WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |

Таким образом, доминирующим механизмом рекомби- изучения электрических и фотоэлектрических свойств слоев.

нации будет рекомбинация излучательная, что и даст В отношении ЭС, выращенных ГФЭ МОС, сообщаетбольшие времена жизни. При низких температурах дырки вымораживаются, и доминирующей вновь стано- ся, что величина в сильной степени зависит от испольвиться оже-рекомбинация, а при высоких температурах зуемого прекурсора (который, очевидно, определяет мепроисходит термическая генерация носителей, и общая ханизм встраивания атомов примеси в кристаллическую скорость рекомбинации ограничивается оже-процессом решетку) [46]. Так, при использовании в качестве предля собственных носителей. Эти выводы, несомненно, курсоров третичного бутил-арсина (TBAsH2) или фенилФизика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 16 К.Д. Мынбаев, В.И. Иванов-Омский арсина (PhAsH2) времена жизни в ЭС оказывались су- случае слой с „аномальным“ поведением электронов щественно меньше, чем значения в слоях, выращенных (высокая концентрация, низкая подвижность) был также методом ЖФЭ из растворов, обогащенных ртутью. В ка- идентифицирован как слой, лежащий на границе раздела ЭС/подложка, и связан, по мнению авторов [75], с честве вероятной причины этого эффекта указывалось высокой концентрацией дефектов в переходной области.

возможное вхождение As в решетку не только в виде атомарного мышьяка, но и комплексов As–H. Хотя такие комплексы и дожны быть электрически нейтральны, 3.2. Легирование золотом тем не менее они могут являться центрами рекомбиВ связи с описанными выше трудностями при активанации и снижать величину. Наибольшие значения ции As в КРТ продолжаются исследования, посвященные получаются при использоании в качестве прекурсора легированию этого материала другими акцепторными соединения [{CH3}2-N]3-As (DMA-As). Эти значения примесями, и прежде всего золотом. При этом для сопоставимы с лучшими результатами, полученными решения проблемы больших коэффициентов диффузии для ЭС, выращенных МПЭ (см. символы 13 на рис. 8), и Au и других элементов I группы (Ag, Cu) иногда испольпревышение данных эксперимента над расчетными здесь зуется подлегирование материала вакансиями ртути, так приписывалось переизлучению [46].

как считается, что атомы Au, связываясь с вакансиями, Еще одна особенность электрических свойств образуют малоподвижные акцепторные комплексы [6].

МПЭ-КРТ, легированных As, была выявлена Такое подлегирование должно также увеличивать степри измерении RH и проводимости низколегированных пень электрической активности Au, поскольку, для того образцов с x 0.3 и CAs 1015 см-3 [48]. Цель этой чтобы выступать в роли акцепторов, его атомы должны работы — оптимизация холловской подвижности µH в занимать места в металлической подрешетке. В то же ЭС, а подобные исследования практически никогда не время считается, что миграция атомов Au в КРТ в основпроводяться при легировании ЭС с целью достижения ном определяется движением межузельных атомов зомаксимально высокой концентрации As в p-n-гелота, что и определяет высокий коэффициент диффузии тероструктурах. В работе [48] для активации образцов этой примеси. Квазихимическая реакция, описывающая с CAs 1015 см-3 и 1016 см-3 были использованы поведение атома золота, тогда выглядит так:

четыре схемы с температурой активационных отжигов AuHg Aui + VHg, (14) от 300 до 450C и стехиометрических — от до 250C. Проводимость образцов конвертировалась в с константой реакции p-тип согласно измерениям RH в магнитном поле 2 кГс.

[AuHg] Полученные данные по температурным зависимостям = KAu. (15) RH и µH не могли быть интерпретированы в рамках [Aui][VHg] ни одной из известных моделей рассеяния носителей.

Очевидно, что концентрация атомов золота, занимаюОни поддавались объяснению только в предположении щих места в подрешетке катиона и действующих как о существовании в образцах p-типа второго слоя акцепторная примесь, увеличивается при возрастании n-типа проводимости („скин-слоя“). При этом величина концентрации вакансий ртути. Преимущественное вхозаряда на границе раздела скин-слоя и основного ждение Au в подрешетку катиона было недавно подтверслоя оказалась достаточно большой, чтобы влиять на ждено результатами расчетов ab initio состояния собизмеряемую величину концентрации носителей заряда ственных и примесных дефектов в КРТ [76]. Результаты в слабо легированных образцах (CAs 1015 см-3), но этих расчетов предсказывают высокую электрическую практически не влияла на величину p в образцах, активность Au в КРТ при температурах от комнатной легированных до уровня 1016 см-3. По оценкам и выше. При низких температурах активность золота авторов [59], плотность заряда на границе раздела могла падает. С возрастанием ширины запрещенной зоны твердостигать 1011 см-3. В том случае, когда скин-слой дого раствора электрическая активность Au, согласно удалось локализовать как слой, находящийся на поверхрасчетам [76], увеличивается.

ности ЭС, его можно было удалить, однако в работе [32] В настоящее время Au, по-видимому, не может сосообщалось об обнаружении скин-слоя на границе ставить конкуренцию As как наиболее популярной акраздела ЭС/подложка.

В работе [59] также сообщалось цепторной примеси, хотя золото продолжает использоо возможности управления влиянием скин-слоя на ваться для создания p+-слоев в структурах, содержащих электрические свойства легированных As ЭС p-типа сверхрешетки HgTe/HgCdTe, которые нельзя подвергать проводимости посредством выбора режима активационвысокотемпературному отжигу и потому легировать мыного отжига. Природа образования этих слоев n-типа шьяком [77]. Однако легирование золотом, безусловно, проводимости остается неизвестной, но полученные имеет преимущество перед вакансионным легированирезультаты подтверждают необходимость характериза- ем, как недавно еще раз было продемонстрировано на ции выращиваемых МПЭ-КРТ по измерениям RH при ЖФЭ-КРТ (x 0.2) в работе [78]. В то время как в нелеразличных значениях магнитного поля. Присутствие гированных отожженных образцах, p-тип проводимости подобных „граничных“ слоев было зафиксировано также которых определялся вакансиями ртути, температурная в МПЭ-КРТ n-типа проводимости, как легированных зависимость RH при низких температурах выходила на индием [32], так и нелегированных [75]. В последнем насыщение, подобного насыщения не наблюдалось в Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Легирование эпитаксиальных слоев и гетероструктур на основе HgCdTe... образцах, где p-тип был задан легированием золотом. проблема легирования структур с КЯ состоит в том, что В настоящее время в легированном Au КРТ с x = 0.2 чрезвычайно малые толщины слоев в гетероструктурах, и 0.3 получены величины, близкие к теоретическому содержащих КЯ, не допускают применение высокотемпературных отжигов ex situ для активации примеси, пределу [74] (см. символы 1 и 3 на рис. 8). С учетом поскольку такой отжиг разрушает гетероструктуру. Потого что время жизни носителей в ЭС, легированных Au, может в несколько раз превосходить в вакансионно- этому в работе [81], где исследовался магнитотранспорт в КЯ, полученных с использованием легирования N легированном КРТ при равной концентрации дырок, или As, были применены следующие технологические отказ от вакансионного легирования в пользу легироприемы.

вания примесями представляется весьма обоснованным.

1) Легирование азотом слоев CdTe проводилось из Отметим, что при исследовании нелегированных и леплазменного источника при выращивании ЭС методом гированных серебром ЖФЭ-КРТ методом позитронной МПЭ при температуре 220-230C. Слои CdTe : N аннигиляции было обнаружено, что в вакансионнонаращивались на гетероструктуры HgTe/HgCdTe сверху, легированных образцах концентрация вакансий неоднопоскольку плазменное легирование вносило существенродна по толщине образцов из-за экзодиффузии ртути ные искажения в решетку.

из поверхностного слоя во внешнюю среду [79], что 2) Легирование As проводилось из обычной эффузитакже говорит не в пользу вакансионного легирования.

онной ячейки с использованием источника Cd3As2. Слой В легированных серебром ЭС КРТ также наблюдаются CdTe : As толщиной 40 нм выращивался при температусущественно большие величины, чем в вакансионно ре 170C, а активация As проводилась при 340C в легированных образцах [79,80].

потоке Cd. В данном случае легированный слой CdTe выращивался до начала роста гетероструктуры. КЯ на4. Модулированное легирование КРТ. ращивались при температуре 165C — минимально возможной, с целью снижения концентрации остаточных Легирование структур с квантовыми электронов в слоях CdTe и HgCdTe.

ямами Поскольку ширина КЯ в обоих случаях превышала 6 нм, структура зон в HgTe была инверсной. Как слеО достижении эффекта модулированного легирования довало из измеренных полевых зависимостей величин КРТ сообщалось в работе [52], где этот эффект был продольного и поперечного магнитосопротивления, в получен в определенной степени непреднамернно, при КЯ, легированных азотом, квантовый эффект Холла использовании планарного легирования для достижения (холловские плато) был выражен слабо, а осцилляции максимально возможного уровня активации As в ЭС с Шубникова–де-Гааза были нерегулярными. В то же вреx 0.3. Подвижность дырок µp в некоторых образцах достигала 104 см2/(В · с), при этом величины RH и µp мя в КЯ, полученных легированием мышьяком, плато были хорошо выражены, и с ними явно ассоциировались не зависели от температуры практически во всем темпеминимумы магнитосопротивления. По мнению авторатурном диапазоне, где доминировали несобственные ров [81], это ясно говорило о преимуществе As над N носители. Эти факторы указывали на существование как легирующей примеси. При этом основным недостатдвумерных каналов переноса дырок, поскольку двумерком примененной методики легирования являлась его ный транспорт не подразумевает эффектов вымораживаасимметричность, когда источником носителей (дырок) ния носителей, типичных, например, для вакансионнобыли легированные слои, расположенные только с одной легированного КРТ.

При планарном легировании, как стороны КЯ. Кроме того, примененная методика не описано выше, мышьяк встраивается в материал в виде позволяла получить высокую двумерную концентрацию периодически чередующихся тонких слоев. Поскольку дырок. Типичные значения p (5-9) · 1011 см-2 при µp легированный материал имел p-тип проводимости, мождо 4 · 104 см2/(В · с) при T = 1.6 K для легирования но было предположить, что атомы As в нем занимаазотом и p 3 · 1011 см-2 при µp до 9.7 · 104 см2/(В · с) ли узлы халькогена и, таким образом, должны были при T = 0.4 K для легирования мышьяком, хотя с иссвязываться с атомами в узлах металла (Hg или Cd).

пользованием затворного электрода в случае азота было Дырки, рожденные акцепторами, при этом переходили достигнуто значение 1.1 · 1012 см-2 при подвижности в КРТ и оказывались пространственно разделенными двумерных дырок 105 см2/(В · с) [83]. Можно замес ионизованными центрами рассеяния (акцепторами), тить, что в КЯ на основе HgTe n-типа с использованием что обеспечивало сверхвысокие подвижности. После в качестве легирующей примеси йода (источник — CdI2) отжига значение µp резко падало, а концентрация дырок без труда удалось получить симметричное модулированстановилась температурно-зависимой, что указывало на ное легирование. В таких КЯ наблюдались хорошо выраисчезновение каналов двумерного переноса, очевидно, женные осцилляции Шубникова–де-Гааза и четкие плато вследствие взаимной диффузии слоев КРТ и As.

квантового эффекта Холла [84]. Подвижность двумерных Преднамеренное модулированное легирование кванто- электронов достигала 6 · 105 см2/(В · с) [3]. Полученные вых ям (КЯ) на основе HgTe/HgCdTe p-типа проводимо- при модулированном легировании результаты подтверсти проводилось в работах [3,81–83]. В качестве приме- ждают тот факт, что в легировании КРТ донорными ра можно рассмотреть сравнительное модулированное примесями достигнуты существенно большие успехи, легирование КЯ азотом и мышьяком. Очевидно, что чем в легировании акцепторами.

2 Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 18 К.Д. Мынбаев, В.И. Иванов-Омский 5. Статус собственных дефектов в КРТ и взаимодействие в системе примеси–дефекты 5.1. Вакансии ртути в КРТ Результаты исследований электрических свойств ЭС КРТ, подвергнутых низкотемпературному (T > 230C) отжигу для управления концентрацией вакансий, были недавно систематизированы в обзоре [23], поэтому отметим лишь результаты, опубликованные уже после выхода этой работы. В частности, в работе [85] были выполнены измерения концентрации носителей в вакансионнолегированном ЖФЭ-КРТ составов x = 0.22, 0.29, 0.и 0.5. При этом для концентрации вакансий в условиях обогащения ртутью были получены следующие выражеРис. 10. Зависимость концентрации антиструктурного теллуния:

ра в КРТ (x 0.2) от температуры роста Tgr для равновесных [VHg]low = 2.50 · 1023(1 - x) exp - (16) Hg условий (пунктирная линия) и с учетом неравновесного захваkT та в условиях МПЭ (сплошная линия). Точки — эксперимени тально измеренная концентрация электронов проводимости в 0.нелегированном МПЭ-КРТ [7].

[VHg]high = 3.97 · 107(1 - x)1/3n2/3 exp - (17) Hg i kT для низких и высоких концентраций дефектов соответственно. В условиях обогащения КРТ теллуром эти ная роль этого дефекта в КРТ при активации введенного выражения выглядят следующим образом:

в материал мышьяка уже обсуждалась в соответствующем разделе. Предположения о влиянии антиструк0.[VHg]low = 2.81 · 1022(1 - x) exp - (18) турного теллура на электрические и фотоэлектрические Te kT свойства твердых растворов КРТ высказывались еще в и начале 90-х годов [89–92]. Первый серьезный анализ свидетельств о существовании этого дефекта и его роли 0.[VHg]high = 1.92 · 107(1 - x)1/3n2/3 exp -. (19) Te i как собственного донора в КРТ был проведен в рабоkT те [64]. К настоящему времени получено еще несколько Температурные зависимости концентраций и коэфэкспериментальных свидетельств о существенной роли фициенты диффузии основных собственных дефектов электрически активного антиструктурного теллура в в КРТ (вакансий и межузельных атомов ртути) были КРТ, которые мы кратко рассмотрим далее.

также недавно подвержены ревизии в работе [86]. В этой Антиструктурный теллур рассматривался как собработе на основании экспериментов по измерению элекственный дефект, ответственный за n-тип проводимости трических свойств, подвергнутых отжигу монокристалнелегированных слоев гетероструктур, выращенных мелов КРТ, было показано, что для получения корректных тодом МПЭ [7]. В этих слоях с составом x = 0.20-0.22, зависимостей необходимо учитывать степень ионизации выращенных на подложках GaAs(130) с буферным словакансий при температуре измерения их концентраций, а ем CdZnTe, наблюдалась явная тенденция к уменьшению также взаимодействие между заряженными вакансиями концентрации электронов с увеличением температуры и электронами.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |



© 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.