Thermally stimulated desorption from class I CdS crystals and its effect on their electrical properties

Abstract

The thermally stimulated desorption (TSD) curves of oxygen (AMU 16) and cadmium from Class I photoconducting CdS platelets, grown in a N2H2S atmosphere, were studied in the temperature range from room temperature to 550°C. Substantial desorption of oxygen with a maximum around 350°C was observed. The TSD curve for cadmium exhibited a plateau near 400°C, attributed to the desorption of overstoichiometric cadmium from a thin layer near the crystal surface, followed by a sharp rise above 470°C associated with CdS evaporation. Changes in the spectral distribution of the photocurrent (SDP) and dark current were observed upon desorption. Their correlation with desorption and their reversibility upon exposure of the investigated platelets to O2 and an O2H2O mixture and to electron bombardment were investigated. A model for Class I crystals is presented, involving the existence of a Cd-rich semiconducting layer near their surface, that explains the observed SDP and dark current behavior. In particular, the disappearance of such a layer upon desorption to around 400°C can account for the observed transition from Class I to Class II SDP. Die thermisch angeregten Desorptionskurven (TSD) von Sauerstoff und Kadmium von photoleitenden CdS (Klasse I) Plättchen, die in einer N2H2S-Atmosphäre gezüchtet wurden, wurden im Temperaturbereich von 20 bis 550°C untersucht. Beträchtliche Desorption von Sauerstoff mit einem Maximum nahe 350°C wurde beobachtet. Die TSD-Kurven zeigen ein Plateau bei 400°C, das der Desorption von überstöchiometrischem Kadmium von oberflächennahen Schichten zugeschrieben wird. Es wird von einem steilen Anstieg oberhalb 470°C gefolgt, verursacht durch beginnende Verdampfung von CdS. Änderungen in der spektralen Verteilung der Photoleitung (SDP) und der Dunkelleitung werden nach der Desorption beobachtet. Reproduzierbarkeit nach Zulassen von O2 und O2H2O oder Elektronenbeschuß wurden untersucht. Ein Modell für Klasse-I-CdS-Kristalle wird vorgeschlagen. Es enthält eine kadmiumreiche halbleitende Schicht in der Nähe der Oberfläche. Das Verschwinden dieser Schicht nach Desorption oberhalb 400°C kann den Übergang von Klasse-I- zu Klasse-II-Kristallen verständlich machen.