II: Các pliươĩig pháp trao dổi thông tin giữa thiết bị ngoại vỉ và máy tính.
Nguyễn Thị Thục Hiền và Phạm Quốc Triệu
Khoa Vật lý - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đ H Q G H N
T â m sáu trong bán dàn Ccỉl e loại n được nghiên cứu bang phương p h á p p h ổ quá dộ tâm sâu (Deep level transient spectroscopy - DLTS). Kết quả cho thấy xuất hiện tám b ă t h ạ t tài da s ố (điện íử) với mức nàng lượng E c - 0.4 eV va nổng độ 3 x 1 0 " c m 3. N guồn gốc của tám này chưa được sáng tỏ nhiữig có liên quan đến quá trình bắt được kích thích nhiệt.
I. M Ở Đ Ầ U
CdTe là hợp chất bán dẫn loại A UBVI với độ rộng vùng cấm khá lớn (1.5 eV ỏ nhiệt độ phòng), thời gian sống, độ linh động và nguyên từ sô' trung bình khá cao. Hơn nữa, CdTe có những tính chất quang lý thú ờ vùng phổ 1 - 1 . 5 Ịim 11]. Do những ưu điểm trên và do có giá thành hạ, CdTe là một vật liệu dầy hứa hẹn cho việc ứng dụng làm nguồn ghi nhân tia Ỵ, tia X cũng như các linh kiện quang diộn tử và viễn Lhông.
Tuy nhiên, các tính chất cùa CdTe rất phụ thuộc vào trạng thái mặt ngoài. Các trạng thái mặt ngoài cũng như các sai hỏng ờ CdTe phụ thuộc rất mạnh vào quá trình xử lý nhiệt. Đặc biệt CdTe rất bị ảnh hường bời sự bù trừ xuất hiên do các tâm sâu gây nên. Chính vì vây, việc nghiên cứu tâm sâu trong CđTe đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu các tính chất quang, điộn của vật liệu này.
Để có thể có những thông tin về các tâm sâu trong bán dẫn, cấn phải chọn kỹ thuật đo sao cho có độ nhạy cao, nhanh chóng và có thể phân tích kết q u ả một cách trực tiếp. Phương pháp đo cũng cần phải phân biệt được quá trình bắt hạt tải đa sô với quá trình bắt hạt tải thiểu số. Ngoài ra, những thông số quan Ưọng cùa tâm như mức nàng lượng, nồng độ, tốc độ bắt hạt tải cũng phải được xác dịnh. Phương pháp LDTS [2] hoàn toàn thoả m ãn các yòu cầu trên. Vì vây nó thường dược chọn để nghiên cứu về tâm sâu.
Tuy nhiên, phương pháp DLTS đòi hỏi phải tạo được chuyển tiếp p+- n, n +- p hoặc tiếp xúc Schottky. Ngoài ra, nó chỉ đúng cho các quá độ điện dưng có dạng hàm mũ. Do đó, khi phân tích kết quả phải chú ý đến những vấn đề trên.
II. K Ế T Q U Ả
Các mẳu được nghiên cứu là bán dẫn CdTe loại n và được ch ế tạo bằng cách đán h bóng bé mặt sau đó cho ăn mò n và bốc bay Au trong chân không dể tạo tiếp xúc Au - CdTe.
Phổ DLTS dược đo bằng hệ đo DL 8000 của hãng Bio - Rad.
Phổ DLTS dược vẽ trên hình 1 cho thấy phổ DLTS chỉ xuất hiện inột đình âm với cực dại ờ 200 K.
n t h ứ V - H à Ĩ1ÒÌ.1-3/3/20U1 Ktne ■ TR23L2.TƯ^ □ dR ft* ta - 29.12 2000 Tape - n-C4ĩe / 10 mID-fl Com mAu-CdTe ftr&» m2 -00E-01 CH2 ° D Hg m6.0B £ *12 c n * 3 □ N m 512 D In m 2 8 .4 6 na □ - 360 90 U3 o t . - 1 08 ns Ur - - 5 .8 8 ự o í - - 2 .0 0 u □ □ ũ D a cP l A 1 * 1 3 .3 6 pF 200 248 200 ĩ LKJ — > H ình ỉ . P h ổ D L T S của CdTe
Đỉnh âm xuất hiện là do điện dung của mẩu tr o n g quá trình quá độ đả tăng theo thời gian đến giá trị điện dung tĩnh ban đầu. Điều đó có n g h ĩa là tâni sau đ ã bãt hạt tải đa số (điên từ) và sau đó phát xạ các hạt tải lên vùng dẫn tro n g quá trình quá đô. Kết quả tính toán bằ ng chưcíng trình phần m ềm của hệ đo cho thấy bẫy có mức nảng lượng Ec - 0.4 eV và có nồng độ N T = 2.35 X 10 11 cm '3. I 4.8 2.B 8.8 . ■ - m s ư . K i c ĩyp« m B - C á l r - a C a n * - ỉ* t« ư - IB-fl ■ ■ • A m - 2.8E-01 ơ ,1 Tù«j - 236.5 t H* - 4 . l£ * 1 3 c * ' 3 p h i, - 1.000 Corr - í . 33799 u» Ũ - -« .482 ư - 3 .BE-06 ft -T B -2 .8 B-B l i u IVJ —>
B á o c á o H ỏ i n g h i V á t lv t o a n q u ố c l á n t h ư V - t i a n u u - j / j , z u u i
Tuy nhiên, để kh ẳn g định kết quả trên và tìm hiểu thêm các thòng sò khác như đặc trưng I-V, profile của tập, sự thay đổi điện dung tiếp xúc... chúng tôi dã tiến hành thêm m ột sô' phép đo.
Trên hình 2 là đường đặc trưng vôn - ampe (I-V) đo ờ nhiệt độ 296.5 K. Đổ thị cho thấy tiếp xúc có tính chình lưu tốt. Tuy nhiên hộ số lý tườne thấp. Điều đó có nghĩa là tiếp xúc Schottky kh ông phải là lý tưởng.
Profile của tạp và độ sâu của lớp điên tích theo thế phân cực n g ư ợ c cũng đã được kh ảo sát. Trên hình 3 là profile của tạp và hình 4 là dộ sâu của vùng điên tích.
Um - ĩ*2ST2~V£ir ■ IUU - 2B 12.2000 - »-C4Ie-» 16 - ID~fì □ Com - Si/ip t a 1 . ftrM ■ 2 0HE-01 Cfi2 A K, - 2.91I*U cn » Tanr - 236.6 K ^ --- e---e 1 _ --- 1--- --- 1--- --- . . . sa 68 62 •epth Cun] —> H ình 3. Profile của tạp I 1ỀM CUJ —>
B áo cá o Hòi nghi Vảt lv toàn quỏc lân thứ V - Hà nòi. 1-3/3/2001
ĐỔ thị hình 3 và 4 cho thấy miề n sát lớp chuyển tiếp có sự bất thường về nồn g độ c ũ n g như độ rộng vùng điên tích không gian. Nguyên nhân ở đây có thể là đ o cá c n g u y ê n từ Au đã khuếch tán vào miền bán dản. Tuy nhién có thể cho rằng m iề n này k h ô n g vào sâu trong bán dẫn và khi tác dụng xung thế lèn lớp tiẽp xúc thì các tâm n ằ m ở m iề n này luôn luôn n ằm ừ ên mức Fermi do đó không đóng góp vào sự thay đổi điên dung trong quá trình quá độ. Vì các ảnh hường nêu trên, đường cong C -V củ a các m ău cũng có dạng bất bình thường ở sát lớp tiếp xúc. Trên hình 5 là đư ờn g co n g C-V tối đo ở nhiột độ phòng (323 K). Vì CdTe rất nhạy quang nên ch ú n g tôi đã đo đặc trưng C-V khi chiếu ánh sáng khoảng 500 lux vào mẫu. Trên hình 6 là dặc t n m g C-V sáng. .
Báo cán Hỏi nghi Vảt lý toàn QUỖC làn thứ V - Hà nòi,1-3/3/2001
Tuy nhiên, để nghiên cưu tinh chất quang của mẫu cần có những phép đo bổ xung. Ở đây chúng tôi tập trung thảo luân về đãc trưng của tấm 0 4 eV ù m thấy ờ
phép đo DLTS. J
Đ ể lam sang to tâm sâu 0.4 eV, chúng tôi đã so sánh VỚI một sỏ kết quả đã công bô trước kia cũng như gần đây cùa một số tác giả. Bằng phương pháp DLTS, Verity và các cộ ng sự [3] đã thu được khổng chỉ tâm Ec - 0.4 eV (ký hiêu là EG3) m à còn có thêm tâm EG 2 (0.23 eV) và EG4 (0.54 eV) với các đãc trưng giỏng nhau. Các tác gia trên cho răng cả 3 tâm này có thể là những tâm riêng biệt hoặc liên quan
tới nhau VỚI cung một tốc độ phát xạ nhiêt. ở cả 3 tâm này các tác giả đều thấy có
quá trình bãt được phát xạ nhiêt à những nhiêt độ dưới 142K. Khác VỚI tác giả cùa [3], ơ đây chúng tôi chỉ thu đươc 1 tâm ứng với EG3 và quá trình bắt được phát xạ nhiệt xảy ra ờ những nhiệt độ dưới 173K. Theo [4], sai hỏng vói mức năng lượng 0.4 eV gây nên là do các nguyên tử Te nằm ở các vị trí cùa Cđ (TeCd) và đó là donor có sự ion hoá kép. Nhưng theo Krsmanovic [5] trong một bài báo gần đây nhát thì sai hòng do Te nãm ờ vị trí của Cd có mức nãng lượng nằm dưới mức Fermi do đó nó chỉ có thể là bẫy lỗ trống chứ không thể là donor như tác giả ờ [4] đã để xuất.
Theo chúng tôi, tâm 0.4 eV mà chúng tôi thu được đổng nhất với tâm 0.4 eV của tác giả Legros và cộng sự [6]. Chúng đều có đặc trưng giống nhau là tâm này không thể bắt hạt tải ờ những nhiột độ thấp hơn 175K. Điều này có nghĩa là tổn tại quá trình bắt nhưng được kích thích nhiệt.
Kết hợp với các kết quả của nhóm tác giả đo bằng phương pháp quang diện đung, ch úng tôi cho rằng tâm 0.4 eV có thể là tâm tái hợp gây nên do sai hỏng tinh thể. T uy nhiên cho đến nay quá trình bắt hạt tải được kích thích nhiêt vẩn còn chưa được rõ ràng. Tâm 0.4 eV vẫn còn cần được thảo luân tiếp.
III. K Ế T L U Ậ N
Đã phát hiện tâm sâu với mức năng lượng Ec - 0.4 eV trong bán dẫn CđTe loại n. T â m này có quá trình bắt hạt tải được kích thích nhiệt ở những nhiệt đố dưới
173K. N gu ồn gốc của tâm chưa được làm sáng tỏ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đ ã khảo sát chuyển tiếp Au-CdTe bằng các phép đo I-V, C-V, profile tạp để khẳng định kết quả.
Các tác giả xin chân thành cảm ơn Trung tâm Khoa học Vật liệu (CMS) thuộc khoa Vật lý, trường Đ H K H T N , Đ H Q G H N đã tạo điều kiện để do phá DLTS. Các tác giả cũng xin trân thành cảm cm TS. Nguyễn Vãn Khải đã trao đổi và thảo luận các vấn dề có liên quan đến vật liêu CdTe.
IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] A Castaldini, A. Cavallini and B. Fraboni J. A p p l.p h y s . 8 3 ,2 1 2 1 (1 998)
[2] D. V. Lang, J. Appl. phys. 45, 3023 (1974)
[3 D Verity et al. J. phys. c. Solid state phys., 15 L573 (1998) 41 M. A. Berding, phys. Rev. B 60, 8943 (1999)
[5] N. Krsmanovic et al., phys. Rev. B, 62, R 16279 (2000) [6]" R. Legros, Y. Marfaing and R. Triboulet