WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

на рис. 4. Прогиб E2(x) и E2(x) + (x) меньше, чем прогиб E1(x) и E1(x)+ (x), и минимум его расположен в x = 0.5. Кроме того, <. Это связано с тем, 2 что расщепление верхней валентной зоны в точке X в этом случае можно записать как [1] меньше, чем в точке L [20]. Детальный анализ меж = = -, зонных переходов показал, что основной вклад в пики xx yy E1 и E1 + дают переходы в направлении зоны 2CБриллюэна, где валентная зона и зона проводимости =, (15) zz Cпочти ковалентны. Вклад в E2 вносят переходы в точке X и в -направлении.

где =(aInGaP - asub)/asub, aInGaP и asub — постоянные решетки объемного сплава и подложки соответственно.

Как показали наши расчеты и теоретические исследования [1], наличие биаксиальной деформации изменяет 5. Влияние биаксиальной деформации зонную структуру следующим образом: при деформав пленках ции сжатия (постоянная решетки подложки меньше постоянной решетки пленки) ширина запрещенной зоны Эпитаксиальное выращивание полупроводниковых увеличивается за счет поднятия зоны проводимости, в то сплавов с параметрами решетки, отличающимися от время как положение верхней валентной зоны практипараметра решетки подложки, ведет к деформации рас- чески не изменяется; в случае деформации растяжения все происходит наоборот — нижняя зона проводимости согласования в эпитаксиальном слое. Такая деформация опускается, а положение верхней валентной зоны также может упруго релаксировать при помощи тетрагональпрактически не изменяется, и ширина запрещенной зоны ной дисторсии при условии, что толщина эпитаксиальуменьшается.

ного слоя не слишком велика (псевдоморфная пленка).

Мы исследовали две подложки: GaAs и GaP. При С увеличением рассогласования постоянных решетки наличии подложки GaP в сплаве InGaP возникают слоя и подложки или толщины слоя последний будет деформации сжатия за счет того, что постоянная ререлаксировать в направлении его объемной структуры шетки пленки больше постоянной решетки подложки.

с образованием дислокаций несоответствия.

Как было сказано выше, деформации сжатия приводят Для тонких псевдоморфных пленок InGaP оптические к расширению запрещенной зоны, что в свою очередь характеристики исследовались экспериментально в ряде смещает пики E1 и E2 в сторону больших энергий.

работ [7,28,29]. Было установлено, что оптические харакСледовательно, прогиб зависимостей E1(x) и E2(x) при теристики пленок отличаются от объемных образцов, заналичии подложки GaP будет меньшим, чем в объемных висят от материала подложки и имеют особенности конобразцах. На рис. 5 приведены результаты наших расцентрационной зависимости E1(x). Для их объяснения четов в сравнении с экспериментальными данными для кроме вышеуказанных факторов, которые имеют место GaxIn1-x P/GaP [7].

в объемных образцах, мы учли наличие биаксиальной С подложкой GaAs ситуация несколько иная. Подеформации, появляющейся в эпитаксиальной пленке стоянная решетки сплава совпадает с постоянной репод влиянием подложки. Форма выбранного нами псев- шетки подложки при x = 0.4815. Следовательно, при допотенциала позволяет учесть также и биаксиальную x < 0.4815 в подложке возникают деформации сжатия, деформацию в пленке. Компоненты тензора деформации которые смещают пики E1 и E2 в сторону больших 3 Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. 930 Я.И. Виклюк, В.Г. Дейбук, С.В. Золотарев Список литературы [1] S.C. Jain, M. Willander, H. Maes. Semicond. Sci. Technol., 11, 641 (1996).

[2] G.M. Cohen, P. Zisman, G. Bahir, D. Ritter. J. Vac. Sci.

Technol. B, 16, 2639 (1998).

[3] J.C.Jr. Mikkelsen, J.B. Boys. Phys. Rev. B, 28, 7130 (1983).

[4] R. Asomoza, V.A. Elyukhin, S.G. Konnikov. Semicond. Sci.

Technol., 10, 1122 (1995).

[5] B. Koopmans, P.V. Santos, M. Cardona. Phys. St. Sol. (b), 205, 419 (1998).

[6] K. Ozasa, M. Yuri, S. Tanaka, H. Matsunami. J. Appl. Phys., 68, 107 (1990).

[7] H. Lee, D. Biswas, M.V. Klein, H. Markoc, D.E. Aspnes, B.D. Choe, J. Kim, C.O. Griffiths. J. Appl. Phys., 75, (1994).

Рис. 6. Концентрационные зависимости пиков E1(x), [8] T. Matilla, L.-W. Wang, A. Zunger. Phys. Rev. B, 59, 15 E1(x) + (x) для Gax In1-xP/GaAs: 1, 2 — объемный образец (1999).

GaxIn1-x P; 3, 4 —GaxIn1-x P/GaAs. Точки — эксперименталь[9] M.L. Cohen, J.R. Chelikowsky. Electronic Structure and ные данные [7].

Optical Properties of Semiconductors (Berlin, Springer Verlag, 1988).

[10] M. Schluter, J.R. Chelikowsky, S.G. Louis, M.L. Cohen. Phys.

Rev. B, 12, 4200 (1975).

[11] A. Blacha, H. Presting, M. Cardona. Phys. St. Sol. (b), 126, энергий, а при x > 0.4815 — деформации растяжения, 11 (1984).

которые смещают эти пики в сторону меньших энергий.

[12] D. Nelson, L. Johnson, M. Gershenzon. Phys. Rev., 135, Это приводит к тому, что прогиб концентрационной A1399 (1964).

зависимости пиков E1(x) и E2(x) пленки значительно [13] L. Ley, R. Pollak, R. McFeely, S. Kowalczyk, D.A. Sherlet.

уменьшается относительно прогиба объемного образца, Phys. Rev. B, 9, 600 (1974).

а для x = 0.45-0.7 положения пиков E2 и E2 + 2 [14] D. Kyser, V. Rehn. Phys. Rev. Lett., 40, 1038 (1978).

практически не изменяются. Для E1 и E1 + этот [15] D. Aspnes, C. Olson, D. Lynch. Phys. Rev. B, 12, 1371 (1975).

[16] J. Camassel, P. Merle, L. Bayo, H. Mathieu. Phys. Rev. B, 22, промежуток намного шире, x = 0.2-0.9, что также 2020 (1980).

подтверждается экспериментально [7] (рис. 6). Из ска[17] E. Matatagui, A. Thompson, M. Cardona. Phys. Rev., 176, занного следует, что оптические характеристики, а также (1968).

зонная структура тонких пленок существенно отлича[18] S.-G. Shen, X.-Q. Fan. J. Phys.: Condens. Matter, 8, ются от характерных для объемных образцов. Учет (1996).

биаксиальной деформации позволяет корректно объяс[19] M. Helm, W. Knap, W. Seidenbusch, R. Lassig, E. Gornik.

нить основные особенности оптических характеристик Sol. St. Commun., 53, 547 (1985).

[20] С.В. Королюк, Я.И. Виклюк, В.Г. Дейбук. УФЖ, 45, тонких пленок.

(2000).

[21] G. Lehmann, M. Taut. Phys. St. Sol. (b), 54, 469 (1972).

[22] Ф. Бассани, Дж.П. Парравичини. Электронные состояния и оптические переходы в твердом теле (М., Наука, 6. Заключение 1982).

[23] D.E. Aspnes, A.A. Studna. Phys. Rev. B, 27, 985 (1983).

Исследована электронная зонная структура объемных [24] Я.И. Виклюк, В.Г. Дейбук. УФЖ, 46, 1185 (2001).

[25] C. Alibert, G. Bordure, A. Laugier, J. Chevallier. Phys. Rev. B, твердых растворов Gax In1-xP методом локального мо6, 1301 (1972).

дельного псевдопотенциала при учете несогласованно[26] J.L. Martins, A. Zunger. Phys. Rev. B, 30, 6217 (1984).

сти постоянных решетки. Возникающая вследствие этого [27] А.Н. Георгобиани, И.М. Тигиняну. ФТП, 22, 3 (1988).

локальная деформация решетки была учтена при расче[28] A. Bensaada, A. Chennouf, R.W. Cochrane, J.T. Graham, тах эффективных масс и деформационных потенциалов.

R. Leonelli, R.A. Masut. J. Appl. Phys., 75, 3024 (1994).

Наличие внутренних локальных деформаций и анти[29] F.H. Pollak, M. Cardona. Phys. Rev., 172, 816 (1968).

структурных дефектов в сплавах Gax In1-x P позволяет Редактор Л.В. Шаронова объяснить их основные оптические характеристики.

В сравнении с объемными образцами в псевдоморфных тонких пленках концентрационные зависимости пиков E1, E1 + являются более чувствительными к деформациям со стороны подложки, чем край фундаментального поглощения E0.

Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. Оптические свойства неупорядоченных объемных и эпитаксиальных полупроводниковых сплавов... Optical properties of bulk and epitaxial disorder GaxIn1-xP semiconductor alloys Y.I. Vyklyuk, V.G. Deibuk, S.V. Zolotariov Chernovtsy National University, 58012 Chernovtsy, Ukraine

Abstract

The electron band structure of GaxIn1-x P solid solutions is calculated by the local model pseudopotential method accounting for the lattice constant mismatch. Resulting local strain of the lattice was taken into account in calculations of effective masses and deformation potentials. The main optical characteristics of Gax In1-x P alloys could be explained considering existence of the internal local deformations and antisite defects. The concentration depedencies of peaks E1, E1 + in pseudomorphic thin films is more sensitive than the band gap E0 to the deformations made by the substrate in comparison with bulk samples.

3 Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, 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.