WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

p, 1016 см-3 µ, см2/В · с EA, эВ {ND, NA}, 1016 см-3 Eg, эВ Состав 300 K 77 K 300 K 77 K EA1 EA2 EA3 EA4 ND NA1 NA2 77 K GaSb 17 4.0 550 2250 0.015 0.035 0.07 - 0.1 1.0 27 0.GaAl0.1Sb 5.6 0.82 670 2600 0.015 0.03 - - 1.0 1.7 6.2 0.GaAl0.34Sb 4.0 0.29 320 1300 0.009 0.034 - - 0.15 0.8 4.0 GaAl0.34AsSb 6.0 1.5 300 1130 0.009 0.03 - - 1.3 5.7 6.9 1.GaAl0.5AsSb 97 0.8 420 1600 0.009 0.034 - 0.15 0.67 1.5 5.0 1.Очень интересно поведение Te в GaInAsSb. Обыч- ных Te [13]. Таким образом, теллур оказывает двоякое но теллур является донором, который в полупровод- действие: во-первых, входит в решетку твердого раствора никах p-типа проводимости может быть компенсирую- как компенсирующий донор, а во-вторых, образует новый глубокий структурный дефект.

щей примесью. Однако в твердом растворе GaInAsSb Подвижность в слоях этих твердых растворов имела поведение теллура оказалось сложнее. При выращивании тот же температурный ход, что и в нелегированных тонких (5мкм) эпитаксиальных слоев твердого раствора образцах, выращенных на подложках с буферным слоем, GaInAsSb на подложках GaSb, легированных Te, происно ее значения были сильно занижены во всем темходит диффузия Te в слой, который становится слабо лепературном интервале (см. табл. 1). Это говорит не гированным Te, что влияет на электрофизические свойтолько о большем числе примесей в этих образцах, но и ства выросшего эпитаксиального слоя твердого раствора.

о существовании какого-то дополнительного механизма В слоях, выращенных на подложках, легированных телрассеяния дырок, подавляющего подвижность. Обнарулуром, без буферного слоя, в несколько раз падает пожение в этих образцах продольного магнитосопротидвижность и возрастают как концентрация доноров, так вления, отрицательной фотопроводимости может быть и концентрация акцепторов. Кроме акцепторных струкобъяснено существованием в материале неоднородно турных дефектов с энергией активации EA2 = 0.38 эВ распределенных заряженных центров, в нашем случае, проявляется новый акцепторный уровень с EA4 = 0.1эВ видимо, связанных с теллуром, продиффундировавшим (см. табл. 1). Мы считаем, что этот глубокий акв твердый раствор. Измеряемая подвижность в таких цептор создается теллуром, продиффундировавшим из образцах определяется, следовательно, не только рассеяподложки, в сочетании с вакансией галлия в решетке нием на ионах примеси µI и колебаниях решетки µL, но твердого раствора (VGaTe). Возможность существования и этим дополнительным механизмом рассеяния, дающим такого центра в кристаллах GaSb проанализирована в вклад в подвижность µS:

работе [12], и уровень с такой энергией наблюдался в спектрах люминесценции слоев GaSb, компенсирован- 1/µ = 1/µI + 1/µL + 1/µS. (1) Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № 282 Т.И. Воронина, Б.Е. Джуртанов, Т.С. Лагунова, М.А. Сиповская, В.В. Шерстнев, Ю.П. Яковлев Согласно теории эффективной среды [14], для про- проводится исследование твердых растворов GaInAsSb, дольного магнитосопротивления (/) в кристаллах, выращенных в растворе свинца, с целью уменьшения содержащих скопления примесей или точечных дефек- концентрации структурных дефектов. Результаты будут тов, можно написать следующие выражения: опубликованы позднее.

(/) = 0.3 f (µ0H/c)2, (2) Твердые растворы GaAlSb и GaAlAsSb 3 µ = µ0 1 - f 1 - f, (3) 2 Если в предыдущем разделе мы рассмотрели свойства где µ0 — истинная подвижность в матрице кристалла, узкозонных твердых растворов, образованных на основе f — доля объема, занятого неоднородностями. Расчет GaSb, то теперь перейдем к рассмотрению широкозондля подвижности и продольного магнитосопротивления, ных твердых растворов.

измеренных во всех образцах, выращенных на GaSb : Te Как уже говорилось выше, к соединениям, близким без буферного слоя, показал, что доля объема, занятая по составу к GaSb, но имеющим большую ширину неоднородностями, составляет f = 0.40.56, в то время запрещенной зоны Eg, относятся тройные и четверные как в образцах на изолирующей подложке f 0.15. Найтвердые растворы, содержащие алюминий, в частности дя из (2) и (3) µ0, можно определить µ1 из выражения GaAlSb и GaAlSbAs.

Данные по ширине запрещенной зоны в GaAlxAsSb, 1/µ0 = 1/µI + 1/µL, полученные нами из спектров электролюминесценции, подтвердили теоретически ожидаемый результат: мнои следовательно, NA и ND, а также µS из (1). Был опредегокомпонентные твердые растворы, в состав которых лен радиус области пространственного заряда кластеров входит Al, являются более широкозонными, чем GaSb, Rcl = 630 и их концентрация Ncl = 5.6 · 1014 см-3 для и ширина запрещенной зоны линейно растет с конценGaIn0.15AsSb, выращенного без буферного слоя. Таким трацией Al (см. рис. 2). Было определено, что при образом, теллур, диффундирующий из подложки в достаT = 77 K Eg = 1.15 эВ для x = 0.34 и Eg = 1.33 эВ точно тонкие эпитаксиальные слои, может сильно влиять для x = 0.5. Экспериментальные значения нанесены на качество твердых растворов и оказаться решающим точками на рис. 2. Для иллюстрации на этом же фактором при создании приборов. Естественно, что при рисунке представлены экспериментальные значения Eg диффузии Te из подложки концентрация Te в твердом для тройного твердого раствора GaAlSb, полученные из растворе невелика и плохо контролируема. При введении спектров фотолюминесценции и электролюминисценции Te специально в твердый раствор в процессе эпитакв работе [15]. В обоих соединениях наблюдается почти сиального выращивания она может быть значительно линейный рост Eg с увеличением x.

увеличена. При концентрации Te > 10-3 ат% происходит Мы исследовали гальваномагнитные свойства перекомпенсация дырок и твердый раствор становится (, R, µ) в GaAlSb двух составов (GaAl0.1Sb n-типа проводимости. После этого концентрация элеки GaAl0.34Sb) и GaAlAsSb также двух составов тронов в нем сильно растет с ростом концентрации (GaAl0.34SbAs и GaAl0.5SbAs). Твердые растворы Te, достигая 5 · 1018 см-3. Впервые были определены были выращены методом жидкофазной эпитаксии на коэффициенты сегрегации для Te, Zn, Ge и Cd в твердом подложках n-GaSb. Толщина пленок GaAlAsSb была растворе GaInAsSb: CGe = 0.2, CCd = 0.03, CZn = 0.04, 7 мкм, а GaAlSb до 100 мкм. Пленка от подложки CTe 0.7.

в первом случае была изолирована потенциальным Изучив электрические свойства твердых растворов барьером, а в случае GaAlSb подложка удалялась.

GaInAsSb и установив, что они во многом аналогичны Параметры измерялись в интервале температур электрическим свойствам антимонида галлия GaSb, мы 77 300 K как в чистых твердых растворах, так и в предположили, что использованные нами методы пониобразцах, легированных германием.

жения концентрации структурных дефектов в GaSb, увеСледует отметить, что если GaAlAsSb был во всем личения подвижности и получения материала с нужными диапазоне изменения концентрации Al изопериодным с электрическими параметрами могут быть применены и подложкой GaSb (постоянная решетки a = 6.09 ), то для твердых растворов.

в тройном твердом растворе GaAlSb рассогласование с С этой целью в GaInAsSb было изучено влияние подложкой возрастало с увеличением концентрации Al легирования редкоземельными металлами (иттербием) (постоянная решетки твердого раствора изменялась от на спектры фотолюминесценции. Было установлено, что 6.09 при x =0.1 до 6.13 при x =0.34).

достаточно большое количество иттербия ( 0.01 ат%) приводит к исчезновению в спектрах фотопроводимости Все нелегированные образцы имели p-тип проводимаксимума, связанного с фотоионизацией центра 0.1 эВ мости и при T = 300 K концентрацию носителей и залечивающего структурный дефект (VGaTe). При этом тока p = 5.6 · 1016 9.7 · 1017 см-3 и подвижподвижность носителей тока увеличивается на порядок и ность µ = 420 670 см2/В · с, а при T = 77 K составляет для дырок в образцах с p =(12)·1016 см-3 p = 3 · 1015 1.5 · 1016 см-3, µ = 1130 2600 см2/В · с µ = 1.5 · 103 см2/В · с при T =77 K. В настоящее время (см. табл. 2).

Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № Электрические свойства твердых растворов на основе GaSb (GaInAsSb, GaAlSb, GaAlAsSb)... центрация структурных дефектов NA2 с E2 = 0.034 эВ по мере роста содержания Al в твердом растворе монотонно уменьшается от 2 · 1017 см-3 в GaSb до 4 · 1016 см-в GaAl0.34Sb. Этого и следовало ожидать, так как Al замещает в кристаллической решетке Ga и тем самым препятствует образованию структурных дефектов VGaGaSb. Интересно, что в твердом растворе состава GaAl0.1Sb подвижность и при T = 300 K, и при T = 77 K благодаря этому возрастает по сравнению с GaSb. Когда Al больше (в GaAl0.34Sb), она резко падает во всем интервале температур, что говорит о появлении дополнительного механизма рассеяния, возможно, обусловленного увеличением рассогласования решеток, так как ни концентрация глубоких акцепторов, ни концентрация мелких примесей не возрастает. В GaAlAsSb картина похожая: число мелких уровней в этом твердом растворе несколько больше, чем в GaSb, но по мере роста доли Al в твердом растворе оно падает. Концентрация же структурных дефектов с EA2 = 0.034 эВ в твердом растворе заметно уменьшается с ростом концентрации Al (от 2.7·1017 см-3 в GaSbдо5·1016 см-3 в GaAl0.5SbAs). При этом не наблюдается, однако, роста подвижности, так как она ограничивается появляющимся дополнительным Рис. 3. Температурная зависимость коэффициента Холла для рассеянием на скоплениях точечных дефектов, связантвердых растворов GaAlxSb и GaAlxAsSb.

ных, возможно, с диффузией теллура в твердый раствор и проявляющегося в появлении еще одного глубокого акцептора с EA4 = 0.15 эВ, который отчетливо виден на На рис. 3 представлена температурная зависимость котемпературной зависимости R для образцов GaAl0.5Sb.

эффициента Холла для двух образцов тройных твердых Таким образом, повышение качества кристаллов тверрастворов GaAl0.1Sb и GaAl0.34Sb и двух образцов чедых растворов за счет уменьшения концентрации структверных твердых растворов GaAl0.34SbAs и GaAl0.5SbAs.

турных дефектов в результате замены атомов галлия Четко видны экспоненциальные наклоны, указывающие атомами алюминия возможно лишь при небольших конна существование двух или трех видов акцепторных центрациях Al, когда x в твердых растворах не более уровней. Как уже ранее говорилось, в GaSb — это мелкие x = 0.1. Дальнейший рост концентрации Al приводит акцепторы с EA1 = 0.009 0.01 эВ и глубокие структурные дефекты с EA2 = 0.03 0.034 эВ. Во всех тройных и четверных твердых растворах эти наклоны сохраняются, а в твердомрастворе с большимсодержаниемалюминия GaAl0.5AsSb проявляется еще новый уровень с энергией активации EA3 = 0.15 эВ. По-видимому, это — уровень, обусловленный Te, диффундирующим из подложки. Он проявляется, когда концентрация основных структурных дефектов уменьшается, а толщина пленки мала. Этот уровень наблюдался ранее и в GaSb, и в GaInAsSb.

Для определения концентрации доноров и акцепторов в образцах мы использовали температурную зависимость подвижности в интервале 77 300 K (см. рис. 4). Используя ту же методику расчета, что и для GaInAsSb, находим полную концентрацию ионов примеси в твердом растворе, а также концентрацию доноров и акцепторов.

Результаты для исследованных образцов представлены в табл. 2. В ней приведены также параметры GaSb, выращенного по стандартной технологии.

Рассмотрим сначала GaAlSb. Видно, что в нем по сравнению с GaSb концентрация мелких примесей NAнесколько больше, но с ростом содержания Al их кон- Рис. 4. Температурные зависимости подвижности для твердых центрация слегка падает, оставаясь около 1016 см-3. Кон- растворов GaAlxSb и GaAlxAsSb.

Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № 284 Т.И. Воронина, Б.Е. Джуртанов, Т.С. Лагунова, М.А. Сиповская, В.В. Шерстнев, Ю.П. Яковлев к падению подвижности из-за рассеяния на скоплениях 6. Показана возможность легирования GaSb и изоперидефектов. одных с ним твердых растворов донорными и акцепторными примесями, определены коэффициенты сегрегации Остановимся на возможности легирования твердых для Te, Zn, Cd, Ge.

растворов, содержащих Al, германием. Детально было исследовано легирование твердых растворов GaAl0.1Sb и GaAl0.34Sb. Концентрация дырок при легировании Ge Список литературы возрастала: в GaAl0.1Sb от p = 5.6·1016 до 1.3·1019 см-и в GaAl0.34AsSb от p = 6 · 1016 до 6.7 · 1018 см-3 при [1] Н.Т. Баграев, А.Н. Баранов, Т.И. Воронина, Ю.Н. Толпаров, T = 300 K. Подвижность носителей тока при этом па- Ю.П. Яковлев. Письма ЖТФ, 11, вып. 2, 117 (1985).

дала. Из температурной зависимости подвижности опи- [2] А.Н. Баранов, Т.И. Воронина, Т.С. Лагунова, И.Н. Тимченко, З.И. Чугуева, В.В. Шерстнев, Ю.П. Яковлев. ФТП, 23, санным выше способом были определены концентрации 780 (1989).

доноров и акцепторов. Интересно, что Ge в этих твердых [3] А.Н. Баранов, А.Н. Дахно, Б.Е. Джуртанов, Т.С. Лагунова, растворах проявляет амфотерные свойства: одновременМ.А. Сиповская, Ю.П. Яковлев. ФТП, 24, 98 (1990).

но с преобладающим ростом концентрации акцепторов [4] А.Н. Баранов, Т.И. Воронина, А.Н. Дахно, Б.Е. Джуртанов, растет и концентрация доноров, причем только при Т.С. Лагунова, М.А. Сиповская, Ю.П. Яковлев. ФТП, 24, сильном легировании (p > 1018 см-3) начинается замед1072 (1990).

ление роста концентрации доноров. Такое же поведение [5] Т.И. Воронина, А.Н. Дахно, Б.Е. Джуртанов, Т.С. Лагунова, германия наблюдалось и в четверном твердом растворе М.А. Сиповская, Ю.П. Яковлев. ФТП, 24, 1072 (1990).

p-GaInAsSb. Был рассчитан коэффициент сегрегации Ge [6] Т.И. Воронина, Б.Е. Джуртанов, Т.С. Лагунова, Ю.П. Яков GaAlSb и GaAlAsSb. Он оказался равным 0.15 0.2 влев. ФТП, 28, 2001 (1994).

и был близок по величине к коэффициенту сегрегации в [7] D.E. Effer, P.J. Effer. J. Phys. Chem. Sol., 25, 451 (1964).

[8] Kenshiro Nakashima. Jap. J. Appl. Phys., 20, 1085 (1981).

GaInAsSb, что еще раз указывает на общность электри[9] T.C. De Winter, M.A. Pollack, A.K. Strivastava, J.L. Zuskind.

ческих свойств тройных и четверных твердых растворов, J. Electron. Mater., 4, 729 (1985).

близких по составу к GaSb.

[10] П.Г. Елисеев. Электрон. промышленность, вып. 8, Подводя итоги, отметим основные результаты работы.

(1980).

1. Установлено, что как в GaSb, так и в изопе[11] А.Н. Баранов, А.Н. Именков, А.А. Рогачев, В.В. Шерстнев, риодных твердых растворах на его основе GaInxAsSb Ю.П. Яковлев. ФТП, 20, 2217 (1986).

(x = 0.1 0.22), GaAlxAs (x = 0.1 0.34) и GaAlxAsSb [12] А.С. Кюрегян, И.К. Лазарева, В.М. Стучебников, (x = 0.34 0.5) проводимость определяется в основном А.Э. Юнович. ФТП, 6, 242 (1972).

двухзарядными акцепторами, представляющими собой [13] А.Н. Баранов, Т.И. Воронина, Н.С. Зимогорова, Л.М. Канприродные структурные дефекты VGaGaSb (вакансия гал- ская, Ю.П. Яковлев. ФТП, 19, 1672 (1985).

[14] M.H. Cohen. Phys. Rev. Lett., 30, 694 (1973).

Pages:     | 1 || 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.