Релаксационные процессы на поверхности GaAs с адсорбированными слоями цезия и кислорода / Хорошилов В.С., Журавлев А.Г., Альперович В.Л.

Изучение неравновесных явлений на поверхности полупроводников при адсорбциипосторонних атомов представляет как научный, так и практический интерес. Научный интерес связанс выяснением механизмов прилипания, диффузии и встраивании адатомов. Практический интересобусловлен влиянием неравновесных явлений на работу полупроводниковых приборов, таких какфотоэмиттеры p-GaAs(Cs,O) с отрицательным эффективным электронным сродством [1].Поверхности Cs/GaAs с относительно небольшим (0.2-0.4 эВ) положительным сродством такжепривлекают внимание в связи с возможностью повышения эффективности преобразования солнечнойэнергии [2]. Степень неравновесности и скорость релаксации к равновесию зависит от потокаадатомов на поверхность и температуры. Ранее нами были изучены дозовые зависимости ирелаксационная кинетика тока фотоэмиссии, электронного сродства и вероятностей выходаэлектронов в вакуум на поверхности GaAs с неравновесными слоями цезия [3]. Можнопредположить, что адсорбция кислорода позволит существенно изменить ("стабилизировать")фотоэмиссионные свойства поверхности GaAs(Cs,O). Цель данной работы состоит вэкспериментальной проверке этого предположения путём измерения релаксационной кинетики токафотоэмиссии при адсорбции цезия и кислорода на поверхности GaAs(001) при различныхтемпературах.Эксперименты проводились в сверхвысоковакуумной установке на эпитаксиальных слояхсильнолегированного р-GaAs(001) с концентрацией дырок 7×1018 см-3. При адсорбции цезия,максимум дозовой зависимости при Cs покрытии около 0.5 монослоя и релаксационное увеличениетока фотоэмиссии после выключения Cs источника сменяется насыщением дозовой зависимости ирелаксационным падением тока фотоэмиссии, соответственно, при сравнительно небольшомповышении температуры (от T=20°С до 150°С). Изменения дозовой зависимости квантового выходафотоэмиссии при повышении температуры обусловлены качественными изменениями дозовойзависимости поверхностного изгиба зон [3]. Изменение знака релаксационной кинетикисвидетельствует о том, что эта кинетика обусловлена различными процессами в цезиевом слое, поразному зависящими от температуры. Рост фототока при релаксации в диапазоне «низких»температур от 20°С до 80°С обусловлен, по-видимому, релаксацией истинного сродства, а падениепри «высоких» температурах 80°С-150°С – релаксацией изгиба зон. Показано, что адсорбциякислорода на поверхности Cs/GaAs приводит к повышению стабильности фотоэмиссионных свойствповерхности GaAs(Cs,O). При этом амплитуды релаксационной кинетики тока фотоэмиссииуменьшается приблизительно в 3 раза. Во всем исследованном диапазоне температур (от 20°С до150°С), после адсорбции кислорода наблюдается рост квантового выхода фотоэмиссии,обусловленный релаксацией истинного электронного сродства на поверхности GaAs(Cs,O).