Широкополосная ИК-фотопроводимость кремниевого p-n перехода с участием донорных состояний серы и ее температурный контроль

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследован новый физический эффект сильной низкотемпературной широкополосной (2–40 мкм) ИК-фотопроводимости в p-n переходе кремния, сформированном n-сверхлегированным слоем на p-легированной подложке. Широкополосную ИК- фотопроводимость обеспечивает ясно выраженный дискретный спектр нейтральных и однократно ионизованных донорных состояний атомной примеси замещения и кластеров серы вблизи дна зоны проводимости (так называемая «промежуточная» зона шириной до 0.6 эВ), распределение населенностей внутри которой плавно по спектру, хорошо выражено и управляется по амплитуде тепловым возбуждением в диапазоне 5–250 К. В результате на базе одного кремниевого фотоэлемента выбором температурного режима реализуется регистрация излучения дальнего-ближнего ИК-диапазона для широкого круга разноплановых практических задач – солнечной энергетики, тепловидения и биовизуализации.

Об авторах

Сергей Иванович Кудряшов

Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kudryashovsi@lebedev.ru
Россия, 119991, Россия, Москва, Ленинский проспект, 53

Алена Александровна Настулявичус

Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН

Email: nastulyavichusaa@lebedev.ru
Россия, 119991, Россия, Москва, Ленинский проспект, 53

Кирилл Николаевич Болдырев

Институт спектроскопии РАН (ИСАН)

Email: kn.boldyrev@gmail.com
Россия, 108840, Россия, Москва, Троицк, ул. Физическая, 5

Михаил Сергеевич Ковалев

Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН

Email: kovalevms@lebedev.ru
119991, Россия, Москва, Ленинский проспект, 53

Список литературы

  1. S. Kudryashov, A. Nastulyavichus, G. Krasin, K. Khamidullin, K. Boldyrev, D. Kirilenko, A. Yachmenev, D. Ponomarev, G. Komandin, S. Lebedev, D. Prikhod’ko, M. Kovalev. Opt. Laser Technol., 2023, 158, 108873. doi: 10.1016/j.optlastec.2022.108873.
  2. L. Gyongyosi, S. Imre. Comput. Sci. Rev., 2019, 31, 51. doi: 10.1016/j.cosrev.2018.11.002.
  3. N. Volet, A. Spott, E.J. Stanton, M.L. Davenport, L. Chang, I.D. Peters, T.C. Briles, I. Vurgaftman, J.R. Meyer, J.E. Bowers. Laser Photonics Rev., 2017, 11(2), 1600165. doi: 10.1002/lpor.201600165.
  4. D.J. Thomson, L. Shen, J.J. Ackert, E. Huante‑Ceron, A.P. Knights, M. Nedeljkovic, A.C. Peacock, G.Z. Mashanovich. Opt. Express, 2014, 22(9), 10825. doi: 10.1364/OE.22.010825.
  5. V. Kesaev, A. Nastulyavichus, S. Kudryashov, M. Kovalev, N. Stsepuro, G. Krasin. Opt. Mater. Express, 2021, 11(7), 1971. doi: 10.1364/OME.428047.
  6. В.В. Гаврушко, А.С. Ионов, О.Р. Кадриев, В.А. Ласткин. ЖТФ, 2017, 87(2), 310. doi: 10.21883/JTF.2017.02.44144.1752.
  7. S.Q. Lim, J.S. Williams. Micro, 2022, 2(1), 1. doi: 10.3390/micro2010001.
  8. Z. Tong, M. Bu, Y. Zhang, D. Yang, X. Pi. J. Semicond., 2022, 43(9), 093101. doi: 10.1088/1674-4926/43/9/093101.
  9. S. Kudryashov, A. Nastulyavichus, D. Kirilenko, P. Brunkov, A. Shakhmin, A. Rudenko, N. Melnik, R. Khmelnitskii, V. Martovitskii, M. Uspenskaya, D. Prikhodko, S. Tarelkin, A. Galkin, T. Drozdova, A. Ionin. ACS Appl. Electron. Mater., 2021, 3(2), 769. doi: 10.1021/acsaelm.0c00914.
  10. M.A. Foster, A.C. Turner, J.E. Sharping, B.S. Schmidt, M. Lipson, A.L. Gaeta. Nature, 2006, 441(7096), 960. doi: 10.1038/nature04932.
  11. M.A. Foster, R. Salem, D.F. Geraghty, A.C. Turner‑Foster, M. Lipson, A.L. Gaeta. Nature, 2008, 456(7218), 81. doi: 10.1038/nature07430.
  12. В.С. Вавилов, А.Р. Челядинский. УФН, 1995, 165(3), 347. doi: 10.3367/UFNr.0165.199503g.0347.
  13. P. Migliorato, C.T. Elliott. Solid State Electron., 1978, 21(2), 443. doi: 10.1016/0038-1101(78)90276-9.
  14. Ю.А. Астров, S.A. Lynch, В.Б. Шуман, Л.М. Порцель, А.А. Махова, А.Н. Лодыгин. Физика и техника полупроводников, 2013, 47(2), 211.
  15. B.K. Newman, M.J. Sher, E. Mazur, T. Buonassisi. Appl. Phys. Lett., 2011, 98(25), 251905. doi: 10.1063/1.3599450.
  16. C.B. Simmons, A.J. Akey, J.J. Krich, J.T. Sullivan, D. Recht, M.J. Aziz, T. Buonassisi. J. Appl. Phys., 2013, 114(24), 243514. doi: 10.1063/1.4854835.
  17. I. Umezu, J.M. Warrender, S. Charnvanichborikarn, A. Kohno, J.S. Williams, M. Tabbal, D.G. Papazoglou, Xi‑Ch. Zhang, M.J. Aziz. J. Appl. Phys., 2013, 113(21), 213501. doi: 10.1063/1.4804935.
  18. M.J. Sher, E. Mazur. Appl. Phys. Lett., 2014, 105(3), 032103. doi: 10.1063/1.4890618.
  19. L.P. Cao, Z.D. Chen, C.L. Zhang, J.H. Yao. Front. Phys., 2015, 10(4), 1. doi: 10.1007/s11467-015-0468-y.
  20. K.F. Wang, P. Liu, S. Qu, Y. Wang, Z. Wang. J. Mater. Sci., 2015, 50(9), 3391. doi: 10.1007/s10853-015-8895-2.
  21. M.V. Limaye, S.C. Chen, C.Y. Lee, L.Y. Chen, S.B. Singh, Y.C. Shao, Y.F. Wang, S.H. Hsieh, H.C. Hsueh, L.W. Chiou, C.H. Chen, L.Y. Jang, C.L. Cheng, W.F. Pong, Y.F. Hu. Sci. Rep., 2015, 5(1), 1. doi: 10.1038/srep11466.
  22. T. Gimpel, S. Winter, M. Bossmeyer, W. Schade. Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2018, 180, 168. doi: 10.1016/j.solmat.2018.03.001.
  23. B. Franta, D. Pastor, H.H. Gandhi, P.H. Rekemeyer, S. Gradečak, M.J. Aziz, E. Mazur. J. Appl. Phys., 2015, 118(22), 225303. doi: 10.1063/1.4937149.
  24. S. Paulus, P. McKearney, F. Völklein, S. Kontermann. AIP Advances, 2021, 11(7), 075014. doi: 10.1063/5.0044678.
  25. E. Janzén, R. Stedman, G. Grossmann, H.G. Grimmeiss. Phys. Rev. B, 1984, 29(4), 1907. doi: 10.1103/PhysRevB.29.1907.
  26. P. Wagner, C. Holm, R. Oeder, W. Zulehner. ASSP, Vol. 24, Berlin, Heidelberg: Springer Verlag, 1984, pp. 191–228. doi: 10.1007/BFb0107451.
  27. R.E. Peale, K. Muro, A.J. Sievers. Materials Sci. Forum, 1991, 65‑66, 151. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/MSF.65‑66.151' target='_blank'>www.scientific.net/MSF.65‑66.151.
  28. X. Jin, Q. Wu, S. Huang, G. Deng, J. Yao, H. Huang, P. Zhao, J. Xu. Opt. Mater., 2021, 113, 110874. doi: 10.1016/j.optmat.2021.110874.
  29. S. Kudryashov, K. Boldyrev, A. Nastulyavichus, D. Prikhod’ko, S. Tarelkin, D. Kirilenko, P. Brunkov, A. Shakhmin, R. Khamidullin, G. Krasin, M. Kovalev. Opt. Mater. Express, 2021, 11(11), 3792. doi: 10.1364/OME.438023.
  30. S.I. Kudryashov, L.V. Nguyen, D.A. Kirilenko, P.N. Brunkov, A.A. Rudenko, N.I. Busleev, A.L. Shakhmin, A.V. Semencha, R.A. Khmelnitsky, N.N. Melnik, I.N. Saraeva, A.A. Nastulyavichus, A.A. Ionin, E.R. Tolordava, Y.M. Romanova. ACS Appl. Nano Mater., 2018, 1(6), 2461. doi: 10.1021/acsanm.8b00392.
  31. N. Stsepuro, M. Kovalev, G. Krasin, I. Podlesnykh, Y. Gulina, S. Kudryashov. Photonics, 2022, 9, 815. doi: 10.3390/photonics9110815.
  32. D.V. Lavrukhin, A.E. Yachmenev, Y.G. Goncharov, K.I. Zaytsev, R.A. Khabibullin, A.M. Buryakov, E.D. Mishina, D.S. Ponomarev. IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol., 2021, 11(4), 417. doi: 10.1109/TTHZ.2021.3079977.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Кудряшов С.И., Настулявичус А.А., Болдырев К.Н., Ковалев М.С., 2023

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).