WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

поворота образца до еще одной общей пары рефлек- Сравнение картин травления с двух противоположных сов (531)–(531). Поскольку переход к последней паре сторон кристалла позволяет сделать вывод, что исчезаот первой совершался вращением образца по часовой ют двойниковые границы с малым расстоянием между стрелке, а в противоположном направлении наблюдался ними. Это может объясняться тем, что при нарастании рефлекс вдвое меньшей интенсивности, из этих данных макрослоев роста (110) толщиной в несколько десятков можно заключить, что в образце присутствует одна микрометров перевод фрагмента слоя в двойниковое по система двойникования с общей плоскостью (111). Этот ложение для прорастания двойниковой границы требует вывод был впоследствии подтвержден при селективном затрат энергии и поэтому тонкие двойниковые ламели травлении поверхности образца (110) в 10M NaOH [20], оказываются „похороненными“ на границах макрослоев.

после которого на поверхности была выявлена система Понижение плотности границ, равно как и присутствие параллельных дефектных линий с расстояниями от только одного типа двойниковых границ, содержащих до 100 мкм между ними. Две таких линии видны на поверхности роста в нижней части снимка на рис. 1, b.

3. Результаты исследований На рис. 3 приведены кривые качания отражений {531} как общего рефлекса, так и раздельных рефлексов для каждого индивида. Отметим примерно равные интенсивности раздельных рефлексов, что подтверждает именно двойниковую природу границ, поскольку в случае дефектов упаковки интенсивность одного из рефлексов должна быть намного меньше, если бы вообще регистрировалась. С другой стороны, полуширины кривых качания для общего и раздельных рефлексов примерно равны, что подтверждает отсутствие большого числа зернограничных дислокаций на двойниковых границах.

Последний вывод при использовании графитового моРис. 3. Кривые качания общего для двух двойников рефлекса нохроматора не представляется достаточно строгим из- (531)–(531) и раздельных рефлексов для одного (531) и дру за большой расходимости первичного пучка, но при гого (531) индивидов, сдвойникованных по плоскости (111).

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Морфология, двойникование и фотолюминесценция кристаллов ZnTe, выращенных методом... Рис. 4. Уменьшение числа двойниковых границ на внешней стороне пластинки (b, c) по сравнению с их числом на внутренней стороне (a). Двойники имеют различную морфологию после травления, и некоторые границы между ними не являются плоскими.

Рис. 5. Обзорный спектр фотолюминесценции монокристалла ZT05 при температуре T = 25 K.

общую ось роста [011] всего кристаллита, свидетель- стрируются только в таком положении образца, когда ствуют в пользу ростового происхождения двойников. рентгеновские лучи попадают на торцевые поверхности На рис. 4, c хорошо видно, что некоторые границы пластин и скорее всего относятся к эпитаксиально двойников не являются плоскими, что характерно для закристаллизовавшейся фазе теллура на торцах пластин.

быстрого роста кристаллов. Включения ромбоэдрической фазы теллура отмечалось в кристаллах CdTe [23]. По-видимому, именно эта фаза Кроме рефлексов, относящихся к двойникам ZnTe, служит жидким или квазижидким слоем для быстрого нами были зарегистрированы два слабых рефлекса. Один роста пластин.

симметричный рефлекс с межплоскостным расстоянием d = 1.188 перпендикулярно к слоям роста и другой На рис. 5 приведен спектр краевой ФЛ, зарегистрироасимметричный с d = 1.366. Эти рефлексы реги- ванной при температуре 5 K с ростовой грани монокриФизика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 158 Ю.В. Клевков, В.П. Мартовицкий, В.С. Багаев, В.С. Кривобок сталла. Отметим, что вид спектра не зависит от места лучения, которое при увеличении температуры имеет возбуждения, имеет место лишь небольшое различие ярко выраженную поляритонную структуру, проявление в интенсивности интегральной ФЛ как при возбужде- богатой структуры двухдырочных переходов, а также отнии ростовой грани, так и после травления. В спек- сутствие каких-либо переходов, связанных с протяжентре проявляются переходы, обусловленные свободными ными дефектами и комплексами. Другой особенностью экситонами (FE), переходы, связанные с экситонно- кристалла является наличие однородного распределения примесными комплексами, и их LO-фононные повторе- примесей (Ag, Li, Cu, O) в замещающем состоянии на ния. Экситонно-примесные комплексы (основная линия уровне 1016 см-3.

A0X) представлены тремя акцепторами — Li, Cu, Ag. Приведем также краткий сравнительный анализ спекОб этом свидетельствует наличие достаточно богатой тров ФЛ монокристалла, исследованного в данной раструктуры соответствующих двухдырочных переходов, боте, и монокристаллов, также полученных парофазобозначения которых приведены в соответствии с рабо- ными методами, но при более высокой температуре той [24]. В длинноволновой части спектра проявляется (950C) [6]. В спектрах таких монокристаллов присутдостаточно интенсивное излучение, связанное с изоэлек- ствует слабое излучение, связанное с донорной притронной примесью OTe — кислородом в подрешетке Te.

месью, обусловленное экситонами, локализованными на Очень слабый переход в районе 2.362 эВ (IC) связан, нейтральных донорах, и донорно-акцепторными парами.

по-видимому, с экситоном, связанным на двухзарядном В зависимости от различных модификаций условий акцепторе [25], появление которого в ZnTe типично для роста в ФЛ проявляется также небольшая концентранеравновесных условий роста поликристаллов.

ция так называемых k-акцепторов [26] и комплекс, в Остановимся подробнее на линии A0X, которая слег- состав которого входит вакансия Zn [28]. При одинака уширена (полуширина 2.5мэВ) и имеет хвост ковой обработке поверхности интенсивность ФЛ выв длинноволновой области. Такой эффект наблюдает- сокотемпературных кристаллов в краевой области на ся обычно при концентрации акцепторной примеси 1.5–2 порядка ниже, чем в кристалле, исследованном в NA 1016 см-3 [26]. Сравнительно большая концентра- данной работе. Интенсивность ФЛ в области кислорода ция мелкой акцепторной примеси проявляется также при этом в несколько раз больше в высокотемпературв нестандартном виде собственной ФЛ. Видно, что ных кристаллах. Такое отличие связано, по-видимому, при 5 K имеет место достаточно слабая ФЛ свободных не только с разной концентрацией кислорода, но и экситонов, а вид фононного повторения говорит о том, с отсутствием в неравновесном кристалле различных что экситонная подсистема не термализована (время комплексных дефектов, характерных для равновесного жизни свободного экситона, обусловленное в данном роста при высоких температурах.

случае захватом на мелкие акцепторы, недостаточно для Анализ спектров ФЛ с позиций вхождения и расэффективной релаксации на акустических фононах). Тем пределения примесей, временных ограничений атомной не менее термализация имеет место при температурах, диффузии точечных дефектов в решетке ZnTe в условиях больших 25 K (рис. 6), когда достаточно эффективным быстрого роста при небольшом избытке теллура в становится обратный процесс „выброса“ экситонов с паровой среде показал, что в замещающем состоянии мелких акцепторов. Данный факт подтверждается рев подрешетке металла наблюдается набор мелких призультатами аналитической аппроксимации, показанной месей только акцепторного типа. Отсутствие в спекна рис. 6 (толстая линия). Подгонка была сделана с тре переходов D0X, TET, DA, разнесенных донорноиспользованием известных формул [27] акцепторных пар и пар ближнего порядка — примесноILO exp[-( - EEX - ELO)/kTEX] [( - EEX - ELO)/kTEX]3/2, I2LO exp[-( - EEX - 2ELO)/kTEX] [( - EEX - 2ELO)/kTEX]1/2, где EEX — дно экситонной зоны, ELO — энергия оптического фонона, TEX — температура экситонов, ILO, I2LO — интенсивности первого и второго фононных повторений свободного экситона. Видно, что при 25 K экситоны практически полностью термализованы с решеткой (TEX = 26.4K), кроме этого, в бесфононной линии разрешаются так называемые верхняя (UP) и нижняя (LP) поляритонные ветви.

Таким образом, исследуемый образец представляет собой монокристалл с достаточно высоким качеством кристаллической решетки, о чем свидетельствует вы- Рис. 6. Сектр фотолюминесценции монокристалла ZT05 в сокий квантовый выход ФЛ, наличие собственного из- краевой области при температуре T = 25 K.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Морфология, двойникование и фотолюминесценция кристаллов ZnTe, выращенных методом... дефектных комплексов, ответственных за серию Y-полос [11] Г.Г. Леммлейн. Секториальное строение кристаллов (М., Л., Изд-во АН СССР, 1948).

в спектре, свидетельствует о низком содержании донор[12] Процессы реального кристаллообразования, под.

ных примесей в замещающем состоянии и ограниченном ред. Н.В. Белова (М., Наука, 1977).

участии их в формировании каналов излучательной [13] A.R. Lang. J. Cryst. Growth, 23, 151 (1974).

рекомбинации в длинноволновой области спектра.

[14] Yu.L. Orlov, N.A. Bulienkov, V.P. Martovitsky. Phys. Chem.

Таким образом, в настоящей работе путем синтеза Minerals, 8, 105 (1982).

ZnTe из пересыщенных паров компонентов при тем[15] Е.И. Гиваргизов. Рост нитевидных и пластинчатых пературе 600-650C получены кристаллиты, сложенкристаллов из пара (М., Наука, 1977) с. 304.

ные макрослоями (110). В них наблюдается пониженная [16] А.А. Чернов, Е.И. Гиваргизов, Ч.С. Багдасаров и др.

плотность двойниковых границ, расположенных перпенСовременная кристаллография. Т. 3. Образование кридикулярно к слоям роста, по сравнению с кристаллами, сталлов (М., Наука, 1980).

[17] T. Kuroda, R. Lacmann. J. Cryst. Growth, 56, 189 (1982).

растущими слоями (111) с двойниковыми границами, [18] A. Trayanov, D. Nenow. J. Cryst. Growth, 74, 375 (1986).

параллельными слоям роста. Неравновесные условия [19] С.А. Строителев. Кристаллохимический аспект технобыстрой кристаллизации ZnTe способствуют повышелогии полупроводников (Новосибирск, Наука, 1976).

нию степени структурного совершенства кристаллов, [20] К. Сангвал. Травление кристаллов: теория, эксперилидирующими дефектами в которых становятся планармент, применение (М., Мир, 1990).

ные дефекты (двойники), а не дислокации, субзеренные [21] Ю.Л. Орлов. Минералогия алмаза (М., Наука, 1973).

границы и включения второй фазы, характерные для [22] В.П. Мартовицкий, Ю.П. Солодова. Минерал. журн., 7, квазиравновесных условий роста. На микроуровне они (1985).

обеспечивают дальний порядок в однородном распреде- [23] S.H. Shin, L.A. Moudy, D.T. Cheung. Appl. Phys. Lett., 43, лении примесей в решетке. При этом смещение состава (1983).

[24] M. Said, M.A. Kanehisa. J. Cryst. Growth, 101, 488 (1990).

паровой среды в сторону увеличения избытка теллура [25] P.J. Dean, M.J. Kane, N. Magnea, F. de Maigret, L.S. Dang, подавляет вхождение остаточных примесей донорного A. Nahmani, R. Romestain, M.S. Skolnick. J. Phys. C, 18, типа и благоприятствует растворимости акцепторных 6185 (1985).

примесей в подрешетке цинка. Рост макрослоями (110) [26] P.J. Dean, H. Venghaus. Phys. Rev. B, 21 (4), 1596 (1980).

приводит также к другим формам вхождения примесей в [27] Экситоны, под ред. Э.И. Рашбы, М.Д. Стерджа (М., кристаллическую структуру по сравнению с ростом слоНаука, 1985).

ями (111), что будет рассмотрено в отдельной работе.

[28] B.A. Wilson, C.E. Bonner, R.D. Feldman, R.F. Austin, D.W. Kisker, J.J. Krajewski, P.M. Bridenbaugh. J. Appl. Phys., Авторы благодарят Т.И. Галкину за проявленный ин64 (6), 310 (1988).

терес к работе и ценные замечания, А.И. Шаркова и Редактор Л.В. Шаронова С.Г. Черноок за предоставленные фотографии картин травления кристалла и микрофотографию поверхности The morphology, twinning and роста.

photoluminescence of ZnTe crystals Работа поддержана грантами РФФИ № 03-02-16854, grown by the method of chemical № 04-02-17078, а также грантом поддержки ведущих научных школ 1923.2003.2. synthesis of components from the vapor phase Список литературы Iu.V. Klevkov, V.P. Martovitsky, V.S. Bagaev, V.S. Krivobok [1] Ю.Ю. Логинов, П.Д. Браун, К. Дьюроуз. Закономерности P.N. Lebedev Institute of Physics, образования структурных дефектов в полупроводниRussian Academy of Sciences, ках AIIBVI (М., Логос, 2003).

[2] K. Durose, G.J. Russel, J. Woods. J. Cryst. Growth, 72, 85 119991 Moscow, Russia (1985).

[3] K. Durose, G.J. Russel. J. Cryst. Growth, 86, 471 (1988).

Abstract

The growth peculiarities, defect structure and photolu[4] R. Triboulet, G. Didier. J. Cryst. Growth, 28, 29 (1975).

minescence of ZnTe crystals grown at 650C on reactor walls from [5] Y. Yan, M.M. Al-Jassim, T. Demuth. J. Appl. Phys., 90, oversaturated vapors of initial components have been studied. An (2001).

individual crystallite up to 10 mm has the longest axis [011], which [6] Yu.V. Korostelin, V.I. Kozlovsky, P.V. Shapkin. J. Cryst.

is common for several twinning systems. The perfect regions of Growth, 214/215, 870 (2000).

individual twins consist of (110) macrolayers their thickness being [7] Ю.В. Клевков, В.П. Мартовицкий, С.А. Медведев. ФТП, 37, 129 (2003).

of about several tens of micrometers. A monocrystal plate with [8] В.С. Багаев, Т.И. Галкина, А.И. Шарков, А.Ю. Клоков, growth layers on the outer surface and thickness of 0.8 mm was В.П. Мартовицкий, В.В. Зайцев, Ю.В. Клевков. ФТТ, 45, extracted from the crystallite. A set of (111) twin boundaries 1941 (2003).

perpendicular to the growth surface was observed. The number [9] Т.И. Галкина, А.Ю. Клоков, А.И. Шарков, Ю.В. Коростеof twin boundaries on the outer surface is smaller as compared to лин, В.В. Зайцев. ФТП, 37 (5), 539 (2003).

the inner surface. The photoluminescence spectra indicate a high [10] K. Sato, Y. Seki, Y. Matsuda, O. Oda. J. Cryst. Growth, 197, structural perfection of the crystals.

413 (1999).

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.