, 2011, vol. 14, iss. 2, pp. 120--127. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mssp.2011.01.015

[6] Castro-Rodriguez R., Mendez-Gamboa J., Perez-Quintana I., et al. CdS thin films growth by fast evaporation with substrate rotation. Appl. Surf. Sci., 2011, vol. 257, iss. 22, pp. 9480--9484. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.06.040

[7] Castro-Rodriguez R., Oliva A.I., Sosa V., et al. Effect of indium tin oxide substrate roughness on the morphology, structural and optical properties of CdS thin films. Appl. Surf. Sci., 2000, vol. 161, iss. 3-4, pp. 340--346. DOI: https://doi.org/10.1016/S0169-4332(99)00574-7

[8] Kim M., Min B.-K., Kim C.-D., et al. Study of the physical property of the cadmium sulfide thin film depending on the process condition. Curr. Appl. Phys., 2010, vol. 10, iss. 3, pp. S455--S458. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cap.2010.02.027

[9] Саидов А.С., Лейдерман А.Ю., Усмонов Ш.Н. и др. Вольт-амперная характеристика p-n-структур на основе непрерывного твердого раствора (Si₂)_1--x(CdS)_x. Физика и техника полупроводников, 2009, т. 43, № 4, с. 436--438.

[10] Саидов А.С., Усмонов Ш.Н., Холиков К.Т. и др. Спектральная чувствительность твердого раствора (Si₂)_1--x(CdS)_x. Письма в ЖТФ, 2007, т. 33, № 20, с. 5--10.

[11] Саидов М.С. Твердые растворы многокомпонентных полупроводниковых соединений с нанодефектами и примесные вольтаические эффекты в фотоэлементах. Гелиотехника, 2006, № 4, с. 48--54.

[12] Saidov A.S., Razzakov A.Sh., Risaeva V.A., et al. Liquid-phase epitaxy of solid solution (Ge₂)_1--x(ZnSe)_x. Mater. Chem. Phys., 2001, vol. 68, iss. 1-3, pp. 1--6. DOI: https://doi.org/10.1016/S0254-0584(00)00230-3

[13] Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. М., Металлургиздат, 1962.

[14] Лейдерман А.Ю., Минбаева М.К. Механизм быстрого роста прямого тока в полупроводниковых диодных структурах. Физика и техника полупроводников, 1996, т. 30, № 10, с. 1729--1738.

[15] Зайнабидинов С.З., Мадаминов Х.М. Влияние рекомбинационных процессов на механизм токопрохождения в pSi--nSi_1--xSn_x (0 ≤ x ≤ 0.04) структурах. Петербургский журнал электроники, 2017, № 4, с. 8--13.

[16] Усмонов Ш.Н., Мирсагатов Ш.А., Лейдерман А.Ю. Исследование вольт-амперной характеристики гетероструктуры n-CdS/p-CdTe в зависимости от температуры. Физика и техника полупроводников, 2010, т. 44, № 3, с. 330--334.

[17] Мирсагатов Ш.А., Лейдерман А.Ю., Атабоев О.К. Механизм переноса тока в инжекционном фотодиоде на основе структуры In-n₊-CdS-n-CdS_xTe_1--x--p-Zn_xCd_1--xTe-Mo. Физика твердого тела, 2013, т. 55, № 8, с. 1524--1536.