Мелебаев Д., Языева А.Б.
ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В GaAs ПОВЕРХНОСТНО-БАРЬЕРНЫХ СТРУКТУРАХ *
Аннотация:
в работе представлены экспериментальные результаты выполненных исследований в фотоэлектрических процессах в поверхностно-барьерных структурах (барьерах Шоттки) Au-n-GaAs в линейно-поляризованном излучении (ЛПИ). Поверхностно-барьерные структуры на основе GaAs могут служить в качестве широкополосных фотоанализаторов линейно-поляризованного излучения.
Ключевые слова:
барьеры Шоттки, химическое осаждение, фотоплеохроизм, фоточувствительность, линейно-поляризованных излучения, фотоанализаторы
Барьеры Шоттки (БШ) на основе арсенида галлия (GaAs) остаются одним из наиболее перспективных структур для разработки приборов, используемых в современной микро- и оптоэлектронике [1-3].В настоящей работе представлены экспериментальные результаты выполненных исследований в фотоэлектрических процессов в поверхностно-барьерных структурах (барьерах Шоттки) Au-n-GaAs в линейно-поляризованном излучении (ЛПИ). С целью обеспечения фоточувствительности таких структур к ЛПИ изучалось наклонное падение излучения на приемную плоскость структур, которое сопровождается возникновением наведенного фотоплеохроизма [5]. Наведенный фотоплеохроизм возникает как в анизотропных, так и в изотропных полупроводниковых кристаллах [4, 6]. В данной работе объектом исследования послужили изотропные барьерные структуры Au-n-GaAs.Барьеры создавались на пластинах GaAs с кристаллографической ориентацией (100) и концентрацией свободных электронов, указанной в таблице. На одной стороне пластин химическом методом осаждался барьерный контакт из золота (Au), а на другой стороне омический контакт (In+30% Te). Омический контакт к n-GaAs изготавливался вплавлением сплава содержащего 97% In+3% Te, в атмосфере водорода при температуре около 500? в течение около 5 мин. Полупрозрачный барьерный контакт (БК) создавался химическим осаждением слоя золота при 300 К и водного раствора HAuCl4 (4g/l)+HF (100ml/l) по методике [7], толщина слоя золота была 100-150?. Площадь БК у разных структур составила 0,1?0,3 с??2. Фотоприемник работали в режиме фотоэлемента.Таблица 1 - Электрические и фотоэлектрические параметры структур Au-n-GaAs при T=300 K. На основе анализа электрических и фотоэлектрических свойств БШ определялись параметры кристаллов GaAs, концентрация свободных электронов ??=?????????, энергия прямых межзонных переходов ??0=????, а оценивались параметры энергетических диаграмм БШ: ширина слоя объемногозаряда ??0, максимальное электрическое поле ????0 при нулевом смещении и высота барьера Шоттки ??????0. Измерялась также зависимость прямого темнового тока I от напряжения U. Из этого выражения определялся коэффициент идеальности структуры ??.Рис. 1. Зависимость дифференциальной ёмкости от напряжения смещения БШ Au-n-GaAs (1, 2). Здесь и далее номера образцов указаны у кривых и соответсвует таблице.Фотоэлектрические исследования свойств БШ Au-n-GaAs в области спектра ???=???=0,9?2,8 эВ выполнялись под действием как естественного, так и поляризованного изучения. При освешении структур естественным излучением со стороны контактатоковая фоточувствительность достигала максимальных значений ????=80 мА/Вт вблизи энергии фотонов ???=1.48 эВ (300 K) и характеризовалась плавным положением в глубине фундаментального поглощения GaAs с ростом энергии фотонов. Длинноволновой край фоточувствительности экспоненциальный с крутизной ??=50 эВ?1 и отвечает наступлению межзонных прямых переходов в GaAs при T=300 K [2].При наклонном падении линейно-поляризованного излучения на поверхность барьерного контакта возникал поляриметрический эффект, обусловленный неэквивалентным прохождением излучением разных поляризаций границы воздух-приемная плоскость структуры [4]. Это проявилось в том, что при углах падения излучения ?>0° фототок в поляризации ?? // плоскости падения -III>II во всей области фоточувствительности исследованных структур. В угловой зависимости поляризационной разности фототоков ?I=III?II в окружности ??60° проявляется четкий максимум, свидетельствующий о том, что зависимости III (?) и II (?) качественно описываются соотношениями Френеля для оптических процессов на границе контактирующих сред.Коэффициент фотоплеохроизма с увелечением угла падения (рис. 1, кривые 2, 3) растет по квадратичному закону ??~??2 в соответствии с результатами анализа [4, 6]. Максимальная величина ???62%, наблюдаемая при ?=80°, согласно [6], отвечает эффективному показателю преломления n=3.2, что близко к известному значению для GaAs. На этом основании можно предположить, что основной вклад в анизотропию прохождения световой волной вносят процессы на поверхности полупроводника. Характер угловых зависимостей ?? и ?I оказался нечувствительным к способу нанесения слоя.Рис. 2. Зависимости поляризационной разности фототока (1) и фотоплеохроизма (2, 3) от угла падения линейно-поляризованного излучения на приемную плоскость структуры Au-n-GaAs. T=300 K, ?=0.86 мкм. Способ нанесение барьера: 1, 2 – химические осаждения, 3 – вакуумное напыление.Спектральный контур поляризационной разности фототоков (рис. 2, кривая 1), в общем, отвечает характерному для спектрального контура фототока структуры в естественном излучении.Энергетическое положение четкой ступеньки в спектральной зависимости ?I согласуется с значением ширины запрещенной зоны GaAs, тогда плавным коротковолновой спад ?I указывает на усиление роли рекомбинации в приповерхностном слое GaAs по мере локализации области поглощения излучения вблизи межфазной границы металл-полупроводник.Рис. 3. Спектральные зависимости поляризационной разностифототока (1) и фотоплеохроизма (2) структуры Au-n-GaAs.T=300 K, ?=80°. На вставке представлена схема эксперимента.Барьер получен химическим осаждением.Спектральная зависимость коэффициента фотоплеохроизма структур Au-n-GaAs характеризует наведенный поляриметрический эффект как не селективный и наблюдаемый в пределах всей области фоточувствительности (рис. 3, кривая 2). Эта закономерность согласуется с выводами [6].Главным параметром поляриметрического детектора является его азимутальная фоточувствительность [5] ФI=2· SI·P . Из рис. 3 можно видеть, что при фиксированном угле падения в полученных структурах Au-n-GaAs максимальная величина Ф(?=80°) достигается в окрестности энергий фотонов 1.48-1.55 эВ и составляет ФI=0.1-0.13 А/Вт·град. Таким образом, поверхностно-барьерные структуры на основе GaAs могут служить в качестве широкополосных фотоанализаторов линейно-поляризованного излучения.
Номер журнала Вестник науки №3 (72) том 3
Ссылка для цитирования:
Мелебаев Д., Языева А.Б. ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В GaAs ПОВЕРХНОСТНО-БАРЬЕРНЫХ СТРУКТУРАХ // Вестник науки №3 (72) том 3. С. 511 - 518. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/13421 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+