Учебное пособие по курсам «Фотоэлектрические явления в полупроводниках» и«Фотоэлек­трические явления в полупроводниках и полупроводниковых наноструктурах»

In

t
Инфракрасное гашение (тушение) проявляется в уменьшении фотопрово­димости, созданной небольшой постоянной подсветкой при облучении светом с длиной волны, значительно большей, чем та, которая соответствует краю ос­новного поглощения. Для кристалла CdS, например, край основного поглоще­ния лежит при А=520 нм, а гашение может иметь место при /.= 1400 нм. Суще­ственно, что в этом явлении происходит уменьшение неравновесной, а не тем- новой проводимости. На рис. 3.6 показана спектральная характеристика фото­тока при наличии оптического гашения. Пики 1 и 2 соответствуют собственной и примесной фотопроводимости соответственно, а минимум 3 оптическому га­шению фототока 1_п, созданного постоянной подсветкой. В длинноволновой об­ласти спектра имеет место конкуренция процессов возбуждения и гашения фо­топроводимости .
Термическое гашение проявляется в уменьшении фотопроводимости с рос­том температуры.
Тесно связан с первыми двумя явлениями сверхлинейный рост фототока с освещенностью (сверхлинейность люкс-амперных характеристик). Люкс- амперная (световая) характеристика (ЛАХ) фото-проводника обычно имеет вид (см., например, (3.11) ):


(сверхлинейность). Объяснение перечисленных трех явлений может быть дано в рамках модели с двумя классами центров рекомбинации [10].
Класс рекомбинационных центров характеризуется сечениями захвата электронов и дырок.

3. 
   Очувствление фотопроводников при освещении
   

На примере сульфида кадмия, который во многих случаях выступает как модельное вещество для фотоэлектрических исследований [19], было показано, что времена жизни для электронов и дырок равны I0 ^-6 + 10^-8 с. Такие фотопро­водники считается нечувствительными. Однако их фоточувствительность мо­жет быть увеличена при введении локальных уровней вакансий кадмия. В этом

2. 
   3
   

случае времена жизни электронов увеличиваются до 10^- - 10^- с, а время жиз-
о
ни дырок становится меньше I0^- с. Итак, монокристалл становится более фото- чувствительным при введении центров рекомбинации. Это введение дополни­тельных уровней рекомбинации увеличивает время жизни носителей заряда од­ного знака и уменьшает время жизни носителей другого знака. Увеличение времени жизни при увеличении концентрации уровней рекомбинации I проти­воречит, казалось бы, естественному предположению о том, что чем больше концентрация уровней рекомбинации, тем меньше время жизни. Такое предпо­ложение правильно для полупроводников в которых времена жизни электронов и дырок одинаковы. В этом случае уменьшение концентрации уровней реком­бинации является единственным способом увеличения времени жизни пары свободных носителей. Аналогично этому в фотопроводниках, в которых време­на жизни электронов и дырок неодинаковы, увеличение концентрации уровней рекомбинации того же типа, который уже присутствовал в фотопроводнике, может только уменьшить время жизни одного или обоих типов носителей заря­да. Остается ещё рассмотреть возможность увеличения времени жизни носите­лей одного знака, при введении уровней рекомбинации какого-то другого типа. В этом случае включается смысл модели для объяснения очувствления. Рас­смотрим простой количественный пример для иллюстрации такой модели. На рис. 3.7, а показана энергетическая схема фотопроводника с одним классом центров рекомбинации, сечения захвата которых для электронов и дырок оди-
15 2
наковы и примерно равны 10^- см . Равенство сечений предполагается лишь для простоты анализа и не имеет принципиального значения.
Будем считать, что концентрация пустых и заполненных электронами
15 -3
уровней одинаковы и равны 10 см^- . Заметим, что это предположение о равен­стве концентраций делается также лишь для простоты анализа. Тогда времена жизни электронов и дырок будут равны между собой: