Влияние ступенчатого профиля состава на формирование инверсии в пленках материала кадмий-ртуть-теллур

Варизонные слои Hg1-xCdxTe (КРТ) используются для пассивации поверхности пленок этогоматериала в фотоприемниках с целью подавления поверхностной рекомбинации неравновесныхносителей заряда. С другой стороны, при наличии в изолирующем диэлектрике заряда наличиеширокозонного слоя на поверхности пленок КРТ влияет на условия формирования в системеинверсии, являющейся паразитным фактором с точки зрения работы фотодиодов матрицы.Исследованию влияния профиля состава на формирование инверсии в пленках КРТ было посвященозначительное количество работ (см., например, работу [1] и цитированную в ней литературу). Однаков этих работах при расчете областей пространственного заряда (ОПЗ) в основном анализировалсяслучай профилей состава с плавным спаданием стехиометрического коэффициента x в объем пленки.Такие распределения не позволяют получить ясного представления об обстоятельствах изависимостях, определяющих влияние параметров варизонных слоев на величину поверхностногоинверсионного потенциала полупроводника.В настоящей работе нами был проанализирован допускающий гораздо более прозрачный анализмодельный случай распределения x в форме ступеньки состава. Рассматривались ситуации, когдаинверсия формируется у поверхности либо на границе широкозонного слоя (КРТ-1) и узкозонногоКРТ (КРТ-2) p-типа проводимости (случаи относительно узких и относительно широкихширокозонных слоев, соответственно).Рассмотрим для примера первый случай. При одинаковомуровне легирования различие величин электронногосродства и ширины запрещенной зоны КРТ-1 и КРТ-2приводит к различию уровней Ферми в двух материалах и кразрыву краев зон для электронов и дырок на контактнойгранице (величиной Δn и Δp, соответственно). Приконтактировании в условиях квазинейтрального объема (КО)выравнивание уровней Ферми между двумя материаламиосуществляется в основном благодаря перетеканию частидырок из КРТ-1 в КРТ-2 с образованием на контактнойгранице двойного заряженного слоя. Величинаповерхностного потенциала для формирования инверсии φinvопределяется при увеличения величины поверхностногопотенциала φs до появления в системе инверсии, и здесьвозможны два случая: когда контакт между КРТ-1 и КРТ-2на момент формирования инверсии находится в областиобеднения и когда этот контакт находится в КОполупроводника. Во втором случае двойной заряженныйслой исчезает с восстановлением разрыва края валентнойзоны, в первом же случае такого восстановления непроисходит (ввиду большого значения длины Дебая посравнению с толщиной слоя КРТ-1). Нетрудно видетьпоэтому, что величина φinv должна отличаться от потенциала инверсии узкозонного полупроводника(когда вся система образована узкозонным материалом КРТ-2) на величину Δn и Δn + Δp (первый ивторой случай, соответственно). Аналогичным образом может быть проанализирован случай, когдаинверсия в системе возникает на границе между материалами КРТ-1 и КРТ-2.Выявленные закономерности были подтверждены численными расчетами, основанными нарешении нелинейного уравнения Пуассона для рассматриваемой системы (см. рисунок). Также былоизучено влияние параметров системы на формирование в ней инверсии. Полученные данные могутбыть полезны при выборе оптимальных параметров варизонных слоев в фоточувствительныхпленках КРТ-фотоприемников.