WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

На рис. 3 приведена форма полосы излучения, рассчитанная по формулам (10)–(12) при NLO = 2.62, n = 1017 cm-3, T = 318 K и 0 = 1.18 · 10-6 cm, хорошо согласующаяся с экспериментом, если положить Рис. 3. Форма желто-зеленой полосы излучения при E0 = 2.193 eV. Теоретическое выражение для энергии E0, T = 318 K. Теоретическая кривая (штриховая линия) рассчикоторая определяет длинноволновый порог излучения тана по формулам (10)–(12) с использованием численных знабесфононной полосы с учетом поляронного эффекта и чений параметров n = 1017 cm-3, NLO = 2.62, E0 = 2.193 eV.

Физика твердого тела, 1997, том 39, № 1530 В.С. Вавилов, А.А. Клюканов, К.Д. Сушкевич, М.В. Чукичев, Р.Р. Резванов, Е.К. Сушкевич учетом смешивания LO-фононов и плазмонов имеет вид e2 E0 = Eg - EA + 1 - d 0 (, 0) e2 me+ -. (14) 2 kF При n = 5.5 · 1018 cm-3 и T = 6K формула (14) дает E0 = 2.344 eV (Eg - EA = 2.331 eV). Экспериментальная полоса с коротковолновой стороны простирается до = 2.431 eV и определяет тем самым концентрацию электронов, так как положение коротковолновой границы излучения зависит от уровня Ферми. Соотношение между концентрациями электронов при T = 6 и 318 K Рис. 4. Структура желто-зеленой полосы в спектре КЛ остается неизменным. Какую бы концентрацию в преZnSe : Al при T = 6 K. Расчет выполнен по формулам (1), h делах 1016-1019 cm-3 мы не выбрали при T = 318 K, (7), (10) при n = 5.5 · 1018 cm-3, NLO = 2.4, EA = 492 meV, m величина n при T = 6 K для согласования теории с ED = 121 meV, 2 = 0.5, Rm : RCA = 2: 1. Результирующая DAP экспериментом по положению полосы в спектре должна теоретическая кривая совпадает с экспериментальной.

быть выше. Тем самым доказывается необходимость привлечения именно механизма рекомбинации свободных электронов с дырками, локализованными на одном и том компонентной плазмы либо решетки. При этом функция же акцепторе, как при высоких, так и при низких темпеI(t) (7) умножается на exp(-0.520t2), где ратурах. Это обусловлено тем, что связанно-связанные 2 переходы приводят к излучению с частотой < E0/ 2 =E1 /32 a40. (15) h (14), а на эксперименте коротковолновый край полосы лежит при >E0. На рис. 4 представлены результаты Здесь E1 — деформационный потенциал, — плотность, расчета для желто-зеленой полосы при T = 6 K с привле- —скорость звука. Из формулы (15) видно, что при чением двух рассмотренных механизмов рекомбинации малых радиусах локализации дырки величина 2 может по формулам (1), (7), (10). Отношение максимумов принимать большие значения за счет сильной зависимополос рекомбинации ДАП Rm и зонных электронов с сти от ah. При численном расчете формфункции полосы DAP m дырками на акцепторах RCA выбрано равным 2 : 1. Из значение 2 = 0.5 было выбрано из условия сглаживания сравнения теории с экспериментом при T = 318 K были LO-фононной структуры. Теоретическая полоса (рис. 4) h найдены параметры NLO = 2.4 и EA =492 meV, которые хорошо согласуется с экспериментальной при T = 6K.

использовались и при T = 6 K. Концентрация свободных Отметим, что сглаживание LO-фононной структуры моэлектронов n = 5.5 · 1018 cm-3 подробна для согла- жет быть обусловлено наличием нескольких близких сования теоретической полосы с экспериментальной на акцепторных или донорных уровней.

коротковолновом крыле, а величина ED = 121 meV — Предлагаемый нами механизм рекомбинации позвона длинноволновом. Это значение энергии ионизации ляет объяснить имеющиеся экспериментальные резульдонора, как видно из рис. 4, соответствует условию таты. С ростом температуры кристалла в интервале 0 форма показывают расчеты, изменяется незначительно, а отноm полосы (11) в пределе 2 1 определяется выражением шение Rm : RCA уменьшается от 2 : 1 при T = 6K DAP (y) = y1/2 fe(y) (y > 0) и имеет полуширину больше до 1 : 1 при T = 120 K. Результирующая полоса с энергии 0, а следовательно, LO-фононная структура ростом температуры уширяется, достигая максимальной m не разрешается. При низких концентрациях n (p <0) полуширины при Rm : RCA = 1 : 1, а положение макDAP взаимодействие с низкочастотными плазмонами (12) симума смещается в коротковолновую область спектра.

служит в качестве механизма уширения [6,7]. Полоса С дальнейшим увеличением температуры отношение m излучения при связанно-связанных переходах и высокой Rm : RCA меняется на противоположное. Вклад свободDAP концентрации n = 5.5 · 1018 cm-3 (p > 0) уширя- носвязанных переходов оказывается преобладающим, и ется, согласно (1), только за счет распределения по полоса сужается, а положение максимума смещается от конфигурациям ДАП. Этот механизм, как показывают E-(ED + EA) при низких температурах к Eg-EA при расчеты, оказывается недостаточным для сглаживания высоких.

LO-фононной структуры. Поскольку на эксперименте С ростом уровня возбуждения при постоянной темона не разрешается, необходимо учесть дополнительные пературе T = 6 K увеличивается концентрация свободмеханизмы уширения. В качестве такового может высту- ных электронов и возрастает вклад свободносвязанных пать взаимодействие с акустическими колебаниями двух- переходов, что приводит к уширению полосы и сдвигу Физика твердого тела, 1997, том 39, № Катодолюминесценция кристаллов ZnSe(Bi) : Al в коротковолновую сторону. При увеличении степени Ali и AlSe, образующие ДАП и ответственные за желтолегирования алюминием от 10-2 до 10-1 at.% возрастает зеленую полосу в ZnSe, а рекомбинация связанного на относительная доля ДАП, а полоса сужается и смещает- доноре Ali электрона со свободной дыркой приводит к ся в сторону длинных волн. Акцептор с EA = 492 meV излучению в области 2.65 eV.

проявляется в рекомбинации ДАП и участвует, кроме Таким образом, полученные результаты позволяют того, в свободносвязанных переходах. Аналогично и прийти к выводу о том, что в условиях сильного лесвязанные электроны могут рекомбинировать не только гирования алюминием последний образует в ZnSe акцев составе ДАП, но и со свободными дырками. По нашему пторные центры на основе AlSe с энергией связи дырки мнению, полоса в области 2.7eV (рис. 1, b, c) EA = 490 ± 5 meV и доноры Ali с ED = 120 ± 5meV.

обусловлена рекомбинацией связанного электрона с дыр- Рекомбинация ДАП и свободных электронов с дырками кой в валентной зоне. Положение этой полосы согла- на акцепторах ответственна за желто-зеленую полосу, суется с энергией ED = 121 meV, а форма зависит от а перераспределение интенсивности излучения между концентрации свободных электронов. С ростом степени этими двумя процессами приводит к трансформации легирования последняя возрастает. Если при низких кон- спектров в соответствии с экспериментальными данныцентрациях n величина NLO удовлетворяет неравенству ми.

NLO < 1 и наблюдаются два LO-фононных повторения (рис. 1, b), то с ростом n происходит смешивание оптиСписок литературы ческих фононов с плазмонами и смещение максимума полосы в длинноволновую область спектра аналогично [1] Оптические свойства полупроводников / В.И. Гавриленко, тому, как это происходит с зеленой полосой в CdS [10].

А.М. Греков, Д.В. Корбутяк, В.Г. Литовченко. Наук. думка, Алюминий, замещающий цинк, является мелким доКиев (1987). 208 с.

нором с En = 26.3meV [11]. При высоком уровне [2] I.S. Park, C.R. Geesner, B.K. Shin. Appl. Phys. Lett. 21, (1972).

легирования донором с ED = 121 meV может служить [3] I.C. Bouley, P. Blanconnier, A. Herman, P. Ged, P. Henoc, междоузельный Ali, а акцептором — CuZn. В нелегиI.P. Noblanc. J. Appl. Phys. 46, 8, 3549 (1975).

рованных образцах нейтральный акцептор CuZn, являю[4] В.С. Вавилов, Ву Зоан Мьен, Г.Н. Иванова, Д.Д. Недеогло, щийся одной из основных неконтролируемых примесей А.В. Симашкевич, М.В. Чукичев. ФТТ 26, 5, 1457 (1984).

в ZnSe [12], вызывает излучение с максимумом при [5] А.В. Симашкевич, К.Д. Сушкевич. Изв. АН РМ. Физика и = 2.35 eV в результате рекомбинации свободных техника, 2(8), 28 (1992).

электронов с дырками на акцепторе CuZn. С ростом [6] В.С. Вавилов, А.А. Клюканов, Э.А. Сенокосов, Л.Э. Чибостепени легирования алюминием в селениде цинка рятару, М.В. Чукичев. ФТТ 33, 1, 63 (1991).

дом с полосой 2.35 eV (с длинноволновой стороны) [7] В.С. Вавилов, А.А. Клюканов, К.Д. Сушкевич, М.В. Чукипоявляется полоса излучения ДАП. Мы считаем, что чев, А.З. Ававдех, Р.Р. Резванов. ФТТ 37, 2, 312 (1995).

акцептором служит центр свечения на основе атомов [8] F.E. Williams. J. Phys. Chem. Sol. 12, 1, 265 (1960).

[9] D.G. Thomas, J.J. Hopfield, W.M. Augustyniak, Phys. Rev.

Al, замещающих Se в решетке кристалла, а не CuZn.

140, 1A, A202 (1965).

Во-первых, это обусловлено ростом интенсивности из[10] В.С. Вавилов, А.А. Клюканов, М.В. Чукичев, О.М. Шаполучения в области желто-зеленой полосы с ростом стевал, А.З. Ававдех, Р.Р. Резванов. ФТП 28, 12, 2134 (1994).

пени легирования ( в 6 раз). Кроме того, как было [11] I.L. Merz, K. Nassau, I.W. Shiever. Phys. Rev. B8, 1, показано в работах [13,14], отжиг кристаллов ZnSe в (1975).

расплаве Bi приводит к экстракции меди, а добавка [12] I.L. Patel, I.I. Davis, I.E. Nigholls. J. Phys. C14, 5545 (1981).

Al в тот же расплав снижает удельное сопротивление [13] К.Д. Сушкевич, А.В. Симашкевич, А.В. Коваль. ФТП 23, 4, образцов. Микрорентгеноспектральный анализ показал, 737 (1989).

что в образцах ZnSe коэффициент распределения Al [14] А.В. Симашкевич, К.Д, Сушкевич, А.С. Король, Р.Р. Резвамежду ZnSe и Bi больше единицы. Тогда эволюцию нов, М.В. Чукичев. Изв. АН РМ. Физика и техника, 2(14), излучательных свойств кристаллов ZnSe : Al с ростом 21 (1994).

степени легирования можно представить следующим образом. В области слабого легирования и заполнения вакансий цинка происходит рост концентрации центров свечения AlZn [2], AlZn-VZn иLiZn-AlZn [11], ответственных за полосы 443.2, 460 и 630 nm. С ростом степени легирования увеличивается концентрация электронов в зоне проводимости и падает сопротивление. В результате экранировки плазмой зонных электронов разрушаются ЭПК и уменьшается их свечение. При высокой степени легирования в результате экранировки мелкие доноры AlZn оказываются в ионизованном состоянии, и излучение в области 2.78 eV пропадает. Кроме того, по мере увеличения степени легирования растут концентрации Физика твердого тела, 1997, том 39, №

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.