Azərbaycan respublikasi təHSİl naziRLİYİ sumqayit döVLƏt universiteti Əlyazması hüququnda

t, dəq

U = U_kr

U  U_kr

10

20

30

40

10^-4

10^-5

6

4

2

8

6

2

6

8

4

4

8

7

6

5

4

3

2

1


Şək. 7. In-GaSe-In strukturunda müxtəlif gərginliklərdə
qaranlıq cərəyanın kinetikası:

U: 1 - 60; 2 -100; 3 - 150; 4 - 180; 5 - 200;
6 - 250; 7 - 300; 8 - 350. T =77 K, d =3 mm
burada N və n - müvafiq olaraq aşqar atomların və sərbəst yük daşıyıcıların konsentrasiyasıdır,  - yarımkeçiricinin dielektrik nüfuzluluğu, e - elektronun yüküdür.

Tədqiq etdiyimiz nümunələrdə 77 K temperaturda başlanğıc halda   10 , N  10¹⁵ sm^-3, n  10¹² см^-3-dir və _p0 ~ 0,40 eV təşkil edir. YO hissələrdə rekombinasiya baryerlərinin həcmi yüklərinin sahələrinin "quyruqları"nın bir-birini örtməsi səbəbindən cərəyan üçün hündürlüyü _i0  _p0 olan dreyf baryerləri yaranır. Qonşu dreyf baryerlərinin arasındakı məsafə l_i0 10^-3 sm təşkil edir [57] və bu, YO hissələrdə yük daşıyıcılarının sərbəst qaçış yolunun uzunluğundan l_c0 kiçikdir (l_c010^-410^-6 sm). Bundan başqa, aparılmış qiymətləndirilmələr göstərir ki, tədqiq olunan nümunələrdə rekombinasiya baryerlərinin daxili sahəsi tərəfindən elektron-deşik cütlüyünün ayrılma müddəti aşağıdakı düsturla müəyyən olunur [59]:

(3.5)

burada n* - [60]-da təfərrüatı ilə təsvir edilmiş parametrdir; = , D_n və L_n - müvafiq olaraq yük daşıyıcıların diffuziya əmsalı və uzunluğudur, onlar 10^-9 s-dən böyük deyil və qeyri-taraz yük daşıyıcıların ₀  10^-610^-4 s yaşama müddətindən kiçikdir. Baxılan halda _l-p₀ şərti ödəndiyindən, fotoaktiv işıqla və ya inyeksiya ilə yaradılmış qeyri-taraz elektron-deşik cütləri rekombinasiya etməyə macal tapmamış rekombinasiya baryerləri ilə ayrılırlar.

Bu model çərçivəsində, bizim tərəfimizdən alınmış qallium selenid monokristallarında elektrik sahəsi ilə stimullaşdırılan keçiriciliyin (ESSK) və elektrik yaddaşının (EY) tədqiqi zamanı alınmış nəticələr aşağıdakı kimi izah olunur.

Zəif elektrik sahələrində (UU_kr olduğu halda) nümunənin keçiriciliyi _c tarazlıqda olan yük daşıyıcıları ilə müəyyən edilir və nümunədən zamana görə dəyişməyən və sıxlığı j_c = e_cn_cE = _cE olan (burada _c və n_c - müvafiq olaraq, tarazlıqda olan yük daşıyıcılarının yürüklüyü və konsentrasiyasıdır) cərəyan axır.

Xarici U > U_kr gərginliyi qoşulduqda, metal kontaktlar vasitəsilə tarazlıqda olmayan yük daşıyıcıların nümunənin həcminə inyeksiyasının baş verməsi səbəbindən keçiricilik əvvəlcə ani böyüyür, sonra isə verilən T və U-da stasionar müəyyən _, qiymətinə qədər yavaş-yavaş artır. (şək. 7). Stasionar halda (_{t =} _ olduqda) yük daşıyıcıların konsen­trasiyası və yürüklüyü başlanğıc tarazlıq halındakından çox olur.

Bu, aşağıdakı növbəti səbəblərdən baş verir.

İnjeksiya olunmuş tarazlıqda olmayan elektron-deşik cütlərinin ayrılması səbəbindən, əvvəla aşağıomlu (AO) matrisdə sərbəst yük daşıyıcıların konsentrasiyası böyüyür, ikincisi, qismən və ya tamamilə dreyf baryerləri aradan qalxır. Bu halda, [58]-ə əsasən _p də azalır. Əgər _ qərarlaşdıqdan sonra xarici gərginlik U  U_kr -dan U= U_c U_kr –a qədər azaldılarsa və ya ümumiyyətlə kəsilərsə, onda inyeksiya kəsilir və artıq konsentrasiyanın bir hissəsi ₀ müddəti ərzində rekombinasiya edir. Keçiriciliyin bu komponenti keçiriciliyin kinetikasında xarici gərginlik kəsildikdən sonra ilkin, cəld relaksasiya edən hissəsinə uyğundur (şək. 7). Ancaq, qeyd etmək lazımdır ki, bizim ölçmələrimizdə xarici gərginliyin (U) dəyişmə (və ya kəsilmə) vaxtı 0,1 s-dən az olmayıb və buna görə  (t) –nin təcrübədə qeyd olunan hissəsi ₀ –la yox, t_B ilə müəyyən olunurdu.

Bu ani hissədən sonra ikincini mərhələ başlanır. Bu mərhələ əhəmiyyətli dərəcədə yavaş olub, bilavasitə məkanca ayrılmış elektron və deşiklərin rekombinasiyası ilə bağlıdır. е_p0  кТ olduğu halda elektronlar və deşiklər eyni məkana düşmək üçün rekombinasiya baryerlərini aşmalı olduğundan, proses aktivasiya xarakterinə malikdir və son dərəcə yavaş baş verir. Bundan başqa ayrılmış tarazlıqda olmayan yük daşıyıcılarının konsentrasiyasının azalmasına görə zaman keçdikcə həm _i, həm də _p böyüyür. Buna görə U  U_kr xarici gərginliyinin kəsilməsindən sonra keçiriciliyin relaksasiyasının ikinci mərhələsi (3.4) ifadəsi ilə müəyyən edilən zaman sabiti ilə xarakterizə olunur.

Bu model çərçivəsində, xarici U  U_kr gərginliyinin qoşulması zamanı -nın müşahidə olunan ilkin nisbətən sürətli artımı, görünür, həmçinin inyeksiya ilə bağlıdır. Daha doğrusu, xarici UU_kr gərginliyi qoşulduqda ~ 10^-6 s müddəti ərzində tarazlıqda olmayan yük daşıyıcılarının inyeksiyası prosesi "qoşulur" və  kəskin şəkildə _с –dan ₀ -a qədər böyüyür. Təcrübədə bu şərait hər şeydən əvvəl onda görünür ki, I(U) asılılığının öyrənilməsi zamanı cərəyanın ilkin I₀ qiyməti gərginliklə xətti yox, daha çox güclü şəkildə - üstlü qanun üzrə artır.

Tədqiq edilən effektlərdə dreyf baryerlərinin və yürüklüyün iştirakının xeyrinə, dolayısı ilə də olsa, stimullaşdırılmış keçiriciliyin artma dərəcəsinin ( ) yüksək qiyməti, həm də elektrik sahəsinin, hələ yük daşıyıcılarının elektrik sahəsi tərəfindən qızdırılmasının baş vermədiyi E intensivliklərində (Е) asılılığı şəhadət edir. Baxılan hallarda ESSK-nin artma dərəcəsi  500-ə, EY-nin artma dərəcəsi isə ~ 30-a çatır. Təbii ki, baxılan halda К_с и К_ey-in belə yüksək qiymətləri (injeksiya səviyyəsi çox da yüksək olmayanda) yalnız AO və YO hissələrin həcmlərinin nisbəti ilə, eləcə də münasibəti ilə (burada n – yük daşıyıcılarının stimullaşma hesabına yaradılmış artıq konsentrasiyasıdır) təmin oluna bilməz.
3.2. GaSe monokristallarında elektrik dayanıqsızlıqları
və cərəyanın aşağı tezlikli rəqsləri
Dissertasiyanın bu paraqrafı qallium selenid kristallarında eyni zamanda intensivliyi müəyyən kritik qiymətdən böyük xarici elektrik sahəsinin və məxsusi udma oblastından işığın ( =0,35-0,56 m) təsiri zamanı yaranan cərəyanın aşağı tezlikli müntəzəm rəqslərinin və onları induksiyalayan temperatur-elektrik dayanıqsızlığının (TED) tədqiqinə həsr edilmişdir.

Tədqiq edilən nümunələr ölçüləri 0,10x2,0x1,0 - 2,0x2,0x10 mm³ olan paralelepiped formasına malik idi. Müxtəlif kontaktlı (yaxşı injeksiya edən və injeksiya etməyən) metal-GaSe-metal M-GaSe-M strukturları tədqiq olunmuşdur. Kontakt materialı kimi In, Sn, Аg götürülmüşdü. Kontaktların injeksiya etmə qabiliyyətinə nümunələrin VAX-larına əsasən nəzarət edilirdi. Ölçmələr 77 - 290 К temperatur diapazonunda cərəyan generatoru rejimində aparılmışdır. Aparılmış tədqiqatların nəticəsində müəyyən edilmişdir ki, M-GaSe-M strukturlarına eyni zamanda müəyyən kritik qiymətdən (77 K temperaturda işığın intensivliyindən asılı olaraq Е_kr= 50-200 V/sm) yuxarı xarici elektrik sahəsinin və uzunluğu  =0,35-0,56 мкм olan işıq təsir etdikdə, ardıcıl birləşdirilmiş M-GaSe-M nümunəsi və yük müqavimətindən ibarət olan dövrədə cərəyanın aşağı tezlikli (0,3-80 Hs) müntəzəm rəqsləri yaranır (şək. 8). Bu halda qida mənbələrinin daxili müqaviməti kristalın müqavimətindən çox-çox kiçik idi, zondlardan götürülən siqnalı ölçən cihazın giriş müqaviməti isə zondların arasındakı sahənin müqavimətindən ölçüsünü əhəmiyyətli dərəcədə böyük idi.

Müəyyən olunmuşdur ki, bu halda cərəyanın rəqsləri yarananda nümunəyə tətbiq edilən elektrik sahəsinin qütblülüyü əhəmiyyətli kəsb etmir. Proses əsasən nümunədən keçən cərəyanın qiyməti ilə müəyyən edilir. Baxılan halda qallium selenid kristallarında generasiya olunan cərəyan impulsları üçbucaqlı və kifayət qədər dəqiq idi. İmpulsda cərəyanın artma və düşmə zamanı 1-3,0 ms tərtibində idi.

Müəyyən edilmişdir ki, həm rəqslərin f tezliyi, həm də ayrı-ayrı impulsların amplitudun yarısına görə sürəkliliyi (uzunluğu) ₀ bu halda gözə çarpan dərəcədə işığın Ф intensivliyindən asılıdır. Bizim təcrübəmizin şəraitində Ф üzrə iki sahə seçilirdi.

Dalğa uzunluğu  = 0,56 m olan monoxromatik işığın (məxsusi fotokeçiriciliyin spektral paylanmasının maksimumuna uyğun olan) təsiri altında, Ф < 5 lx olduqda işığın intensivliyinin artması ilə rəqslərin tezliyi 0,30-dan 70-80 Hs-ə qədər kəskin şəkildə böyüyür, 5 < Ф < 200 lx aralığında isə f tezliyi, demək olar ki, dəyişməz qalır (şək. 9), 1 əyrisi). İşığın intensivliyinin artması ilə ₀ əvvəlcə (Ф < 5 lk olduqda) tezlik bir qədər azalır, sonra isə (5 < Ф < 200 lk olduqda), demək olar ki, sabit qalır (şək. 9, 2 əyrisi).

Həyəcanlanmanın daha yüksək səviyyələrində (Ф  150 lx və Е  250 V/sm olduqda) dövrədə həmçinin əlavə harmoniklər yaranır (şək. 10), onların amplitudu və modların sayı U-nun artması ilə böyüyür. Sahənin kritik qiymətləri (U-nun, rəqslərin aşkar olunduğu minimal qiyməti) işığın intensivliyindən asılıdır.

Ф >5 lx olduqda Е_kr = 50 V/sm, Ф  5 lx olduqda isə Е_kr = 150 V/sm. Nisbətən güclü işıqlanmada (Ф > 5 lx ) f(Е) və ₀(E) asılılığı aşkar olunmur. Bu halda E-nin artması ilə impulsların yalnız amplitudu ( I₀ ). artır. Zəif işıqlanma halında (Ф  5 lx), zəif olsa da, amma yenə də f və ₀ -ın Е-dən asılılığı müşahidə olunur (şək. 38, müvafiq olaraq, 1 və 2 əyriləri). Bizim təcrübələrimizdə I_o-ın maksimal qiyməti 4050 mkA-dan artıq olmayıb, ₀ isə 1,0-3,0 ms-ın daxilində dəyişirdi.

Ölçmələrimiz göstərdi ki, Ф < 0,1 lx və Ф > 200 lx olduqda E, T və -dan asılı olmayaraq cərəyanın belə rəqsləri GaSe kristallarında yaranmır. Müxtəlif kontaktlar (müxtəlif metodlarla müxtəlif metallardan hazırlanmış kontaktlar, injeksiya edən və injeksiya etməyən) halında aşkar edilmiş rəqslərin xüsusiyyətlərində əhəmiyyətli dəyişikliklər özünü göstərmir.

Biz eninə rejimdə (elektrik sahəsi layların boyunca, işıq dəstəsi isə qatlara perpendikulyar istiqamətdə yönəldildikdə) cərəyanın rəqslərini aşkar etmişik.

Uzununa rejimdə (həm elektrik sahəsi, həm də işıq dəstəsi laylara perpendikulyar yönəldildikdə) bizə hadisəni aşkar edə bilmədik. Bu, görünür, hər şeydən əvvəl onunla bağlıdır ki, "C" oxu boyunca kifayət qədər uzun baza təmin olunmayıb.