Abstract
Studies of electrical characteristics, deep traps spectra, microcathodoluminescence (MCL) spectra of undoped and donor (Pb, Ca) doped TlBr crystals as influenced by growth conditions (Br pressure, Ar pressure, growth in air) are presented. It is shown that, for the 85−320 K temperature range, the crystal conductivity was determined not by ionic conductance but by the density of electrons and holes supplied by the ionization of deep centers. Centers with activation energies of 1−1.2 eV that pin the Fermi level in donor doped crystals are shown to play a prominent role in the recombination of nonequilibrium charge carriers. In undoped crystals the Fermi level is pinned near Ev+0.8 eV and these centers are also active in the recombination of charge carriers and are responsible for the MCL band peak near 1.85 eV. The temperature dependence of photocurrent in undoped crystals is strongly influenced by electron trapping on relatively shallow centers located 0.1−0.2 eV below the conduction band edge. Deep traps spectra revealed the presence of centers with activation energies 0.36, 0.45, 0.6 eV whose concentration increases with donor doping. Doping with Pb or Ca increases the dark resistivity of the crystals by about an order of magnitude, but Pb doping enhances the density of deep traps, which is not favorable for use of this material in radiation detectors.
Highlights
Ключевые слова: таллия бромид, глубокие уровни, фотоэлектронная релаксационная спектроскопия глубоких уровней, микрокатодолюминесценция, радиационные детекторы, ионная проводимость, электронная проводимость
Effects of impurity doping on ionic conductivity and polarization phenomena in TlBr
Ключевые слова: установка и метод плавающей зоны, погруженный в расплав нагреватель, кремний, гранный рост, линейные и точечные дефекты
Summary
Исследованы электрические характеристики, спектры глубоких ловушек, спектры микрокатодолюминесценции (МКЛ) нелегированных и легированных донорами (Pb, Ca) кристаллов TlBr и изучено влияние на эти характеристики условий выращивания (противодавление брома, противодавление аргона, выращивание на воздухе). Данные же авторов работы [8] указывают на то, что ионная проводимость в нелегированных кристаллах, скорее всего, доминирует лишь при температурах выше ~350 К, а при более низких температурах преобладает только для кристаллов с сильным легированием донорами или акцепторами. Теоретические расчеты, проведенные в работах [5, 6, 11], показали, что собственные точечные дефекты в бромиде таллия, по−видимому, не создают глубоких состояний в запрещенной зоне, за исключением междоузельного брома Bri, который является глубоким акцептором с уровнем около Ev+1,2 эВ, но при этом имеет высокую энтальпию образования и не должен наблюдаться при равновесных условиях [11]. Каков механизм проводимости (электронный или ионный) в нелегированных и легированных мелкими донорами кристаллах TlBr для наиболее актуального с точки зрения работы радиационных детекторов интервала температур 250—320 К. Изучен также вопрос о влиянии стехиометрии и легирования на спектр глубоких ловушек в бромиде таллия, что позволит идентифицировать класс точечных дефектов, ответственных за ловушки, и сопоставить эти данные с предсказаниями теории
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callMore From: Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering
Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
