WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Зарядовое состояние центра должно зависеть от окру- (КВ) и длинноволновой (ДВ) составляющих SA пожения вмещающей решетки: зарядового состояния, типа лосы [13,20]. Энергетическая разница полос дублета близка к энергии ионизации межузельного Zn, при этом и концентрации собственных точечных дефектов (СТД), влияющих на уровень Ферми [12]. Можно предполо- КВ полоса дублета усиливается с уменьшением [Zn] жить, что смещение Zn из угла создает окружение O при отжиге в парах Se [13]. КВ составляющая дублета S усиливается также с увеличением температуры, в то центра (VZn и Zni), которое может приобретать заряд в время как ДВ постепенно загасает к 300 K [13,30].

зависимости от количества и типа носителей в кристалле Остановимся на роли меди в формировании центров (рис. 3, b). При избытке цинка вакансия и межузельный // I—III. Предположения о том, что Cu не играет никакой цинк могут быть заряжены как VZn и Zn•. В таком же i роли, не точны. Поскольку строение SA центра в настоязарядовом состоянии они могут находиться и в составе / // комплекса. В этом случае комплекс O · Zn• · VZn щее время приобретает достаточно отчетливые контуры S i (рис. 3, a; см. таблицу), очевидно, что медь может вхозаряжен отрицательно или, присоединяя еще один атом / дить в состав этого центра вместо Zn. В [1] отмечалось, // цинка Zni, дает Д–Апару O · Zn• · VZn - Zn•.

S i i что легирование ZnSe медью дает в запрещенной зоне С моделью Д–А рекомбинации согласуется дублетная акцепторные уровни на 0.05-0.1 эВ более глубокие, структура (см. таблицу) и поведение коротковолновой чем SA центры, так что полоса Cu–R всегда несколько Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 30 Н.К. Морозова, И.А. Каретников, В.В. Блинов, Е.М. Гаврищук смещена в ДВ сторону по сравнению с SA. Медь в узлах с небольшим избытком селена [14]. В этом случае // цинка CuZn может играть ту же роль, что и ZnZn, так зарядовое состояние преобладающих дефектов: VZn и как Cu и Zn, располагаясь рядом в Периодической сиZn•• (рис. 3, b), а в целом комплекс можно представить i // стеме, имеют близкие размеры, электроотрицательность, как {O·Zn••·VZn} или II(•) (см. таблицу). Полоса SAL S i зарядовые состояния +1 и +2 и т. д. С этих позиций нет загасает при 150-200 K, смещаясь с коэффициентом, необходимости отрицать роль Cu в формировании тех же близким к Eg/T. Последнее объясняется сравницентров. Кроме того, CuZn вводит кислород, т. е. способтельно неглубоким акцепторным уровнем центра SAL в ствует комплексообразованию. Очевидно, что роль Cu запрещенной зоне [1,8].

менее важна при избытке Zn (условия формирования Полоса III. На рис. 2 приведено изменение спектров SA полос), и с этим, по-видимому, связано отрицание КЛ в средней части конденсата B, выращенного с изее участия в формировании Cu–R (SA) полосы ZnSe [5] бытком Se. Избыток Se достигался при росте за счет или с наблюдениями [6] усиления роли Cu и образоувеличения отношения H2Se / Zn. Кривые 1–4, соотвании SA центров в ZnS на дислокациях. Поведение ветствующие увеличению избытка Se, выявляют полосу изолированного иона Cu в узле решетки бескислородных 740 нм. Полоса возникает только в средней части кристаллов AIIBVI не исследовалось и представляется конденсата B — в зоне, обогащенной Se, и усиливается задачей искусственной.

с избытком селена. При этом в той же части конденсата, Изучение конденсатов A и B подтвердило существенгде наблюдается увеличение [Se], уменьшаются по интенное влияние отклонения от стехиометрии на тип обрасивности полосы SAL и SA.3 Мы полагаем, что наблюдазующихся центров I, II или III. Действительно, возникем полосу III, мало исследованную на ZnSe [13,21]. Для новение Cu–G или Cu-R полос КЛ зависит не только от конденсата A, полученного с дополнительным введением [Cu] и [O]. Так, выше мы уже отмечали, что усиление SA Zn (при легировании Cu), полоса III не типична.

полосы требует избытка Zn. Эта же особенность проВозникновение полосы III, очевидно, связано со знасматривается и на конденсатах. Например, особенности чительным избытком металлоида в кристаллах, когда роста конденсата A позволяют предполагать некоторое уровень Ферми опускается до уровня преобладающих / увеличение осаждения цинка в средней части конденсата собственных акцепторов VZn. На рис. 3, b представлено A. Это подтверждается изменением интенсивности ИК изменение положения уровня Ферми в пределах всей полос 820 и 960 нм (рис. 1, b).2 В ряде предшествующих области существования ZnSe при 700 и 1500C [21].

работ [13,30] отмечалось, что с увеличением конценКак видно, при больших избытках Se и температурах трации избыточного цинка в ZnSe усиливается полоса > 1000C преобладающим типом дефектов становятся • // 820 нм (VSe ) по сравнению с 960 нм (VSe). При уменьVZn. Можно предполагать, что при этом решетка опрешении [Zn], что имеет место на концах конденсата A, деляет перезарядку центра, который может быть описан полоса 820 нм изменяется на 960 нм. / моделью {O · A•• · VZn}, т. е. зарядовое состояние комS i Усиление в средней части ( 10 см) конденсата A плекса переходит в последнее из возможных — III•(••).

интенсивности полосы 820 нм объясняет усиление поАнализ литературных данных показывает, что центр III лосы Cu–R при постоянной [Cu] и уменьшение интенреализуется при значительном избытке металлоида для сивности полосы Cu–G 490 нм (рис. 1, b). Это один всех соединений AIIBVI (см. таблицу). По литературным из многочисленных фактов, свидетельствующих о том, данным, полосы III и Cu(III) термостабильны, сохранячто интенсивности полос Cu–G(II) и Cu–R(I) связаны ются до 300 K и не смещаются с температурой. Неоднотакже с изменением стехиометрии кристалла. Недостакратно отмечалась зависимость этого типа свечения от ток избыточного Zni в исследуемых конденсатах A и B, [O], например в ZnS [6,25] CdS [31].

близких по составу к стехиометрическому, препятствует Предложенная нами модель центра III отличается возникновению Cu–R(I) и SA(I) центров [12,14]. Роль от [6,10], где в качестве центра рекомбинации предизбыточного цинка прежде всего состоит в установлелагается двукратно положительно заряженная вакансия нии зарядового состояния центра. При недостатке Zn металлоида. Однако модель [10] требует в соединениях центр SA(I) перестает существовать, так как изменяется •• AIIBVI преимущественного образования вакансий VB его зарядовое состояние, и центр переходит в SAL(II) при значительном избыточном давлении пара металлои(см. таблицу). Условия возникновения свечения 495 нм •• да, в частности вакансий серы VS в ZnS при избыточном соответствуют ZnSe стехиометрического состава или давлении паров серы 100 атм [10].

Таким образом, все три основные полосы I–III, возниПо данным [16,17], полосы 820 и 960 нм обязаны VSe. Две полосы кающие как при легировании кислородом, так и медью, люминесценции обусловлены переходами с возбужденного уровня и (•) связаны с отклонением от стехиометрии. Роль Cu и ее заиз зоны проводимости на основной уровень VSe. Коротковолновая полоса обязана внутрицентровому переходу, а длинноволновая — пе- рядовые состояния при перезарядке центра с отклонениреходу из зоны проводимости на основной уровень VSe [17]. Наблюдать ем от стехиометрии отражены в таблице. Полоса SA(I), (•) оба зарядовых состояния VSe вакансий селена можно, когда уровень или в присутствии меди Cu(I), требует наличия донора Ферми близок к основному уровню F+-центра и увеличение количе• • ства заряженных VSe увеличивает вероятность переходов Ec E(VSe) Следует отметить, что при избытке Se на 1–2 порядка усиливается по сравнению с внутрицентровыми. ИК полоса 1400 нм.

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Исследование центров люминесценции, обязанных присутствию меди и кислорода в ZnSe При 300 K для этого более чистого (за счет снятия легирования медью) материала спектры КЛ необычны (рис. 4). Так SA полоса ZnSe, которая промеряется обычно при комнатной температуре в виде колоколообразной кривой (рис. 1, a), разрешается на узкие линии (рис. 4). Это линии при увеличении степени очистки от примесей несколько усиливаются по интенсивности и в спектрах скола наиболее чистой центральной части конденсата C превалируют. Эти линии: в области полосы SA(I) — линия 628 нм, в области полосы III — 710 нм.

Полуширина обеих линий 40 мэВ, как и экситонной полосы. Однако по интенсивности узкие линии почти на 2 порядка слабее экситонной полосы (рис. 4).

Ранее аналогичные линии наблюдались нами и для низкотемпературной полосы II в наиболее чистой начальной части CV D-конденсата ZnSe [14]. Эти линии соответствовали длинам волн 477 нм SAL(II) и 508 нм Cu(II) при полуширине 20–25 мэВ при 80 K и интенсивности 5·103 отн. ед., что сравнимо с экситонной полосой 444 нм.

Подобные узкие линии наблюдались при глубокой очистке соединений CdTe и ZnTe в [32] и названы линиями ”Z-центров”. Предполагаемые нами три возможных зарядовых состояния кислородного центра согласуются Рис. 4. Спектры КЛ при 300 K сколов центральной части с описанными в [32] Z-/0, Z0/+ Z+/+2. В [32] линии конденсата C (при переходе от кривой 1 к кривой 3 возрастает Z-центров отнесены к экситону, связанному (локализостепень очистки конденсата).

ванному) на ИЭЦ кислорода в ZnTe. Отмечалось, что обнаружение Z-центров при малой концентрации примеси, ответственной за рассматриваемое явление, предпочтительно на дефектах структуры — дислокациях [33].

или в чистых кристаллах — избытка Zn. Полоса SAL(II), В материалах, недостаточно чистых, кислородный ИЭЦ, или в присутствии меди Cu(II), формируются в условиях, обладая близкодействующим деформационным потенблизких к стехиометрии или при небольшом избытке циалом, может быть окружен примесной атмосферой металлоида. Полоса III образуется при значительном Коттрелла. Глубокая очистка от посторонних примесей избытке металлоида с понижением уровня Ферми и приводила к ослаблению электрон-фононного взаимоувеличением концентрации собственных акцепоторов — / действия [32] и возгоранию узкой линии, обязанной VZn (рис. 3).

ИЭЦ, которая по спектральному положению может быть При глубокой очистке все три наблюдающиеся на наиотнесена к БФ компоненте.

более чистых (разных по отклонению от стехиометрии) Мы наблюдаем эти эффекты в ZnSe, в котором киучастках конденсатов кислородные полосы обнаруживаслородный ИЭЦ, по литературным данным, не должен ют некоторые общие характерные особенности, а именно локализовать экситон [34]. Тем не менее эффект напоявление очень узкой линии с КВ стороны. В области блюдается именно на кислородных и медных центрах полосы III это линия 710 нм, для полос SA и SAL — I–III (и только на них). Полосы Z-центров, которые и 477 нм (рис. 1–3).

наблюдались в CdTe [35], также близки по положению Для проверки роли кислорода в формировании полос полосам I–III кислородных центров в CdTe [36].

КЛ ZnSe I–III был выращен конденсат C при добавлеПринадлежность узких линий кислородным центрам нии 0.9 об.% кислорода в газовую фазу. Медь спемы проверили при исследовании другого типа кристалциально не вводилась, и содержание ее в конденсате, лов ZnSe, выращенных из расплава с избытком селена по данным анализа, было на уровне других фоновых и предельно насыщенных кислородом до 3 · 1020 см-3.

примесей 1015 см-3. При 80 K спектры КЛ по И в этом случае были обнаружены узкие линии длине конденсата C подобны конденсату A. При этом и 710 нм полушириной 40 мэВ как при 80, так и кислород в основном выводится, осаждаясь в виде ZnO при 300 K, у которых отсутствовало спектральное смев начале конденсата (0-5см по длине), как более выщение с температурой. Интенсивность полос того же сокотемпературное соединение, чем ZnSe. На сколах порядка, что и на рис. 4. Отсутствие спектрального всей центральной части конденсата C (9-22 см) ZnO смещения с температурой наблюдалось и для широких не обнаруживается по экситонным спектрам в области SA полос [11–14], как мы уже отмечали, т. е. узкая линия 370 нм. Концентрация кислорода по длине конденсата C лежит в основе комплекса, а не является новой. Природа не превышает 4 · 1019 см-3. явления до конца не ясна.

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 32 Н.К. Морозова, И.А. Каретников, В.В. Блинов, Е.М. Гаврищук Заключение [9] Н.П. Голубева, М.В. Фок. ЖПС,35, 551 (1981).

[10] Физика соединений AIIBVI, под ред. А.Н. Георгобиани (М., Наука, 1986).

В результате можно отметить следующее.

[11] Н.К. Морозова, И.А. Каретникова, В.В. Блинов, Е.М. Га1. Все наблюдаемые I–III медные центры — ассоциаврищук, Э.В. Яшина, С.М. Мазовин. Матер. докл. XXX тивные и в отличие от представлений, сохранившихся в межд. научн.-техн. сем. ”Шумовые и деградационные настоящее время в ряде работ, их уровни в запрещенной процессы в полупроводниковых приборах” (М., МЭИ, зоне ZnSe, ответственные за излучения Cu-G и Cu-R, 2000) с. 204.

не определяются изолированными CuZn-центрами, а обя[12] Н.К. Морозова, И.А. Каретников, Е.М. Гаврищук. Неорг.

заны комплексам. Кислород является составной частью матер.,35, 917 (1999).

комплексов. За типичные полосы меди в излучении [13] Л.Д. Назарова. Автореф. канд. дис. (М., 1995).

ZnSe ответственны центры, аналогичные кислородным [14] Н.К. Морозова, Е.М. Гаврищук, О.Р, Голованова и др.

самоактивированным центрам.

ЖПС.63, 731 (1996).

2. Самоактивированные кислородные центры всегда [15] И.А. Горн, В.Н. Мартынов, Е.С. Волкова, В.И. Гринев.

сопутствуют трем типам Cu-центров. CuZn в составе ФТП,24, 538 (1990).

таких центров играет ту же роль, что и ZnZn. Пар[16] F.J. Bryant, P.S. Manning. J. Phys. C,5, 1914 (1972).

ные центры, определяющие полосы КЛ SA(I)–Cu(I), [17] А.П. Оконечников. Автореф. докт. дис. (Екатеринбург, SAL(II)–Cu(II) и III–Cu(III), типичны для всех иссле- 1996).

дованных ранее соединений AIIBVI. [18] K.M. Lee, L.S. Dang, G.D. Watkins. Inst. Phys. Conf. Ser.

(London, 1981) v. 59, p. 353. [Defects and irradiation effects 3. Все центры I–III фактически связаны с изолированin semiconductors].

ным атомом кислорода в узле решетки, поскольку OS [19] Г.Г. Девятых, Е.М. Гаврищук, Ю.А. Даданов. Высокочистые не может существовать без рассмотренного дефектного вещества,2, 174 (1990).

окружения. С другой стороны, O ИЭЦ является комS [20] Н.К. Морозова, А.В. Морозов, И.А. Каретников и др. ФТП, плексом.

28, 1699 (1994).

4. В пределах области гомогенности ZnSe (при сравни[21] Н.К. Морозова, В.А. Кузнецов, В.Д. Рыжиков и др. Селенид тельно низких температурах получения соединения) для цинка. Получение и оптические свойства (М., Наука, кислородного центра возможны только три зарядовых со1992).

стояния, что согласуется с представлениями о Z-центрах.

Pages:     | 1 || 3 |



© 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.