WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

дом при температуре ГС 1050C, т. е. близка к пределу растворимости кислорода в сфалерите, поскольку темпе3.3. Самоактивированное свечение ратура фазового перехода сфалеритвюрцит составляет в катодолюминесценции ZnSx Se1-x 1020-1050C, а исходные образцы выращены с избытКак видно из рис. 2, при 80 K в спектрах ис- ком Zn [21].

ходных конденсатов присутствует самоактивированное Энергетический зазор между полосами L и H нескольсвечение. Поскольку сульфоселениды были выращены ко больше для ZnS, чем для ZnSe, как и предельная с избытком Zn, то, согласно [18], наблюдается SA- растворимость кислорода, поэтому же SA-область в свечение. По данным [18], в ZnS эта SA-полоса угасает, целом шире, а SAL — более узкая (рис. 3). Последа коротковолновая — усиливается (переходы L и H нее определяется тем, что SAL-свечение наблюдается на вставке рис. 3) и сдвигается в высокоэнергетиче- только в кристаллах с избытком S или Se, когда при скую сторону более чем на 350 мэВ с увеличением смене ансамбля собственных точечных дефектов в точке концентрации [Os]. Аналогичные данные получены нами стехиометрии растворимость кислорода на 1–2 порядка для ZnSe: длинноволновая SA-полоса ZnSe смещается уменьшается [23]. Поэтому возможное изменение [Os] в высокоэнергетическую сторону более чем на 200 мэВ Спектральное положение края с учетом интенсивного поглощения (рис. 3).

экситонами BE, связанными на акцепторных уровнях ESA и ESAL, Объяснение такого изменения спектров согласуется более длинноволновое. Оно приходится для ZnS на 340 и 330 нм, с теорией непересекающихся зон [7,8]. На вставке к а для ZnSe на 469 и 448 нм.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Исследование влияние кислорода на спектры катодолюминесценции и ширину запрещенной зоны... в таких кристаллах количественно также меньше, чем в образцах с избытком Zn, в которых реализуется SAполоса.

Возвращаясь к спектрам КЛ исследуемых сульфоселенидов, отметим, что для всего диапазона исходных составов ZnSxSe1-x самоактивированное свечение действительно попадает в область SA. Сдвиг большинства SA-полос исходных образцов в высокоэнергетическую сторону характеризует, по-видимому, переходы EC ESA. Величина сдвига согласуется с глубиной уровня межузельного цинка в ZnS и ZnSe. Кроме того, расчет по методу наименьших квадратов дает типичные положения полос 430 нм (ZnS) и 605 нм (ZnSe), которые наблюдаются в спектрах этих кристаллов после термообработки в парах металлоида [21,16].

3.4. Влияние газостатирования Для исследования эффектов, связанных с увеличением концентрации растворенного кислорода [Os], были измерены спектры КЛ (рис. 4) тех же образцов ZnSx Se1-x после газостатирования (ГС). Оптимальный режим ГС — это высокотемпературная обработка при 1050C и давлении 1500 атм более 20 ч [25]. Сужение экситонных полос (в 1.5–2 раза при 300 K или 2–3.5 раза при 80 K), а также увеличение интенсивности их на 1 или 2 порядка при 300 и 80 K, соответственно, свидетельствуют об улучшении кристаллической структуры образцов после перекристаллизации в процессе ГС [25].

Общее содержание кислорода [O] в конденсате после Рис. 4. Спектры катодолюминесценции (a–c) для тех же ГС не меняется, хотя увеличивается количество его в сколов CVD-ZnSxSe1-x, что и на рис. 2, но после газостатироузлах решетки [Os]. Это, как мы отмечали для ZnS с вания. Возникновение полос внутрицентрового излучения Cu избытком Zn, приводило к изменению зонной структуры (3d9) показано на вставке при значениях x: 1 — 0.96, 2 — 0.94, и возникновению H полосы, обусловленной переходами 3 — 0.75. На спектрах приведены значения длин волн в нм и из E+ на акцепторный уровень SA-центров (рис. 3).

интенсивность полос (в скобках).

Аналогичный эффект мы получили и на селениде цинка, выращенном с избытком Zn. После газостатирования SA-полоса смещалась от 605 до 570 нм. Для сульфоселенидов ZnSxSe1-x, как оказалось, газостатирование поИзменение спектров самоактивированного свечения разному влияет на изменение спектров КЛ в зависимопри принятом режиме ГС для составов, близких к сти от состава x (рис. 4).

ZnSe и ZnS, различно. В случае составов, близких к Экситонные полосы при малых значениях x 0.1 поZnSe, ГС приводит к возникновению SAL-свечения, а SA сле ГС обнаруживали низкоэнергетический сдвиг порядполностью загасает. Эти экспериментальные результаты ка 5 мэВ (рис. 4, a), который можно объяснить увеличепредставлены на рис. 4, a. Как показано в работе [4], нием растворимости кислорода. С возрастанием x > 0.SAL-свечение связано с менее глубоким акцепторным отмечена тенденция к нарастанию сдвига экситонных поуровнем ESAL, который образуется в результате перезалос в противоположную высокоэнергетическую сторону.

рядки кислородного комплекса SASAL при обеднении Уже при x = 0.45 он достигает 15 мэВ, так что перекристалла цинком и опускании уровня Ферми [4,6,16].

крывает смещение, обязанное уменьшению Eg за счет растворения кислорода Os. Большое высокоэнергетиче- Для составов со стороны ZnS (x > 0.7) в спектрах КЛ после газостатирования SAL-свечение не возникает, ское смещение экситонных полос (после ГС) достигает а остается полоса SA, перестройка которой подобна максимальных значений (до 86 мэВ на рис. 4) в области средних составов. Оно, очевидно, связано с вхождени- той, что наблюдается для ZnS [18]. Сравнение рис. 2, c и 4, c демонстрирует высокоэнергетическое смещение ем серы в узлы селена SSe и приводит к изменению состава кристаллов ZnSx Se1-x в сторону избытка серы. SA-полосы после ГС (x = 0.94). КВ сдвиг ее (примерно Повышенное давление ГС способствует образованию на 100 мэВ) после ГС свидетельствует о появлении дефектов, которые уменьшают объем, например, SSe, OSe переходов E+ ESA. Изменение спектрального положеили OS. ния самоактивированных полос (по данным рис. 2 и 4) Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 1190 Н.К. Морозова, И.А. Каретников, Д.А. Мидерос, Е.М. Гаврищук, В.Б. Иконников после ГС схематично показано пунктирными стрелками 4) выявлена коротковолновая SA-полоса (переход H) на рис. 3. в ZnSe и показано, что спектральный диапазон самоакПолученные изменения самоактивированного свече- тивированного свечения в системе ZnS–ZnSe шире, чем ния после ГС подтверждаются расчетами равнове- общепринятый;

сия собственных точечных дефектов (СТД) в ZnS и Результаты исследований могут быть использованы ZnSe [21,22,24,26]. Так, обнаруженный переход от SA- для полуколичественного контроля состава аналогичных кристаллов AIIBVI по содержанию растворенного кислосвечения исходных образцов к SAL-свечению после рода и отклонению от стехиометрии.

ГС соответствует переходу от кристалла с избытком цинка к стехиометрическому [24]. При этом уровень Ферми опускается от его положения вблизи уровней Список литературы собственных доноров при избытке межузельного цинка //(/) Zn•(••) до акцепторных уровней VZn. В ZnSe, согласно [1] S. Armstrong, P.K. Datta, R.W. Miles. Thin Sol. Films, i расчетам равновесия СТД, область с избытком цинка 403(404), 126 (2002).

более узкая и образцы, выращенные при том же дав- [2] D.S. Patil, C.B. Chaudhari, D.K. Gautam. J. Opt. A: Pure Appl.

Opt., 4, 338 (2002).

лении PZn, имеют меньший избыток цинка [Zn•], чем i [3] K. Kassali, N. Bouarissa et al. Mat. Chem. Phys., 76, ZnS [24]. Поэтому для составов, близких к ZnSe, переход (2002).

через точку стехиометрии осуществляется значительно [4] Н.К. Морозова, И.А. Каретников, В.В. Блинов, Е.М. Гаврилегче после частичного удаления Zn• при ГС. Образцы i щук. ФТП, 35 (1), 25 (2001).

со стороны ZnS остаются при этом в пределах той [5] Н.К. Морозова, И.А. Каретников, Е.М. Гаврищук и др.

же области твердых растворов с избытком цинка, и Матер. докл. 34 Межд. научн.-техн. сем. „Шумовые и сохраняется SA-свечение. При повторном ГС и на них деградационные процессы в полупроводниковых прибоможно было добиться перехода к SAL-свечению.

рах“ (М., МЭИ, 2005) с. 141.

Отметим, что для кристаллов ZnSxSe1-x в области [6] Н.К. Морозова, И.А. Каретников, В.М. Лисицын и др.

составов примерно 0.5 < x < 0.7 после ГС можно наФТП, 39 (5), 513 (2005).

блюдать изменения, которые типичны и для ZnS, и [7] W. Shan, W. Walukiewiz, J.W. Ager et al. Phys. Rev. Lett., для ZnSe. Это представлено на рис. 4, b, где после ГС (6), 1221 (1999).

[8] W. Shan, W. Walukiewiz, J.W. Ager et al. J. Appl. Phys., присутствуют обе полосы: SA, смещенная в КВ сторону (4), 2349 (1999).

(примерно на 260 мэВ), и слабая SAL. Как мы полагаем, [9] Е.М. Гаврищук, Э.В. Яшина. Высокочистые вещества, № 5, наблюдается наложение спектров разных по составу 36 (1994).

зерен в поликристаллическом конденсате.

[10] В.С. Зимогорский, Н.К. Морозова, Н.А. Яштулов, Выводы о влиянии ГС на положение уровня Ферми В.В. Блинов. Матер. докл. 30 Межд. научн.-техн. сем.

подтверждаются возникновением триады полос Cu в ин„Шумовые и деградационные процессы в полупроводнифракрасной (ИК) области спектра 1480, 1650, 1750 нм, ковых приборах“ (М., МЭИ, 2000) с. 211.

которые обязаны внутрицентровым переходам в ионе [11] S. Larach, R.E. Shrader, C.F. Stocker. Phys. Rev., 108 (3), Cu с конфигурацией 3d9. Возникновение ИК спектра (1957).

иона Cu(3d9) после ГС согласуется с опусканием уровня [12] V. Kumar, T.P. Sharma. Opt. Mater., 10, 253 (1998).

Ферми и перезарядкой центра: Cu(3d10) Cu(3d9) [18].

[13] Л.Д. Суслина, Д.Л. Федоров, С.Г. Конников. ФТП, 11 (10), На вставке к рис. 4 представлены эти ИК спектры, 1934 (1977).

[14] J.H. Song, E.D. Sim, K.S. Baek, S.K. Chang. J. Cryst. Growth, соответствующие образцам ZnSexSe1-x с x, равным 0.96, 214/215, 460 (2000).

0.94, 0.75. Для составов со стороны селенида цинка ИК [15] Atsuko Ebina, Etsuya Fukunaga, Tadashi Takahashi. Phys.

полосы иона Cu(3d9) после ГС не наблюдаются.

Rev. B, 10 (6), 2495 (1974).

[16] В.В. Блинов. Автореф. канд. дис. (М., МЭИ, 2003).

4. Заключение [17] Sungun Nam, Jongkwang Rhee, Byungheng O, Ki-Seon Lee.

J. Korean Phys. Soc., 32 (2), 156 (1998).

Таким образом, в результате проведенных исследо- [18] Н.К. Морозова, И.А. Каретников, В.Г. Плотниченко, Е.М. Гаврищук., Э.В. Яшина, В.Б. Иконников. ФТП, 38 (1), ваний:

39 (2004).

1) проверена зависимость ширины запрещенной зоны [19] Л.Д. Назарова. Автореф. канд. дис. (М., МЭИ, 1995).

ZnSxSe1-x от состава;

[20] Н.К. Морозова, В.Г. Плотниченко, Е.М. Гаврищук, 2) показано, что теория непересекающихся зон позВ.В. Блинов. Неорг. матер., 39 (8), 920 (2003).

воляет объяснить изменения спектров самоактивиро[21] Н.К. Морозова, В.А. Кузнецов. Сульфид цинка. Получеванной люминесценции, связанные с отклонением от ние и оптические свойства (М., Наука, 1987).

стехиометрии ZnSx Se1-x в присутствии кислорода;

[22] Ю.А. Пащенко. Автореф. канд. дис. (М., МЭИ, 1986).

3) показано, что обнаруженные особенности само[23] В.С. Зимогорский, А.В. Морозов. Неорг. матер., 29 (7), активированной люминесценции в твердых растворах 1014 (1993).

ZnSxSe1-x определяются различиями в ансамбле СТД [24] Н.К. Морозова, Д.А. Мидерос. Матер. докл. 36 Межд.

и положении уровня Ферми в запрещенной зоне ZnS и научн.-техн. сем. „Шумовые и деградационные процессы ZnSe; в полупроводниковых приборах“ (М., МЭИ, 2006) с. 125.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Исследование влияние кислорода на спектры катодолюминесценции и ширину запрещенной зоны... [25] Н.К. Морозова, Е.М. Гаврищук., Э.В. Яшина, В.Г. Плотниченко, В.Г. Галстян. Неорг. Матер., 40 (11), 1138 (2004).

[26] N.K. Morozova, E.M. Gavrishchuk, D.A. Mideros. Proc.

2nd Int. Congress on Radiation Physics and Chemistry of Inorganic Materials, High Current Electronics, and Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows (Tomsk, Russia, 2006) p. 713.

Редактор Т.А. Полянская A research of the role of oxygen in the cathodoluminescence and the ZnSxSe1-x band gap N.K. Morozova, I.A. Karetnikov, D.A. Mideros, E.M. Gavrishchuk, V.B. Ikonnikov Moscow Power Engineering Institute (Technical University), 111250 Moscow, Russia Institute of High-Purity Substances, Russian Academy of Sciences, 603600 Nizhni Novgorod, Russia Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, 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.