Анотація до роботи:

Тиркусова Н.В. Інжекційна спектроскопія глибоких пасткових центрів у плівках телуриду кадмію .–Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла.–Сумський державний університет, Суми – 2002.

У дисертації розвинуто прямий експериментальний метод визначення функції енергетичного розподілу локалізованих станів (ЛС) у напівізолюючих твердих тілах з ВАХ струмів, обмежених просторовим зарядом, одержаних при довільних температурах. Він базується на розв’язанні рівняння Фредгольма 1-го роду методом регуляризації Тихонова.

Метод застосований для вивчення спектру ЛС у полікристалічних плівках CdTe, одержаних у квазізамкненому об’ємі на провідних підкладках. У забороненій зоні матеріалу виявлено ряд пасток, що описуються розподілами, близькими до гауссових, і параметром енергетичного розупорядкування s=0,015–0,04 еВ з найбільш імовірною глибиною залягання E_t1=0,68-0,70 еВ; E_t2=0,60-0,63 еВ; E_t3=0,56-0,57 еВ; E_t4=0,51-0,53 еВ; E_t5=0,45-0,46 еВ; E_t6=0,39-0,40 еВ та концентрацією N_t=10¹⁸–10¹⁹ м^-3.

Показано, що N_t і s розподілу залежать від фізико-технологічних умов одержання плівок, а енергетичний спектр визначається домішково-дефектною структурою матеріалу.

1. Виявлено вплив параметрів ГП (N_t, E_t, s ,T_C) та температури вимірювання, присутності у напівізолюючому твердому тілі мілких акцепторів на вигляд ВАХ СОПЗ у випадку розподілів ЛС, що описуються кількома дельта–функціями, гауссовими, експоненціальними та більш складними розподілами. Встановлено, що у випадку вузьких за енергією розподілів, які є характерними для полікристалічних матеріалів, при збільшенні Т, різниця між залежностями струм–напруга зменшується, що призводить до принципових помилок при апріорному виборі моделі у випадку використання традиційних методів обробки ВАХ СОПЗ. Запропоновано наближений метод побудови ВАХ СОПЗ з похибками <5% для випадку, коли відомий розподіл носіїв заряду на ГП.

2. Розвинено прямий експериментальний метод реконструкції функції енергетичного розподілу ЛС у напівізолюючих матеріалах та визначення їх основних параметрів (N_t, E_t, g,s ) з ВАХ СОПЗ, одержаних при довільних температурах вимірювання. Шляхом розв’язання прямої та зворотної задачі, у випадку МІ носіїв у зразок, доведена коректність одержаних результатів, визначена роздільна здатність та межі застосування методу ( E_t>0,3 еВ). Встановлено вплив експериментальних факторів, параметрів ЛС, а також спрощень робочих співвідношень на похибки у визначенні E_t та N_t пасток методом ІС. Визначено умови проведення експерименту, що дозволяють знизити похибки реконструкції розподілу пасток цим методом.

3. Запропоновано та реалізовано експериментально ВН методу ІС, що базується на розв’язанні зворотної некоректної задачі досліджень методом регуляризації Тихонова. Показано, що визначення параметра регуляризації методом знаходження його квазіоптимального значення є найбільш ефективним, оскільки не потребує знання похибок функції n_s(E).

4. Виявлено два температурних інтервали конденсації плівок CdTe у КЗО, у яких механізми, що визначають їх особливості структури та залежність періоду ґратки матеріалу від Т_П, є подібними. На основі прецизійних вимірювань періоду кристалічної ґратки матеріалу розрахована теоретична питома провідність монокристалічних шарів CdTe. Зіставлення цих результатів з даними, одержаними експериментально, дозволило встановити, що при Т_П~400–500C плівки мають максимальний питомий опір, що дозволяє реалізувати у них механізм МІ.

5. Вперше одержані енергетичні профілі розподілу пасток у ЗЗ полікристалічних плівок CdTe, нанесених у КЗО на провідних підкладках, з використанням ВН методу ІС. Встановлено, що функція густини розподілу кожного ЛС може бути в першому наближенні описана функцією Гаусса з параметром енергетичного розупорядкування s=0,015–0,04 еВ. Найбільш ймовірна глибина залягання пасток складає E_t1=0,68–0,70 еВ; E_t2=0,60–0,63 еВ; E_t3=0,56–0,57 еВ; E_t4=0,51–0,53 еВ; E_t5=0,45–0,46 еВ; E_t5=0,39–0,41 еВ, їх концентрація не перевищує 10¹⁸–10²⁰ м^-3.

6. Виявлена залежність концентрації пасток та параметра енергетичного розупорядкування від температури конденсації плівок та товщини шарів. Встановлено, що N_t та s залежать від фізико-технологічних умов одержання плівок і при наближенні умов конденсації до термодинамічно рівноважних зменшуються, а енергетичний спектр пасток визначається домішково-дефектною структурою матеріалу. Проведена ідентифікація ЛС, показано, що вони обумовлені власними дефектами та комплексами власний дефект-домішка.

Публікації автора:

1. Любчак В.О., Опанасюк А.С., Тиркусова Н.В., Харченко В.І. Метод інжекційної спектроскопії для вивчення глибоких центрів у плівках телуриду кадмію // УФЖ.–1999.– Т.44, №6.– С.741-747.

2. Опанасюк А.С., Проценко І.Ю., Тиркусова Н.В. Деякі особливості реконструкції розподілів глибоких станів методом інжекційної спектроскопії.// Журнал фізичних досліджень. - 2000.- Т.4, №2. - С.208-215.

3. Опанасюк А.С., Тыркусова Н.В., Харченко В.И., Бобров А.Н. Самосогласованный дифференциальный метод инжекционной спектроскопии глубоких ловушек в полуизолирующих материалах // Вісник Сумського державного університету. - 1997. - N1(7). - C.131-138.

4. Опанасюк А.С., Тиркусова Н.В. Високотемпературний метод інжекційної спектроскопії глибоких пасток // Вісник Сумського державного університету. Серія: Фізика, математика, механіка. - 2000.- №17.- С.28-37.

5. Король О.Ю., Опанасюк А.С., Тиркусова Н.В., Харченко В.І. Диференційний метод розрахунку параметрів глибоких ловушок у напівізолюючих матеріалах // Математичне моделювання.- 1998.- Т.3. - С.33-37.

6. Кунченко А.Л., Опанасюк А.С., Тиркусова Н.В. Особливості дослідження глибоких пасток у напівізолюючих матеріалах методом високотемпературної інжекційної спектроскопії // 12-й Международный симпозиум “Тонкие пленки в электронике” .ISTFE-12.–Харьков:ННЦ ХФТИ.– 2001.– С.315-318.

7. KharchenkoV.I., Opanasyuk A.S., Tirkusova N.V. The investigation of the deep traps in polycryctalline films of CdTe deposited by the method of quasi-closed volume // Physics and Technology of Thin Films. VI International conference.-Ivano-Frankivsk:PU.- 1997.-С.61-62.

8. Опанасюк А.С., Тиркусова Н.В. Метод інжекційної спектроскопії локалізованих станів у напівізолюючих матеріалах // Third international conference MPSL-99.- Sumy:SSU.-1999.-С.134.

9. Зякун Д.Т., Опанасюк А.С., Тиркусова Н.В. Дослідження глибоких пасток у плівках телуриду кадмію методом високотемпературної інжекційної спектроскопії // VII International conference on the Physics and technology of thin films(ICPTTF-VIII).-Ivano-Frankovsk:PU.-2001.-P.80–81.

10. Зякун Д.Т., Опанасюк А.С., Тиркусова Н.В. Вивчення спектру глибо-

ких пасток у плівках телуриду кадмію методом високотемпературної інжекційної спектроскопії // ІІІ Міжнародна школа-конференція “Сучасні проблеми фізики напівпровідників”.-Дрогобич.- 2001.-С.17.