Исследование влияния ультразвуковых волн на элект-рофизические характеристики приемников излучения Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 621.315

А.Г.Гаибов

канд.физ.мат.наук, доцент ТГТУ, г.Ташкент, РУз Е-mail: gaibov.1954@mail.ru К.И.Вахобов ст.преп. ТГТУ, г.Ташкент, РУз Б.В.Ибрагимова ст.преп. ТГТУ, г.Ташкент, РУз

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН НА ЭЛЕКТ-РОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИЕМНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ

Аннотация

Исследованы физические процессы захвата и выброса носителей заряда в Si-n-p приемниках излучения, влияющие на их электрофизические характеристики (вольтамперные). Показано, что после ультразвуковой обработки Si-приемников, произошло уменьшение высоты потенциального барьера р-n-переходов образованных присутствием локальных скоплений примесных атомов

Ключевые слова:

Si-приемников излучения, крупномасштабные и мелкомасштабные локальные скопления примесных

атомов, ультразвук.

Введение

В настоящее время известно, что ультразвуковое облучение влияет на дефектную структуру и электрофизические характеристики полупроводников[1,2,3 ]. В работе проведен анализ токов n-р-переходов, обусловленных процессами захвата, диффузионных Si-приемников (детекторов) излучения, подвергнутых воздействию ультразвука. Структура Si-приемников излучения (Si-ПИ) изготавливались на основе р-кремния с ориентацией (111), легированного фосфором до концентрации N « 1015см-3 и N « 1016см-3 для разных партий Si-ПИ, по стандартной технологии.

Результаты и их обсуждение

Исследовались зависимости тока от обратного напряжения смещения при температурах Т = 300К для двух групп Si-приемники : с сильным эффектом захвата носителей заряда Si-ПИ-Р и со слабым- Si-DM-W, соответственно. На рисунке 1. приведены измеренные зависимости тока от обратного напряжения смещения Vb при температуре Т = 300К для двух Si-n-р-приемников излучения Si-ПИ-Р и Si-DM-W, содержащих, соответственно, крупномасштабные и мелкомасштабные локальные скопления примесных атомов. Из графика видно, что резкий подъем тока (ухудшение характеристик) Si-ПИ-Р и Si-n^W начинается при напряжении Vb ~ 1,5V (кривая 4 рис. 1.) и Vb ~ 3,0V, (кривая 1 рис.1.) соответственно. Кроме того было обнаружено что обратный ток Si-ПИ-Р почти не зависит от температуры в диапазоне температур Т = 77 + 300 К, но в то же время наблюдалась заметная температурная зависимость обратного тока у Si-ПИ-W.

Рисунок 1 - Зависимости тока от обратного напряжения для Si-ПИ-W-и Si-ПИ-P- приемников излучения, Т=300К.

а) Si-ПИ-W-кривая 1 до облучения ультразвуком, кривая 2- после облучения;

б) Si-ПИ-P- кривая 3 до облучения ультразвуком, кривая 4 -после облучения.

Параметры УЗВ 1*=0^/ст2, f=15МНz, t=45min, Т=300К.

Применение модели Фаулера-Нордхейма позволяет рассчитать зависимость плотности обратного тока от обратного напряжения смещения 1(Уь) на основании уравнения следующего вида [4,с.327] :

I (T, E) = j*A(T, E1 )D(E, El)dE1

(1)

где А(Т,Е:) - функция, описывающая процесс переноса носителей заряда к барьеру, окружающему локальное скопление примесных атомов, D(E,Е1)-коэффициент прохождения, описывающий вероятность туннелирования носителей заряда через барьер. Это положение справедливо, так как барьер становится отталкивающим после захвата носителей локальным скоплением примесных атомов, либо барьер является таковым изначала в силу природы атомов, образующих скопление. При расчетах предполагается, что У(у) = 1. При значении Т^ 0 уравнение (1) будет иметь следующий вид:

I(0,Е) = q3E2exp(-4(2m*)(qOB)/3h*qE)/16TC2hqO;

(2)

В уравнениях использованы следующие обозначения: т*-эффективная масса носителей заряда; к-постоянная Больцмана; Т-абсолютная температура; постоянная Планка; q - заряд электрона; Фв-высота барьера; Е-напряженность электрического поля; Е:-энергия носителей (электронов или дырок); У(у) -функция Фаулера-Нордхейма.

С учетом выше изложенного, коэффициент усиления электрического поля можно рассчитать следующим образом. Сначала, путем численного интегрирования уравнения (1) рассчитываются зависимости 1(Уь) для различных значений эффективной высоты барьера Ф=(т*/то)1/3Фв при температурах Т = 77К и Т = 300К. Данные зависимости для значений qФ = 0,31; 0,52 и 0,72еУ при №=1,2-1015см_3 и У^0 были рассчитаны, измерены и приведены в виде, примера, для величины qФ = 0.31 на рисунке 2. Затем проводилось сравнение экспериментальных зависимостей 1(Уь) с расчетными зависимостями 1(Уь) до полного их совпадения и определялся коэффициент р из простого соотношения (4) :

ß = [Vb (теорет.знач)/ Vb (эксперимент.знач.)]

1/2

(4)

Легко видеть, что значения коэффициентов р для приемников излучения Si-ПИ-Р и Si-ПИ-W

составляет ßi « 128 и ß2 «13, соответственно. Эффективная высота барьеров Ф также определяется с помощью процедуры согласования описанной в [4,с.327]. Было установлено, что величина Ф для Si-ПИ-Р и Si-ПИ^ составляет qФp « 0,62еУ и qФw « 0,67еУ, соответственно.

Особенность представленной модели механизма токопереноса заключается в том, что температурные зависимости обратных токов Si - приемников излучения рассчитываются без введения ка ких-либо особых аппроксимаций. Для этого, как было отмечено ранее, проводится численное интегрирование уравнения (1) для различных значений величин ß, Фв и обратного напряжения смещения Vb.

Из анализа полученных данных можно определить величины напряженности локализованных (внутренних) электрических полей вблизи локальных скоплений примесных атомов, значения которых составляют Е « 106-107V/cm, что примерно на два порядка превышает максимальное электрическое поле в р-п-переходе Si-приемников излучения [5, с.1191]. Например, если взять Si-ПИ-Р с шириной р-п-перехода W = 20 цт, при напряжении Vb=10V величина Emaxp_n= 5000V/cm, а для приемника типа Si- ПИ-W величина Emaxp-n = 2,5-104 V/cm.

I, jjA

Рисунок 2 - Вольтамперная характеристика Si-n-p- детектора до (кривая 1-теория; кривая 2-эксперимент)

и после (кривая 3- эксперимент) ультразвуковой обработки при I*=0,4W/cm2, f=15MHz, t=125min при Т=300К.

На рисунках (1,2.) представлены изменения токовых характеристик после прохождения через Si-приемники излучения ультразвуковых волн частотой f = 15 MHz с интенсивностью I* = 0,4 W/cm2. Отчетливо видно, что кривые зависимости обратного тока от напряжения смещения Vb смещаются в область более низких значений токов (рис.1кривые 2,4; рис.2. кривая 3). После ультразвуковой обработки Si-приемников^, с.36], произошло уменьшение величины qO, то есть произошло уменьшение высоты потенциального барьера р-п-переходов образованных присутствием локальных скоплений примесных атомов.

Уменьшение обратных токов Si - р-п - приемников после прохождения через них ультразвуковых волн связано с по - всей видимости, с распадом локальных скоплений в ультразвуковых полях [7,с.3].

Заключение

В диффузионных Si-приемниках излучения прохождение ультразвуковых волн с частотой f<25 MHz и интенсивностью (мощностью) I*< 0.5 W/cm2: а) приводит к исчезновению эффекта "поляризации" и б) вызывает увеличение эффективности сбора неравновесных носителей заряда на электрические контакты в результате распада локальных скоплений примесных атомов, имеющих в своем составе атомы золота и выступавших до ультразвуковой обработки в роли эффективных центров захвата дрейфующих носителей заряда. Результатом процесса распада локальных скоплений примесных атомов является сглаживание потенциального рельефа в и равномерность распределения электрического тянущего поля в чувствительной

области, что и обеспечивает более эффективный и быстрый сбор носителей заряда на электрические контакты и тем самым улучшение функциональных характеристик диффузионных Si-приемников. Список использованной литературы:

1. Гаибов А.Г., Заверюхин Б.Н., Кревчик В.Д.// Тез.докл. XXXIII Совещание по ядерной спектропии и структуре атомного ядра.М.: Наука, Ленингр. отд-ние,1983. 19-21 апреля с.530.

2. Гаибов А.Г., Заверюхин Б.Н., Кревчик В.Д. и др. // Письма в ЖТФ. 1984.Т.10. В.10. с.616-620.

3. Заверюхина Е.Б., Заверюхина Н.Н., Лезилова Л.Н. и др. // Письма в ЖТФ. 2005. Т.31.В.1.с.54-66.

4. W.W.Dolan and W.P. Dyke// Phys. Rev., 1954, V.95, №2, p. 327-333.

5. Еремин В.К., Строкан Н.Б., Даненгирш С.С. "О природе крупномасштабных ловушек в особо чистом германии'//ФТП, 1977 т.11, в.6, с.1191-1193.

6. Заверюхина Н.Н., Заверюхина Е.Б., Власов С.И.,Заверюхин Б.Н. « Акустостимулированное изменение плотности и энергетического спектра поверхностных состояний в монокристаллах р-кремния» Письма в Журнал технической физики, 2008, 34, № 6, с.36-42

7. Мирсагатов Ш.А., Сапаев И.Б., Назаров Ж.Т. «Ультразвуковой отжиг поверхностных состояний в гетеропереходе инжекционного фотодиода p-Si/n-CdS/n+-CdS.».Неорганические материалы 2015,том51,№ 1 с.3-6

© Гаибов А.Г., Вахобов К.И., Ибрагимова Б.В., 2019

УДК 400.378

И.А. Батайкина

канд. физ.-мат. наук, доцент ФГБОУ ВО «МГУ им. H.H. Огарёва»,

г. Саранск, РФ battia@mail.ru

ОНЛАЙН - ОБРАЗОВАНИЕ: НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

Аннотация

Поколение студентов, привыкшие усердно записывать за преподавателем, хорошо помнят, каких усилий перед экзаменом или зачетом стоило собрать воедино весь материал, разобрать свой почерк или почерк своего друга. Сегодня жизнь студента стала намного легче. Большим подспорьем для будущего специалиста является цифровая образовательная среда, которая содержит огромный пласт электронного контента. О её возможностях и преимуществах пойдёт речь в данной статье.

Ключевые слова

Онлайн-образование, онлайн-технологии, открытые образовательные платформы, онлайн-курсы, слушатель онлайн-курса, электронный сертификат.

Сегодня онлайн-образованию в нашей стране уделяется самое пристальное внимание. В вузах обучается новое, цифровое поколение. Да и сами студенты заинтересованы в том, чтобы наряду с традиционными формами обучения активно внедрялись онлайн-технологии, позволяющие осваивать учебный материал самостоятельно и в удобное время.

В интернет-пространстве существует немало открытых образовательных платформ, например Coursera, Лекториум, Универсариум, Stepik и другие. Они предоставляют своим слушателям онлайн-курсы по различным тематикам. Наиболее значимой платформой подобного образования является платформа «Открытое образование» (https://opendu.ru/), созданная Ассоциацией «Национальная платформа открытого образования». Она учреждена ведущими университетами: МГУ, СПбПУ, СПбГУ, НИТУ «МИСиС», НИУ «ВШЭ», МФТИ, УрФУ и ИТМО. В настоящий момент на данной платформе в открытом доступе размещено более 350 курсов.

Онлайн-курсы, представленные на данной платформе, разработаны таким образом, что легко встраиваются в учебный процесс высшей школы. Как и в полноценной учебной программе, в них указаны компетенции, количество часов и зачётных единиц. Благодаря этому вузы могут внедрять онлайн-курсы в образовательные программы. Это позволит освоить отдельные модули, разделы или дисциплины в целом. Студент может составлять индивидуальную программу обучения и выбрать курс с количеством тех зачётных единиц, которые есть в учебном плане его направления подготовки.

Например, хочется студенту прослушать курс лекций по интересующей его дисциплине, разработанный преподавателями ведущих вузов страны. Пожалуйста! Сегодня для этого нет никаких преград. Главное - согласовать это с заведующим кафедрой, так как зачёт студенту будет ставить преподаватель данной кафедры. Основанием для зачёта будет сертификат, выданный студенту по итогам онлайн-курса.

Возможно, кому-то такая система может показаться сложной. Однако это не так! Ведь организацией, на первый взгляд, непростого процесса занимается не сам студент, а кафедра и учебно-методическое управление вуза. От студента требуется лишь инициатива и желание. Кстати, изучить курсы можно не только взамен каких-либо разделов, но и в качестве дополнительной информации. Список курсов, которые студенты нашего вуза могут изучать уже сегодня, представлен на сайте Центра развития дистанционного образования (http://do.mrsu.ru/) в разделе «Образование».

Обучение на подобных курсах проводится исключительно дистанционно, без контакта с преподавателем - разработчиком курса. Все задания, которые представлены в онлайн-курсе, имеют