WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

1820 кВт/см2 кинетическая энергия некоторых экситонов Однако, как мы видели выше, спонтанная люминесстановится выше энергии связи биэкситона. Поэтому ценция при малых уровнях накачки (до 1820 кВт/см2) вместо люминесценции биэкситонов возникает P-полосильно зависела от температуры предварительного отса, обусловленная неупругими столкновениями свожига образцов (рис. 1–3). В первую очередь отметим бодных экситонов [9]. В момент столкновения один уменьшение интенсивности EA-полосы 3.307 эВ (рекомиз сталкивающихся экситонов берет часть энергии бинационные переходы электронов из зоны проводидругого и переходит в возбужденное состояние с мости на акцепторный уровень) с ростом температуквантовым числом n > 1, в то время как другой экситон ры отжига. Учтем данные примесного анализа, говорекомбинирует с испусканием фотона. Излученный в рящие об уменьшении содержания азота в образцах этом процессе фотон будет иметь энергию [10] с 0.01 до 0.008 и 0.001% для температур отжига 700 и 1000C соответственно. Следовательно, акцепex En = Eex - Eb (1 - 1/n2) - (3/2)kT, (1) торным уровнем в процессе рекомбинации электронов является, скорее всего, уровень примесных дефектов где n = 2, 3, 4,...,, Eex — энергия рекомбинации замещения NO. Зная ширину запрещенной зоны оксиex свободного экситона (3.37 эВ), Eb = 60 мэВ — энергия да цинка для азотной температуры (Eg = 3.43 эВ), мы связи экситона в ZnO [11] и kT — тепловая энергия.

можем по разности двух энергий (Eg и EA-полосы) При T = 77 K уравнение (1) дает значения 3.314 эВ найти оптическую глубину акцепторного уровня азота:

для энергетического положения пика E2 и 3.299 эВ EN = Eg - EEA = 3.43 - 3.307 = 0.123 эВ.

для положения пика E. Видно хорошее совпадение Вторым существенным отличием спонтанной люмивычисленных величин с положением узкой P-полосы несценции отожженных образцов Zn : N является появ(рис. 1–3), максимум которой плавно свдигается в ление довольно широкой M-полосы с максимумом при длинноволновую сторону от 3.314 до 3.297 эВ с ростом 3.333 эВ, которая становится преобладающей с увеличемощности накачки (кривые 4–8).

нием интенсивности накачки (рис. 2 и 3). Авторы [8] наблюдали аналогичную полосу на монокристаллических высококачественных эпитаксиальных пленках ок- 4. Заключение сида цинка, выращенных на подложках нитрида галлия методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Было обнару- Таким образом, обнаруженное нами стимулированное жено, что интегральная интенсивность, определяемая по УФ излучение на образцах ZnO : N при больших мощноплощади, охватываемой M-полосой, растет сверхлиней- стях оптической накачки можно объяснить процессами но с ростом интенсивности возбуждения. Это позволило неупругого столкновения и рекомбинации двух взаимов работе [8] связать данную полосу с рекомбинаци- действующих экситонов. При этом с ростом мощности ей связанного состояния биэкситона. Разная плотность накачки оставшийся экситон переходит во все более Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. 696 А.Н. Георгобиани, А.Н. Грузинцев, E.E. Якимов, C. Barthou, P. Benalloul высокое возбужденное состояние, а P-полоса сдвига- [10] C. Klingshirn, H. Haug. Phys. Reports, 70, 315 (1981).

[11] W.Y. Liang, A.D. Yoffe. Phys. Rev. Lett., 20, 59 (1968).

ется в длинноволновую область. Именно квадратичная зависимость данного процесса от плотности экситонов Редактор Л.В. Шаронова или от интенсивности возбуждения оксида цинка обусловливает его преобладание при больших мощностях Spontaneous and stimulated ultraviolet накачки. Стимулированное излучение регистрировалось luminescence of the ZnO : N до температур выше комнатной (360 K) (рис. 5, 6).

at temperature 77 K Ранее [4] мы наблюдали стимулированную люминесценцию слабо кристаллических пленок ZnO, обусловA.N. Georgobiani, A.N. Gruzintsev, E.E. Yakimov, ленную прямой рекомбинацией электронов и дырок в C. Barthou+, P. Benalloul+ электронно-дырочной плазме оксида цинка при сильном P.N. Lebedev Physical Institute, возбуждении (более 32 МВт/см2). Низкое кристалличеRussian Academy of Sciences, ское качество материала мешало в том случае полу119991 Moscow, Russia чению большой концентрации экситонов, необходимой Institute of Microelectronics Technology Problems, для возникновения P-полосы. Следовательно, высокая Russian Academy of Sciences, кристалличность структуры материала существенна для 142432 Chernogolovka, Russia наблюдения экситонного характера стимулированной + Universit P. et M. Curie, люминесценции при азотной и комнатной температурах.

75252 Paris Cedex 05, France Уменьшение числа кристаллических дефектов в образцах ZnO : N в процессе высокотемпературного от

Abstract

The investigations of the spontaneous and stimulated жига позволило наблюдать M-полосу излучательной ultraviolet luminescence spectra of the ZnO : N samples with рекомбинации биэкситонов при T = 77 K. Эта полоса different nitrogen concentration were carried out at temperature превалировала при средних интенсивностях оптической 77 K. The emission peaks, related to the recombination of the накачки. Малая интенсивность возбуждения приводила к bound and free excitons, of the biexcitons and of the electrons появлению в краевой области свечения линий свободных on a nitrogen acceptor level, have been detected. The optical deph и связанных на точечных дефектах экситонов, а также (123 meV) of the impurity acceptor NO level has been determined.

EA-полосы, обусловленной рекомбинационными перехоThe stimulated ultraviolet emission due to the inelastic exciton– дами электронов из зоны проводимости на акцепторный exciton scattering process, was observed by increasing the optical уровень примеси азота. Экспериментально определена pumped power.

оптическая глубина акцепторного уровня азота по отношению к валентной зоне: EN = 0.123 эВ.

Данная работа была выполнена при финансовой поддержке Программы РАН „Квантовые вычисления“, грантов РФФИ (проекты № 04-02-16437 и № 04-02-16942) и ИНТАС (проект № 2002-0796).

Список литературы [1] D.M. Bagnal, Y.F. Chen, Z. Zhu, T. Yao. Appl. Phys. Lett., 73, 1038 (1998).

[2] D.M. Bagnal, Y.F. Chen, M.Y. Shen, Z. Zhu, T. Goto, Y. Yao.

J. Cryst. Growth, 184/185, 605 (1998).

[3] M. Joseph, H. Tanaba, H. Soeki, K. Ueda, T. Kawai.

Physica B, 302/303, 140 (2001).

[4] A.N. Gruzintsev, V.T. Volkov, C. Barthou, P. Benallou, J.M. Frigerio. Thin Sol. Films, 459, 262 (2004).

[5] A.N. Georgobiani, A.N. Gruzintsev, V.T. Volkov, M.O. Vorobiev, V.I. Demin, V.A. Dravin. Nucl. Instrum. Meth. Phys.

Res. A, 514, 117 (2003).

[6] S.A. Studenikin, N. Golego, M. Cocivera. J. Appl. Phys., 84, 2287 (1998).

[7] S.A. Studenikin, M. Cocivera, W. Kellner, H. Pascher.

J. Luminesc., 91, 223 (2000).

[8] H.J. Ko, Y.F. Chen, T. Yao, K. Miyajima, A. Yamamoto, T. Goto. Appl. Phys. Lett., 77, 537 (2000).

[9] P. Zu, Z.K. Tang, G.K. Wong, M. Kawasaki, A. Ohtomo, T. Koinuma. Sol. St. Commun., 103, 459 (1997).

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып.

Pages:     | 1 ||



© 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.