Comisia de atestare
Comisia de acreditare
Comisiile de experţi
Dispoziţii, instrucţiuni
Acte normative
PREGĂTIREA CADRELOR
Nomenclator
Instituţii
Consilii
Seminare
Teze		 Conducători de doctorat
Deţinători de grad
Doctoranzi
Postdoctoranzi
CNAA logo

 română | русский | english


Studiul proprietăţilor fizice a joncţiunilor GaS(Cu)/GaAs, GaSe(Cu)/GaAs ŞI GaS(Cu)/GaSe(Cu)


Autor: Elmira Cuculescu
Gradul:doctor în ştiinţe fizico-matematice
Specialitatea: 01.04.10 - Fizica şi ingineria semiconductorilor
Anul:2008
Conducător ştiinţific: Mihail Caraman
doctor habilitat, profesor universitar, Universitatea de Stat din Moldova
Instituţia:

Statut

Teza a fost susţinută pe 18 aprilie 2008 în CSS
şi aprobată de CNAA pe 19 iunie 2008

Autoreferat

Adobe PDF document – 0.50 Mb / în română

Teza

CZU 621.315.592

Adobe PDF document 6.20 Mb / în română
192 pagini

Cuvinte Cheie

Sulfură, seleniură de galiu, oxizi, monocristal, straturi subţiri, heterojoncţiune, absorbţie, reflexie, fotoluminescenţă, electroluminescenţă, conductivitate, mobilitate, spectre, fotocurent, tratament termic, mecanism de transport, concentraţie, stări localizate, excitoni, parcurs liber, masă redusă, efectivă, dispersie, refractanţa

Adnotare

Într-un domeniu larg de temperaturi s-au efectuat cercetări ale proprietăţilor optice, fotoelectrice şi luminescente ale cristalelor de GaS şi GaSe nedopate şi dopate cu 0,05 şi 0,1 % at. de Cu. Au fost preparate şi cercetate caracteristicile fotoelectrice, foto- şi electroluminescente în domeniul vizibil şi IR apropiat al spectrului ale structurilor de tipul semiconductor oxidic (In2O3, SnO2, Bi2O3, ZnO, Cu2O)/p-GaSe(Cu) şi a heterojoncţiunilor GaSe(Cu)/GaAs, GaS(Cu)/GaAs şi GaS(Cu)/GaSe(Cu) cu contact optic şi cu straturi subţiri.

Prin măsurători de fotoluminescenţă s-a stabilit prezenţa defectelor structurale proprii în cristalele de GaSe, concentraţia cărora poate fi dirijată prin dopare cu cupru în concentraţii mici şi prin tratament termic în vid sau în atmosferă de gaz inert (Ar) la temperatura 690÷700 K.

Conductibilitatea electrică a cristalelor GaSe nedopate şi dopate cu Cu în cantităţi de până la 0,1 % at. se efectuează prin goluri şi este funcţie atât de temperatura, cât şi de concentraţia atomilor de Cu. Concentraţia golurilor în cristalele nedopate de GaSe este în creştere de la 7•1011 cm-3 la T=230 K până la 9•1012 cm-3 la temperatura 350 K şi poartă un caracter activaţional cu temperatura.

A fost elaborată tehnologia de obţinere a straturilor subţiri de GaS şi GaSe pe suport amorf şi cristalin (sticlă, GaAs) şi de dopare a acestora cu Cu. Prin dopare cu Cu conductivitatea electrică a straturilor necristaline de GaSe a fost mărită de la 1•10-5 -1cm-1 până la 4,5•10-2 -1cm-1. S-a stabilit caracterul tranziţiilor optice şi s-a determinat lărgimea benzii optice Egopt a acestor straturi, mărime care depinde de temperatura evaporatorului tev. La temperatura camerei Egopt se micşorează de la 1,92 eV pentru tev=2320°C până la 1,27 eV (tev=1470°C). Lărgimea benzii optice a straturilor necristaline de GaS(Cu) la temperatură normală este egală cu 2,425 eV, mărime ce bine corelează cu a monocristalelor. Indicele de refracţie al cristalelor de GaS, GaS(Cu), GaSe, GaSe(Cu) şi a straturilor subţiri ale acestora se descrie cu o funcţie descrescătoare odată cu energia.

Din analiza spectrelor de absorbţie şi a caracteristicilor fotoelectrice s-a determinat parcursul liber al electronilor şi raportul dintre viteza de recombinaţie la suprafaţă şi coeficientul de difuzie ambipolară pentru cristalele de GaSe (0,1 % at. Cu), mărimi egale cu 0,05 şi 0,60 m respectiv.

Din analiza caracteristicilor curent-tensiune la întuneric şi la iluminare s-a stabilit că la interfaţa heterojoncţiunilor oxid metalic / p-GaSe(Cu) se formează stări localizate cu timp mic de viaţă, concentraţia cărora este în descreştere pentru şirul de structuri Bi2O3, Cu2O, ZnO, SnO2, In2O3/p-GaSe(Cu). S-a determinat mecanismul de transport al purtătorilor de sarcină de neechilibru prin heterojoncţiunile studiate.

Generarea purtătorilor de sarcină de neechilibru în heterojoncţiunile cu contact optic de tipul p-GaSe(Cu)/n-GaAs are loc în stratul de GaSe(Cu) şi pentru heterojoncţiunea p-GaSe(Cu)/n-GaS(Cu) atât în stratul de GaSe(Cu) cât şi în GaS(Cu). Parcursul liber mediu al purtătorilor de sarcină de neechilibru în stratul de GaSe de la interfaţa heterojoncţiunii p-GaSe(Cu)/n-GaS(Cu) este egal cu 1,6 m.

Cercetările spectrelor de absorbţie şi fotoluminescenţă a heterojoncţiunii p-GaSe(Cu)/n-GaAs cu strat subţire de GaSe au demonstrat că în rezultatul tratamentului termic la temperatura de 700-710 K la interfaţa heterojoncţiunii se formează un strat intermediar de Ga2Se3.

La polarizarea directă a heterojoncţiunilor p-GaSe(Cu)/n-GaAs şi n-GaS(Cu)/p-GaSe(Cu) cu contact optic se generează radiaţie în domeniul galben-roşu al spectrului. S-a stabilit natura electroluminescenţei acestor heterojoncţiuni.

Rezultatele principale la tema tezei sunt publicate în 30 de lucrări ştiinţifice.

Teza e scrisă în limba română şi conţine 120 pagini text, 99 figuri, 7 tabele, asigurarea bibliografică constă din 236 de denumiri.

Cuprins


CAPITOLUL I. Structura cristalină şi proprietăţile optice, fotoelectrice şi luminescente ale cristalelor GaS, GaSe, GaS(Cu), GaSe(Cu) ŞI GaAs
  • 1.1. Structura şi proprietăţile fizice ale cristalelor GaS, GaSe şi GaAs
  • 1.2. Metode experimentale de preparare a monocristalelor stratificate de tipul AIIIBVI
  • 1.3. Proprietăţile electrice şi spectrele optice ale cristalelor GaS, GaSe, GaS(Cu) şi GaSe(Cu)
  • 1.4. Benzile energetice şi excitonii în cristalele GaS şi GaSe
  • 1.5. Aplicaţii practice ale semiconductorilor stratificaţi GaS şi GaSe

CAPITOLUL II. Prepararea eşantioanelor şi metodica de cercetare a proprietăţilor optice şi fotoelectrice
  • 2.1. Prepararea cristalelor de GaS şi GaSe dopate cu Cu
  • 2.2. Prepararea eşantioanelor de GaS(Cu) şi GaSe(Cu) pentru cercetări optice şi fotoelectrice
  • 2.3. Prepararea straturilor subţiri de GaSe(Cu) pe substrat din GaAs
  • 2.4. Măsurarea grosimii stratului de GaSe pe suprafaţa cristalelor de GaAs
  • 2.5. Prepararea heterojoncţiunilor GaSe/GaAs şi GaSe/GaS cu contact optic
  • 2.6. Prepararea structurilor semiconductor oxidic/p-GaSe(Cu)
  • 2.7. Metodica măsurării conductivităţii electrice şi a concentraţiei purtătorilor de sarcină proprii în funcţie de temperatură
  • 2.8. Metodica cercetării absorbţiei luminii în cristale şi straturi subţiri
  • 2.9. Cercetarea spectrelor de fotoluminescenţă
  • 2.10. Studiul proprietăţilor fotoelectrice ale cristalelor şi straturilor peliculare
  • 2.11. Studiul caracteristicilor curent-tensiune

Capitolul III. Rezultatele experimentale privind proprietăţile optice ale cristalelor şi straturilor subţiri de GaSe şi GaS dopate cu cupru
  • 3.1. Absorbţia luminii în domeniul marginii benzii fundamentale a cristalelor de ε-GaSe şi ε-GaSe dopate cu cupru
  • 3.2. Anizotropia polarizaţională în domeniul marginii benzii de absorbţie a cristalelor de GaSe şi GaSe(Cu)
  • 3.3. Reflexia luminii de la cristalele de GaSe şi GaSe(Cu) în domeniul energiilor 2-6 eV
  • 3.4. Absorbţia luminii în domeniul benzii fundamentale ale cristalelor de GaS şi GaS dopate cu Cu
  • 3.5. Absorbţia luminii în domeniul marginii benzii fundamentale de absorbţie a cristalelor GaS şi GaS dopate cu Cu
  • 3.6. Spectrele de reflexie de la suprafaţa (0001) ale cristalelor de GaS şi GaS dopate cu Cu
  • 3.7. Fotoluminescenţa cristalelor de GaSe(Cu) şi GaS(Cu)
  • 3.7.1. Fotoluminescenţa cristalelor de GaSe şi GaSe(Cu)
  • 3.7.2. Fotoluminescenţa cristalelor de GaS şi GaS(Cu)
  • 3.8. Dispersia indicelui de refracţie în cristalele de GaSe şi GaS nedopate şi dopate cu Cu
  • 3.9. Proprietăţile optice ale straturilor subţiri de GaSe, GaSe(Cu), GaS şi GaS(Cu)
  • 3.9.1. Aspectul teoretic al problemei
  • 3.9.2. Absorbţia luminii în straturi subţiri de GaSe(Cu)
  • 3.9.3. Absorbţia luminii în straturi subţiri de GaS(Cu)
  • 3.9.4. Dispersia indicelui de refracţie în straturile subţiri de GaSe(Cu) şi GaS(Cu)

Capitolul IV. Proprietăţile electrice şi fotoelectrice ale cristalelor şi straturilor subţiri de GaSe(Cu) şi GaS(Cu)
  • 4.1. Dependenţa de temperatură a conductivităţii electrice a cristalelor de GaSe şi GaSe(Cu)
  • 4.2. Dependenţa de temperatură a conductivităţii electrice şi a fotocurentului în cristalele de GaS şi GaS dopate cu Cu
  • 4.3. Caracteristicile curent-tensiune în cristalele de GaSe(Cu) şi GaS(Cu)
  • 4.4. Caracteristicile curent-iluminare pentru cristalele de GaS şi GaS(Cu)
  • 4.5. Caracteristicile spectrale ale fotoconductivităţii cristalelor de GaSe şi GaSe(Cu)
  • 4.6. Caracteristicile spectrale ale fotocurentului în cristalele de GaS şi GaS(Cu)

Capitolul V. Proprietăţile optice şi fotoelectrice ale heterojoncţiunilor semiconductor oxidic/GaSe(Cu), GaSe(Cu)/GaAs, GaS(Cu)/GaAs şi GaS(Cu)/GaSe(Cu)
  • 5.1. Caracteristicile curent-tensiune ale heterojoncţiunilor semiconductor oxidic (In2O3, SnO2, ZnO, Bi2O3, Cu2O)/p-GaSe(Cu) la iluminare cu lumină nemonocromată
  • 5.2. Caracteristicile spectrale ale fotosensibilităţii heterojoncţiunilor semiconductor oxidic (In2O3, SnO2, ZnO, Bi2O3, Cu2O)/p-GaSe(Cu)
  • 5.3. Caracteristicile curent-tensiune ale heterojoncţiunilor p-GaSe(Cu)/n+GaAs cu contact optic şi cu straturi subţiri de GaSe
  • 5.4. Caracteristicile spectrale ale heterojoncţiunilor p-GaSe/n+GaAs şi p-GaSe(Cu)/n+GaAs cu contact optic şi cu straturi subţiri de GaSe
  • 5.5. Caracterizarea heterojoncţiunilor n-GaS/p-GaAs
  • 5.6. Caracteristicile heterojoncţiunilor n-GaS(Cu)/p-GaSe(Cu) obţinute prin contact optic
  • 5.7. Fotoluminescenţa stratului de GaSe(Cu) de la interfaţa heterojoncţiunii semiconductor oxidic/GaSe(Cu)
    • 5.7.1. Heterojoncţiunea In2O3/p-GaSe(Cu)
    • 5.7.2. Heterojoncţiunea SnO2/p-GaSe(Cu)
    • 5.7.3. Heterojoncţiunea Bi2O3/p-GaSe(Cu)
    • 5.7.4. Heterojoncţiunea ZnO/p-GaSe(Cu)
    • 5.7.5. Heterojoncţiunea Cu2O/p-GaSe(Cu)
  • 5.8. Fotoluminescenţa stratului de GaSe(Cu) de la interfaţa heterojoncţiunii p-GaSe(Cu)/n-GaAs cu strat subţire de GaSe
  • 5.9. Electroluminescenţa heterojoncţiunilor n-GaS(Cu)/p-GaSe(Cu) şi p-GaSe(Cu)/n-GaAs cu contact optic
    • 5.9.1. Heterojoncţiunea p-GaSe(Cu)/n-GaAs
    • 5.9.2. Heterojoncţiunea n-GaS(Cu)/p-GaSe(Cu)