J. Phys. France 39, 1299-1309 (1978)
DOI: 10.1051/jphys:0197800390120129900

Caractérisation du piège à électrons responsable des échos acoustiques holographiques dans le CdS photoconducteur

G. Bastide, G. Sagnes et M. Rouzeyre

Centre d'Etudes d'Electronique des Solides U.S.T.L., place E.-Bataillon, 34060 Montpellier Cedex, France

Abstract
We present results of holographic écho experiments in photoconducting CdS crystals, ρ ≈104 Ω . cm, carried out in the temperature range 180 K-350 K, with SAW pulses in the 100 MHz range and peak powers around 1 dBm. These results corroborate the idea that, in piezoelectric semiconductors with a large conduction electron density, the holographic space charge pattern is due to the local change of the electron exchange kinetics between electron-traps and the conduction band. The temperature dependence of the relaxation time of the stored interference pattern allows us to obtain the activation energy, Ec- Et ≈ 100 meV, and the capture cross-section, S ≈ 10-23 cm2, of the involved electron trap. Identical values are also found by studying the temperature variation of the photoresistance transients in the same sample. These last transients are shown to be governed by the same relaxation processes as the acoustic memory. To perform this experiment we have initiated a Deep Level Transient Spectroscopy method which does not require a depleted region, as does the usual capacitance method, and is applicable to high resistivity materials.

Résumé
Nous présentons les résultats d'expériences d'échos holographiques réalisées sur des monocristaux de CdS photoconducteur, ρ ≈ 104 Ω . cm, entre 180 K et 350 K. Les impulsions acoustiques utilisées sont dans la gamme des 100 MHz avec des puissances de l'ordre du dBm. Ces résultats confirment que dans ce matériau à forte concentration de porteurs l'inscription de l'hologramme est due à une modification spatialement périodique de l'état de charge d'un niveau piège par altération des cinétiques d'échange d'électrons avec la bande de conduction. L'étude des variations avec la température du temps de stockage permet d'atteindre l'énergie d'activation du piège impliqué, Ec - Et ≈ 100 meV et sa section de capture S ≈ 10-23 cm2. Ce résultat est confirmé par une étude des transitoires de photoconductivité qui relèvent du même mécanisme de relaxation. Pour ce faire, nous avons mis au point une technique de spectroscopie des niveaux profonds qui, contrairement aux méthodes capacitives, ne nécessite plus la présence d'une zone dépeuplée et est donc applicable à des matériaux massifs de forte résistivité.

PACS
4360S - Acoustic holography.
7155A - Metals, semimetals, and alloys.
7240 - Photoconduction and photovoltaic effects.
7250 - Acoustoelectric effects.

Key words
acoustic holography -- acoustoelectric effects -- cadmium compounds -- conduction bands -- electron traps -- exchange interactions electron -- II VI semiconductors -- photoconducting materials -- piezoelectric semiconductors