Carrier trapping and recombination in TlGaSe₂ layered crystals

Abstract

In nominally undoped layered TlGaSe2 crystals the trapping centers have been investigated by photo‐induced current transient spectroscopy (PICTS). Five acceptor and donor traps have been detected. Quite large magnitudes of capture cross‐sections for donor traps at 0.23 and 0.45 eV have been determined. The depth‐resolved free‐carrier absorption (FCA) technique has been applied for the investigation of the majority hole lifetime, τR, at 295 and 77 K. The pronounced τR reduction with increasing injection level is attributed to the trapping effect of the minority electrons which provides a way of estimating trap centers concentration. A moderate τR variation across layer planes is observed but no carrier diffusion related to the recombination on the external crystal surfaces is detected. Moreover, abnormally sharp τR drop is found for carrier concentration above 1017 cm−3. The possibility of excess hole and electron special separation due to compositional stacking faults and the successive their enhanced recombination at high excess carrier concentrations is discussed.

Эффект модификации вклада термоэмиссии локализованных зарядов в релаксацию фотоотклика монокристалла TlGaSe-=SUB=-2-=/SUB=-

“…На рис. 4 приведены диаграммы, полученные для процессов термоэмиссии в области температуры 150−190 и 205−250 K (ЦЛЗ A3 и A4 по [3] релаксации фототока 1 , определяющегося исключительно изменением концентрации свободных носителей заряда. Для соответствующей предварительно поляризованному кристаллу зависимости 3 в сравнении с кривой 1 наблюдается подавление вклада термоэмиссии в релаксацию при малых значениях e ti , заметное и для ЦЛЗ A3, и для A4.…”

“…Исследования изоструктурных кристаллов TlGaSe 2 [3][4][5] и TlInS 2 [6][7][8][9][10][11] показали принципиальную возможность и перспективность фотоэлектрической релаксационной спектроскопии (PICTS [12]) в изучении электрически активных дефектов в сегнетоэлектрикахполупроводниках. Изменения с температурой термоэмиссии неравновесного заполнения центров локализации заряда (ЦЛЗ) в кристалле TlInS 2 , регистрируемые в области температуры сегнетоэлектрического состояния кристалла, хорошо сопоставимы с зависимостью от температуры его поляризационных характеристик [8,9], пироэлектрического тока [10], скорости распространения ультразвука в кристалле [11], а также результатами термостимулированной проводимости [13,14].…”

Carrier dynamics in highly excited TlInS2: evidence of 2D electron–hole charge separation at parallel layers

“…[20] It is believed that the PSFs presence provides distinct dark resistivity anisotropy. [1,2,21] The deep carrier traps were identified by ordinary photo-induced current transient spectroscopy (PICTS) [16] and by thermally-stimulated current. [22] The trap defect concentration was moderate, in the range of 10 15 -10 16 cm -3 .…”

Параметрический резонанс и фотогальванические токи в слоистом кристалле TlGaSe-=SUB=-2-=/SUB=-

“…С по-нижением температуры в TlGaSe 2 наблюдается последо-вательность фазовых переходов из высокотемпературной параэлектрической фазы в несоразмерную фазу (вблизи T ∼ 120 K) и далее (T ∼ 110 K) из несоразмерной в соразмерную сегнетоэлектрическую фазу. Однако ввиду высокого удельного сопротивления TlGaSe 2 и в пара-электрической фазе обнаруживает склонность к фор-мированию электрических неоднородностей в объеме кристалла [4][5][6], а также проявлению иных аномалий: резонанса полярных колебаний кристаллической решет-ки типа мягкой моды [7], изменения характера темпе-ратурной зависимости и структуры спектров ядерного магнитного резонанса [8,9], скачкообразного изменения фототока [10], особенностей на температурной зависи-мости теплоемкости [11,12] и коэффициентов теплового расширения кристалла [13]. Электрически активные де-фекты слоистого кристалла сегнетоэлектрика-полупро-водника TlGaSe 2 , способные к локализации носителей заряда и как следствие ответственные за формирование электрических неоднородностей в объеме кристалла, исследованы в [4][5][6].…”

“…Однако ввиду высокого удельного сопротивления TlGaSe 2 и в пара-электрической фазе обнаруживает склонность к фор-мированию электрических неоднородностей в объеме кристалла [4][5][6], а также проявлению иных аномалий: резонанса полярных колебаний кристаллической решет-ки типа мягкой моды [7], изменения характера темпе-ратурной зависимости и структуры спектров ядерного магнитного резонанса [8,9], скачкообразного изменения фототока [10], особенностей на температурной зависи-мости теплоемкости [11,12] и коэффициентов теплового расширения кристалла [13]. Электрически активные де-фекты слоистого кристалла сегнетоэлектрика-полупро-водника TlGaSe 2 , способные к локализации носителей заряда и как следствие ответственные за формирование электрических неоднородностей в объеме кристалла, исследованы в [4][5][6]. В процессе отработки режимов регистрации кинетики релаксации, оптимальных для обнаружения термоэмиссии неравновесного заполнения дефектов, в соответствии с методиками фотоэлектри-ческой релаксационной спектроскопии (PICTS) [14] в области температур параэлектрического состояния кри-сталла были выявлены условия регистрации кинетики фотоотклика кристалла TlGaSe 2 аномального типа.…”