Оптические исследования эффектов влияния спонтанного упорядочения атомов на свойства твердых растворов InGaP2 , In x Ga1-x As и GaAs1-x Sb x

• Автор: Власов, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
* Введение

Научные положения

Глава 1. Полупроводниковые твердые растворы ІпСаР, 1пСаА§ и СаАявЬ: их структура и оптические свойства (обзор литературы)

§1. Структурные исследования полупроводниковых твердых растворов

— Дальний порядок на примере твердых растворов /щ.тСао. 52Р/'СаЛз (001)

— Фазовое расслоение в структуре ІпСаАв/СаАв

§ 2. Фононы в полупроводниковых твердых растворах (влияние ближнего и

дальнего упорядочения)

§3. Оптические свойства полупроводниковых твердых растворов: влияние

^ ближнего и дальнего порядка

Глава II. Экспериментальные методики
§1.— Экспериментальные установки
Установка для измерения спектров комбинационного рассеяния света. 38 Установки для исследования спектров Фотолюминесценции и
оптического поглощения
§2. Образцы
Ino.48Gao.52P
ІпхСаі.хАв
СаАїї.ДЬх
Глава III. Динамика решетки упорядоченных твердых растворов
§1. Динамика решетки СгДЧ упорядоченной структуры
§2. Модель поляризуемости связей и правила отбора СиРі упорядоченного ь ОаІпР

Глава IV. Мартенситный переход в упорядоченном Са1пР
§1. СиРЧв упорядочение в спектрах комбинационного рассеяния света
§2. Мартенситный переход при термической обработке
§3. Влияние механической обработки на мартенситное состояние
§4. Влияние доменной структуры упорядоченного материала на колебательный спектр
Глава V. Локальное расслоение фаз в релаксированных слоях твердых растворов 1пСаАз и СаАя8Ь
§ 1. Экспериментальные исследования спектров комбинационного
рассеяния света
§2. Интенсивности линий и расчеты коэффициентов Фауста-Генри твердых
растворов 1пОаАя и ОаАя8Ь
Расчеты колебаний фононов в модели линейной цепочки ЫйаАв
§3. Структурные исследования материалов 1пОаАз и СаАз8Ь

Глава VI. Влияние кластерной структуры 1пСаАз и ваАявЬ на электронные свойства
§1. Влияние кластерной структуры 1пСаАз на зонную структуру
Стоксов сдвиг в спектрах фотолюминесценции и оптического
поглощения твердых растворов ЫСаАз
Аномалия непараболичности зоны проводимости в твердых растворах
ЫОаАя
§2. Эффекты локализации дырок на кластерах ОагА58Ь
§3. Влияние скорости роста на свойства твердых растворов ваЛя^Ьх
Заключение
Литература

Введение
Актуальность темы. Развитие современной микро- и оптоэлектроники подразумевает использование новых материалов. Применение полупроводниковых твердых растворов типа А,ПВУ открывает для этого широкие возможности. Известно, что свойства твердых растворов определяются не только количественным составом компонентов, но и распределением атомов по узлам кристаллической решетки. Взаимодействие между атомами разного сорта в процессе роста приводит к отклонениям от случайного распределения атомов и возникновению упорядочения ближнего (фазовое расслоение) или дальнего порядков. Возможность управления процессом упорядочения открывает новые возможности для использования полупроводниковых твердых растворов, поэтому в настоящее время большое количество усилий отдается изучению данных вопросов. Для того чтобы в полной мере использовать все возможности применения твердых растворов в приборах, необходимо иметь наиболее полную информацию об их свойствах, эффектах влияния атомного упорядочения. Немаловажную роль при этом играет разработка методик контроля свойств твердых растворов.
Постановка задачи.
Данная работа посвящена изучению эффектов спонтанного упорядочения (ближнего и дальнего) в твердых растворах 1по.5Оао зРЛлаАэ, 1пхОа|.хАз/ОаАз и СаАз^ЗЬДгаАз (х-0.1-0.25) и их влиянию на зонную структуру материалов.
Колебания в кристалле напрямую зависят от его структуры и подвержены значительным изменениям при упорядочении атомов. Поэтому основным методом для исследования был выбран метод комбинационного рассеяния света. Интенсивности и положения фононных линий в спектрах анализировались с помощью правил отбора, полученных в модели поляризуемости связи, и расчетов динамики решетки. Для получения

приходится сталкиваться не с линейчатым спектром, состоящим из отдельных переходов, а со сплошным, так как пространственное разрешение, получаемое при обычных фотолюминесцентных методах, позволяет работать только с большим числом таких пар. В работе 96 было исследовано поведение донорно-акцепторных уровней в твердых растворах 1пОаЛБ, изопериодичных к 1пР. Исследовалась зависимость поведения этих уровней от плотности возбуждения и температуры. Результаты исследований показали, что при увеличении плотности возбуждения положение максимума ДАП смещается в сторону больших энергий при этом сильно уширяется, то есть растет количество переходов с более близкими парами. При этом для разных образцов с разным составом и концентрацией примесей эта зависимость имеет более или менее ярко выраженный характер. При изменении температуры положение и полуширина пика ДАП также изменяются. При увеличении температуры положение максимума смещается в сторону меньших энергий, а относительная интенсивность сначала растет, а потом убывает (относительно пика межзонной рекомбинации) и затем после 30 К пик ДАП резко исчезает. Однако в чистых материалах ожидается, что увеличение температуры ведет к смещению пика ДАП в сторону больших энергий97'98111, что не соответствует исследованным материалам. Этот факт, а также то, что поведение интенсивности пика ДАП отличается от ожидаемого количественно, дает авторам основания делать вывод о том, что в случае твердого раствора имеют место , как их называют авторы, квази-донорно-акцепторные уровни. И аномалии в их поведении вызваны флуктуациями состава, то есть дисперсией энергии связи для доноров (акцепторов) одного типа.
В оптоэлектронных приборах наиболее широкое применение получили структуры с гетеропереходами. Это и широкозонные окна в солнечных элементах, и эмиттер с волноводом в лазерных структурах, и многое другое. Все гетеропереходы делят на две группы по способу разрыва зон: гетеропереходы Т-го рода, когда на границе скачок зоны проводимости и