Примесная люминесценция в арсениде галлия и низкоразмерных структурах на его основе

• Автор: Журавлев, Константин Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 478 с. : ил.

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
ЖФЭ - жидкофазная эпитаксия
МЛЭ - молекулярно-лучевая эпитаксия
ФЛ - фотолюминесценция
сы ФЛ - стационарная фотолюминесценция
СЛМС-субмиллиметровая лазерная магнетоспектроскопия
фото~ЭДС - фотоэлектромагнитный эффект
ВИМС - масс спектрометрии вторичных ионов
С-У - вольт-фарадная характеристика
I—V - вольт-амперная характеристика
Л - длина волны излучения
Ьсо - энергия фотона люминесценции
ах ~ энергия максимума полосы люминесценции 1фп - интенсивность фотолюминесценции
1% - интегральная интенсивность фотолюминесценции И - вероятность рекомбинации
1)1 - внутренний квантовый выход фотолюминесценции Аж _ интенсивность возбуждения ЕХ - линия свободных экситонов
(В0,Х) -линия экситонов, связанных на нейтральных донорах (Б+,Х) -линия экситонов, связанных на ионизированных
донорах
(А°,Х) -линия экситонов, связанных на нейтральных
акцепторах
(0°,Х) *-линия возбужденного состояния экситонов,
связанных на нейтральных донорах (Ос,Х) -линия экситонов, связанных на комплексах,
включающих нейтральный, донор д-линия - линия люминесценции баАэ с энергией максимума Йсо =1,5109 эВ
д-ч линии-группа линий люминесценции СаАБ в диапазоне
энергий 1, 504<Йсо<1, 511 эВ
(е,С) - линия зона-акцепторной рекомбинации (D,C) - линия донорно-акцепторной рекомбинации da,A-линии люминесценции, связанные с акцепторами, индуцируемыми точечными дефектами кристалла dn (е,А) - линии люминесценции GaAs в диапазоне энергий Тип =1,465-1,485 эВ, связанные с рекомбинацией через уровни комплексов дефектов (е, Си) - линия люминесценции, связанная с атомами меди (е,Мп) - линия люминесценции, связанная с атомами марганца Во - поверхностное сопротивление слоев е-заряд электрона /л - подвижность носителей заряда Е - напряженность электрического поля Ld - длина диффузии п - концентрация электронов р - концентрация дырок Nd - концентрация мелких доноров N л- концентрация мелких акцепторов
- концентрация нейтральных доноров - концентрация нейтральных акцепторов Ndd - концентрация глубоких доноров NZn - концентрации атомов цинка в твердой фазе А - коэффициент компенсации КР - коэффициент распределения примеси ТД - собственные точечные дефекты кристалла V& - вакансии в подрешетке галлия - вакансии в подрешетке мышьяка Gai - атом галлия в междоузлии ASi - атом мышьяка в междоузлии
GaAs - антиструктурный дефект, атом галлия на месте атома мышьяка
Asoa ~ антиструктурный дефект, атом мышьяка на месте атома галлия
РЗЭ - редкоземельный элемент ИВП - изовалентная примесь
XGd - концентрации атомов гадолиния в растворе-расплаве Хивп ~ концентрация изовалентной примеси в растворе-расплаве
XBi ~ концентрация висмута в растворе-расплаве
XZn ~ концентрации атомов цинка в растворе-расплаве
ХМп - содержания марганца в растворе-расплаве
Тд - температура подложки при выращивании структуры
Тсг - температура в зоне крекинга источника мышьяка
Pas (PGa) ~ давлений паров мышьяка (галлия)
Т - температура измерения (образца)
Те - температура электронного газа к в - постоянная Больцмана Ед - ширина запрещенной зоны Ed - энергия связи носителей заряда на донорах Еа - энергия связи носителей заряда на акцепторах АРОИ - амплитудное распределение одноэлектронных импульсов ПАВ - поверхностная акустическая волна ВШ - встречно-штыревой преобразователь
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика встречно-штыревого преобразователя АЧТ - абсолютно черное тело ОПЗ - область пространственного заряда МКД-модель конфигурационных диаграмм
R-смещение атомов из положения равновесия
(конфигурационная координата)
S-параметр Хуанга-Риса, равный числу квантов локального колебания, испущенных при электронном переходе
[94] . В баАэ изовалентные примеси не имеют энергетических уровней в запрещенной зоне, а их влияние на концентрацию ТД обусловлено изменением энтальпии образования ТД [95], а также изменением активностей элементов в жидкой фазе и сдвигу термодинамического равновесия при росте слоев полупроводников в ЖФЭ.
Если дефекты в кристалле располагаются хаотически, то имеется определенная вероятность того, что они займут соседние места решетки, то есть образуют комплексы. Концентрация комплексов зависит от характера взаимодействия составляющих их дефектов. При взаимном притяжении дефектов она больше, чем при образовании комплексов из хаотически расположенных невзаимодействующих дефектов, а при взаимном отталкивании - меньше. Концентрации комплексов могут быть вычислены методом квазихимических реакций. В общем случае образование комплексов из простых дефектов описывается квазихимической реакцией
прирост энтальпии при этом составляет ЛИ. При хаотическом распределении дефектов их концентрации связаны законом действия масс
При этом КдВ=ехр (-ДС/кТ) , где Лб стандартное изменение свободной энергии Гиббса, равное ЛС=АН-ТАЗ. Ясно, что для расчёта концентрации комплексов необходимо знать состав комплексов, их зарядовое состояние и энергию образования. Концентрация комплексов пропорциональна концентрациям входящих в него элементов, а в случае заряженных комплексов зависит еще и от концентрации свободных носителей заряда в полупроводнике [96]. Изменение энтальпии при образовании комплекса может быть обусловлено кулоновским взаимодействием заряженных дефектов и ковалентными силами связи [3] . Изменение энтропии состоит из конфигурационной части, определяемой чиспА+тЕЙ (АпВт) +ДН
(2)
К4А)]
[А}п[В}т
(3)