Электронные свойства тонких пленок As2S3
Ключевые слова:
размерный эффект, тонкие аморфные халькогенидные пленки, электропроводность, оптическое поглощение, оптическая запрещенная зонаАннотация
В данной работе методом термического испарения в вакууме получены тонкие аморфные пленки As2S3. Исследованы температурные зависимости проводимости пленочных образцов. Установлено, что температурная зависимость проводимости σ(Т) пленочных образцов, в исследуемом интервале температур 300 – 440 K носит полупроводниковый характер и хорошо описывается экспоненциальной зависимостью вида σ = Сexp(-Eσ/kT). Из вычислений величин предэкспоненциального множителя С, выявлено, согласно теории Мотта, что с уменьшением толщины пленочных образцов, механизм проводимости по делокализованным состояниям сменяется на прыжковый механизм проводимости по локализованным состояниям в «хвостах» разрешенных зон, а затем на механизм проводимости путем прыжков носителей заряда по локализованным состояниям вблизи уровня Ферми. Энергия активации проводимости Eσ пленочных образцов составляет примерно половину оптической ширины запрещенной зоны. Исследованы спектры оптического пропускания пленочных образцов. Установлено, что они имеют типичную для некристаллических полупроводников спектральную зависимость коэффициента пропускания Т в области края оптического пропускания, состоящую из области межзонных переходов, экспоненциального участка и области, связанной с поглощениями на различных структурных неоднородностях. Предполагается, что экспоненциальный край поглощения обусловлен электронными переходами между локализованными состояниями в хвостах зон, причем плотность состояний экспоненциально уменьшается с энергией.
Библиографические ссылки
2. K. Tanaka, K. Shimakawa, Amorphous Chalcogenide Semiconductors and Related Materials, (Springer Science, 2011), 239 p.
3. Tan, Cao, Wu, He, Yang, Zhang, Chen, Zhao, Han, Nam, Sindoro, and Zhang, Chemical Reviews, 117 (9), 6225–6331, (2017).
4. K. Sugawara, Y. Nakata, R. Shimizu, P. Han, T. Hitosugi, T. Sato, and T. Takahashi, ACS Nano, 10 (1), 1341–1345, (2016). DOI: 10.1021/acsnano.5b06727.
5. P. Hosseini, C.D. Wright, and H. Bhaskaran, Nature, 511(7508), 206, (2014).
6. V. Ilchevaa, P. Petkova, V. Boevb, and T. Petkova, Physics Procedia, 10th Inter, Conf, on Solid State Chemistry, Pardubice, Czech Republic, 67-74, (2013).
7. T. Hristova-Vasileva, I. Bineva, A. Dinescu, M. Danila, and D. Arsova, J. of Physics: Conference Series, 794 (1), 012015, (2017). DOI:10.1088/1742-6596/794/1/012015
8. Dinesh C. Sati, R. Kumar, R.M. Mehra, H. Jain, and Ashtosh Ganjooless, J. of Applied Physics 105, 123105 (2009). DOI.org/10.1063/1.3151804
9. R.M. Bryce, H.T. Nguyen, P. Nakeeran, R.G. DeCorby, P.K. Dwivedi, C.J. Haugen, and J.N. McMullin, J. of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films, 22, 1044, (2004).
10. E. Färma, M.J. Heikkilä, and M. Vehkamäki, J. of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films, 35, 01B114, (2017).
11. J.M.P. Almeida, E.C. Barbano, C.B. Arnold, L.Misoguti, and C.R. Mendonça, Optical Materials Express, 7 (1), 93-99, (2017). doi.org/10.1364/OME.7.000093
12. S. Takenobu and H. Hideo, J. of Applied Physics, 92, 4, 1821-1824, (2002).
13. Yu.Yu. Neimet, I.P. Studenyak, M.Yu. Buchuk, R. Bohdan, S. Kökényesi, L. Daróci, and P. Nemec, Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics, 18, 4, 385-390, (2015).
14. N. Korobova, N. Almasov, O. Prikhodko, S. Timoshenkov, and K. Tsendin Proc. of Materials Science and Technology (Pittsburgh, Pennsylvania, USA, MS&T 2014, 12-16 October, 2014), 253 – 258.
15. O. Prikhodko, N. Almasov, S. Dyussembayev, S. Maksimova, V. Ushanov, K. Tsendin, and S. Nesterov, Chalcogenide Letters, 10 (12), 519 – 523, (2013).
16. N. Korobova, N. Almasov, O. Prikhodko, S. Timoshenkov, and K. Tsendin, AIP Conference Proceedings, 1624, 69-74 (2014). doi.org/10.1063/1.4900459.
17. N.Zh. Almasov, O.Yu. Prikhodko, and K.D. Tsendin, Semiconductors, 46 (10), 1319-1321, (2012).
18. Elektronnyye yavleniya v khal'kogenidnykh stekloobraznykh poluprovodnikakh. Pod. red. K.D. Tsendina, (SPb.: Nauka, 1996), 486 p. (in Russ).
19. A.M. Andriesh, Fizika i tekhnika poluprovodnikov, 32 (8), 970-975, (1998).
20. N. Almasov, N. Bogoslovskiy, N. Korobova, S. Kozyukhin, S. Fefelov, L. Kazakova, S. Jakovlev, K. Tsendin, and N. Guseinov, J. Non-Cryst. Solids, 358, 3299–3303, (2012).
21. A. Popovich, Komponenty i tekhnologii, 103, 52-54, (2010). (in Russ).
22. C.A. Kozyukhin, A.A. Sherchenkov, V.M. Novotortsev, and S.P. Timoshenkov, Nanoelektronika, 6 (3-4), 73-81, (2011).
23. M.A. Paesler, D.A. Baker, G. Lucovsky, P.C. Taylor, and J.S.Washington, J. Optoelectronics and Advanced Materials, 9, (10), 2996−3001, (2007).
24. A.V. Kolobov, P. Fons, A.I. Frenkel, Ankudinov A.I., Tominaga J., and T. Uruga, NatureMater, 3, 703−708, (2004).
25. Neserebryannyye fotograficheskiye protsessy. Pod red. A.L. Kartuzhanskogo (L.: Khimiya, 1984), 376 p. (in Russ).
26. S.I. Nesterov, Sb. trudov VII Mezhdunar. konf. po amorfnym i mikrokristallicheskim poluprovodnikam, (SPb., 2010), pp.115-116. (in Russ).
27. I. Mott and E. Devis Elektronnyye protsessy v nekristallicheskikh veshchestvakh, (Moscow: Mir, 1982), 560 p. (in Russ).
28. Amorfnyy kremniy i rodstvennyye materialy/pod red. KH.Fritsshe, (Moscow: Mir, 1991), 544 p. (in Russ).
29. A. Fel'ts, Amorfnyye i stekloobraznyye neorganicheskiye tverdyye tela, (Moscow: Mir, 1987), 403 p.
