Люминесценция арсенида и фосфида галлия, содержащих ионно-имплантированные примеси переходных элементов

• Автор: Ушаков, Виктор Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 194 c. : ил

ГЛАВА I. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЦЕНТРОВ ПЕРЕХОДНЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРИСТАЛЛАХ А%У

1.1. Примеси переходных элементов в полупроводниках А^В^

1.1.1. Состояния примесных центров в кристаллах

1.1.2. Оптические переходы

1.2. Модель электронной структуры примесных центров. 14 Основные положения и параметры теории кристаллического поля

1.3. Электрон-фононное взаимодействие

1.3.1. Модель электрон-фононного взаимодействия

1.3.2. Отсутствие электронного вырождения. Адиабатическое приближение

1.3.3. Электронное вырождение. Эффект Яна-Теллера

1.4. Форма спектральных полос

1.4.1. Взаимодействие с адиабатическими колебаниями
1.4.2. Взаимодействие с неадиабатическими колебаниями.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕТОДИКА И АППАРАТУРА
2.1. Люминесцентный метод исследования
2.2. Люминесценция и ионная имплантация
2.3. Экспериментальная установка
2.4. Приготовление образцов
2.5. Методические ограничения
ГЛАВА 3. ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ПРИМЕСЕЙ ПЕРЕХОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ,
ИМПЛАНТИРОВАННЫХ В АРСЕНИД И ФОСФИД ГАЛЛИЯ
3.1. Элементы I переходного периода
3.1.1.Ванадий

3.1.2. Титан
3.2. Элементы 2 и 3 переходных периодов
3.2.1. Ниобий, тантал
3.2.2. Вольфрам
3.3. Основные результаты
ГЛАВА 4. ПРИМЕСНО-ДЕФЕКТНЫЙ СОСТАВ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА
кристаллов GaAs и GaP, содержащих имплантированные
ПРИМЕСИ ПЕРЕХОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
4.1. Изохронный отжиг
4.1.1. Арсенид галлия
4.1.2. Фосфид галлия
4.2. Влияние температуры подложки при имплантации
4.2.1. Свойства GoiAs , имплантированного при повышенных температурах
4.2.2. Свойства GüP , имплантированного при повышенных температурах
4.2.3. Свойства Ga.As и QqP , имплантированных при пониженной температуре
4.3. Дозовые зависимости
4.4. Послойное стравливание
4.4.1 Арсенид галлия
4.4.2. Фосфид галлия,
4.5. Положение атомов имплантированных примесей в кристаллах
4.6. Измерения квантового выхода
4.7. Основные результаты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Наряду с элементарными полупроводниками ( соединения типа (в особенности Сй^Б) относятся к наиболее хорошо исследованным материалам. Помимо интересов фундаментальной науки, большое внимание к этим соединениям связано с тем, что некоторые из них имеют определенные преимущества по сравнению с 31 для прикладных разработок, где требуются большая подвижность носителей заряда, ширина запрещенной зоны и др. Это позволяет использовать их или считать перспективными для применения в оптоэлектронных устройствах и компонентах высокочастотной электронной аппаратуры.
Большинство технических применений полупроводников основано на использовании легированных материалов. Поэтому идентификация и изучение свойств примесно-дефектных центров является важной областью исследования полупроводниковых кристаллов.
Примеси с мелкими уровнями, описываемые теорией эффективной массы, определяют электропроводность полупроводниковых материалов. Специфика глубоких центров, энергетические уровни которых расположены в запрещенной зоне между уровнями мелких доноров и акцепторов и значительно отличаются от них по положению, состоит в определяющем влиянии на рекомбинационные свойства кристаллов даже в случае их малой (следовой) концентрации.
В теоретическом отношении понимание энергетической структуры и свойств центров с мелкими уровнями было, в принципе, достигнуто уже более 20 лет назад. В то же время в трактовке свойств центров с глубокими уровнями имеются еще нерешенные вопросы, и полученные данные имеют в значительной степени эмпирический характер. Различные подходы к этой проблеме отражены, например, в ма-

СаДь , помещенного в конденсоре монохроматора. Интенсивности спектральных полос измерялись в относительных единицах. Однако на всех приведенных рисунках единицы измерений унифицированы. Ошибка в измерениях интенсивности полос люминесценции определялась юстировкой образцов в криостате и оптических элементов спектрометра, а также неоднородностью материала образцов. Ее суммарная относительная величина не превышала 15%.
При записи учитывалось соотношение между шириной спектральной линии и спектральной шириной щели монохроматора, а также спектральным интервалом, сканировавшимся за постоянную времени регистрирующей системы. Использованная аппаратура позволяла проводить запись спектров при минимальном отношении сигнал/шум на входе синхронного детектора, равном 1:1.
Б работе проводились также измерения внутреннего квантового выхода в полосах излучения ряда примесных центров, под которым понималось отношение числа квантов, испущенных внутри кристалла по всем направлениям в пределах рассматриваемой спектральной полосы к числу квантов возбуждающего света, поглощенных в кристалле при стационарном режиме возбуждения. Использованная плотность мощности возбуждения *■ 0,34-0,60 мкм, 10 Вт см"^) соответствовала ~ 1*10^ квантов, поглощенных в I секунду на I см^ поверхности образцов. Для определения числа испускавшихся в единицу времени квантов люминесценции проводилось сравнение интенсивности люминесценции с интенсивностью излучения источника с известной спектральной плотностью - модели абсолютно черного тела с температурой Т = 1540 К. При этом учитывалось многократное отражение излучения внутри образцов и геометрические факторы, определявшиеся апертурами линз.