Анотація до роботи:

Надь Ю.Ю. Спектроскопiя метастабiльних дефектiв в склоподiбних напiвпровiдниках Sb_xSe_1-x. –рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеня кандидата фiзико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10- фізика напівпровідників і діелектриків, Ужгородський національний університет, Ужгород, 2002.

Дисертацію присвячено питанням метастабільних станів в щілині рухливості некристалічних селена та селенідів. Детально вивчено вплив додатків сурми на фотофізичні властивості аморфних напівпровідників Sb_xSe_1-x. Залучення різноманітних експериментальних методик, серед яких нараховуються і добре апробовані класичні, і нетрадиційні дозволило провести ефективну спектроскопію станів, локалізованих практично на всьому енергетичному проміжку щілини рухливості. При введенні в аморфний селен сурми встановлено появу рівнів захоплення з глибиною залягання 0.34 і 0.45 еВ, концентрація яких послідовно зростає з ростом вмісту сурми. Виявлено унікальний в своєму роді ефект відсутності транспорту фотоінжектованих дірок -зареєстровано лише перенесення заряду електронами. Дрейфова рухливість цих носіїв підпорядковується активаційному закону з енергією, яка добре узгоджується з результатами по термостимульованій провідності та деполяризації. На прикладі низьковимірних некристалічних селенідів сурми розглядаються загальні закономірності темнового та фотоіндукованого розрядження аморфних напівпровідників Sb_xSe_1-x. Показано, що введення сурми в селен приводить і до модифікації спектра локалізованих станів поблизу рівня Фермі. Спектральна залежність фоточутливості аморфних Sb_xSe_1-x у порівнянні з чистим селеном однозначно вказує на підвищену чутливість у довгохвильовій області спектру. На підставі одержаних результатів зроблено оцінку перспективності використання шарів Sb_xSe_1-x в якості фото- та ретгеночутливих носіїв зображення.

1. В високоомних некристалічних напівпровідниках Sb_xSe_1-x з х<0.05 можливим є створення як термо-, так і фотоелектретного стану. Виконаний термодеполяризаційний аналіз дозволив встановити наявність трьох груп локалізованих станів з енергією активації E_t~0.22 еВ, 0.34 і 0.45 еВ відповідно. При введенні в аморфний селен сурми чітко зафіксовано появу додаткових до спостережуваних в аморфному селені (E_t~0.22 еВ) смуг локальних рівнів з енергією активації 0.34 і 0.45 еВ. Поряд з цим виявлено певне енергетичне розмиття (до 0.04-0.06 еВ) згаданих рівнів захоплення носіїв заряду. Зростання вмісту сурми призводить до послідовного перерозподілу концентрації на користь більш глибоких (додаткових) станів. Експерименти по термостимульованій провідності корелюють з даними по термодеполяризації і підтверджують наявність додаткових смуг спостережуваних рівнів в Sb_xSe_1-x, повязаних з наявністю сурми.

2. Введення сурми в аморфний селен у кількості більше 0.5 ат.% приводить до практично повного припинення транспорту фотоінжектованих дірок. Водночас спостерігається лише дрейф нерівноважних електронів, що може бути пов”язано з появою глибоких і надзвичайно ефективних рівнів захоплення дірок з E^h~0.8-0.9 еВ.

3. Величина дрейфової рухливості електронів в некристалічних Sb_xSe_1-x, при варіації x в інтервалі 0xSe_1-x і контролюється локалізованим рівнем зазначеної глибини залягання.

4. Швидкість темнового спаду поверхневого потенціалу в аморфних плівках селену, заряджених в полі коронного розряду, зростає при введенні сурми. Серією електрофотографічних експериментів, проведених на склах різного складу встановлено, що фізична причина такої поведінки темнового спаду адаптованих у темноті плівок обумовлена збідненням рухомими носіями, якими є електрони. Модель уніполярного збіднення, що пояснює наявність характерного зламу на залежності швидкості темнового розрядження від часу базується на обємній термічній генерації, яка в свою чергу включає процес іонізації глибокого центру в щілині рухливості з одночасною генерацією рухомих носіїв - електронів (система n-типу). Температурна залежність часу збіднення на рухомі носії носить активаційний характер, що свідчить про наявність глибокого центру емісії (E_t~0.9 ± 0.05 еВ), розташованого нижче краю зони провідності. Протягом темнового розрядження електрони “вилучаються” під дією електричного поля, залишаючи позад себе позитивний обємний просторовий заряд всередині аморфного зразка.

5. Електрофотографічна фоточутливість некристалічних сплавів Sb_xSe_1-x, зростає в області більших довжин хвиль (>670 нм) і зменшується в короткохвильовому діапазоні (<560 нм) в порівнянні з аморфним селеном. Підвищення електрофотографічної фоточутливісті в довгохвильовій області обумовлено зменшенням оптичної псевдощілини матеріалу (a-Se) при введенні Sb, однак не можна відкинути і певну роль, що її відіграє залежність фоточутливості від квантового виходу і транспортних властивостей () фоточутливого шару.

6. Для досліджуваних аморфних шарів Sb_xSe_1-x спостерігається тенденція до зростання залишкового потенціалу V_r з вмістом сурми. В наближенні обмеженого пробігу носіїв заряду та слабого захоплення (V_r<0) така поведінка однозначно повязується з зменшенням довжини пробігу носіїв . Врахування експериментальних даних по дрейфовій рухливості однозначно свідчить про зростання часу життя в Sb-вмісних шарах аморфного селену (10^-4с – 10^-3 с).

7. Залишковий потенціал V_r аморфних шарів Sb_xSe_1-x зростає з кількістю циклів n зарядження-розрядження. При цьому швидкість зростання V_r з кількістю циклів n зменшується і при n>10 досягає насичення. Оскільки залишковий потенціал насичення безпосередньо звязаний з концентрацією глибоких рівнів захоплення, нами встановлено зростання цієї величини майже на порядок (до 10¹⁵ см^-3) при введенні сурми в чистий селен.

Основні результати роботи опубліковані в таких роботах:

1. Mikla V.I., Mikhalko I.P., Nagy Yu.Yu. Study of trapping in Sb_xSe_1-x amorphous semiconductors.//J.Phys.: Condens.Matter.-1994.-V.6,№ 40.-P.8269-8275.

2. Mikla V.I., Nagy Yu.Yu. , Mikla V.V., Mateleshko A.V. The effect of Sb alloying on electrophotographic properties of amorphous selenium.// Mater.Sci.Eng.- 1999.- v. B 64.- p.1-5.

3. Mikla V.I., Mikhalko I.P., Nagy Yu.Yu. , Mateleshko A.V., Mikla V.I. Electronic properties of Sb_xSe_1-x glasses. // Journal of Materials Science.- 2000.- v.35.- p.4907-4912.

4. Mikla V.I., Mateleshko A.V., Mikla V.V., Nagy Yu.Yu. Spectroscopis studies of gap states in amorphous Sb_xSe_1-x . // J.Non-Cryst.Sol.- 1999.- v.246. p.46-53.

5. Nagy Yu.Yu. A sokoldalu szelen. /in : Kultura, Tudomany, Kepzes (Komeniusz Foiskola kiad.) Sarospatak, 1999.- p.47-52.

6. Mikla V.I., Nagy Yu.Yu., Mikla V.V. Transient and steady state behavior of electrical contacts to pure and alloyed selenium.// Вісник УжДУ, Сер. Фізика.- 1999.- N5.- c.118-122.

7. Mikla V.I., Nagy Yu.Yu., Mikla V.V., Mateleshko A.V. Study of transport and trapping in SbxSe1-x alloys.// Вісник УжДУ, Сер. Фізика.- 1998.- N2.- c.49-53.

8. В.І.Мікла, Ю.Ю.Надь. Струми терморозрядження аморфних фотопровідників Sb_xSe_1-x .// Вісник УжДУ, Сер. Фізика.- 2000.- N7. - c.123-126.

9. В.І.Мікла, В.Ю.Сливка, І.П.Михалько, Ю.Ю.Надь. Край оптичного поглинання некристалічних напівпровідників As_xSe_1-x// Вісних УжДУ, Фізика- 1999, № 4, с.43-49.

10. Nagy Yu.Yu. A megismeresi kepessegek fejlestese a fizikai es kemiai jelensegek soran. // A pedagoguskepzes megujitasa.- 2001. –ME Comenius TFK.-p.83-93.

11. Mikla V.I., Mikhalko I.P., Nagy Yu.Yu. The effect оf As and Sb additives on the gap states of a - Se.//14th General Conf. GCMD-14.Madrid, 1994.-P.1055.

12. Mikla V.I., Nagy Yu.Yu., Mateleshko A.V. Transport properties and gap-state spectroscopy in Sb-containing amorphous selenium.//15th General Conf. GCMD-15.Boveno-Steza. Italy 1996.- p.113