Исследование эффекта спонтанного упорядочения примесных комплексов в арсениде галлия n-типа

• Автор: Давлеткильдеев, Надим Анварович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЭФФЕКТЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ПРИМЕСНОЙ КОРРЕЛЯЦИИ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ ПРИ МАЛЫХ (~ 1 АТ. %) КОНЦЕНТРАЦИЯХ ПРИМЕСНОГО КОМПОНЕНТА (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР).
1.1. Примесная корреляция в твердых растворах. Модельные представления.
1.2. Кулоновская примесная корреляция в полупроводниках. Модельные представления.
1.3. Примесная корреляция как результат деформационного взаимодействия примесных комплексов. Модельные представления. Выводы
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ СОБСТВЕННОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ В АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ п-ТИПА, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ УПОРЯДОЧЕНИЕМ ПРИМЕСНЫХ КОМПЛЕКСОВ.
2.1. Методика эксперимента.
2.2. Методика анализа спектров краевой фотолюминесценции.
2.3. Анализ спектров фотолюминесценции монокристаллов СаАз:Те.
2.3.1. Область концентраций пд< 2х1018см'3.
2.3.2. Область концентраций п> 2x1018 см'3.
2.4. Модельные представления.
Выводы

ГЛАВА 3. ТЕМПЕРАТУРНАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ И КИНЕТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ п-ТИПА ПРИ УПОРЯДОЧЕНИИ ПРИМЕСНЫХ КОМПЛЕКСОВ.
3.1. Методика эксперимента.
3.2. Влияние уровня легирования на температурное поведение удельной теплоемкости и электропроводности монокристаллов ОаАэ:Те.
3.3. Исследование концентрационной и температурной зависимостей подвижности свободных носителей заряда в СаАзЛ'е.
Выводы
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРОЦЕССЫ УПОРЯДОЧЕНИЯ ПРИМЕСНЫХ КОМПЛЕКСОВ В АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ п-ТИПА.
4.1. Особенности радиационного дефектообразования в ОаАэ при у-облучении.
4.2. Влияние радиационного воздействия на фотолюминесценцию ОаАэ.
4.2.1. Эффекты радиационно-стимулированного упорядочения в ОаАэ.
4.3. Методика эксперимента.
4.4. Влияние у-облучения на процессы примесного упорядочения в ОаАэЛе.
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Прогресс в области физики твердого тела и физики полупроводников в настоящее время в значительной мере обусловлен возможностями создания и изучения новых объектов пониженной размерности с квантовыми свойствами - квантовых точек, квантовых проволок и их пространственных комбинаций -сверхрешеток. Однако, физические пределы традиционных способов получения таких объектов с характерными размерами 1-100 нм, при которых наиболее полно проявляются их квантовые свойства, ограничены. Поэтому большие надежды по созданию объектов пониженной размерности возлагаются на технологии, использующие эффекты их самоорганизации в определенных условиях выращивания, в условиях фазовых переходов, разделения фаз в гетерофазных системах и в процессе контролируемых внешних воздействий. Далеко не исчерпанным в этом отношении остается и традиционный подход к управлению свойствами полупроводниковых материалов, основанный на использовании процессов легирования их примесями. Упругое, кулоновское или химическое взаимодействие с участием атомов основного вещества, атомов легирующих примесей, а также собственных точечных структурных дефектов может приводить к образованию в полупроводнике различного рода комплексов. Многие из образующихся в результате таких взаимодействий комплексов обладают достаточно высокой устойчивостью и оказывают существенное влияние на свойства полупроводника, являясь эффективными центрами излучательной и безызлучательной рекомбинации, определяя степень компенсации, концентрацию и характер рассеяния носителей заряда, фоточувствительность и ряд других важных характеристик материала. Явления комплексообразования достаточно хорошо исследованы на примере германия, кремния, арсенида галлия. В то же время процессы упорядочения структурных комплексов в полупроводниках, эффекты спонтанного образования

образцов, связывается авторами с коррелированным перераспределением и процессами упорядочения дефектов в кристаллах в условиях сильного легирования. Проведенные методом фазового сдвига температурные исследования относительной скорости продольных ультразвуковых колебаний

в образцах с концентрацией свободных носителей заряда п = 10 см и п = 18-3 0 0 3,1x10 см показали, что в слабо легированном образце температурная
зависимость V имеет линейных характер, монотонно убывающий с
температурой (рис. 1.19), в то время как в сильно легированном образце
наблюдается излом температурной зависимости V при Т = 300 К (рис. 1.19).

Подобное поведение зависимости у (Т) характерно для фазовых переходов первого рода.
Совокупность наблюдаемых эффектов авторы описывают на основе представления об образовании в арсениде галлия, легированного селеном, примесных комплексов (V 8е ). Данные комплексы могут проявлять свойства дипольных центров. В работах предлагается термодинамическая модель, согласно которой дипольные примесные центры типа (V Б ),
Оа Аз
взаимодействующие друг с другом и с упругими деформациями кристаллической решетки, индуцируют фазовые превращения в системе полупроводник-примесь. Существенным является то, что арсенид галлия как полярный полупроводник характеризуется линейной стрикционной связью поля поляризации и упругих деформаций. Подавляя длинноволновые флуктуации поля упорядочения, линейные стрикционные взаимодействия способствуют при достаточно высокой концентрации примесных центров реализации упорядоченного состояния. Проведенный авторами расчет позволяет определить температуру фазового перехода, зависящую от концентраций примесных центров и свободных носителей заряда. Предсказываемое теоретической моделью изменение упругих постоянных кристалла с легированием и температурой проявилось в наблюдаемых особенностях температурного и концентрационного поведения скорости распространения ультразвука в образцах арсенида галлия. Так, квадрат