Rev. Phys. Appl. (Paris) 13, 565-569 (1978)
DOI: 10.1051/rphysap:019780013011056500

Niveaux profonds dans les matériaux à haute résistivité : Si et Cds

C. Merlet, 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
Some results of Deep Level Transient Spectroscopy in high resistivity materials, silicon and cadmium-sulfide, are presented. The classical DLTS analysis is applied to photocurrent transients between 2 ohmic contacts. In silicon the method allows the characterization of minority carrier traps. This is directly demonstrated by using a 200 Ω cm sample on which capacitance, photocapacitance and photocurrent transients are simultaneously studied. These electron traps with activation energies Ec - E t = 86, 156 and 550 meV are detected, as well as a hole trap corresponding to Et - Ev = 330 meV. In another Si sample, p = 104 Ω cm, the only detected level corresponds to E t - Ev = 247 meV. In semi-insulating CdS, p > 108 Ω cm, three deep levels are detected but only one is characterized. Its activation energy is E = 100 meV and it is assumed to be an electron trap.

Résumé
Nous présentons des résultats de spectroscopie transitoire de niveaux profonds obtenus sur des matériaux homogènes de haute résistivité, silicium et sulfure de cadmium. On applique à des transitoires de photocourant entre contacts ohmiques la méthode usuelle d'analyse différentielle des transitoires de capacité utilisée pour des matériaux conducteurs. Dans le silicium N compensé la méthode permet de caractériser les pièges à minoritaires. Nous en fournissons une démonstration expérimentale directe avec un échantillon de résistivité égale à 200 Ω cm sur lequel on peut réaliser simultanément une jonction Schottky. La méthode capacitive classique révèle la présence de 3 pièges à électrons : Ec - Et = 86,156 et 550 meV alors que la photo-capacité et la photoconductivité révèlent celle d'un piège à trous : E t - Ev = 330 meV. Dans un autre échantillon de silicium, p = 104 Ω cm, le seul niveau détecté correspond à E t - Ev = 247 meV. Dans le sulfure de cadmium semi-isolant, p > 108 Ω cm, nous avons détecté la présence de 3 centres profonds et caractérisé l'un d'entre eux. Son énergie d'activation est E = 100 meV et nous pensons qu'il s'agit d'un piège à électrons.

PACS
7155F - Impurity and defect levels in tetrahedrally bonded nonmetals.
7240 - Photoconduction and photovoltaic effects: photodielectric effects.
7280C - Electrical conductivity of elemental semiconductors.
7280E - Electrical conductivity of III V and II VI semiconductors.
2520C - Elemental semiconductors.
2520D - II VI and III V semiconductors.
4210 - Photoconducting materials and properties.

Key words
cadmium compounds -- elemental semiconductors -- hole traps -- II VI semiconductors -- photoconductivity -- silicon -- Si -- CdS -- high resistivity materials -- DLTS analysis -- photocurrent transients -- ohmic contacts -- minority carrier traps -- capacitance -- photocapacitance -- electron traps -- activation energies -- hole trap -- deep levels -- semiinsulator -- elemental semiconductor -- II VI semiconductor