Исследованы вольт-амперные характеристики (ВАХ) проводимости в муль-тизеренных слоях субмикронных частиц кремния, арсенида галлия, арсенида и антимонида индия. Наночастицы получены помолом монокристаллов на шаро-вой мельнице и после седиментации нанесены на подложки электроосаждением. Детальный анализ ВАХ позволил установить, что их поведение определяется механизмом межзеренной туннельной эмиссии из приповерхностных электрон-ных состояний субмикронных частиц. Определены параметры эмиссионного процесса. Использование мультизеренных полупроводниковых структур воз-можно в газовых и оптических сенсорах, приемниках ИК-излучений.
Методами аппроксимации экспериментальных ВАХ исследован механизм инжекции эмиссионных электронов и сделан вывод о том, что инжекция в монокристаллическую и мультизеренную полупроводниковые структуры может быть описана одной физической моделью, состоящей в туннельном преодолении электронами поверхностного барьера и диффузионно-дрейфовом транспорте неравновесных электронов в полупроводнике. Определяющей закономерно-стью ВАХ является степенная зависимость с показателями степени от 2 до 4. Анализ ВАХ позволяет оценить произведение величин подвижности и диффузионной длины неравновесных электронов. Результаты могут быть использованы в исследованиях и при разработках мультизеренных структур для газовых и оптических сенсоров, приемников и излучателей инфракрасного и терагерцевого диапазонов.
Представлены систематизированные результаты исследований свойств полупроводников InAs, InSb, GaAs в мультизеренной структуре на основе измерений и анализа вольт-амперных и спектральных характеристик. Установлено, что процессы эмиссии и инжекции электронов определяются эффектами локализации состояний в объеме и в приповерхностной области субмикронных зерен. Обнаружены и исследованы явления ограничения тока и низкополевой эмиссии, характерные для квантовых точек. Результаты могут быть использованы в исследованиях и при разработках мультизеренных структур для газовых и оптических сенсоров, приемников и излучателей инфракрасного и терагерцового диапазонов.
Исследовано влияние технологических параметров синтеза на структурно-физические свойства коллоидных квантовых точек на основе сульфида свинца, антимонида индия и селенида кадмия. Использование несольватирующего для прекурсора неметалла растворителя позволяет получить медленный, управляемый процесс и детально проследить все стадии кристаллизации наночастиц --- нуклеацию и рост, оствальдовское созревание, неконтролируемое разрастание. Удается получать кристаллиты совершенной структуры и размеров с минимальными разбросами --- не более ±10%. Установлено при этом, что максимальные размеры наночастиц ограничены термодинамическими условиями роста и имеют величину ~ 5 нм. Кроме того, квантовые точки проявляют ряд специфических свойств --- аномальную температурную зависимость фотолюминесценции и нестабильность вольт-амперной характеристики, которым дано объяснение в модели размерного квантования энергии и импульса неравновесных электронов. Для разных вариантов полупроводников особенности проявляются значительней с увеличением параметров размерного квантования. Ключевые слова: коллоидный синтез, коллоидная квантовая точка, кинетическая и термодинамическая модели, сольватирующий растворитель, быстрая и медленная кристаллизация, кристаллическая и зонная структура, параметры размерного квантования, фотолюминесцентные и вольт-амперные характеристики.
Поступило в Редакцию 21 сентября 2018 г.Исследованы свойства электронной эмиссии в субмикронных частицах полупроводников Si, GaAs, InSb, InAs и их мультизеренных структурах. Установлено влияние свойств наночастиц на авто-и вторичную эмиссию. Предложен метод измерения коэффициента вторичной эмиссии полупроводников на основе метода сканирующей электронной микроскопии. Методом вакуумного триода исследовано влияние фотовозбуждения мультизеренной структуры полупроводниковых субмикронных частиц на их вторично-эмиссионные свойства.Электронно-эмиссионные свойства полупроводниковых субмикронных частиц и наноструктур (авто-, фото-, вторичная эмиссия) лежат в основе действия ряда приборов: приборов вакуумной микроэлектроники, визуализаторов невидимых излучений, источников электромагнитных излучений в широком спектре (от рентгеновского до СВЧ). Актуальными при этом являются выбор материалов и оптимизация структур их использования.Детальное исследование полевой эмиссии -эффективный инструмент для определения механизмов и параметров электронных процессов в объеме полупроводника и на поверхности с конкретной формой эмитирующих элементов. Особый интерес при этом представляют исследования методами сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), которые позволяют провести детальный анализ физических процессов [1,2]. В работах [3,4] методом ВАХ-СТМ (ВАХ -вольт-амперная характеристика) нами были найдены параметры приповерхностных электронных состояний и установлено, что автоэмиссия в наночастицах узкозонных полупроводников является низкополевой: как минимум на порядок ниже, чем для металлов и углеродных наноструктур. В [5] исследован и обоснован оптимальный вариант автокатода. В продолжение этих публикаций в настоящей работе представлены результаты исследований вторичной эмиссии на субмикронных мультизеренных структурах наиболее применяемых полупроводников: Si, GaAs, InSb, InAs.Используемые в работе субмикронные частицы изготавливались из монокристаллических полупроводников электронного типа проводимости путем их измельчения в шаровой мельнице с последующей седиментацией для получения субмикронных размеров [6]. Частицы наносились на подложки из суспензии методом самоорганизации на поверхности при контролируемом испарении растворителя [7]. Толщина слоя покрытия составляла ∼ 2 µm. Средние размеры исходных частиц 0.2−0.4 µm. На рис. 1 представлено изображение поверхности исследуемых образцов, полученное методом СТМ.Исследование морфологии поверхности и вольт-амперных характеристик методом СТМ осуществлялось с помощью сканирующего зондового микроскопа Nanoeducator-2-NT-MDT. Перед исследованием туннельной ВАХ отдельных частиц проводилось сканирование поверхности слоя в режиме стабилизированного тока. После анализа полученного СТМ-образа поверхности образца выбиралось не менее 10 точек для снятия ВАХ. В автоматическом режиме измерялись не менее десяти ВАХ на точку. Измерения ВАХ проводились в пределах величин тока от 10 −11 до 10 −8 А и напряжения от 0 до 5 V. По воспроизводимости результатов измерений отбирались точки с устойчивыми характерист...
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.