Особенности примесных состояний теллурида свинца, легированного переходными и редкоземельными элементами

• Автор: Морозов, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ: постановка задачи, цель работы и ее

структура

ГЛАВА I: Основные свойства теллурида свинца

ГЛАВА II: Проявление легирующего действия

примесных элементов в соединениях на основе РЬТе.

2.1. Легирование теллурида свинца примесями III группы.

2.2. Легирование теллурида свинца иттербием.

2.3. Легирование теллурида свинца хромом.

2.4. Косвенное обменное взаимодействие в солях свинца.
2.5. Проявление легирующего действия Мп в соединениях на основе
РЬТе(Мп).
ГЛАВА III: Методика эксперимента
3.1 Исследовавшиеся образцы
3.2 Методика измерений.

ГЛАВА IV: РЬТе(Мп,УЬ).
4.1 Экспериментальные результаты.
4.2. Обсуждение полученных результатов.

ГЛАВА V: РЬТе(Мп,Сг).
5.1. Экспериментальные результаты.
5.2. Обсуждение полученных результатов.

ГЛАВА VI: РЬТе(Мп,Мо).
6.1. Экспериментальные результаты.
6.2. Обсуждение полученных результатов.

ГЛАВА VII: Основные результаты и выводы.

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы:
Узкощелевые полупроводники группы А^вб являются одними из наиболее важных материалов ИК-оптоэлектроники. Это связано с многофункциональностью приборов на основе различных сплавов этих соединений, которые могут применяться для изготовления как фотодиодов И фоторезисторов, так и твердотельных ИК-лазеров. Исследование характера модификации свойств полупроводниковых материалов класса А4В^ при их легировании различными примесями - одно из важных направлений развития современной физики полупроводников [1-5]. Интересные фундаментальные и прикладные результаты получены в процессе исследования необычных примесных состояний, возникающих в этих полупроводниках при их легировании некоторыми переходными металлами и редкоземельными элементами.
Некоторые черты гак называемого «ОХ-подобного» поведения примесных центров, обуславливающего появление в теллуридах свинца, легированных элементами третьей группы, таких интересных эффектов, как стабилизация уровня Ферми и задержанная фотопроводимость, были обнаружены в сплавах РЬТе, легированных Мо, Сг, УЬ. Интересно то, что в случае легирования УЬ атомы легирующего вещества обладают магнитным моментом и это ведет к усложнению наблюдаемых эффектов. В принципе, введение магнитных примесей в полупроводники класса А4В6 используется достаточно широко, однако основное внимание исследователей привлекало легирование такими элементами, которые, являясь электрически нейтральными

(например, Мп) модифицируют энергетический спектр полупроводника, но не приводят к образованию каких-либо локальных или квазилокальных уровней в окрестности актуальных зон.
При легировании РЬТе некоторыми переходными и редкоземельными металлами положение уровня Ферми зависит от концентрации введеной примеси. Таким образом, регулируя концентрацию примеси и ширину запрещенной зоны, можно добиться контроля перехода уровня Ферми из разрешенной в запрещенную зону. Так как задача получения полуизолирующих монокристаллов с высокой однородностью электрофизических свойств, которую можно решить, получив материал со стабилизированным уровнем Ферми внутри запрещенной зоны, по прежнему актуальна, то изучение такого перехода, его причин и сопутствующих ему явлений заслуживает пристального внимания.
Помощь в контролировании изменения ширины запрещенной зоны в таких растворах на основе теллурида свинца может оказать дополнительное легирование марганцем. Учитывая то, что сплавы РЬТе(Мп) представляют значительный интерес для многих научных групп, следствием чего является появление порой противоречивых результатов исследований, изучение сплавов РЬТе(Х, Мп), где X - переходный или редкоземельный металл, дающий примесный уровень, может внести дополнительную ясность в понимание свойств теллурида свинца, легированного как металлом X, так и марганцем.

составляющую на больших межспиновых расстояниях [59]. Становится очевидным, что необходимо знать зонную структуру для определения природы косвенного обмена.
В работах [61-62] было обнаружено, что каждая линия тонкой структуры имеет сложную структуру, которая соответствует изменениям в проводимости РЬТе. Замечено, что при низких температурах (4,2К) ширина линии контролируется концентрацией Мп. Из данных ЭПР была обнаружена кластеризация ионов марганца. Разрешить сверхструктуру Мп можно было только для образцов с х<0,01. При более высокой концентрации марганца 6 линий его сверхструктуры сливаются в одну сплошную линию. Разрешение сверхструктуры получено только для образцов с очень низкой концентрацией Мп. В работе [63] проводились исследования по влиянию метода выращивания кристалла на ЭПР-снектр Мп в РЪьхМщТе (х<0,02). Использовались 2 метода приготовления сплава: (1) внедрение Мп в РЬТе в процессе роста кристалла и (2) введение Мп в чистый РЬТе методом ионной имплантации и последующий отжиг кристалла. После отжига при высоких температурах кристаллов 2-го типа ЭПР-спектр качественно изменялся в сторону уширения структур, что наблюдалось также и в смешанных кристаллах, выращенных по методу (1) с х>0,001; подобное поведение привело авторов к выводу о наличии кластеров Мп. Наблюдение сверхтонкой структуры ЭПР-спектра марганца возможно также для образцов с х>0,017 после их ИК лазерного облучения [54]. Набдюдаемые изменения возможны лишь за счет увеличения числа ЭПР активных центров вследствие диффузии ионов Мп из нейтральных ассоциатов примеси под действием лазерного излучения.