ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Основная идея предлагаемого проекта базируется на двух экспериментальных фактах, установленных авторами: обнаружение фотопроводимости в терагерцовой области спектра в полуизолирующих твердых растворах на основе теллурида свинца –теллурида олова с примесью индия; отсутствие красной границы в области длинных волн (Письма в ЖЭТФ, 91 37-39 (2010)). Установлено, что дополнительные неравновесные носители можно возбуждать квантом света с энергией существенно меньшей, чем энергия, отвечающая положению квазиуровня Ферми над дном зоны проводимости. Это обстоятельство требует пересмотра существующей концепции формирования метастабильных примесных состояний в твердых растворах на основе теллурида свинца, легированного индием, и позволяет существенно расширить круг исследуемых соединений, включив в число объектов и вырожденные полупроводники, в том числе PbTe(In). Предварительные эксперименты, проведенные нашей исследовательской группой, показали, что пленки PbTe(In) обладают фоточувствительностью в терагерцовой области спектра, причем знак и амплитуда фотоотклика зависят от размера зерна пленок. Разработанные в настоящее время методы синтеза позволяют получать пленки со средним размером зерна от 60 до 300 нм, изменять степень окисления как поверхности пленки, так и поверхности зерен в ее объеме, контролировать микроструктуру с использованием методов рентгенофазового анализа, Оже-электронной, атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии. Характер фотоотклика во многом определяется особенностями электронного транспорта. Проводимость пленок будет исследована с применением метода импедансной спектроскопии в условиях контролируемой подсветки. В дополнение к пленкам PbTe(In) будет проведено исследование фотопроводимости в терагерцовом диапазоне полуизолирующих монокристаллов PbTe(Ga) и твердых растворов теллурида свинца-теллурида олова с индием, состав которых отвечает стабилизации уровня Ферми в нижней половине запрещенной зоны. В отличие от всех ранее исследованных образцов, основными носителями в этих кристаллах являются дырки. Полученные результаты будут использованы для построения микроскопической модели примесных состояний в теллуриде свинца и твердых растворах на его основе. Особое внимание будет уделено разработке экспериментальных методов, позволяющих определить оптимальные условия для получения максимального фотоотклика в терагерцовом диапазоне.
За период выполнения проекта проведены исследования фотопроводимости вырожденных поликристаллических пленок PbTe(In), монокристаллов PbSnTe(In) переменного состава, монокристаллов PbTe(V) и PbTe(Ga). Измерения проводились в температурном интервале 4.2-300 К, в условиях экранирования, при подсветке белым светом и под действием терагерцовых лазерных импульсов с длинами волн 90, 148 и 280 мкм. Изменение амплитуды фотоотклика исследовано в магнитных полях до 7 Тл и в условиях варьирования тока в цепи образца. Измерения импеданса в диапазоне частот 20 Гц-1МГц были проведены для пленок PbTe(In) с варьируемой микроструктурой. Определено влияние окисления на фоточувствительность пленок PbTe(In) в терагерцовом диапазоне спектра. Показано, что в условиях подсветки фоновым излучением дополнительное воздействие на образец импульсами терагерцового лазера может приводить как к положительному, так и к отрицательному фотоотклику. Положительный фотоотклик обусловлен генерацией неравновесных носителей заряда, отрицательный фотоотклик связан с разогревом электронного газа. Знак, амплитуда и кинетика сигнала фотопроводимости зависят от температуры, вида легирующей добавки, состава твердого раствора. Полученные эксперимертальные данные позволяют провести сравнительный анализ свойств всех исследованных образцов в пространстве параметров температура-магнитное поле- ток в цепи образца- длина волны лазерного импульса-мощность излучения в импульсе (Письма в ЖЭТФ 97, 607; 825 (2013)). Показано, что фотопроводимость всех образцов твердых растворов PbSnTe(In) n-типа характеризуется качественно аналогичными особенностями. При переходе к дырочной проводимости амплитуда фотоотклика в терагерцовом диапазоне резко понижается. В сплаве с содержанием олова 0.29 ат.% дополнительная генерация дырок под действием лазерных импульсов не обнаружена. Показано, что монокристаллы PbTe(V) обладают фоточувствительностью в терагецовом спектральном диапазоне вплоть до длины волны 280 мкм. В отличие от PbTe(In), в PbTe(V) с повышением температуры амплитуда фотоотклика существенно возрастает. Полученный результат интерпретируется в рамках модели, учитывающей значительное уширение примесного уровня ванадия и его смещение к дну зоны проводимости с ростом температуры. Установлено, что в PbTe(Ga) в области низких температур знак и кинетика фотоотклика зависят от исходной проводимости образца. При увеличении интенсивности фоновой подсветки быстрая отрицательная фотопроводимость в условиях прохождения лазерного импульса сменяется задержанной положительной. Наиболее впечатляющим результатом является обнаружение низкотемпературной фотопроводимости в PbTe(In), связанной с возбуждением носителей с локальных состояний, энергетическое положение которых не связано с характерными энергиями спектра и следует за квазиуровнем Ферми (EPL 100 17008 (2012)). Исполнителями проекта опубликовано 15 научных работ. К работе привлекались 2 студента и 2 аспиранта.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2011 г.-31 декабря 2011 г. | Влияние микроструктуры и легирования на терагерцовый отклик в узкощелевых полупроводниках на основе теллурида свинца. |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. | Влияние микроструктуры и легирования на терагерцовый отклик в узкощелевых полупроводниках на основе теллурида свинца. |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Влияние микроструктуры и легирования на терагерцовый отклик в узкощелевых полупроводниках на основе теллурида свинца. |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".