Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Կիսահաղորդչային նանոլարերի և նանոգնդերի ֆոտոէլեկտրական հատկությունները

Ներսեսյան, Սուրեն Ռուբենի (2013) Կիսահաղորդչային նանոլարերի և նանոգնդերի ֆոտոէլեկտրական հատկությունները. PhD thesis, ԵՊՀ.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (978Kb) | Preview

    Abstract

    В настоящее время большой интерес вызывают полупроводниковые наноструктуры, выращенные перпендикулярно поверхности подложки, которые называются нитевидными нанокристаллами, или иначе-нанопроволоками (НП) (пашогоге, папокег). В частности, в 2005 г. НП вышли на одно из первых мест по числу публикаций в области физики наноструктур (более 500 статей в год), обогнав, ставшие уже традиционными, другие нанообъекты: горизонтальные квантовые проволоки, квантовые точки и т.д. Это объясняется, в первую очередь, уникальными транспортными, электрическими, оптическими, адсорбционными и иными характеристиками ансамбля НП, определяющимися их размером и морфологией, а также перспективными применениями НП в различных областях микроэлектроники и оптоэлектроники. В данной работе рассмотрены два типа наноструктур: уже упомянутые полупроводниковые НП, а также еще один интересный класс нанообъектов с уникальной геометрией- полупроводниковые наносферы (наношары), (НСФ). Здесь необходимо специально отметить, что мы в данной работе имеем в виду такие нанообъекты, характерные размеры которых порядка сотни нанометров, что намного превышает де-Бройловскую длину волны электронов и эффектами размерного квантования энергии можно пренебречь (в случае учета подобных эффектов, аналогичные нанообъекты принято называть квантовыми проволоками или квантовыми точками [1]). Если же размеры нанообъектов сравними с диффузионной длиной неравновесных носителей заряда и с длиной экранирования Дебая, то так называемые, классические размерные эффекты играют важную роль во всех физических явлениях в рассматриваемых нанообъектах. Кроме того, с уменьшением радиуса й НП или НСФ возрастает отношение поверхность/объем как и влияние поверхностных эффектов становится существенным в равновесных, кинетических и фотоэлектрических свойствах НП и НСФ. Подчеркнем, что полупроводниковые НП, в отличие от других наноструктур (например, квантовых точек), как правило, формируются не в результате процессов самоорганизации, а за счет предварительной подготовки поверхности и принудительного роста. Возможность точного контроля радиуса, высоты, формы, структуры, плотности и состава НП является основным преимуществом, благодаря которому можно улучшить параметры материала и создать новое поколение функциональных наноустройств. НП с радиусом от десяти до нескольких сот нанометров легко создаются методом “пар - жидкость - кристалл” (ПЖК) и многими другими альтернативными методами роста [2]. Полупроводниковые НП обладают специфическими оптическими, электрофизическими, транспортными, эмиссионными и фотоэлектрическими свойствами, которые делают возможным их применение в светодиодах, лазерах, транзисторах, полевых эмиттерах, фотоэлектрических преобразователях (солнечных элементах), одноэлектронных элементах памяти, фотодетекторах и наносенсорах [2]. Ատեախոսունթյոնը եվիրված է կիսահաղորդչային եաեոլարերի և եաեոգեդերի էլեկտրական և ֆոտոէլեկտրակաե հատկոնթյոնեեերի տեսակաե ոնսոնմեասիրմաեը: Ատենախոսության հիմնակա արդյունքներե են Աղքատացած տիրոնյթի լայեոնթյոնեը կիսահաղորդչայիե եաեոլարերոնմ և եաեոգեդերոնմ, որոեց չափերը համեմատելի եե Դեբայի էկրանավորման երկարոնթյաե հետ, կախված է ոչ միայն եյոնթակաե պարամետրերից և գոտիեերի ծռվածոնթյան չափից, այլև շառավղից (դասակաե չափայիե էֆեկտ), հետևաբար, եաեոօբյեկտեերոնմ գոյոնթյոնե չոնեի աղքատացած շերտերի լայեոնթյաե ոնեիվերսալ հասկացոնթյոնե: Շոտկիի դասական բանաձևը եաեոօբյեկտեերում կիրառելի չէ և փոխարինվում է ավելի բարդ արտահայտոնթյոններով: Նաեոլարերում և եաեոգեդերուն աղքատացած տիրույթի լայնությունը լեգիրացման միևնույն մակարդակների դեպքոնմ ավելի մեծ է, քաե սովորական հարթ կոետակտեերոնմ, ըեդ որոնմ կոետակտի մակերևոնյթի կորոնթյաե ազդեցոնթյունը ոնժեղանում է եաեոլարի կամ եաեոգեդի շառավղի փոքրացմաե հետ մեկտեղ: Կիսահաղորդչային եաեոլարերի և եաեոգեդերի համար գոյոնթյուն ունի կրիտիկական շառավիղ /?(., որից հետո (/? < /?է) եաեոօբյեկտի ամբողջ ծավալը ծածկվոնմ է տարածական լիցքի շերտով: Կիսահաղորդչային եաեոլարերը օժտված եե մեծ ֆոտոզգայունությամբ, ըեդ որում մակերես/ծավալ հարաբերության մեծ արժեքի պատճառով մակերևոնթային ռեկոմբիեացիայի դերը դառնում է գերիշխող: Ըեդհանուր դեպքում եաեոլարի ֆոտոհաղորդականության կինետիկան լույսի միացման և աեջատման դեպքում բաղկացած է արագ և դաեդաղ բաղադրիչներից: Մակերևոնթային վիճակեերի բավականին մեծ կոեցենտրացիայի դեպքում, կարող եե դիտարկվել երկարատև ռելաքսացիոե պրոցեսներ, որոնք սենյակային ջերմաստիճանում ոնեն րոպեների և ժամերի կարգի բնունթագրական ժամաեակ: Ցածր ջերմաստիճանների դեպքում այդ բեունթագրական ժամաեակը աճում է էքսպոենցիալ օրեեքով և կարող է դիտվել, այսպես կոչված, <<սառեցված>> ֆոտոհաղորդականություն երևույթը: Ֆոտոհաղորդականությունը կիսահաղորդչային եաեոլարերում, որպես կանոն, ունի ենթագծային լյոնքսամպերայիե բնութագիծ: Keywords: nanowire, nanosphere, photoconductivity, surface recombination, depletion length, radial p-n junction, capacitance, classical size effect. nanowire contains fast and slow components. At sufficiently high concentration of surface states the long-term relaxation processes can be observed with characteristic time of the order of minutes and hours at room temperature. At low temperatures, this characteristic time increases exponentially and can be observed the phenomenon of so-called "frozen" photoconductivity. The photoconductivity of semiconductor nanowires has sublinear lux-ampere characteristics. In the radial p-n-junction the widths of space charge layers, surrounding the core, are the functions of core radius, which is the manifestation of so called classical size effect. At equal core and shell doping levels the depletion width in the core is always larger than in the shell. It is possible to have the symmetric radial p-n junction if the core is more heavily doped than the shell. The capacitance of nanowire radial p-n-junction per unit length is determined by the fundamental constant £0( £0 = 0.00885 —). Thus for the NW with the length fim L = 1 0 |_im the junction capacitance is order of 1^10 fF. The Mott-Schottky graphics for the capacitance of nanowire radial p-n-junction has nonlinear form. The characteristic feature of nanowire radial p - n - junction, which most significantly affects on the mechanism of current flow, is a finite width of its emitter and base, which is usually smaller than the diffusion length of the minority charge carriers. biases p+-n junction current starts to increase less sharply, proportional to e? &r. The Mott-Schottky plot for a nanosphere does not have the linear behavior, this deviation from the linear behavior is significant when considerable portion of the nanosphere is depleted. In general the capacitance is rather weak function of light intensity, but it strongly varies with intensities when the thickness of depletion layer becomes very thin. It is possible to create new structures based on semiconductor nanospheres, e.g., metal -insulator- semiconductor nanosphere.

    Item Type: Thesis (PhD)
    Additional Information: Կիսահաղորդչային նանոլարերի և նանոգնդերի ֆոտոէլեկտրական հատկությունները: Photovoltaic properties of semiconductor nanowires and nanospheres.
    Uncontrolled Keywords: Ներսիսյան Սուրեն Ռուբենի, Nersesyan Suren Ruben
    Subjects: Physics
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 06 May 2017 11:26
    Last Modified: 10 May 2017 15:14
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/4622

    Actions (login required)

    View Item