https://doi.org/10.15407/jopt.2017.52.081
Optoelectron. Semicond. Tech. 52, 81-90 (2017)
A.T. Voroshchenko, A.V. Sukach, V.V. Tetyorkin, A.I. Tkachuk, M.Yu. Kravetskii, I.G. Lutsishin, I.M. Matiyuk
PECULIARITIES OF PREPARATION OF CdTe p-n JUNCTIONS AND CARRIER TRANSPORT IN THEM
The charge carrier transport mechanisms in CdTe p-n junctions prepared using diffusion of indium into monocrystalline substrates of p-type conductivity within the temperature range 195–298 K have been investigated. It has been ascertained that p-n junction is smoothly graded, and its structure includes a thin semi-insulating i-region. The charge carrier transport at forward biases is explained by double-injection current. At low biases, the injection of charge carriers in the i-region takes place, whereas at higher biases – the dielectric mode of relaxation of electron-hole plasma into the i-region of n-i-p junction is observed. At the direct-bias voltages U > 2 V, the current-voltage characteristic is caused by the Poole–Frenkel conductivity.
Keywords: CdTe p-n junction, charge carrier transport mechanisms.
References
1. Korbutyak D.V., Melnichuk S.G., Korbut I.P. ta in. Telurid kadmiyu: domishkovo-defektna struktura ta detektorni vlastivosti. Kiyiv: Vid-vo «Ivan Fedorov», 2000. (in Ukrainian)
2. About CdTe Detector. Acrorad (Jp). Catalog. 2017. P. 1-9.
3. Zaveryuhin B.N, Mirsagatov Sh.A, Zaveryuhina N.N. i dr. Plenochnye detektory yadernyh izluchenij iz tellurida kadmiya. Pisma v ZhTF. 2003. 29, №22. S. 80-87. (in Russian)
4. Dvoryankin V.F., Dvoryankina G.G., Ivanov Yu.M. i dr. Fotovoltaicheskie detektory rentgenovskogo izlucheniya na osnove kristallov CdTe s p-n-perehodom. ZhTF. 2010. 80, №7. S. 156-158. (in Russian)
5. Gnatyuk V.A., Aoki T., Vlasenko О.І. et al. CdTe diode detectors with a p-n junction formed by laser-induced doping. IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record. 2011. P. 4506-4509.
https://doi.org/10.1109/NSSMIC.2011.6154699
6. Veleshuk V.P., Bajdullaeva A., Vlasenko A.I. i dr. Massoperenos indiya v strukture In−CdTe pri nanosekundnom lazernom obluchenii. FTT. 2010. 52, №3. S. 439-445. (in Russian)
7. Vlasenko A.I., Veleshuk V.P., Gnatyuk V.A. i dr. Akusticheskij otklik pri vozdejstvii nanosekundnyh lazernyh impulsov na tonkoplenochnuyu geterosistemu In/CdTe. FTP. 2015. 57, №6. S. 1073-1078. (in Russian)
https://doi.org/10.1134/S1063783415060347
8. Kosyachenko L.A., Maslyanchuk O.L., Sklyarchuk V.M. Osobennosti perenosa zaryada v diodah Shottki na osnove poluizoliruyushego CdTe. FTP. 2005. 39, №6. S. 754-761. (in Russian)
9. Kosyachenko L.A., Sklyarchuk V.M., Maslyanchuk O.L. i dr. Osobennosti elektricheskih harakteristik diodov Shottki na osnove CdTe s pochti sobstvennoj provodimostyu. Pisma v ZhTF. 2006. 32, №24. S. 29-37. (in Russian)
10. Kosyachenko L.A., Sklyarchuk V.M., Sklyarchuk O.V. i dr. Shirina zapreshennoj zony kristallov CdTe i Cd0,9Zn0,1Te. FTP. 2011. 45, №10. S. 1323-1330. (in Russian)
https://doi.org/10.1134/S1063782611100137
11. Mahnij V.P., Bozhko Yu.N. Skripnik N.V. Mehanizmy prohozhdeniya pryamogo toka v fotodiodah Au-CdTe s modificirovannoj poverhnostyu. FTP. 2009. 43, №5. S. 630-631. (in Russian)
12. Kutnij V.E., Rybka A.V., Kutnij D.V. i dr. Razrabotka dozimetricheskih i spektrometricheskih blokov registracii gamma-izlucheniya na osnove poluprovodnikovyh soedinenij CdTe(CdZnTe) dlya AES Ukrainy. Voprosy atomnoj nauki i tehniki. 2004. №3. Seriya 85. S. 96-100. (in Russian)
13. Anisimova I.D., Vikulin I.M., Zaitov F.A. i dr. Poluprovodnikovye fotopriemniki: ultrafioletovyj, vidimyj i blizhnij infrakrasnyj diapazony spektra. M.: Radio i svyaz, 1984. (in Russian)
14. Mirsagatov Sh.A., Uteniyazov A.K. Inzhekcionnyj fotodiod na osnove p-CdTe. Pisma v ZhTF. 2012. 38, №1. S. 70-76. (in Russian)
https://doi.org/10.1134/S1063785012010099
15. Desnica U.V. Doping limits in II-VI compounds - challenges, problems and solutions. Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. 1998. 36, №4. P. 291-357.
https://doi.org/10.1016/S0960-8974(98)00011-4
16. Su-Huai W. and Zhang S.B. First-principles study of doping limits of CdTe. phys. status solidi (b). 2002. 229, No 1. P. 305-310.
https://doi.org/10.1002/1521-3951(200201)229:1<305::AID-PSSB305>3.0.CO;2-3
17. Triboulet R. and Siffert P. CdTe and Related Compounds: Physics, Defects, Hetero- and Nano-structures, Crystal Growth, Surfaces and Applications. Amsterdam and Oxford: Elsevier, 2010.
18. Brus V.V., Ilashuk M.I., Kovalyuk Z.D. i dr. Mehanizmy tokoperenosa v anizotipnyh geteroperehodah nTiO2 /p-CdTe. FTP. 2011. 45, №8. S. 1109-1113. (in Russian)
https://doi.org/10.1134/S1063782611080045
19. Brus V.V., Ilashuk M.I., Orleckij I.G. i dr. Elektricheskie svojstva MOP diodov In/n-TiO2 /p-CdTe. FTP. 2014. 48, №4. S. 504-508. (in Russian)
https://doi.org/10.1134/S1063782614040071
20. Mahnij V.P., Bozhko Yu.N., Skripnik N.V. Mehanizmy prohozhdeniya pryamogo toka v fotodiodah Au-CdTe s modificirovannoj poverhnostyu. FTP. 2009. 43, №5. S. 630-631. (in Russian)
21. Aoki T., Gnatyuk V.A., Kosyachenko L.A. et al. Transport properties of CdTe Х/γ-ray detectors with p-njunction. IEEE Trans. Nucl. Sci. 2011. 58, N 1. P. 354-358.
https://doi.org/10.1109/TNS.2010.2090173
22. Luft B.D., Perevoshikov V.A., Vozmilova L.P. i dr. Fiziko-himicheskie metody obrabotki poverhnosti poluprovodnikov. M.: Radio i svyaz, 1982. (in Russian)
23. Perevoshikov V.A., Skupov V.D. Osobennosti abrazivnoj i himicheskoj obrabotki poverhnosti poluprovodnikov. Nizhnij Novgorod: Izd-vo Nizhegorodskogo universiteta, 1992. (in Russian)
24. Tomashik V.N., Tomashik Z.F. Mehanicheskaya i himiko-mehanicheskaya obrabotka poluprovodnikovyh soedinenij tipa AIIBVI. Neorgan. materialy. 1994. 30, №12. S. 1498-1503. (in Russian)
25. Travlenie poluprovodnikov: Sb. statej pod red. S.N. Gorina. M.: Mir, 1965. (in Russian)
26. Pshenichnov Yu.P. Vyyavlenie tonkoj struktury kristallov. M.: Metallurgiya, 1974. (in Russian)
27. Litovchenko V.G., Gorban A.P. Osnovy fiziki mikroelektronnyh sistem metall-dielektrik-poluprovodnik. Kiev: Nauk. Dumka, 1978. (in Russian)
29. Lampert M., Mark P. Inzhekcionnye toki v tverdyh telah. M.: Mir, 1973. (in Russian)
30. Adirovich E.I., Karageorgij-Alkalaev P.M., Lejderman A.Yu. Toki dvojnoj inzhekcii v poluprovodnikah. M.: Sov. Radio, 1978. 320 s. (in Russian)
31. Roderik E.H. Kontakty metall-poluprovodnik. M.: Radio i svyaz, 1982. (in Russian)
А.Т. Ворощенко, А.В. Сукач, В.В. Тетьоркін, А.І. Ткачук1, М.Ю. Кравецький, І.Г. Луцишин, І.М. Матіюк
ОСОБЛИВОСТІ ВИГОТОВЛЕННЯ CdTe p-n-ПЕРЕХОДІВ ТА ТРАНСПОРТ НОСІЇВ ЗАРЯДУ В НИХ
Досліджено транспорт носіїв заряду в CdTe p-n переходах, виготовлених дифузією індію у монокристалічні підкладки p-типу провідності, в інтервалі температур 195–298 K. Установлено, що p-n переходи є плавними, а їх структура містить тонку напівізолюючу i-область. Транспорт носіїв заряду при прямих напругах зміщення пояснюється струмом подвійної інжекції. На початковій ділянці реалізується інжекція носіїв заряду в i-область, а зі збільшенням напруги зміщення має місце діелектричний режим релаксації електронно-діркової плазми в i-області n-i-p переходів. При напругах прямого зміщення U > 2 В ВАХ зумовлена провідністю Пула–Френкеля.
Ключові слова: CdTe p-n-переходи, механізми транспорту носіїв заряду.