Отрицательная фотопроводимость и поверхностно-барьерный фотодиодный эффект – два взаимосвязанных поверхностных фотоэффекта в макропористом кремнии

Abstract

Обнаружено одновременное проявление двух поверхностных фотоэффектов в макропористом кремнии (МПК): отрицательной фотопроводимости (ФП) и поверхностно-барьерного фотодиодного (ПБФД) эффекта. Отрицательная ФП МПК проявлялась в том, что при освещении образца МПК его проводимость уменьшалась до значения меньшего, чем темновое. ПБФД эффект проявлял себя тем, что кривые люкс-амперных характеристик – зависимости ФП от интенсивности освещения – не совпадали при прямом и обратном направлениях тока, и с увеличением интенсивности освещения это расхождение увеличивалось. Полученные экспериментальные результаты объясняются образованием на поверхности полупроводника (МПК) инверсионного изгиба зон из-за прилипания на так называемых “медленных” поверхностных уровнях основных носителей заряда, что вызывает отрицательную ФП. С другой стороны, инверсионный р-слой, образующийся при этом, с объемом кремния n-типа создают индуцированный p-n-переход с весьма малой глубиной залегания (0,05 – 0,1 мкм), т.е. поверхностно-барьерный фотодиод.

The simultaneous display of two surface photoeffects in macroporous silicon – negative photoconductivity and surface-barrier photodiode effect – have been observed. Negative photoconductivity is manifested itself in the fact that when illuminating the sample of macroporous silicon, its conductivity decreased to a value smaller than the dark one. Surface-barrier photodiode effect manifested itself in the fact that the curves of lux-ampere characteristics – dependence of photoconductivity on the intensity of illumination – did not coincide in the case of the forward and reverse current and with the light intensity increase this difference is rised. The experimental results are explained by formation of the inversion band bending on the surface of semiconductor (macroporous silicon) due to capture of the majority carriers at the so-called slow surface levels, which causes negative photoconductivity. On the other hand, this formed inversion p-layer together with n-type silicon bulk create an induced p-n junction with the very small depth (0.05 – 0.1 μm), i.e. surface-barrier photodiode.