Propriedades de fotocondutividade e transporte elétrico em filmes de Pb₁₋ₓEuₓTe e Bi₂Te₃.

Abstract

Neste trabalho investigou-se o efeito de fotoconductividade em filmes Pb₁₋ₓEuₓTe tipo p para valores de x no intervalo 0.01 – 0.1 e para temperaturas variando entre 77K e 300K. As medidas a T=300K revelaram uma clara transição de fotocondutividade negativa para positiva à medida que a concentração de Eu aumenta. Esta transição está relacionada com transição metal-isolante que ocorre devido à desordem originada pela introdução de átomos de Eu e é uma transição de Anderson. Nesta investigação, descobriu-se que, do ponto de vista de aplicação, a amostra x = 0.06 revelou-se a mais adequada, isto é, apresenta um sinal quase sem ruído e a resposta de amplitude da fotocondutividade mais elevada. A fotocondução para a amostra com x = 0.06 foi investigada, detalhadamente, no intervalo de temperatura de 77 a 300 K e, surpreendentemente, várias transições adicionais foram observadas com amplitudes que atingiram cerca de 200 vezes do valor original antes da iluminação. Foi verificado que esse comportamento anômalo é uma consequência da dinâmica das taxas de geração e recombinação entre as bandas e o nível 4f e um nível de defeito localizado dentro do gap. O efeito de fotocondutividade também foi investigado para filmes x ~ 0.02, 0.05, e 0.09 na faixa de temperatura de 77 até 300K e apresentaram um comportamento diferente do observado no filme com x = 0.06. O efeito de fotocondutividade negativa foi visível na amostra x ~ 0.02 e o efeito de fotocondutividade positiva foi mostrado no filme x ~ 0.05. Estas diferentes respostas de fotocondução estão relacionadas com as taxas de geração e recombinação entre as bandas e um nível de defeito localizado dentro do gap. Quanto ao filme de x~0.09, a sua resposta à fotocondução foi negativa e tal como o filme x~0.06 apresentou resposta à luz centenas de vezes maior que observada ao valor original sem iluminação para baixas temperaturas. As medidas da fotocondutividade em filmes Bi₂Te₃ indicaram que as amostras apresentam fotocondutividade negativa, onde a condutividade se reduz sob iluminação, em toda a gama de temperaturas. Além disso, essas medidas revelaram a presença de efeito de fotoconductividade persistente para baixas temperaturas, 77K – 170K, o que pode estar associado à existência de um nível de defeito dentro do gap. A partir das curvas de decaimento da fotocondutividade foram determinados os tempos de recombinação em função da temperatura e, portanto, foi obtida deste modo a energia associada às armadilhas localizadas dentro da banda proibida. Este estudo revela o efeito da desordem nas propriedades de fotocondutividade em filmes de Bi₂Te₃ e o papel dos estados de superfície no efeito da fotocondutividade negativa.