Исследование долговременной релаксации фотопроводимости в Si в связи с проблемой шума $1/f$

В образцах кремния ($n$-Si, удельное сопротивление $\rho\sim 200\div 300$ Ом$\,\cdot\,$см), в которых ранее был исследован объемный шум $1/f$, изучен процесс долговременной релаксации фотопроводимости при 300 и 77 K. Показано, что долговременной спад фотопроводимости наблюдается даже в весьма совершенном кремнии со свойствами, близкими к свойствам ростового материала. По мере ухудшения структурных свойств материала амплитуда долговременной проводимости возрастает. Обнаружено, что процесс долговременной релаксации фотопроводимости возникает за счет двух механизмов. Барьерный механизм фотопроводимости, хорошо известный из литературы, преобладает на временах спада $t \gtrsim 10^{-2}$ с. Для этого механизма исследовано полевое гашение долговременной фотопроводимости.
На временах релаксации $t \lesssim 10^{-2}$ с преобладает другой механизм релаксации, слабо зависящий или практически не зависящий от температуры электронов. Показано, что все экспериментальные зависимости качественно хорошо объясняются, если предположить, что этот механизм релаксации состоит в захвате возникающих в результате освещения дырок на уровни хвоста плотности состояний вблизи края зоны проводимости и их последующей рекомбинации с избыточными свободными электронами. Плотность уровней в хвосте возрастает по мере ухудшения структурного совершенства материала, что ведет к возрастанию уровня шума $1/f$.