WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

полосы W1 и W2, а также серия длинноволновых саТаким образом, приведенные в [18] механизмы упругого теллитов A2-A5 обусловлены рекомбинацией экситона, рассеяния экситонов на нейтральных примесях в ZnTe связанного на двухзарядном акцепторе, что типично для и GaAs могут иметь сходный характер. Для GaAs было неравновесных ростовых процессов, проходящих при показано, что сечение упругого рассеяния медленного избытке Te.

(кинетическая энергия 0.1meV) экситона на доноре Отметим, что в отличие от Z6V в спектрах кристалболее чем на порядок превосходит сечение рассеяния лов Z6L имеются широкие полосы Y1, Y2. В ряде рана акцепторе. При достаточной концентрации донора бот [15–17] показана связь соответствующих переходов с протяженными дефектами, которыми являются дисло- длина диффузии медленного экситоноподобного полярикации. В рассматриваемых образцах причиной возникно- тона сильно уменьшается, и в спектре собственной ФЛ вблизи дна экситонной зоны возникает провал.

вения Y1, Y2 могут быть границы зерен (отсутствующие в монокристаллических Z6V ). Остановимся подробнее Фрагмент спектров ФЛ различных кристаллов ZnTe на линии Y3 ( 2.126 eV), наблюдавшейся нами в менее в области излучения поляритонов приведен на рис. 4.

явном виде в других неравновесных кристаллах и отсут- В кристалле с малым содержанием доноров (кривая 1) ствующей в кристаллах, полученных в квазиравновесных наблюдается триплетная структура, связанная с проусловиях. Интенсивность ФЛ, связанной с данным пере- явлением излучения трех поляритонных ветвей [9].

ходом, имеет тенденцию достаточно быстро убывать со В кристалле Z6V при возбуждении квантом 2.54 eV временем (за несколько минут интенсивность ФЛ падает (кривая 2) собственное излучение также состоит из Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. Фотолюминесценция кристаллического ZnTe, выращенного при отклонении... наблюдаемых нерегулярностей кристаллической решетки (акцепторные примеси, комплексные дефекты и т. д.) позволяют сделать вывод, что указанное рассеяние происходит, как и в случае GaAs, на нейтральном доноре.

Приведенные спектры позволяют оценить сечения рассеяния поляритона на доноре вблизи минимума групповой скорости последнего. Как известно, излучение разнесенных донорно-акцепторных пар (в данном случае бесфононные линии 2.243 eV для Cu и 2.322 eV для Li) дает возможность оценить концентрацию примеси [19]. В данном случае на основе результатов [19] возможна оценка сверху концентрации нейтральных доноров, которая составляет 2 · 1016 cm-3. В рамках рассмотренной модели для появления в спектре ФЛ провала необходимо, чтобы длина свободного пробега поляритона LP вблизи минимума групповой скорости была соизмерима с глубиной поглощения возбуждающего света (4880 ) либо меньше ее. Таким образом, для оценки сечения снизу имеем LP 1/n 0.3 µm, Рис. 4. Спектры ФЛ кристалла с малым содержанием доно 1/nLP 1.6 · 10-12 cm2 R2.

EX ров (возбуждение 4880 ) (1), кристалла Z6V (возбуждение 4880 ) (2) и мелкокристаллической (размер кристаллита 4.2. Экситон, локализованный на заряженнесколько µm) структуры (возбуждение 5145 ) (3).

н о м д о н о р е. Достаточно большой интерес с точки зрения наличия донорной примеси представляет яркая линия D+X, наблюдавшаяся для кристалла Z6L в районе 2.3760 eV. Известно [11], что вблизи указанного трех поляритонных ветвей, однако в области излучезначения находятся h-D-переход (дырка из валентной ния нижней ветви возникает провал. Такая структура зоны аннигилирует с электроном, связанным на доноре) собственной ФЛ не может быть связана с появлением дополнительных особенностей на дисперсионных кри- и переход, обусловленный возбужденным состоянием экситона, локализованного на атоме меди A0X Cu. Однако вых Z6V, так как провал возникает и в излучении в данном случае такая интерпретация противоречит ряду нетермализованных поляритонов. Кривая 3 представляет особенностей этой линии (малая полуширина 0.3meV собой излучение мелкокристалличекой структуры при и большая интенсивность) и ее температурной зависивозбуждении квантом 2.41 eV, что выше дна экситонной мости (рис. 5). Интенсивность возбужденного состояния зоны примерно на величину энергии LO-фонона. Кроме A0X Cu по сравнению с интенсивностью A0X Cu должтого, размер кристаллитов (несколько µm) соизмерим по нашим оценкам с длиной диффузии, соответствую- на экспоненциально расти с повышением температуры [11]. Указанная линия обсуждается в работе [20], где щей термализации поляритона на акустических фононах.

исследовались эпитаксиальные пленки, легированные Cl, Таким образом, населенности поляритонных состояний выращенные на подложке ZnTe. В случае Z6L эта линия, в данном случае не термализованы, что и отражается в ФЛ поляритонов. по-видимому, также может определяться ClTe в связи с Отметим, что особенность, наблюдаемая в бесформен- присутствием атомов Cl в исходных компонентах; кроме того, как показано в [21], встраивание хлора в решетной линии, отсутствует в LO-повторении поляритонов.

Таким образом, в реальной населенности поляритон- ку более эффективно при избытке Te. Связь данной примеси с подрешеткой теллура подтверждается также ных состояний внутри кристалла указанный провал отсутствует. Данный факт подтверждает упругий ха- влиянием отжига на указанный переход. На рис. 6, a рактер рассеяния поляритонов. При этом малая длина приведены спектры кристаллов Z6L в соответствующей свободного пробега медленных поляритонов в случае области до отжига, после отжига при T = 820C в такого рассеяния сильно уменьшает длину их диффу- парах Zn в течение 72 h и после отжига в вакууме при зии и повышает вероятность их локализации внутри 500C в течение 5 h. Видно, что отжиг в парах Zn кристалла. Жесткая корреляция провала с концентраци- практически не влияет на указанный переход, в то время ей именно нейтральной донорной примеси (последняя как короткий отжиг в вакууме приводит к исчезновению определяется просто по интенсивности линий D0X- рассматриваемой линии, существенно не меняя при этом и TE-переходов) во всех исследуемых кристаллах и спектр с участием примеси в цинковой подрешетке (A0X, отсутствие подобных эффектов для каких-либо других TH-переход).

Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. 588 В.С. Багаев, Ю.В. Клевков, В.В. Зайцев, В.С. Кривобок 3) Отсутствие влияния линии D+X на поляритонную люминесценцию, что, как отмечалось выше, не характерно для мелких доноров в нейтральном состоянии.

Одной из проблем при интерпретации данной линии является необходимость существования глубокого компенсирующего акцепторного уровня. Такой уровень может быть связан с двухзарядным акцептором (см. раздел 4.3), который, как и D+X, ярко проявляется в Z6L.

4.3. Д в у х з а р я д н ы й а к ц е п т о р. В спектре ФЛ практически всех наших образцов, полученных в условиях существенного отклонения от равновесия, присутствует в той или иной степени серия переходов, обусловленная двухзарядным акцептором [13]. Интенсивная линия (IC) в районе 2.3619 eV, регистрируемая как в спектре ФЛ, так и в спектрах поглощения, соответствует аннигиляции экситона, связанного на таком акцепторе.

В результате аннигиляции дырки, локализованные на акцепторе, остаются в основном состоянии. Как правило, она сопровождается двумя достаточно широкими сателлитами W1 и W2. В[13] показано, что состояние системы с n = 1 расщепляется по J на два подуровня c J = 0 ( ) и J = 2, последний из которых под воздействием кристаллического поля расщепляется на состояния и 3 ( — неприводимые представления группы решетки).

i Таким образом, триплетная структура IC, W1, W2 определяется наличием трех подуровней в конечном состоянии системы, нижним из которых является. В длинноволновой части спектра наблюдается также серия сателлиРис. 5. Температурная зависимость линии D+X.

тов (A2-A5), которая может быть интерпретирована на основе представлений о „двухдырочных переходах“. Эта Как известно, ClTe является в ZnTe мелким донором [22]. Температурная зависимость обсуждаемого перехода, приведенная на рис. 5, показывает, что соответствующий центр должен представлять собой связанный экситон. В связи с этим в работе [21] данный переход был предварительно интерпретирован как D0X [Cl]. Мы интерпретировали этот переход как D+X [Cl] (экситон, локализованный на заряженном доноре). В отличие от экситонов, локализованных на заряженных акцепторах, экситон, локализованный на доноре, должен быть стабильным в ZnTe, так как = mhh/me 5, что превышает известные теоретические значения, при которых соответствующий комплекс не стабилен. Кроме того, линия D+X устойчиво регистрируется в родственном соединении CdTe [23]. Косвенным подтверждением этой гипотезы являются следующие факты.

1) Отсутствие каких-либо новых сателлитов, принадлежащих данному центру, например TE-переходов, относящихся к рассматриваемой линии.

2) Зависимость интенсивности данной линии от мощности возбуждения (рис. 6, b). Интенсивности линий A0X и D0X убывают быстрее при уменьшении интенсивности возбуждения, чем в случае D+X, в связи с тем, что при Рис. 6. a) Влияние отжига на ФЛ линии D+X. 1 —исходный отсутствии возбуждения доноры и мелкие акцепторы кристалл, 2 — отжиг в парах Zn при T = 820C в течение (Li) находятся в основном в заряженном состоянии и 72 h; 3 — отжиг в вакууме при T = 500C в течение 5 h.

образование экситонно-примесного комплекса в отличие b) Зависимость относительной интенсивности линий D+X от комплекса, соответствующего D+X, носит двухсту- и A0X от мощности возбуждения (1 — 400, 2 — 55, 3 — 15, пенчатый характер. 4 —1 W/cm2).

Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. Фотолюминесценция кристаллического ZnTe, выращенного при отклонении... отсутствует, однако возникает более коротковолновая полоса с максимумом 2.365 eV (рис. 8, a). Данное расхождение (при интерпретации VZn) может быть связано с тем, что из-за достаточно сильной компенсации, обусловленной заметной концентрацией ClTe, в отожженных кристаллах Z6L двухзарядный акцептор при отсутствии возбуждения может находиться в основном в заряженном состоянии (захватывает один электрон). Для нейтрального состояния двухзарядного акцептора процесс излучения можно разделить на две стадии: захват неравновесной дырки и лишь затем локализация экситона. Релаксация между состояниями,, 1 3 (ответственными за излучение IC, W1, W2) в одноступенРис. 7. Излучение, связанное с комплексом K0 после отжига чатом процессе запрещена по J, и соответствующие Z6L в вакууме при T = 500C в течение 5 h.

времена релаксации должны быть достаточно велики.

Таким образом, в данном случае можно предположить, что излучение, соответствующее IC, W1, W2, происходит серия позволяет оценить энергию основного состояния при отсутствии термализации (т. е. без доминирующего акцептора E = 180 ± 2meV.

заселения ) между подуровнями,, в отожжен3 1 3 В работе [24] ФЛ, связанная с указанным выше ценном кристалле. При повышении температуры до 30 K тром, наблюдалась после длительного отжига ( 5 дней) (величина kT 2.5 meV сравнима с расщеплением межнелегированных образцов в парах Zn при температуре ду,,, и населенность также не должна доми1 3 5 T = 750-950C. Кроме того, акцепторное состояние нировать) в излучении неотожженных образцов Z6L дейс EA 180 meV, обнаруженное при электрических изствительно наблюдаются длинноволновые компоненты, мерениях отожженных образцов, в некоторых случаях одна из которых с учетом температурного сдвига зоны контролировало уровень Ферми.

совпадает с полосой. Другой интересной особенноПеречислим основные свойства двухзарядного акцепстью, связанной с полосой, является ее корреляция тора применительно к исследованным образцам. Прежде с рядом длинноволновых линий (Z), которые также всего отметим, что в кристаллах, полученных из паровой возникают в спектре ФЛ после длительного отжига Z6L фазы в условиях, близких к равновесным, такой переход в атмосфере Zn (рис. 8, b). Данные линии могут быть в спектрах ФЛ всегда отсутствует. IC-полоса различтакже связаны с двухзарядным акцептором, например ной интенсивности практически всегда возникает при отклонении условий роста от равновесных и становится достаточно яркой при неравновесном росте с избытком теллура (что и наблюдается для Z6L). Отметим, что каждый из проводившихся отжигов (в атмосфере Zn в течение 72 h при T = 820C, 48 h при T = 400C и в динамическом вакууме в течение 5 h при 500C) приводил к исчезновению IC из спектра.

Короткий отжиг в вакууме привел, кроме того, к образованию бинарного комплекса (рис. 7), в состав которого входит вакансия VZn [14]; наиболее вероятным вторым компонентом этого комплекса является ClTe. Появление вакансии может быть связано с цинковым обеднением приповерхностного слоя ZnTe в динамическом вакууме.

В обзоре [25] IC-полоса связывалась также с изолированной вакансией VZn. В рамках данного предположения возможен другой механизм образования комплекса, который определяется диффузией ClTe и VZn, изначально присутствующих в кристалле (в случае заряженного состояния VZn такому механизму образования комплекса способствует кулоновское взаимодействие). Принимая во внимание большие коэффициенты диффузии вакансии, в рамках данной модели легко объяснить результаты низкотемпературного ( 400C) отжига в Zn.

Рис. 8. a) Спектр ФЛ в области излучения IC-линии.

Как указывалось выше линия IC наблюдалась в [24] 1 — исходный Z6L при T = 5K, 2 — исходный Z6L при после длительного отжига в Zn при температурах T = 30 K (с учетом сдвига зоны), 3 — Z6L после отжига в T 750-950C. В образцах Z6L после отжига в ат- атмосфере Zn при T = 820C в течение 72 h. b) Спектр ФЛ в мосфере Zn в течение 72 h при T = 820C линия IC области излучения Z-линий.

Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. 590 В.С. Багаев, Ю.В. Клевков, В.В. Зайцев, В.С. Кривобок с DA- или e-A-переходами на глубоком заряженном Список литературы состоянии. Для выяснения точной природы линий Z и [1] S.I. Cheyas, S. Hirano, M. Nishio, H. Ogawa. Appl. Surf. Sci.

необходимы дальнейшие исследования.

100/101, 634 (1996).

[2] J.A. Garcfa, A. Remon, V. Munoz, R. Triboulet. Jpn. J. Appl.

Phys. 38, 5123 (1999).

5. Заключение [3] S. Lee, K.J. Chang. Phys. Rev. B 57, 11, 6239 (1998).

[4] J. Bittebierre, R.T. Cox. Phys. Rev. B 34, 4, 2360 (1986).

При реализации одной из модификаций неравновес[5] A. Hill. Nature 348, 426 (1990).

ного низкотемпературного синтеза кристаллического [6] P. Galenko, S. Sobolev. Phys. Rev. E 55, 343 (1997).

ZnTe в слое жидкости теллура и из паровой фазы [7] И. Пригожин, Д. Кондепуди. Современная термодинамика.

Мир, М. (2002). 461 с.

в одном процессе были получены текстурированные, [8] А.А. Чернов, Е.И. Гиваргизов, Х.С. Багдасаров, В.А. Кузстолбчатые структуры и игольчатые монокристаллы.

нецов, Я.Н. Демьянец, А.Н. Лобачев. Современная криВысокий квантовый выход люминесценции, малая спексталлография. Наука, М. (1980). 467 с.

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.