ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ ДОНОРНЫМИ ПРИМЕСЯМИ НА МЕХАНИЗМ ПРОВОДИМОСТИ И СПЕКТРЫГЛУБОКИХ УРОВНЕЙ В КРИСТАЛЛАХ TlBr


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2013-3-4-12

Полный текст:


Аннотация

Исследованы электрические характеристики, спектры глубоких ловушек, спектры микрокатодолюминесценции (МКЛ) нелегированных и легированных донорами (Pb, Ca) кристаллов TlBr и изучено влияние на эти характеристики условий выращивания (противодавление брома, противодавление аргона, выращивание на воздухе). Показано, что в исследованном интервале температур (85—320 К) проводимость кристаллов определяется концентрацией электронов и дырок в разрешенных зонах, а не ионной проводимостью. В процессах рекомбинации неравновесных носителей основную роль играют центры с энергией активации 1,0—1,2 эВ, на которых закреплен уровень Ферми в легированных донорами кристаллах. В нелегированных кристаллах уровень Ферми закреплен на центрах с уровнем около Ev+0,8 эВ, которые также участвуют в рекомбинации и ответственны за полосу МКЛ с энергией 1,85 эВ. В температурных зависимостях фототока нелегированных кристаллов большую роль играет прилипание электронов на мелких электронных ловушках с энергией 0,1—0,2 эВ и на более глубоких электронных ловушках. В спектрах глубоких центров обнаружены ловушки с энергиями 0,36, 0,45 и 0,6 эВ, концентрация которых растет при легировании донорами. Легирование Pb или Ca позволяет на порядок повысить удельное сопротивление материала, но легирование Pb приводит к большей концентрации глубоких ловушек, что неблагоприятно для использования материала в радиационных детекторах.


Об авторах

И. С. Смирнов
ОАО «Гиредмет»
Россия
кандидат физ.−мат. наук, профессор, Московский институт электроники и математики НИУ ВШЭ, 109028, г. Москва, Б. Трехсвятительский пер., д. 3


А. В. Говорков
ОАО «Гиредмет»
Россия

кандидат техн. наук, старший научный сотрудник, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, с. 1



Е. А. Кожухова
ОАО «Гиредмет»
Россия

кандидат техн. наук, старший научный сотрудник, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, с. 1



И. С. Лисицкий
ОАО «Гиредмет»
Россия

кандидат техн. наук, зав. лабораторией, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, с. 1



М. С. Кузнецов
ОАО «Гиредмет»
Россия

старший научный сотрудник, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, с. 1



К. С. Зараменских
ОАО «Гиредмет»
Россия
старший научный сотрудник, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, с. 1


А. Я. Поляков
ОАО «Гиредмет»
Россия

ведущий научный сотрудник, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, с. 1



Список литературы

1. Kim, H. Continued development of thallium bromide and related compounds for gamma−ray detectors / H. Kim, A. Churilov, G. Ciampi, L. Cirignano, W. Higgins, S. Kim, P. O’Dougherty, F. Olsner, K. Shah // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. − 2011. − V. 629. P. 192—196.

2. Donmez, B. The stability of TlBr detectors at low temperature / B. Donmez, Z. He, H. Kim, L. J. Cirignano, K. Shah // Ibid. − 2010. − V. 623. − P. 1024—1029.

3. Shorohov, M. Recent results in TlBr detector crystals performance / M. Shorohov, M. Kouznetsov, I. Lisitskiy, V. Ivanov, V. Gostilo, A. Owens. IEEE Trans. Nucl. Sci. − 2009 − V. 56, N 4. − P. 1855—1858.

4. Du, M.−H. Effects of impurity doping on ionic conductivity and polarization phenomena in TlBr / M.−H. Du // Appl. Phys. Lett. − 2013. − V. 102. − P. 082102.

5. Leao, C. R. Simultaneous control of ionic and electronic conductivity in materials: thallium bromide case study / C. R. Leao, V. Lordi // Phys. Rev. Lett. − 2012 − V. 108, N 24. − P. 246604.

6. Lordi, V. Point defects in Cd(Zn)Te and TlBr: Theory / V. Lordi // J. Cryst. Growth. − 2013. − V. 379. − P. 84—92.

7. Bishop, S. R. The defect and transport properties of donor doped single crystal TlBr / S. R. Bishop, W. Higgins, G. Ciampi, A. Churilov, K. S. Shah, H. L. Tuller // J. Electrochem. Soc. − 2011. − V. 158. − P. J47—J51.

8. Bishop, S. R. The defect and transport properties of acceptor doped TlBr: role of dopant exsolution and association / S. R. Bishop, H. L. Tuller, G. Ciampi, W. Higgins, J. Engel, A. Churilov, K.S. Shah // Phys. Chem. Chem. Phys. − 2012. − V. 14. − P. 10160—10167.

9. Vaitkus, J. Influence of electronic and ionic processes on electrical properties of TlBr crystals / J. Vaitkus, J. Banys, V. Gostilo, S. Zatoloka, A. Mekys, J. Storasta, A. Zindulis // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A. − 2005. − V. 546. − P. 188—191.

10. Kozlov, V. Degradation effects in TlBr single crystals under prolonged bias voltage / V. Kozlov, M. Kemell, M. Vehkamaki, M. Leskela // Ibid. − 2007. − V. 576. − P. 10—14.

11. Du, M.−H. First principles study of native defects in TlBr: carrier trapping, compensation and polarization phenomenon / M.−H. Du // J. Appl. Phys. − 2010 − V. 108. − P. 053506.

12. Grigorjeva, L. The model of recombination process in TlBr / L. Grigorjeva, D. Millers // Nucl. Instr. and Meth. Phys. Res. − 2002. − V. 191. − P. 131—134.

13. Kim, H. Developing larger TlBr detectors−detector performance / H. Kim, L. J. Cirignano, A. V. Churilov, G. Ciampi, W. M. Higgins, F. Olshner, K. S. Shah // IEEE Trans. Nucl. Sci. − 2009. − V. 56. − P. 185.

14. Du, M.−H. First principles study of impurities in TlBr / M.−H. Du // J. Appl. Phys. − 2012. − V. 111. − P. 073519.

15. Smirnov, N. B. Electrophysisical characteristics of TlBr crystals grown in various ambients / N. B. Smirnov, I. S. Lisitsky, M. S. Kuznetsov, A. V. Govorkov, E. A. Kozhukhova // IEEE Nucl. Sci. Symp. Conf. Record. − 2006. − V. 6. − P. 3700.

16. Gazizov, I. M. Kinetika otklika toka detektorov TlBr v pole gamma-izlucheniya vysokoi moshnosti dozy / I. M. Gazizov, V. M. Zaletin, V. M. Kukushkin, M. S. Kuznecov, I. S. Lisickii // FTP. − 2012. − V. 46, N 3. − P. 405.

17. Smith, H. M. Electronic effects of Se and Pb dopants in TlBr / H. M. Smith, D. J. Phillips, I. D. Sharp, J. W. Beeman, D. C. Chrzan, N. M. Haegel, E. E. Haller, G. Ciampi, H. Kim, K. S. Shah // Appl. Phys. Lett. − 2012. − V. 100. − P. 202102.

18. Smirnov, N. B. Vliyanie atmosfery vyrashivaniya na harakteristiki kristallov TlBr / N. B. Smirnov, A. V. Govorkov, K. S. Zaramenskih, I. S. Lisickii // Cvetnye metally. − 2011. − N 6. − P. 51—55.

19. Tapiero, M. Photoinduced current transient spectroscopy in high−resistivity bulk materials: instrumentation and methodology / M. Tapiero, N. Benjelloun, J. P. Zelinger, S. El Hamdi, C. Noguet // J. Appl. Phys. − 1988 − V. 64. − P. 4006.

20. Lisickii, I. S. Elektricheskie svoistva i detektornye harakteristiki kristallov TlBr, poluchennyh v razlichnyh usloviyah / I. S. Lisickii, N. B. Smirnov, M. S. Kuznecov, A. V. Govorkov, E. A. Kozhuhova, V. M. Zaletin. // V sb. «Trudy «Giredmet». − M. : ZAO «Print», 2007. − P. 130—139.

21. Martin, G. M. Detailed electrical characterization of the deep Cr acceptor in GaAs / G. M. Martin, A. Mitonneau, D. Pons, Mircea, D. W. Woodward // J. Phys. C: Solid State Phys. − 1980. − N 13. − P. 3855.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Смирнов И.С., Говорков А.В., Кожухова Е.А., Лисицкий И.С., Кузнецов М.С., Зараменских К.С., Поляков А.Я. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ ДОНОРНЫМИ ПРИМЕСЯМИ НА МЕХАНИЗМ ПРОВОДИМОСТИ И СПЕКТРЫГЛУБОКИХ УРОВНЕЙ В КРИСТАЛЛАХ TlBr. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2013;(3):4-12. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2013-3-4-12

For citation: Smirnov N.B., Govorkov A.V., Kozhukhova E.A., Lisitsky I.S., Kuznetsov M.S., Zaramenskih K.S., Polyakov A.Y. THE INFLUENCE OF GROWTH CONDITIONS AND DONOR DOPING ON CONDUCTIVITY MODE AND DEEP TRAPS SPECTRA IN TLBR SINGLE CRYSTALS. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2013;(3):4-12. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2013-3-4-12

Просмотров: 302

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)