В последние годы значительно возрос интерес к изучению кристаллической структуры, электрических и оптических свойств слоистых соединений типа МХ₂ (М - металл, Х - халькоген), многие из которых обладают политипизмом, благодаря которому при одном химическом составе имеется целый набор кристаллических модификаций с различающимися свойствами. Одним из таких соединений является широкозонный полупроводник SnS₂. В настоящее время известно более десятка политипных форм этого соединения, причем в зависимости от структуры политипа ширина запрещенной зоны меняется в широких пределах - от 0.81 до 3.38 eV [1]. Самая распространенная политипная модификация SnS₂ имеет порядок чередования слоев (Agamma B)(Agamma B) и обозначается обычно, по слоям серы - 2H. Однако, поскольку ее элементарная ячейка содержит всего одну молекулу, она является простейшей структурой в этом соединении и должна обозначаться 1H. Ширина запрещенной зоны этой модификации, по данным оптических измерений, составляет 2.18 eV [2]. Кристаллы SnS₂ обладают довольно сильной фоточувствительностью, что представляет большой интерес, поскольку она приходится на видимую область спектра, однако изучению фотопроводимости в этих кристаллах посвящено очень мало работ [3-5], а фотоэдс, насколько нам известно, до сих пор не исследовалась. Для восполнения этого пробела нами выполнены измерения фотопроводимости и фотоэдс на кристаллах 1H-SnS₂, легированных в процессе роста примесями Cu, Au, Zn, Cd, In, Ga, и P. Измерения проводились в режиме постоянного тока с монохроматором в качестве источника света в диапазоне энергий фотонов от 1 до 4 eV. Контакты изготавливались с помощью серебряной пасты. Для измерений фотопроводимости контакты наносились на одну поверхность и прикрывались от света, а для измерений фотоэдс - на противоположные стороны образца, причем сфокусированным пучком от монохроматора освещалась непосредственно область контакта. [!b] Спектральные зависимости фотопроводимости ( 1) и фотоэдс ( 2) в кристаллах 1H-SnS₂ при комнатной температуре. Полученные результаты представлены на рисунке. Как видно из этих данных, в спектре фотопроводимости наблюдаются отчетливый сильный максимум при энергии около 2.3 eV, практически одинаковый во всех образцах, более слабый пик при энергии 2.85 eV, в некоторых образцах имеющий вид перегиба, и максимум в области 1.65 eV, проявляющийся не во всех образцах. Первая особенность, очевидно, связана с краем основной полосы поглощения и соответствует непрямым оптическим переходам в абсолютный минимум зоны проводимости. Пик при энергии 2.85 eV, вероятно, связан с прямыми переходами в вышерасположенный минимум, что согласуется с данными оптических измерений [6], указывающих на существование прямого минимума при энергии 2.88 eV. Ранее особенность при энергии 2.8 eV, проявляющаяся в спектре фотопроводимости как плечо, отмечалась в работе [5]. В области энергий, меньших ширины запрещенной зоны, в работе [3] отмечался максимум с энергией 1.45 eV при температуре жидкого азота, который пропадал при комнатной температуре. В работе [4] наблюдались слабые пики фоточувствительности в диапазоне энергий от 1.4 до 1.9 eV, которые исчезали во влажной атмосфере, что свидетельствует, по-видимому, о их связи с поверхностью. Никаких предположений о природе фоточувствительности в этой области не выдвигалось. Фотопроводимость в области 1.65 eV в наших экспериментах наблюдалась на образцах с разным составом примесей, однако среди образцов с одной и той же примесью не все имели фоточувствительность в этой области. Это позволяет сделать вывод о том, что этот эффект не связан с примесным механизмом. По нашему мнению, наиболее вероятной причиной его появления является наличие в образцах прослоек с другой политипной структурой. Рентгеноструктурные исследования, проводившиеся нами ранее [7], показали, что большинство кристаллов SnS₂ представляет собой сростки двух и более политипов. Следующими по распространенности после 1H являются политипы, обозначаемые по слоям серы 4H и 6H, ширины запрещенных зон которых равны соответственно 1.89 и 1.59 eV [1]. Наличие в некоторых образцах тонких прослоек этих политипов может привести к появлению фоточувствительности в длинноволновой области. В спектрах фотоэдс также наблюдается широкий максимум в этой области, положение которого почти такое же, как в спектрах фотопроводимости. Как видно из рисунка, главный максимум в спектре фотоэдс располагается при энергии 2.5 eV, и его природа, несомненно, та же, что и у максимума при энергии 2.3 eV в фотопроводимости, т. е. непрямые переходы электронов из валентной зоны в абсолютный минимум зоны проводимости. Некоторый сдвиг этого максимума в коротковолновую область, очевидно, связан с тем, что фотоэдс образуется за счет разделения электронно-дырочных пар в области, имеющей протяженность порядка диффузионной длины от металлического контакта. Если диффузионные длины много меньше размеров образца, то максимум фотоэдс придется на область сильного поглощения в глубине фундаментальной полосы, т. е. сместится в коротковолновую область спектра. Отметим одну интересную особенность спектральной зависимости фотоэдс, которая может найти практическое применение. На некоторых образцах в области главного максимума наблюдалось изменение знака фотоэдс с изменением длины волны падающего света. Для объяснения этого эффекта требуются дополнительные исследования. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 97-02-18300).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.