Смекни!
smekni.com

Механизм роста кристаллитов фуллерита в пленках Sn – C60 (стр. 2 из 3)

Регистрация гамма - квантов происходит в двух режимах - определенное количество измерений (60-100 изм) при отсутствии вращения (st) и такое же количество измерений при вращении (rot) в тех же геометрических условиях. При обработке статистических результатов определяют медианы (либо средние значения) МE, МS соответствующих статистических распределений Еrot/Est и Srot/Sst, где Srot; Sst - выборочные значения площади пика, и Еrot; Est - выборочные значения центра тяжести пика в режиме вращения и статичном режиме

S= (1-Srot/Sst) и dМE=|1-Еrot/Est|Eg (1).

За время преобразования сигнала, импульсы, поступающие на вход амплитудно-цифрового анализатора, не регистрируются. Это время называют "мертвым" временем анализатора, оно зависит как от амплитуды сигнала (U), следовательно, от времени собирания зарядов полупроводника - tcob (т.к U~1/tcob), так и от частоты поступления сигналов на вход предварительного усилителя - n. Поэтому, при изменении времени собирания заряда детектора и "мертвого" времени спектрометрического тракта пропорционально изменятся как площадь пика, так и центр тяжести пика (см. рис.1). Известны следующие зависимости [2]:

E= Eg{1 - (1-exp{-QdМS}) /B}

S=fnvcob,

где Q=q/tcob, n=I/tg, I - общее количество зарегистрированных импульсов (интеграл); tg - "живое" время регистрации; скорость собирания зарядов - vcob=s/tcob, s - ширина обедненной зоны, а f, q и B - эмпирические постоянные величины, зависящие от параметров преобразования сигнала в детекторе и усилительном тракте. Таким образом, в период воздействия неэлектромагнитной компоненты физического поля, генерируемого вращающимся объектом, величина разницы средних значений площади пика и амплитуды функционально связаны с изменением энергии - dE и волнового вектора - k зарядов полупроводника (т.к1/tcob~vcob ~dE/dk). На рис.1 экспериментальные и теоретические зависимости достаточно хорошо совпадают и дискретное изменение величины - Q связано с изменением энергии заряда. Степень изменения энергии заряда зависит от степени воздействия неэлектромагнитной компоненты.

Так же известно, что на временные характеристики детектора влияют дефекты в кристаллической структуре полупроводника и соответственно, среднее время удержания в зоне прилипания зарядов - tpr= N/Np (N-nz) зависит от количества дефектов - N, концентрации зарядов в ловушках прилипания - nz и постоянной рекомбинации. В данном случае, Np - плотность свободных дырочных состояний "приведенной" к уровню ловушек зависит от глубины дырочного демаркационного уровня ловушек [5]. Положение этого уровня определяется одинаковой вероятностью теплового заброса и вероятностью рекомбинации. Видно, что увеличение дефектов уменьшает время tpr. Поэтому при tpr< (t-tcob) компонента амплитуды импульса, обусловленная выбросом раннее захваченных носителей, увеличит выходную амплитуду на ~1% (появляется пик-дубль). При tpr (t-tcob), выходная амплитуда будет соответствовать амплитуде пика поглощения (t-момент измерения при максимальной амплитуде выходного сигнала усилителя). Таким образом, вероятность появление пика-дубля будет зависеть от отношения средних значений tcob и tpr, и если отношение

(t-tcob) /tpr~1,

то чувствительность отклика датчика поля неэлектромагнитной компоненты будет максимальной. Следовательно, уменьшение времени собирания заряда детектора (т.е. увеличение скорости заряда) увеличивает среднее значение пика-дубля, что соответственно приводит к уменьшению среднего значения пика полного поглощения.

S661 S1173 S1332 sd669 sd1183 sd1343
St 10123 9505 8886 1829 120 0
Pr 5536 4742 3988 687 710 522
Po 7085 6386 5769 1331 1543 1173

При измерениях изотопа цезия (энергией гамма кванта 661.6 кэВ), может появиться еще один пик со средней энергией 669.6 кэВ. Причем, его частота появления - V в выборке различна для разных режимов и геометрий измерений. Это пик-дубль - Sd. Одновременно с цезием измерялись пики Со60 энергией 1173 кэВ и 1332 кэВ и соответственно площади пиков-дублей, энергией 1183 кэВ и 1343 кэВ. Средняя площадь пика-дубля с учетом частоты появления в выборке аппаратурных спектров определяется по формуле - sd=SdV/100. Результаты экспериментов занесены в таблицу. Уменьшение времени собирания заряда увеличивают вероятность появления пика-дубля, следовательно, воздействие неэлектромагнитной компоненты поля опосредованно влияет на статистические распределения пика-дубля. В свою очередь, увеличение дефектов в кристаллической структуре ППД, приводит к уменьшению tpr и увеличению пика-дубля.

При дистанционном воздействии вращения на показания полупроводникового гамма - спектрометра, были выявлены некоторые свойства поля, генерируемого вращающимся объектом. Во-первых, поле метастабильно, т.е. обладает определённой памятью; во-вторых, оно хирально поляризовано (правое и левое, в зависимости от направления вращения); в-третьих, переносит информацию внутреннего состояния вращающегося объекта. В свою очередь, было отмечено следующее явление: присутствие каких-либо предметов возле радиоактивного источника в момент измерения (например, стакан) оказывает воздействие на результат опыта. Возможно, это так называемый "эффект форм". И, наконец, неоднородное пространственное распределение предполагает наличие стоячих волн. В свою очередь, инерционное вращение увеличивает эффект воздействия, это так же было замечено в экспериментах с вращающимися объектами, проведенными другими исследователями [6].

Таким образом, исследования показали, что полупроводниковые приборы в определенных условиях могут регистрировать поля неэлектромагнитной природы, возможно поля кручения [7]. Обозначим некоторые условия регистрации, во-первых, регистрируемая квантовая система должна находиться в неравновесном состоянии, во-вторых, большая плотность рекомбинационных уровней полупроводника, в-третьих, отношение времени сбора зарядов полупроводника и среднего времени удержания в зоне рекомбинации должны соответствовать определенному значению. Что интересно, генерируемое поле организует случайные и независимые процессы. Это было заметно по уменьшению дисперсии интегрального спектра фонового излучения, в измерениях в режиме вращения относительно статичного режима.

Среди новых перспективных полупроводниковых материалов, пригодных для создания на их основе эффективных фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии следует выделить полупроводниковое соединение с структурой халькопирита CuInSe2, имеющее ширину запрещенной зоны Eg = 1,04 эВ при температуре Т = 300 К и большой коэффициент оптического поглощения α ~ 105 см-1. Добавление к этому соединению атомов цинка приводит к изменению ширины запрещенной зоны полученного полупроводникового материала в сторону увеличения. При этом его спектральная фоточувствительность сдвигается в коротковолновую область (в сторону максимума энергии спектра солнечного излучения). Поэтому использование полученного материала в качестве светопоглощающего слоя солнечных элементов позволяет повысить эффективность солнечных элементов по сравнению с элементами, созданными на основе пленок CuInSe2.

В настоящей работе приведены результаты исследований времени жизни не основных носителей заряда, температурных зависимостей электропроводности и края оптического поглощения полученных методом двухстадийной селенизации полупроводниковых пленок Cu (In,Zn) Se2 с концентрацией атомов цинка NZn = 4,7 ат.% и обогащенных атомами индия (соотношение между атомами металлов Cu/In = 0,57).

Процесс получения плёнок включал в себя нанесение на подложку методом термического напыления слоёв меди, индия, селенида цинка и последующий двухступенчатый температурный отжиг в парах селена в атмосфере инертного газа (азот). В качестве подложек использовалось боросиликатное стекло. Пленки Cu-In толщиной 0,5-0,7 мкм наносились на подложку, на которую предварительно был осажден слой ZnSe. На первой стадии селенизации подложки с предварительно нанесенными слоями Cu-In-ZnSe выдерживались при температуре 240-260 0С в течение 20-30 минут а на второй стадии температура составляла 520-530 0С, а время выдержки составляло 15-20 минут. В результате селенизации получены поликристаллические пленки р-типа проводимости толщиной 1,5-2,0 мкм. Коэффициент термоэдс пленок при комнатной температуре составлял 100 мкВ/К.

Время жизни не основных носителей заряда в исследуемых пленках (τ) было определено методом затухания фотопроводимости при возбуждении пленок прямоугольными импульсами света с длиной волны λ = 0,635 мкм. В качестве источника света применялся полупроводниковый лазерный модуль типа МЛН-3, работающий в импульсном режиме с быстродействием < 0,5 мкс. Для получения электрических контактов к пленкам применялся токопроводящий клей “Leit-C", с помощью которого к исследуемой пленке приклеивались медные проводники. Предварительными исследованиями было установлено, что полученные таким способом электрические контакты являются омическими в температурном интервале 80-400 К. Ширина запрещенной зоны исследуемых пленок Еg определялась по фундаментальному краю оптического поглощения по стандартной методике.

В результате исследований было установлено, что с повышением температуры время жизни не основных носителей заряда в пленках уменьшается и в температурном интервале ∆Т= 80 - 300 К величина τ изменяется от τ = 3,5·10-4 с. при Т = 80 К до τ = 0,6·10-4 с. при Т= 300 К.