Numéro
J. Phys. France
Volume 31, Numéro 7, juillet 1970
Page(s) 681 - 689
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:01970003107068100
J. Phys. France 31, 681-689 (1970)
DOI: 10.1051/jphys:01970003107068100

Détermination des paramètres de piégeage du sulfure de zinc en couches minces

Gérard Marchal

Laboratoire d'Electronique et de Physique du Solide de l'E. N. S. E. M., Nancy


Abstract
ZnS thin films were deposited on silica substrates by vacuum evaporation. Trap energies and densities were determined from the measurements of space charge limited and thermally stimulated currents. It is observed that In makes on ohmic contact if deposited on ZnS at room temperature whereas Al needs a ZnS temperature of 150 °C. The dark I- V characteristics show several parts. Particular attention is given to the voltage dependences I ∝ Vn (3 < n < 7) and to I ∝ V2. The results are analyzed in terms of a two level model. The first located at 0.71 eV below the conduction band shows an exponential trap distribution in energy. The second located at 0.32 eV below the conduction band is discrete. The trap densities of the two levels are found to be 1015 and 2 x 1020 cm-3 respectively. These results are confirmed by the measurements of thermally stimulated currents after optical or electronic injection. Three trapping levels located at 0.73, 0.24 and 0.10 eV below the conduction band are observed. The densities are 6 x 1015, 3 × 1015 and 3 × 10 14 cm-3 respectively. The resulting data are compared to values observed on ZnS powders and single crystals. An attempt to identify the traps is carried out.


Résumé
Les énergies et les densités des pièges présents dans les couches minces de ZnS, déposées par évaporation sous vide sur des supports en silice, ont été déterminées à partir des mesures de courants limités par la charge d'espace et de courants stimulés thermiquement. L'auteur a trouvé que l'indium réalise un contact ohmique lorsqu'il est déposé sur le ZnS à la température ambiante alors que pour l'aluminium la couche de ZnS doit être maintenue à 150 °C. Les caractéristiques courant (I)-tension (V) à l'obscurité présentent plusieurs régions ; en particulier une où I ˜ Vn avec 3 < n < 7 et une autre où I ˜ V2. Les résultats sont interprétés à partir d'un modèle théorique à 2 niveaux. L'un, situé à 0,71 eV en dessous de la bande de conduction, possède une distribution exponentielle des pièges en fonction de l'énergie. L'autre, discret, est situé à 0,32 eV en-dessous de la bande de conduction. Les densités de pièges de ces deux niveaux sont respectivement 1015 et 2 x 1020 cm-3. La mesure des courants stimulés thermiquement après injection optique ou électronique confirme l'étude précédente. Elle fournit trois niveaux pièges situés à 0,73, 0,24 et 0,10 eV en-dessous de la bande de conduction dont les densités sont respectivement égales à 6 x 1015, 3 × 1015 et 3 × 1014 cm-3. Ces résultats sont comparés à ceux obtenus sur des poudres et des monocristaux de ZnS et une identification de ces pièges est proposée.

PACS
7350G - Charge carriers: generation, recombination, lifetime, trapping, mean free paths.
7361G - II-VI semiconductors.

Key words
electron traps -- impurity electron states and effects -- semiconductor materials -- thick films -- thin films -- zinc compounds