Анотація до роботи:

Янчук О.І. Електричні та фотоелектричні властивості діодних структур на основі моноселенідів індію та галію.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.01 – фізика приладів, елементів та систем. – Інститут термоелектрики Національної академії наук України та Міністерства освіти і науки України, Чернівці, 2004.

Дисертація присвячена створенню діодних структур на базі моноселенідів індію та галію, дослідженню їх основних електричних і фотоелектричних властивостей, а також вивченню можливостей практичного використання. Особливістю даної роботи є створення випрямляючих структур різного типу: поверхнево-бар`єрних діодів, p-n-гомо- та гетеропереходів із широким спектром електрофізичних параметрів базових матеріалів. Зазначені фактори у поєднанні з варіацією умов досліду (напруга, температура, рівень освітлення та його спектральний склад тощо) дозволили вилучити з великої множини механізмів формування темнових і світлових характеристик необхідний і детально його вивчити. Дослідження показали, що у діодних структурах реалізуються досить багато механізмів струмопроходження: теплова та польова емісія, генераційно-рекомбінаційні процеси в області просторового заряду та ударна іонізація. Встановлено, що висота потенціального бар`єра контактів метал-напівпровідник визначається різницею робіт виходу контактуючих матеріалів при екрануючій дії поверхневих рівнів. Їх концентрація змінюється у межах (8-15)10¹² см^-2 і корелює з різницею електронегативностей елементів базових сполук InSe та GaSe. Вперше побудована енергетична зонна діаграма гетеропереходу pGaSe-nInSe, яка адекватно пояснює всі спостережувані електричні та фотоелектричні властивості цих діодних структур.

1. Методами термічного напилення, окислення та посадки на "оптичний контакт" створено структури різного типу (поверхнево-бар`єрні діоди, p-n-гомо та гетеропереходи) на базі монокристалів InSe та GaSe.

2. Встановлено, що висота потенціального бар`єра КМН визначається різницею робіт виходу металу і напівпровідника при екрануючій дії поверхневих рівнів. Знайдена концентрація останніх, яка лежить у межах (8-15)10<sup>12</sup> см<sup>-2</sup>, а хід <sub>0</sub> корелює з відомою емпіричною залежністю висоти бар`єра від ступеня іонності напівпровідника.

3. Виявлено, що в об`єктах досліджень мають місце наступні механізми струмопроходження; теплова та польова емісії, генераційно-рекомбінаційні процеси в області просторового заряду та квазінейтральних областях діода, а також ударна іонізація. Варіація типу діодної структури та її параметрів, а також умов досліду дозволяє виявити режими, при яких кожен з зазначених механізмів є домінуючим і, таким чином, дослідити їх окремо.

4. Показано, що надбар`єрна емісія повністю визначає прямий струм контактів метал-напівпровідник і початкові гілки обернених ВАХ цих діодів. Для структур з p-n-переходом і ПБД In₂O₃-InSe він суттєвий лише у КМН та p-n-гомопереходах і адекватно описується у рамках існуючих моделей струмопроходження.

5. Початкові ділянки прямих гілок темнових ВАХ всіх, окрім КМН контролюються рекомбінацією через глибокі центри. Ці процеси визначають також обернений струм при низьких зміщеннях p-n-переходів у моноселеніді індію. Експериментальні параметри вольтамперних характеристик узгоджуються з розрахованими у рамках теорії Саа-Нойса-Шоклі.

6. При великих обернених зміщеннях темновий струм визначається ефектами сильного поля: лавинним для КМН і тунельним для інших об`єктів досліджень. Показано, що лавинні процеси визначають обернений струм. Встановлено, що ударна іонізація проводиться переважно носіями одного знаку, ймовірніше всього, електронами.

7. Показано, що найбільш широкий спектр фоточутливості (1,2-6,0 еВ) притаманний контактам золото-моноселенід індію, а фоточутливість гетеропереходів та гомопереходів обмежується ширинами заборонених зон контактуючих матеріалів (1,2-3,6 еВ). Світлові ВАХ гетеропереходів pGaSe-nInSe контролюються генераційно-рекомбінаційними процесами в області просторового заряду, локалізація якої визначається менш легованим компонентом.

8. Вперше створено гетероперехід p-InSe-nZnSe і досліджено його основні фотоелектричні параметри та проведено аналіз можливостей його практичного використання у різних прикладних областях.

Публікації автора:

1. Ковалюк З.Д., Махній В.П., Янчук О.І. Вплив параметрів компонент гетеропереходів p-GaSe-n-InSe на їхні фотоелектричні властивості. // Вісник Львів. ун-ту: серія фізична. – 2001. - № 34.- С.217-221.

2. З.Д.Ковалюк, В.П.Махній, О.І.Янчук. Фотоелектричні властивості гетеропереходів p-GaSe-n-InSe// Науковий вісник Чернівецького університету (Фізика. Електроніка).- 2000.- Вип. 92. - C.65-68.

3. З.Д.Ковалюк, В.П.Махній, О.І.Янчук. Електричні та фотоелектричні властивості p-n-переходів у моноселеніді індію // Науковий вісник Чернівецького університету (Фізика. Електроніка). 2002.- Вип. 122. - C.54-56.

4. З.Д.Ковалюк, В.П.Махний, А.И.Янчук. Фотодиоды на основе моноселенидов индия и галлия // Технология и конструирование в электронной аппаратуре.- 2003.- Вып 2.- С.62-64.

5. Z.D.Kovalyuk, V.P.Makhniy, O.I. Yanchuk. Mechanisms of forward current transport in p-GaSe-n-InSe heterojunctions // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 2003.- Vol. 6, N 4.- P. 458-460.

6. В.П. Махний, А.И. Янчук. Механизмы формирования фототока в гетеропереходах In₂O₃-InSe // Физика и техника полупроводников, 2003.- Т. 37, вып. 12.- C.1435-1437.

7. Z.D. Kovalyuk, V.P. Makhniy, and O.I. Yanchuk. The Mechanisms Forming Photoelectrical Properties of p-GaSe-n-InSe Heterojunction // Telecommunications and Radio Engineering, 2002.- Vol.57, N 12.- P. 67-70.

8. З.Д. Ковалюк, В.П. Махний, О.І. Янчук. Фотоелектричні властивості гетеропереходів In₂O₃-InSe // Фізика і хімія твердого тіла.- 2003.- Т.4, вип.2.- C. 267-270.

9. Makhniy V.P., Barasyuk Ya.M., Demich m.V., Stets Ye.V., Yanchuk O.I. Photodetectors on the base of CdTe and on the base of InSe for the optical coherent tomography // Proc.SPIE. – 2004.- Vol.5477.- P.398-401.

10. Kovalyuk Z.D., Katerynchuk V.M., Slobosky T.G., Yanchuk O.I. Indium and Gallium oxides on anisotropic III-VI semiconductors surfaces // E-MRS-2001 Spring Meeting.- 2001.- Strasbourg (France), Symposium, N 4378.

11. З.Д. Ковалюк, В.П. Махний, А.И. Янчук. Фотодиоды на основе моноселенидов индия и галлия // Труды Третьей международной научно-практической конференции "Современные информационные и электронные технологии".- 2002.- Одесса.- C.255.

12. З.Д.Ковалюк, В.П.Махній, О.І.Янчук. Вплив параметрів компонент гетеропереходів pGaSe-nInSe на їх фотоелектричні властивості // Тези доповідей Міжнародної конференції студентів і молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики "Еврика-2001".-. Львів.-2001.- С.117.

13. О.І.Янчук. Властивості гетеропереходів InSe-ZnSe // Збірник тез Всеукраїнської конференції студентів і молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики "Еврика-2003".- Львів.- 2003.- C.150.

14. З.Д. Ковалюк, В.П. Махній, О.І. Янчук. Фотоелектричні властивості гетеропереходів In₂O₃-InSe. // Матеріали IX Міжнародної конференції "Фізика і хімія тонких плівок".- Івано-Франківськ.- 2003.- Т.ІІ. – С.155.