Эффекты неупругой релаксации в полупроводниковых соединениях типа A3B5

• Автор: Митрохин, Виктор Иванович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 204 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ И ОБРАЗЦЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Выбор метода измерения внутреннего трения в монокристаллических полупроводниках

1.2. Установка для измерения внутреннего трения

1.2.1. Конструкция установки для измерения внутреннего

трения

1.2.2. Структура электрической части установки для

измерения внутреннего трения

1.2.3. Анализ погрешности измерения внутреннего трения

1.3. Дополнительные методики, использованные в работе
1.4. Подготовка образцов для измерений
Основные результаты и выводы к главе
ГЛАВА 2. ВНУТРЕННЕЕ ТРЕНИЕ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ А3В5, СВЯЗАННОЕ С РЕЛАКСАЦИЕЙ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА
2.1. Исследование процессов релаксации носителей заряда в полупроводниках с глубокими центрами
2.1.1. Определение параметров глубоких центров методами релаксационной спектроскопии
2.1.2. Затухание звука в полупроводниках, обусловленное электронной релаксацией
2.2. Постановка задачи исследования внутреннего трения в высокоомных полупроводниках А3В
2.3. Экспериментальные результаты исследования внутреннего трения
в высоокоомных полупроводниках А3В5 с глубокими центрами

2.4. Полуизолирующие полупроводники А В во внешнем переменном электрическом поле
2.5.Внутреннее трение, связанное с глубокими центрами, в />+-/?°-ж-п°-структурах арсенида галлия
2.6. Наблюдение электронно-механической релаксации, обусловленной глубокими центрами, в ионно-имплантированных слоях арсенида галлия и фосфида галлия
Основные результаты и выводы к главе
ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МЕХАНИЗМА ПОГЛОЩЕНИЯ
ЗВУКА В ВЫСОКООМНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ А3В
3.1 Качественная физическая модель релаксационного процесса
3.1.1 Предварительный анализ экспериментальных результатов
3.1.2 Связь внутреннего трения с пьезоэлектрическим эффектом
3.1.3 Релаксация “встроенного” электрического поля как
механизм внутреннего трения
3.1.4. Термоэмиссия носителей заряда с глубоких центров как
контролирующая стадия релаксационного процесса
3.2. Анализ параметров релаксационного процесса
3.2.1. Постановка задачи
3.2.2. Связь с задачей о емкостной спектроскопии
3.2.3. Полупроводник без ловушек
3.2.4. Полупроводник с ловушками
3.2.5. Обсуждение результатов
Основные результаты и выводы к главе
ГЛАВА 4. АКУСТООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ А3В5 С ГЛУБОКИМИ ЦЕНТРАМИ
4.1. Исследование примесных состояний глубоких центров в
полупроводникахА3В5 оптическими методами

4.2. Воздействие оптического излучения на внутреннее трение в
полупроводниках А3В5 с глубокими центрами
4.2.1 Постановка задачи
4.2.2 Методика экспериментов
4.2.3 Температурная зависимость ВТ при оптическом облучении
4.2.4 Спектральная зависимость подавления ВТ в ОаАз с глубокими примесями
4.2.5. Кинетика ВТ при оптическом облучении ОаАз<Сг>
4.2.6. Кинетика ВТ при оптическом облучении ОаАь<Ре >
4.2.7. Качественная модель акустооптического релаксационного процесса
Основные результаты и выводы к главе
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ОТЖИГА НА ВНУТРЕННЕЕ ТРЕНИЕ В АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ И АРСЕНИДЕ ИНДИЯ, СВЯЗАННОЕ С ДЕФЕКТАМИ
5.1. Структура и термическая устойчивость дефектов в
монокристаллических полупроводниках
5.2. Воздействие термического отжига на параметры глубоких
центров в полуизолирующем арсениде галлия
5.2.1. Постановка задачи
5.2.2. Образцы и методика исследования
5.2.3. Экспериментальные результаты исследования термического отжига полуизолирующего ОаАэ с глубокими центрами
5.2.4. Обсуждение результатов термического отжига полуизолирующего ОаАэ с глубокими центрами
5.3.Внутреннее трение ОаАз и 1пАэ, подвергнутых лазерной обработке
5.3.1.Постановка задачи
5.3.2. Методика экспериментов

этих ГЦ (изменение температуры, оптическое облучение и др.), регистрируют изменение обратного тока через барьерную структуру, по которому рассчитывают различные параметры ГЦ, такие как энергия ионизации, концентрация центров, сечение фотоионизации носителей заряда и пр. При этом вместе с постоянным напряжением обратного смещения на барьерную структуру могут подаваться импульсы напряжения той же полярности и исследоваться кривые релаксации обратного тока при различной величине постоянного смещения, а также измеряться вольтамперные, вольтфарадные характеристики переходов и спектры их фотоемкости [10].
Наиболее изученными глубокими примесями в арсениде галлия являются примеси хрома и железа. Эти примеси позволяют получать ОаАэ с удельным сопротивлением до 108 Ом-см, который может использоваться в качестве полуизолирующих подложек. Этим примесям посвящено наибольшее количество публикаций.
В работе [13] были получены спектры фотоемкости для диодов из СаАя, легированного Бе, изготовленных с помощью эпитаксии из раствора-расплава в галлии с примесью германия (0,3 ат.%) и железа (10-ь 15 ат.%) на подложках с концентрацией доноров 1018ч-1019 см'3. Показано, что железо в СаАэ образует два ГУ: Еу+0,33 эВ с фиксированной энергией ионизации и более глубокий уровень, энергия ионизации которого расположена в некотором интервале Еу+0,45-0,5 эВ. Результаты фотоемкостных измерений хорошо согласуются с данными из работы [14]. Однако измерение распределения ГУ железа в эпитаксиальных диодах показало, что концентрация центров с уровнями Еу+0,38 эВ и Еу+0,45-0,5 эВ эВ значительно различаются в некоторых диодах и локализованы в разных частях эпитаксиального слоя. Это может быть следствием того, что эти уровни принадлежат не одному атому, а атомам железа в различных зарядовых состояниях в решетке ваАз или комплексам с участием железа.