Аннотация 3
Введение 6
1 Обзор литературы 9
1.1 Инфракрасное обнаружение 10
1.2 Образцы и методики выращивания 13
1.3 Барьерные структуры nBn 16
1.5 Диффузионное ограничение темнового тока в nBn-структурах на основе МЛЭ
HgCdTe 27
1.6 Образцы и методики эксперимента 27
2 Описание экспериментальной установки 28
2.1 Общий вид и основные узлы установки 30
3 Экспериментальные исследования 36
Заключения 46
Список используемых источников 47
Благодаря своим фундаментальным свойствам HgCdTe [1] является одним из наиболее перспективных материалов для создания высокочувствительных инфракрасных детекторов, способных действовать в различных спектральных диапазонах. Однако фотонные детекторы созданные на основе узкозонных материалов для своей работы требуют глубокого охлаждения для подавления тепловой генерации носителей заряда, являющейся источников значительного уровня шумов. Поскольку системы глубокого охлаждения значительно увеличивают габаритные размеры готовых устройств, повышаю эксплуатационные расходы и снижают мобильность каких устройств — актуальной задачей современной инфракрасной фотоэлектроники является повышение рабочей температуры функционирования данных устройств [2, 3]. К решению данной задачи потенциально может привести использование материала HgCdTe для создания униполярных барьерных детекторов nBn [4]. Использовании конфигурации nBn может приводить к уменьшению значений темновых токов, а значит и к повышению рабочей температуры детектора. На данный момент в литературе часто встречаются работы посвященные теоретическому анализу характеристик nBn структур на основе HgCdTe. С практической реализацией данного вида приборов ИК техники пока дело обстоит не лучшим образом.
Объектом исследования является nBn структуры на основе ГЭС Hg1-XCdxTe МЛЭ.
Предмет исследования являются процессы генерации-рекомбинации носителей заряда в nBn-структурах на основе ГЭС Hg1-XCdxTe МЛЭ
Целью работы является Проведение экспериментального исследования темновых токов nBn-структур, созданных на основе ГЭС МЛЭ Hg1-XCdxTe диапазоне.
Положение, выносимое на защиту:
У исследованной структуры проявляются три энергетических уровня при напряжении смещения -0,5В имеющих значения 0.014 эВ, 0.185 эВ и 0.139 эВ, обуславливающих превалирующую компоненту тока поверхностной утечки в суммарном темновом токе. Энергия двух уровней, наблюдаемых при больших температурах увеличивается с ростом модуля напряжения смещения, а уровня наблюдаемого при меньших температурах уменьшается.
Достоверность:
Достоверность работы подтверждается использованием современного измерительного оборудования с хорошей заявленной точностью измерения тока и поддержания заданной температуры, а также методиками обработки экспериментальных результатов широко используемых в современной литературе. Научная новизна:
Проведены исследования механизмов формирования темнового тока новой структуры nBn, созданной на основе эпитаксиальных пленок Hg1-xCdxTe со сверхрешоткой в области барьерного слоя.
Практическая значимость:
Показано, что во всем исследованном диапазоне температур в плотности темнового тока преобладает компонента, связанная с утечкой носителей заряда по поверхности структуры. Определены энергии активации уровней участвующих в формировании темнового тока, которые оказались равными 0.014 эВ, 0.185 эВ и 0.139 эВ.
Для достижения поставленной цели необходимо:
1. Провести анализ современной литературы по теме исследования.
2. Провести исследования Вольт-амперных характеристик nBn структур на основе ГЭС Hgi-xCdxTe МЛЭ
3. Провести обработку результатов измерений.
4. Проанализировать и обсудить полученные результаты исследований.
В результат проделанной работы был проведен аналитический обзор литературы по электрофизическим характеристикам nBn структур на основе ГЭС Hg1-XCdXTe МЛЭ и методам их измерений. Проведено исследование темновых токов nBn структур на основе ГЭС Hg1-XCdXTe МЛЭ в широком диапазоне условий по напряжению и температуре. Проведена обработка результатов измерений характеристик nBn структур на основе ГЭС Hg1-XCdXTe МЛЭ. Определена плотность поверхностной компоненты темнового тока при температуре 300 К.
Определены параметры энергетических уровней участвующих в генерации носителей заряда при различных температурах. Результаты исследований показали, что во всем исследованном диапазоне температур в плотности темнового тока преобладает компонента, связанная с утечкой носителей заряда по поверхности структуры, не смотря на снижение плотности тока поверхностной утечки с 1.33-10-2 А/см до 7.74-10-5 А/см при снижении температуры от 300 К до 150 К. По графикам Аррениуса, построенным из температурных зависимостей плотностей темнового тока при напряжении смещения -0.5 В определены три энергии активации, которые оказались равными 0.014 эВ, 0.185 эВ и 0.139 эВ. Энергия двух уровней, наблюдаемых при больших температурах, увеличивается с ростом модуля напряжения смещения, а уровня наблюдаемых при меньших температурах уменьшается.
