WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

В работе [23] появление новой полосы с максимумом hm = 3.42 эВ объяснялось рекомбинацией свободных 3.3. Ультрафиолетовая полоса с hm = 3.27 эВ дырок с электронами, локализованными на донорных уровнях, обусловленных присутствием кислорода, конВо многих работах [11–15] эта полоса связывалась центрация которого возрастает с понижением уровня с рекомбинацией ДАП. Отсутствие ее в исходных обвакуумирования.

разцах, а также существенный рост ее интенсивности Для того чтобы однозначно установить природу полос увеличением Ta и мощности ВЧ разряда в плазме сы с hm = 3.42 эВ и склониться к тому или иному меNH3 свидетельствуют об активации (или скорее всего ханизму образования ДАП, были проведены две группы освобождении из другого комплекса) того или иного экспериментов.

компонента ДАП. Акцептором в данной паре может Во-первых, исследовалась зависимость интенсивности выступать глубокий акцептор, а в качестве другого полосы от давления остаточных газов (p) в разрядной ее компонента — мелкий собственный дефект докамере во время отжига пленок GaN в радикалах азота, норного типа с глубиной залегания Ed 30 мэВ [16].

полученных из плазмы аммиака. При повышении давлеВ принципе это может быть тот же донор, который ния от 10-3 до 10-1 мм рт. ст. наблюдалось монотонное до обработки участвовал в формировании близкраевой увеличение интенсивности приблизительно в 2.5 раза, полосы с hm = 3.48 эВ. Рост I = f (Ta, P) для полот. е. связь между случайными величинами I и p могла сы с hm = 3.27 эВ свидетельствует о резком росте быть представлена уравнением регрессии вида концентрации центров акцепторного типа, которые, вероятнее всего, связаны со смещением стехиометрии I(p) =a0 + a1p, пленок GaN в сторону избытка азота в процессе их ВЧ обработки в плазме аммиака. Наиболее вероятно, где a0 и a1 — коэффициенты регрессии, которые опречто это межузельный азот. Большая полуширина полосы деляются по методу наименьших квадратов. КоэффициФЛ дает основание предполагать, что в формирование ент корреляции, являющийся показателем приближения ее длинноволнового крыла вносят вклад фононные по- зависимости между измеряемыми величинами I и p вторения бесфононной линии [13], а в формирование ее к линейной, был близок к единице, что дает основание коротковолнового крыла вносят вклад переходы зона сделать вывод о практически функциональной связи I(p) проводимости – акцепторный уровень ZnGa (энергия и ее линейности.

ионизации Ea 0.34 эВ, см. например [17]) или, веро- Поскольку понижение вакуума (при практически неизятнее всего, межузельный азот. В пользу последнего менной концентрации активных радикалов азота в этом свидетельствует незначительный сдвиг ( 0.025 эВ) мак- диапазоне p), вероятнее всего, связано с ростом конценсимума полосы ДАП с hm = 3.27 эВ в коротковолновую трации остаточного кислорода в реакционной камере, область при увеличении мощности ВЧ разряда, приводя- такое поведение I предположительно можно связать щем к сверхлинейному росту концентрации такого вида с присутствием активных радикалов кислорода в азотакцепторов (см. рис. 2). Форма этой полосы отлична содержащей плазме.

от формы, присущей ДАП. Однако зависимость I(L) Во-вторых, поскольку в разрядной камере кроме комлинейна ( 1) во всем диапазоне исследованных L. понент аммиака присутствуют также компоненты всех Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 1294 Г.А. Сукач, В.В. Кидалов, А.И. Власенко, Е.П. Потапенко газов окружающей атмосферы, а также компоненты аммиака). Их природа связана с простыми дефектами внутреннего обрамления камеры, то для установления структуры GaN и их комплексами, которые образуются физической природы полосы с hm = 3.42 эВ был про- в процессе эпитаксиального роста и постэпитаксиальных веден дополнительный отжиг образцов GaN : Zn, в кото- технологических обработок и являются общими для всех рых эта полоса уже существовала после отжига в ВЧ технологий (остаточный кислород, углерод, вакансии плазме аммиака и остаточных радикалов кислорода, при и межузельные атомы азота и др.).

Ta = 750C и p = 10-3 мм рт. ст. (см. рис. 1, кривая 3) Работа выполнена при финансовой поддержке ДФФД в радикалах именно кислорода (их концентрация на Украины, проект 04.07 / 256.

4–6 порядков превышала концентрацию радикалов остаточного кислорода атмосферы в камере), полученных из чисто кислородной среды (ср. колонки 3 и 4 табСписок литературы лицы).

Анализ данных таблицы свидетельствует о том, что [1] S. Nakamura, M. Senoh, T. Mukai. Jap. J. Appl. Phys., 31, L139 (1992).

интенсивность полосы с hm = 3.42 эВ после отжига [2] J.C. Zolper, M. Hagerott, J. Grawtord, A.J. Howard, J. Ramer, в радикалах именно кислорода увеличивается приблиS.D. Hersee. Appl. Phys. Lett., 68, 200 (1996).

зительно в 5 раз по сравнению с наблюдаемой в образ[3] А.Н. Георгобиани, А.Н. Грузинцев, У.А. Аминов, М.О. Воцах, обработанных в радикалах остаточного кислорода.

робьев, И.И. Ходос. ФТП, 35, 149 (2001).

Следовательно, полоса ФЛ с h = 3.42 эВ обусловле[4] Т.В. Бутхузи, А.Н. Георгобиани, Е. Заде-Улы, Б.Т. Эльтазана рекомбинацией свободных дырок с электронами, рова, Т.Г. Хулордава. Тр. ФИАН, 182, 140 (1987).

связанными на донорных центрах ON (кислород на [5] Г.А. Сукач, В.В. Кидалов, А.И. Власенко, М.Б. Котляместе азота). Подтверждением этого факта является ревский, Е.П. Потапенко. Оптоэлектрон. и полупроводн.

линейный ход зависимости I(L) ( 1), характерный техн., 37, 91 (2002).

для переходов зона–примесь. О том, что кислород [6] Г.А. Сукач, Н.И. Сыпко, В.М. Гладаревский. Оптоэлектрон.

является хорошо внедряемой примесью в GaN, сви- и полупроводн. техн., 14, 58 (1988).

детельствуют также результаты работ [24,25]. Таким [7] У. Кайзер, А.Н. Грузинцев, И.И. Ходос, В. Рихтер. Неорг.

матер., 6, 458 (2000).

образом, вклад кислорода в формирование полосы ФЛ [8] H. Amono, I. Akasaki, T. Kozawa, N. Sawaki, K. Ikeda.

с hm = 3.42 эВ с высокой вероятностью можно считать J. Luminesc., 4, 121 (1988).

доказанным.

[9] С.В. Свечнiков, П.Ф. Олексенко, Г.О. Сукач, П.С. СмертенНезначительное уменьшение интенсивностей полос ко, С.I. Власкiна, О.В. Бушма, А.Б. Богословська. УФЖ, 43, c h = 2.88 и 3.27 эВ после отжига в радикалах кисло1290 (1998).

рода (см. таблицу) свидетельствует о том, что донорные [10] В.Ю. Некрасов, Л.В. Беляков, О.М. Сресели, Н.Н. Зиносвойства кислорода очень сложны. Кислород и его комвьев. ФТП, 33, 1428 (1999).

плексы с другими дефектами могут создавать также цен[11] C.H. Hong, D. Pavidis, S.W. Brown. J. Appl. Phys., 74, тры безызлучательной рекомбинации, способствующие (1995).

уменьшению эффективного времени жизни носителей [12] G. Grimmeiss, B. Monemar. J. Appl. Phys., 41, 4054 (1970).

заряда, которое в свою очередь приводит к падению [13] R. Dingle, M. Ilegems. Sol. St. Commun., 9, 175 (1971).

интенсивностей всех без исключения полос ФЛ исследо- [14] O. Langstrem, B. Monemar. J. Appl. Phys., 45, 2266 (1974).

[15] M. Ilegems, R. Dingle. J. Appl. Phys., 44, 4234 (1973).

ванных образцов после деструктурирующих обработок [16] W. Gotz, N.M. Jonson, C. Chen, H. Liu, C. Kuo, W. Imler.

в кислородсодержащей среде. Рост интенсивности полоAppl. Phys. Lett., 68, 2666 (1996).

сы ФЛ с h = 3.42 эВ на фоне падения I всех полос при [17] S. Strite, H. Morkoc. J. Vac. Sci. Technol. B, 10, 1237 (1992).

этом связан с созданием (введением) дополнительных [18] S. Fischer, C. Wetzel, W.L. Hansen, E.D. Bourret-Courchesns.

центров излучательной рекомбинации, которые создаAppl. Phys. Lett., 69, 2716 (1996).

ют предпосылки компенсации падения интенсивности, [19] P.G. Middleton, K.P. O’Donnell, C. Trager-Cowan, D. Cole, обусловленного введением центров безызлучательной M. Cazzanelli, J. Lunney. Mater. Sci. Eng., B59, 133 (1999).

рекомбинации.

[20] K.P. O’Donnell, M. Umlauf, M. Kraushaar, H. Kalt, O. Briot.

Mater. Sci. Eng., B50, 264 (1997).

[21] G.B. Ren, D.J. Devsnip, D.E. Lacklison, J.W. Orton, 4. Заключение T.S. Cheng, C.T. Foxon. Mater. Sci. Eng., B43, 242 (1997).

[22] T.F. Huang, A. Marshall, S. Spruytte, J.S. Harris, Jr. J. Cryst.

Таким образом, экспериментальные исследования, Growth., 200, 362 (1999).

проведенные в данной работе, свидетельствуют в пользу [23] B.C. Chung, M. Gershenzon. J. Appl. Phys. 72, 651 (1992).

того, что полосы люминесценции с максимумами излу[24] Ф.Ф. Греков, Д.М. Демидов, А.М. Зыков. ЖПХ, 52, чения вблизи 2.88, 3.48, 3.27 и 3.42 эВ являются не отли(1979).

чительной особенностью, обусловленной той или иной [25] С.Е. Александров, Т.А. Гаврикова, А.М. Зыков. ФТП, 34, технологией, а скорее общим свойством пленок GaN, 297 (2000).

изготовленных с применением практически всех эпитакРедактор Л.В. Шаронова сиальных технологий (в том числе и при отжиге GaN в активных радикалах азота, полученных из ВЧ плазмы Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. Дефектная люминесценция пленок GaN : Zn, отожженных в высокочастотной плазме аммиака Defect luminescence of GaN : Zn films annealed in high-frequency ammonia plasma G.A. Sukach, V.V. Kidalov, A.I. Vlasenko, E.P. Potapenko Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Sciences of Ukraine, 03028 Kiev, Ukraine Berdyansk State Pedagogical Institute, 71118, Berdyansk, Ukraine

Abstract

We have investigated the effect of annealing in nitrogen radicals (obtained by treatment of ammonia in high-frequency discharge) on luminescent properties of GaN : Zn films MOCVDgrown on (0001) sapphire substrates. As the annealing temperature increased, both the violet (2.88 eV) and near-edge (3.48 eV) photoluminescence bands displayed monotonous decrease. After annealing in nitrogen radicals at temperatures of 500–750C, new bands (with peaks at 3.27 and 3.42 eV) were detected. Their intensities increased with the annealing temperature. A critical analysis of the mechanisms for occurrence and nature of all bands has been performed. It was found that the luminescence bands 2.88, 3.42 and 3.27 eV were characteristic of GaN films obtained by practically any technique, and related to simple structural defects.

Participation of oxygen in formation ot the band 3.42 eV has been experimentally proved.

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, 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.