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

^ дь/кТ
Т₀ - Те (4.22)





Рис. 4.7. Остаточная проводимость поперечного фоторезистора с n -n-переходом: а - пространственная, б - энергетическая модели, в - эквивалентная схема на постоян­ном токе
Освещение снижает величину потенциального барьера на cp(t). При этом
Tq = те ^кт
После выключения света cp(t) стремится к 0 со скоростью, определяемой постоянной времени т⁺. Поэтому в начале процесса релаксации после выключе­ния света будет происходить быстрый спад со временем т⁺, который с течением времени будет замедляться, пока время фотоответа не достигнет значения т₀⁺, которое может на порядки величины превосходить время жизни в основном фотопроводнике т (3.1). В случае поперечной фотопроводимости при толщине п -области порядка радиуса экранирования время т₀⁺ может играть роль време­
ни жизни всего фотопроводника.
В этом случае спектр фотопроводимости больше, чем при обычной фото­проводимости, похож на спектр поглощения ввиду возрастания фотопроводи­мости в глубине полосы основного поглощения (рост коротковолновой чувст­вительности). Происходящее увеличение времени жизни вблизи поверхности и уменьшение скорости поверхностной рекомбинации специфично для квазимо- нополярных полупроводников и диэлектриков с глубокими уровнями.
Для длительного хранения проводимости, созданной излучением, необхо­димо, чтобы протекающий ток не «разряжал» запасенные заряды. В рассмот­ренной модели это достигается расположением плоскости барьера параллельно линиям тока (рекомбинационный барьер). Если линии тока перпендикулярны плоскости барьера, барьер превращается из рекомбинационного в дрейфовый. Поэтому в поликристаллических образцах локализация рекомбинационных барьеров, окружающих зерна фотопроводника, зависит от геометрии фотопро­водника (продольный или поперечный режим). Модель фотопроводника с дву­мя типами барьеров предложена в [28].

3. 
   Униполярная отрицательная фотопроводимость.
   

Экспериментальные работы последних лет все чаще свидетельствуют о на­личии эффекта отрицательной фотопроводимости в высокоомных фотопровод­никах, обладающих высокой кратностью изменения сопротивления. Эффект отрицательной: фотопроводимости в ряде случаев зависит от полярности при­ложенного напряжения. Для объяснения этого эффекта невозможно применить модель Штокмана, которая разработана для однородных фотопроводников (в которых трудно ожидать зависимости от полярности внешнего напряжения), к тому же близких к состоянию термодинамического равновесия (присутствует равновесный уровень Ферми), Зависимость эффекта от внешнего напряжения не позволяет использовать также и модель уменьшения подвижности при ос­вещении [29].
Для объяснения эффекта отрицательном фотопроводимости, зависящего от полярности приложенного напряжения, используем неоднородную модель, аналогичную предыдущей, но работающую в режиме продольной фотопрово­димости (рис. 4.8).




0-

а

*—CUD—{ У—0 /?л Rtf
5
Рис. 4.8. Отрицательная фотопроводимость продольного фоторезистора с
+
n -n-переходом:
а - пространственная модель, б - эквивалентная схема на постоянном токе
Вид вольтамперной характеристики, а также других характеристик такой модели определяется, в отличие от предыдущего случая, сопротивлением ее высокоомной области
Rn>>Rn+.
Образующиеся при воздействии собственного света дырки попадают в n- область, вызывая увеличение ее сопротивления вследствие рекомбинации с электронами в обогащенном электронами слое вблизи n-^-перехода. Это при­водит к уменьшению проводимости при облучении собственным (коротковол­новым) светом. Процесс протекает более эффективно, когда дырки затягивают­ся в n-область внешним напряжением (полярность максимального эффекта ука­зана на рис. 4,8, а). Подобным же образом объясняется гашение запасенной в n- области проводимости, которое может иметь место, если сама n-область неод­нородна и содержат рекомбинационные барьеры, расположенные вдоль линий тока (например, поликристаллический или аморфный фотопроводник).

3. 
   Аномальная фотопроводимость
   

Одним из недостаточно объясненных явлений в современной физике оста­ется аномальная фотопроводимость [3]. Эффект впервые наблюдался и наибо­лее подробно изучен на аморфном селене. Для получения аномального фото­проводника слой аморфного селена наносится испарением в вакууме на изоли­рующую (плексигласовую) подложку, покрытую пленочными металлическими электродами (например, золотыми) - рис. 4.9 а. Полученный образец на некото­рое время помещается в стаканчик со ртутью, после чего его сопротивление уменьшается в 10⁵ - 10⁶ раз. Затем образец помещается в криостат и при темпе­ратуре 100-200 К облучается некоторое время сильным потоком белого света.

I