Fotocondutividade dependente da temperatura em filmes finos de germanio amorfo hidrogenado dopado com galio e arsenio

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2001

RESUMO

Nesta tese apresentamos um estudo da dependência da fotocondutividade, I P C, com a temperatura, T, em filmes finos de a-Ge:H intrínsecos e dopados tipo p, com gálio e tipo n, com arsênio, crescidas por rf-sputtering no Laboratório de Pesquisas Fotovoltáicas do IFGW/Unicamp. Foram realizados quatro tipos de medidas nas amostras: (i) I P C em função da frequência de iluminação, para diferentes temperaturas, (ii) I P C em função da energia do fóton, para diferentes T, (iii) I P C em função de T, para energia de fóton fixa, e (iv) I P C em função da intensidade de iluminação, para diferentes T. A partir das medidas de fotocondutividade espectral observamos a diminuição da energia de Urbach, Eo, com a diminuição de T em uma amostra de a-Ge:H intrínseca, consistentemente com resultados de medidas de EXAFS (Extended X-Ray Absorption Fine Structure), evidenciando a presença de duas contribuições para Eo, a primeira da desordem estática, ou topológica do material e a segunda da desordem térmica, que se acentua com o aumento de T. Em medidas de IPC em função de T, observamos a presença de 3 regiões distintas: (I) para T <40K, em todas as séries de amostras analisadas IPC é muito pouco ativada com T, com energias de ativação menores do que 1.5 meV, o que é compatível com um mecanismo de transporte por hopping entre estados localizados das caudas de banda próximos em distância (NNH, nearest-neighbour hopping); (II) para 150K 260K, observamos a presença de thermal quenching, TQ, da fotocondutividade na amostra intrínseca, em todas as amostras da série dopada com As e nas amostras mais levemente dopadas com Ga. Nas demais amostras da série de Ga, o TQ é bem menos evidente, com a presença de ombros, ou platôs, em lugar de uma queda da fotocondutividade com o aumento de T. Tanto a posição da temperatura de início de TQ, como sua intensidade variam com a dopagem. Em medidas de IPC em função do fluxo de fótons, para diferentes T, observamos um comportamento do tipo I P C a Fg. Em todas as amostras observamos a presença de um gmín correspondente a um Tmín, cujos valores variam com a dopagem. De modo geral, gmín e Tmín são máximos em amostras compensadas e decrescem à medida em que a energia de Fermi se desloca desde o meio do pseudo-gap em direção às bordas das bandas de valência (dopagem tipo p) e de condução (dopagem tipo n). Em nossa explicação fenomenológica, consideramos que gmín e Tmín são a consequência de uma competição entre uma mobilidade de deriva (drift) de portadores ativada termicamente, e as variações na densidade de centros de recombinação resultantes da dopagem e da mudança de temperatura.

ASSUNTO(S)

semicondutores amorfos germanio fotocondutividade

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