Анотація до роботи:

Артеменко О.С. Вплив адсорбції молекул аміаку на поверхневі явища в p-n переходах на основі напівпровідників А^III B^V. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.10 – фізика напівпровідників і діелектриків. – Одеський національний університет ім. І.І. Мечникова, Одеса, 2004.

Встановлено, що в p-n структурах на основі GaAs, GaAs–AlGaAs та GaP, поміщених в пари аміаку, виникає додатковий поверхневий струм. Результати пояснюються утворенням провідного поверхневого каналу під дією електричного поля іонів аміаку, адсорбованих на поверхні власного оксиду.

Дослідження кінетики наростання та спадання поверхневого струму при адсорбції та десорбції молекул аміаку при різних температурах свідчить про наявність в p-n переходах на основі GaAs зі шліфованою боковою поверхнею „повільних” поверхневих рекомбінаційних центрів з висотою потенціального бар’єра для електронів =0,480,54еВ.

Вплив парів аміаку на морфологію поверхні p-n-структур на основі GaAs досліджено за допомогою еліпсометричних вимірювань та методами атомно–силової мікроскопії. Показано, що обробка пластин GaAs в парах аміаку покращує однорідність оксидного шару і не впливає на швидкість поверхневої рекомбінації.

Зміну ВАХ p-n структур під дією парів аміаку можна використати для створення сенсора даних парів. Результати даних досліджень свідчать, що сенсори парів аміаку на основі p-n переходів можуть працювати тривалий час в повторному режимі

Сукупність експериментальних даних, отриманих при виконанні дисертаційної роботи, дозволяє встановити основні фізичні процеси, які протікають на поверхні p-n переходів на основі напівпровідників А^IIIВ^V під впливом оточуючого газового середовища, та дозволяють створити сенсори парів аміаку.

На основі проведених досліджень було встановлено:

Аналіз стаціонарних вольт–амперних характеристик прямих та зворотних поверхневих струмів у подвійних лазерних гетероструктурах на основі GaAs–GaAlAs та p-n структурах на основі GaAs та GaP показав, що насичені пари дистильованої води, етилового спирту і ацетону практично не впливають на поверхневі струми досліджених структур. Пари аміаку ведуть до різкого зростання поверхневого струму в p-n переходах на основі напівпровідників А^IIIВ^V. Поява додаткового поверхневого струму пояснюється утворенням провідного поверхневого каналу в р-області під дією електричного поля, яке створюють адсорбовані іони аміаку.

Підвищення температури веде до зменшення величини додаткового поверхневого струму, що пояснюється зростанням ймовірності десорбції іонів аміаку. Енергія активації для десорбції молекул аміаку з поверхні GaAs складає E_а=0,29 еВ.

Кінетика наростання поверхневого струму в p-n переходах при підвищенні концентрації аміаку в навколишній атмосфері значно повільніша, ніж кінетика спадання струму при зменшенні парціального тиску аміаку. Затягування кінетики наростання додаткового поверхневого струму p-n структур після впуску парів аміаку і спадання струму, після видалення парів аміаку, обумовлено заповненням електронами глибоких поверхневих рівнів та термічним вивільненням електронів з даних рівнів.

В p-n переходах на основі GaAs із шліфованою поверхнею виявлено існування поверхневих рекомбінаційних центрів з малим перерізом захоплення електронів, з потенціальним бар’єром висотою =0,480,54еВ.

Дослідження шару поверхневого оксиду на GaAs до та після взаємодії з парами аміаку за допомогою еліпсометричних вимірювань показало, що ефективний коефіцієнт заломлення оксидної плівки та оптична товщина плівки при обробці в парах аміаку збільшуються і мало відрізняються від зразка до зразка.

Вимірювання за допомогою атомно–силової мікроскопії показало, що пари аміаку роблять шар поверхневого окису більш однорідним.

Зміна стаціонарних характеристик гетероструктур при впуску атмосфери аміаку може бути використана для створення селективних газових сенсорів. Час відгуку лазерних p-n гетероструктур на основі GaAs–GaAlAs як сенсора парів аміаку при кімнатній температурі не перевищує 100с. Найвищу чутливість до парів NH₃ мають p-n переходи з шліфованою боковою поверхнею на основі GaAs, але час відгуку їх як сенсорів дуже великий.

Результати даних досліджень свідчать, що сенсори парів аміаку на основі p-n переходів можуть працювати тривалий час в повторному режимі.

Публікації автора:

1. Артеменко Е.С., Маслеева Н.В., Птащенко А.А., Птащенко Ф.А. Влияние окружающей атмосферы на поверхностный ток в p-n гетероструктурах на основе GaAs-AlGaAs // Вісник Одеського державного університету. Сер. фіз.-мат. науки. – 2000. – Т. 5, вип. 3 – С. 185 – 190.

2. Птащенко О.О., Артеменко О.С., Птащенко Ф.О. Вплив газового середовища на поверхневий струм в p-n гетероструктурах на основі GaAs–AlGaAs // Матеріали VIII Міжнародної конференції з фізики і технології тонких плівок. – Івано–Франківськ (Україна), 2001. – С. 144.

3. Артеменко О.С., Птащенко Ф.О. Вплив парів аміаку на поверхневий струм в p-n гетероструктурах на основі GaAs–AlGaAs // Тези доповідей Міжнародної конференції студентів і молодих науковців з теоретичної та експериментальної фізики ЕВРІКА. – Львів (Україна), 2001. – С. 120.

4. Птащенко О.О., Артеменко О.С., Птащенко Ф.О. Вплив газового середовища на поверхневий струм в p-n гетероструктурах на основі GaAs–AlGaAs // Фізика і хімія твердого тіла.– 2001.– Т. 2, № 3. – С. 481 – 485.

5. Артеменко О.С., Птащенко Ф.О. Вплив парів аміаку на поверхневий струм в p-n гетероструктурах на основі GaAs–AlGaAs // Вісник Львівського університету. Серія фізична.– 2001. – Вип. 34. – С. 117 – 122.

6. Артеменко О.С., Маслєєва Н.В., Птащенко О.О., Птащенко Ф.О. Вплив парів аміаку на поверхневий струм p-n структур на основі напівпровідників A^IIIB^V // Вісник Одеського державного університету. Сер. фіз.-мат. науки. – 2001.– Т. 6, вип. 3. – С. 147 – 153.

7. Птащенко О.О., Артеменко О.С., Птащенко Ф.О. Характеристики p-n структур як газових сенсорів // 1-а Українська наукова конференція з фізики напівпровідників. – Одеса (Україна), 2002. – Т. 2. – С. 76.

8. Птащенко О.О., Артеменко О.С., Птащенко Ф.О. Вплив парів аміаку на електричні та фотоелектричні явища в p-n переходах на основі GaAs // IХ Міжнародна конференція з фізики і технології тонких плівок. – Івано–Франківськ (Україна), 2003. – С. 169 – 170.

9. Птащенко О.О., Артеменко О.С., Птащенко Ф.О. Кінетика поверхневого струму, пов’язаного з адсорбцією іонів у p-n переходах // Фотоелектроника. – 2003, вип. 12. – С.50 – 54.