Радиационные дефекты в бинарных (InP, GaP) и тройных (CdSnP2, ZnGeP2) полупроводниковых фосфидах

• Автор: Новиков, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ НА СВОЙСТВА СЛОЖНЫХ ФОСФИДОВ ГРУПП Ш-У (1пР, ваР)

И 1ЫУ-У2 (СёБпРг, ХгЮеРД (Литературный обзор)

1.1. Фосфид индия (1пР)

1.1.1. Электрофизические свойства

1.1.2. Уровни радиационных дефектов

1.1.3. Оптические свойства

1.1.4. Термическая стабильность радиационных дефектов

1.2. Фосфид галлия (ваР)

1.2.1. Электрофизические свойства

1.2.2. Уровни радиационных дефектов

1.2.3. Оптические свойства

1.2.4. Термическая стабильность радиационных дефектов
1.3. Дифосфиды: кадмий-олова (Сб8пР2) и
цинка германия (ХпСеР2)
1.4. В ы в о д ы
ГЛАВА 2. РАДИАЦИОННЫЕ ДЕФЕКТЫ В ФОСФИДЕ ИНДИЯ (1пР)
2.1. Электрофизические свойства облученного 1пР
2.1.1. Электроны
2.1.2. Ионы Н+
2.1.3. Быстрые нейтроны
2.1.4. Температурные зависимости электрофизических
свойств и спектры НЕСГУ
2.1.5. Анализ дозовых зависимостей постоянной Холла
2.2. Радиационные дефекты в 1пР в условиях
гидростатического сжатия
2.3. Аннигиляция позитронов в облученном нейтронами 1пР
2.4. Термическая стабильность радиационных дефектов

2.5. Выводы
ГЛАВА 3. РАДИАЦИОННЫЕ ДЕФЕКТЫ В ФОСФИДЕ ГАЛЛИЯ (GaP)
3.1. Электрофизические свойства GaP, облученного частицами
высоких энергий
3.1.1. Электроны
3.1.2. Ионы Н+
3.1.3. Дозовые зависимости электрофизических свойств GaP
3.2. Радиационные дефекты в GaP в условиях гидростатического сжатия
3.3. Термическая стабильность радиационных дефектов
3.4. Оптические свойства облученного электронами GaP
3.4.1. Спектры оптического поглощения GaP
3.4.2. Восстановление спектров поглощения при изохронном отжиге
3.5. Выводы
ГЛАВА 4. РАДИАЦИОННЫЕ ДЕФЕКТЫ В ДИФОСФИДЕ КАДМИЯ
ОЛОВА (CdSnP2) И ДИФОСФИДЕ ЦИНКА ГЕРМАНИЯ (ZnGeP2)
4.1. Электрические и оптические свойства исходных кристаллов ZnGeP2
4.1.1. Электрические свойства
4.1.2. Оптические свойства
4.2. Свойства CdSnP2 и ZnGeP2, облученных электронами и ионами Н+
4.2.1. Электрофизические свойства
4.2.2. Температурные и дозовые зависимости электрофизических свойств облученных CdSnP2 и ZnGeP2
4.2.3. Оптические свойства облученного электронами ZnGeP2
4.2.4. Аннигиляция позитронов в облученном электронами ZnGeP2
4.3. Радиационные дефекты в CdSnP2 и ZnGeP2 в условиях гидростатического
сжатия
4.4. Термическая стабильность радиационных дефектов в CdSnP2 и ZnGeP2
4.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность работы. Полупроводниковые фосфиды группы Ш-У (1пР,ОаР) находят широкое применение в производстве приборов различного назначения: в СВЧ-технике, в производстве приборов оптоэлектроники (фотодиоды, фотокатоды, светодиоды, элементы интегральной оптики) [1]. Их прямые изоэлектронные тройные аналоги группы П-1У-У2 (Сс18пР2, 7.пОеР2) также относятся к перспективным материалам опто- и микроэлектроники. Так, Сс18пР2 может найти применение в производстве приборов СВЧ-техпики и ОКГ, а 7пОсР2, в силу характерной для него анизотропии оптических свойств, применяется в нелинейной оптике в качестве материала для изготовления параметрических преобразователей и смесителей оптического излучения ИК-диапазона [2,3]. Использование полупроводников для производства приборов предъявляет особые требования к структурному совершенству материала и отсутствию в полупроводнике собственных дефектов решетки (СДР). Для сложных соединений, вследствие отклонения их состава от стехиометрического при выращивании, характерно наличие высокой концентраций СДР, которые значительно влияют на свойства материалов, а в случае тройных соединений группы Н-1У-У2 зачастую и определяют параметры кристаллов. Поэтому исследование влияния СДР на свойства материалов является одним из важнейших направлений материаловедения полупроводников.
Бомбардировка полупроводников высокоэнергетическими частицами наиболее простой и эффективный метод формирования СДР с целью их последующего исследования. Это также открывает возможности управления важнейшими параметрами материалов - концентрацией и подвижностью свободных носителей заряда, удельным электросопротивлением и типом проводимости, оптической прозрачностью и т.д., что широко используется в радиационной технологии, включая ионное и трансмутационное легирование, применение которых невозможно без знания физической природы радиационных дефектов и их влияния на свойства материалов. Широкое использование полупроводниковых материалов и приборов на их основе в условиях высокоэнергетичеких воздействий предъявляет

захвата носителей заряда, скорость введения дефекта и т.д. существенное значение имеет коэффициент изотермического изменения положения уровня в запрещенной зоне с давлением (барический коэффициент у[=с!Е/с1Р), который показывает изменение глубины залегания уровня Е1 по отношению к какой-либо из зон при единичном изменении внешнего давления. Изучение у1 позволяет получать дополнительную информацию об участии соответствующих зон в формировании дефектных состояний.
Представлены результаты исследования электрических свойств облученного 1пР в условиях гидростатического сжатия в зависимости от положения уровня Ферми [117,121,129], что достигалось выбором уровня легирования, типа проводимости исходного материала и величины интегрального потока частиц.
Экспериментально определялось изменение удельного сопротивления материала с давлением ар (барический коэффициент удельного сопротивления ар=/р(с1р/с1Р)) при ЗООК. С учетом биполярной проводимости облученных образцов
Р~1 =(епМп+ермР) (2.5)
выражение для ар имеет вид
Гу СС п
ап=—^— + р—, (2.6)
1 + р/пЬ 1 + пЬ/р
где: ап = -(с1(епр„) / с1Р) / епип ,ар = -{с1 (еррр) / с1Р) / ерир, Ь=р11!рр, Р- всестороннее давление. Для а„ можно записать
— — (2.7)
п кТ Ыс с1Р цп с1Р
где уп = с!(Ес- Е)(1Р, К - плотность состояний в зоне проводимости, рп-подвижность электронов. Изменение Ыс с давлением определяется изменением эффективной массы и составляет около 1х10’6 бар'1 [127], что суп1ественно меньше экспериментальных величин а^Ю'4 бар'1. Подвижность носителей заряда уменьшается менее чем на 5% при Р<8 кбар [130], в то время как сопротивление образцов при тех же давлениях возрастает более чем на 50%. Таким образом, можно пренебречь изменением 7/,. и ри с давлением в выражении (2.7). Проведя аналогичные оценки для второго члена в выражении (2.6), можно записать