Способ определения длины свободного пробега электрона в сульфиде кадмия

(51)5 Н 0121/66 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Батавин В,В. и др, Измерения параметров полупроводниковых материалов и структур, М.: Радио и связь, 1985, с. 264.Рц)са Н. ес а. Но естест о 1 рйотоеестгопз и Сасаагп ЯоИбе. , Роуз. Бос, 3 арап, 1965, ч. 20, М 1, р. 109-122. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА ЭЛЕКТРОНА В СУЛЬФИДЕ КАДМИЯ(57) Изобретение относится к оптической спектроскопии полупроводников, а именно к способу определения электрических параИзобретение относится к определению электрических параметров полупроводников.Известен способ определения длины свободного пробега электронов в полупроводниках по методу Холла,Недостатком этого традиционного Холловского метода является невозможность определения длины свободного пробега электронов в области ионизационных энергий.Наиболее близким к предлагаемому является способ Редфилда, основанный на измерении переноса заряда, который позволяет производить прямые наблюдения угла Холла О для электронов, возбужЯО 1730687 А 1 метров полупроводников, Цель изобретения - обеспечение возможности определения длины свободного пробега электрона в области его энергий, равных энергии ионизации экситонных комплексов. Согласно способу исследуемый образец облучают лазерным излучением А= 475,5 нм и регистрируют интенсивностьлинии излучения области спектра 487-485 нм при воздействии на образец различных значений постоянного электрического поля Е, вызывающих изменение регистрируемой интенсивности линии излучения и интенсивности О той же линии люминесценции без воздействия электрическим полем, определяют зависимость и (КО -от величины воздействующего на образец электрического поля Е и по углу наклона линейного участка указанной зависимости рассчитывают искомую величину. 2 ил. денных в зону проводимости световым импульсов. Сущность способа заключается в следующем: охлажденный образец помещается между стеклянными или кварцевыми пластинами, покрытыми тонким проводящим слоем, причем нижняя пластинка прозрачна, При подключении нижней пластинки к источнйку напряжения в проводящем слое устанавливается градиент потенциала, создающий в образце пророльную компоненту электрического поля Е. Короткие импульсы света синхронизированы с импульсами электрического поля так, чтобы они начинались в момент установления максимального значения Е В присутствии постоянного поперечного магнитного поля Нфотовозбужденные электроны приобретают компоненту дрейфовой скорости, направленную вдоль оси "у". Эта компонента дрейфа электронов индуцирует заряд во внешней цепи, появляющийся в виде импульса напряжения в верхнем электроде. Процесс измерения сц 0 сводится к компенсаци,импульса фотоответа для двух направлений Н регулировкой потенциометра. При условии с 9 0 1 подвижность или длина свободного пробега находятся расчетным путем.Недостатком способа является невозможность определения длины свободного пробега электронов в области их ионизацион н ых энергий.Целью изобретения является возможность определения длины свободного пробега электрона в области его энергий, равных энергии ионизации экситонных комплексов.На фиг, 1 представлены спектры излучения экситонной люминесценции при Т = 1,8 К для различных образцов при различных напряжениях электрического поля; на1 фиг. 2 - график зависимости 1 п от1 о 1 Е/Ео, где Ео - напряженность поля в начальный момент времени, из которого потангенсу угла наклона асимптоты определена константа Ео 1,Кривые 1-6 для образца Т(в спектре люминесценции которого достаточно интенсивна линия излучения свободного экситона и наблюдается две линии экситонпримесного комплекса), отнесенного к предельно чистым кристаллам, при различных напряженностях электрического поля Е, В/см; 0; 300; 350; 450; 650; 800 соответственноо.Кривая 7 - для образца Т(в спектре люминесценции которого линии экситонпримесных комплексов обладают наибольшей интенсивностью и имеют сложный спектр), отнесенного к условно чистым кристаллам.П р и м е р, Способ был реализован при определении длины свободного пробега электронов в кристаллах сульфида кадмия СОЯ. Исследуемый образец сульфида кадмия с нанесенными на него омическими контактами помещался в кристалл с жидким гелием Т = 4,2 - 1,8 К. В охлажденном образце возбуждалась люминесценция с использованием аргонового лазера ЛГс длиной волныЛ=475,5 нм. После возбуждения люминесценции и измерения интенсивности линии излучения о области спектра (487-485) нм, в отсутствие электрического поля к образцу подается напряжение от источника питания, ток измеряется цифровымвольтметром, Далее регистрируют зависимость изменения интенсивности люминес 5 ценциитой же области спектра отприложенного электрического поля (фиг. 1),которая записывалась в память электронновычислительной машины, выводилась на осциллограф и затем на графопостроитель в10 масштабе 1 п 1 ф - от Е/Ео 1(фиг, 2), Из этойзависимости по тангенсу угла наклонаасимптоты определялся параметр Ео 1и далее расчетным путем по формуламеЕо 11 р = 2 я; (1) в случае предельно чистых15 кристаллов (рассеяние на фононах);др 31 ( ), (2) в случае услов 16 е г31 р еЕоно чистых кристаллов (рассеяние на нейтральных примесях),20 где е - заряд электрона;Ео 1 - константа, зависящая от энергииионизации комплекса и от механизмов релаксации электронов;я - энергия ионизации комплекса;1 р, 1 пр длина свободного пробегаэлектрона для случая (1) и (2) соответственно, определяют длину свободного пробегаэлектрона в области,ионизационных энергий.30 Пример расчета.Для предельно чистых кристаллов, в которых квазиимпульс рассеивается на фононах2 е 2 0004 эВ 91051 рь =еЕо 1 1 э 90 Вlсм-- 9 10 см.Для условно чистых кристаллов, в которых квазиимпульс рассеивается на приме сях16 ( Я )г 1631 р еЕ 01 3, 9, 10 - 545 ( 0,004 эВ ) =10см 1 э 10 В/см Формула изобретения Способ определения длины свободного 50 пробега электрона в сульфиде кадмия,включающий воздействие электрическим полем на исследуемый образец при гелиевой температуре, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности оп ределения длины свободного пробега электрона в области его энергий, равных энергии ионизации экситонных комплексов, исследуемый образец облучают лазерным излучением с длиной волны, соответствующей области фундаментально1730 б 87 регистрируют интенсивность 1 О той же линии люминесценции без воздействия электрическим полем, определяют зависимость 1 и 1/о - 1)от величины воздействующего на 5 образец электрического поля Е и по углунаклона линейного участка указанной зависимости рассчитывают искомую величинуню 2 Зцг Составитель И,ПетровиТехред М.Моргентал Корректор Н.Король Редактор Ю.Середа каз 1516 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изо 113035, Москва, Ж, Разводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 го поглощения сульфида кадмия, и регистрируют интенсивность любой линии излучения области спектра люминесценции (487 - 485) нм, воздействующее на образец постоянное электрическое поле Е изменяют до значения, вызывающего изменение регистрируемой интенсивности линии спектра,Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ СССРшская наб., 4/5