Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
Для слоя, блокирующего электроны, важны подлетные свойства электронного луча. Напыленные в вакууме халькогениды сурьмы или . мышьяка толщиной ~ 100 нм дают хорошие результаты.
Одним из требований к изучаемым фотопроводящим метариалам при работе в режиме видикона является высокое удельное сопротивление в темноте. Время диэлектрической релаксации должно быть больше периода сканирования (1/30 с). Таким образом, ее0р>1/30, где ее0 — диэлектрическая постоянная; р — удельное сопротивление. Следовательно, для а-5Ш р должно быть больше 1012 Ом см.
Экспериментальная установка
Измерения фотопроводимости проводились либо в отдельных запаянных трубах с электронной пушкой, либо в разборной аппаратуре с взаимозаменяемыми мишенями. Измерительная цепь показана на рис 3.5.1. На мишень подавалось положительное по отношению к катоду электронной пушки смещение. Если импеданс электронного луча мал, то напряжение мишени представляет собой разность потенциалов вдоль мишени. Фототок в мишени приводит к повышению потенциала 134
поверхности, после чего ток электронного луча приводит к показаниям амперметра, находящегося в цепи.
Полученные таким образом ВАХ соответствуют измерениям на каскадной структуре солнечных элементов, где пленочная поверхность с каждой стороны покрыта металлическими слоями. Однако в каскадной структуре элементов плотность тока определяется наиболее проводящей "дорожкой" в образце. Поэтому трудно провести какие-либо вразумительные измерения при наличии микропор (микроотверстий). Однако, пользуясь методом видикона, можно без особых затруднений измерить фототок в солнечном элементе каскадного типа, поскольку микроскопические токовые пути не зависят один от другого.
Кроме того, сканирование электронного луча позволяет получить двухмерное распределение фототока, воспроизводимое на осциллографе.
В обычном режиме видикона фототок связан преимущественно с фотогенерированными дырками, так как знак приложенного к мишени смещения и направление освещения фиксированы, как показано на рис. 3.5.1. Подходы к наблюдению фотогенерированных электронов обсуждаются в разделе 3.5.5.
3.5.3. ВАХ мишеии
В настоящем разделе описываются факторы, определяющие ВАХ мишени в режиме видикона. Обсуждаются пределы применимости метода видикона, связанные со спецификой электронного луча, аппаратура и образцы, а также приводится ряд замечаний относительно методики экспериментов. Представлены также параметры, которые можно оценить, исходя из результатов анализа фототока.
Условия, налагаемые на электронный луч
При измерениях в режиме видикона очень важно, чтобы показания амперметра определялись не электронным лучом, не какими-то особенностями аппаратуры или измерительной схемы, а током, текущим через образец. Следует соблюдать следующие условия: 1) эмиссия с катода должна быть достаточной для создания высокого тока, идущего к мишени; 2) при низких напряжениях, когда импеданс луча становится высоким, следует учитывать подлетные свойства луча; 3) при высоких напряжениях, когда коэффициент эмиссии вторичных электронов превышает единицу, следует учитывать возникающий отрицательный ток; 4) выбранное последовательное сопротивление, разделяющее видеосигнал и измеритель постоянного тока, не должно ограничивать фототок.
Указанные пункты определяют верхний предел измерений фототока. Нижний предел задается темповым током, т.е. током в отсутствие света.
135
Требования к темповому току
Требования сводятся к следующему. Концентрация термически генерируемых носителей должна быть существенно меньше концентрации фотогенерированных носителей. Это не означает, что образец должен быть высокоомным. Подвижность носителей д не обязательно должна быть малой, так как она одновременно определяет и фототок. Важно, чтобы малой была концентрация темновых носителей. Охлаждение образца позволяет проводить измерения высокопроводящих материалов за счет уменьшения темнового тока.
Необходимо блокировать инжекцию носителей с контактов. Неправильно изготовленный контакт вызывает падение напряжения, что уменьшает диапазон измеряемого напряжения.
Следует учитывать, что эффект индуцированного электронным лучом тока (ИЭЛТ), т.е.* возникновение электронно-дырочной пары, возбуждаемой электронным лучом, является одной из причин наличия темнового тока.
Кроме трго, следует учитывать излучение, идущее от нагревателя электронной пушки. Если через нагреватель течет большой ток при сильной эмиссии электронов, то нагреватель раскаляется докрасна. Этот рассеянный свет, излучаемый нагревателем, действительно вызывает "фототок", однако его можно трактовать как подъем "темнового тока" при измерениях фотопроводимости. Необходимо четко установить наличие эффекта излучения нагревателя путем изменения тока нагревателя. На образцах а-БкН темновой ток достигает уровня 10'10 А. следует тщательно подобрать изолирующие и проводящие элементы, чтобы не вызвать утечки тока.
С помощью метода видикона электрические свойства и однородность тонких пленок можно охарактеризовать только измерениями темнового тока. Распределение микропор можно наблюдать на дисплее с электронно-лучевой трубкой. При разработке фотоприемника для электрофотографии изучение уровня темнового тока и пробивного напряжения позволило установить, что причины недостаточности генерируемого напряжения кроются в темновой проводимости фотоприемника или в блокирующих контактах.
