WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

позволяет оценить энергию второго пика, она равна Для образца B таких изменений не наблюдалось, при 1.23 эВ. Для второго образца в спектре ФЛ (рис. 2, b) 300 K происходило просто уменьшение и размытие пика наблюдается группа пиков с энергиями 1.017, 1.107 и аккумуляции электронов, что характерно для квантовых 1.22 эВ. Измерения спектров ФЛ показали, что со- точек, и небольшое изменение концентрации свободных отношение высоты этих пиков не зависит от уровня носителей в слое n-GaAs от 5 · 1015 до 8.5 · 1015 см-3.

Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. 204 М.М. Соболев, И.В. Кочнев, В.М. Лантратов, Н.А. Берт, Н.А. Черкашин, Н.Н. Леденцов, Д.А. Бедарев Рис. 4. DLTS-спектры p-n-гетероструктуры InGaAs/GaAs с трехмерными островками при различных напряжениях импульса обратного смещения Ur и импульса заполнения Up, но при фиксированном значении U = Ur - Up = 0.5В. a — неотожженный образец A; Ur, В: 1 —0.5, 2 —1.0, 3 —1.5, 4 —2.0, 5 —3.5, 6 —4.0, 7 —4.5, 8 —8.0. b — отожженный in situ образец B; Ur, В:

1 —0.5, 2 —1.0, 3 —1.5, 4 —2.0, 5 —2.5, 6 — 3.0. Все спектры получены для окна темпов эмиссии 200 с-1 и длительности импульса заполнения 5 мс.

Рис. 5. DLTS-спектры p-n-гетероструктуры InGaAs/GaAs с трехмерными островками. a — неотожженный образец A после изохронного отжига при Ta = 450 K при условии охлаждения: 1 — Ura = 0, 2 — Ura < 0, 3 — Uf a = 1.9В, (4–6) — Ura < 0;

(4–6) — освещение белым светом в процессе измерения спектра DLTS соответственно интенсивностью I4 < I5 < I6; Up = 1В (обратное смещение), Ur = 1.5В. b — отожженный in situ образец B после изохронного отжига при Ta = 450 K и при условии охлаждения: 1, 2 — Ura < 0, 3 — Ura = 0, 4 — Ufa = 1.9В; 1 — освещение белым светом в процессе измерения спектра DLTS;

Up = 0В, Ur = 0.25 В.

Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. Термоотжиг дефектов в гетероструктурах InGaAs/GaAs с трехмерными островками Рис. 6. DLTS-спектры p-n-гетероструктуры InGaAs/GaAs с трехмерными островками. a — неотожженный образец A; Ur, В:

1 —2.5, (2–4) —2.0; Up (прямое смещение), В: (1, 3) — 1.84, 2 —1.4, 4 — 4.65. b — отожженный in situ образец B; Ur = 0.2В;

Up (прямое смещение), В: 1 —4.7, 2 — 0. Все спектры были получены для окна темпов эмиссии 200 с-1 и длительности импульса заполнения 5 мс.

Заметные и обратимые изменения C-V-характеристик Up. Для пиков ED1, ED2 и ED4 максимум проявлялся наблюдались в зависимости от условий изохронного при Ur = 0.5 В. Положение максимума пика ED3 при отжига (Ura = 0 и Ura < 0) и при освещении белым варьировании Ur в диапазоне 0.5 2.0 В смещалось в светом для образца A (рис. 3, a). Изохронный отжиг область высоких температур, амплитуда пика ED3 при с Ura < 0 приводил к росту емкости в области плато этом изменялась незначительно. Энергия термической C-V -характеристики по сравнению с отжигом с Ura = 0. активации Ea этого уровня изменялась от 347 до 530 мэВ, Еще больший рост емкости наблюдался при освещении сечение захвата n от 1.9 · 10-16 до 3.4 · 10-14 см2.

белым светом. Для образца B изохронные отжиги с При дальнейшем увеличении Ur амплитуда пика быстро Ura = 0 и Ura < 0 не приводили к изменениям уменьшалась. Для этого образца были проведены исслеC-V -характеристик (рис. 3, b). При оптической под- дования зависимости спектров DLTS от температуры и светке емкость незначительно увеличивалась при варь- условий предварительного изохронного отжига (Ufa > 0, ировании напряжения от 0.5 В прямого смещения до Ura < 0 и Ur = 0), а также при оптической подсветке Ur = 2.0В. (рис. 5, a). Если в поведении пиков ED4 и ED5 ничего C-V-измерения позволили определить область про- необычного не наблюдалось и они явно соответствуют странственной локализации трехмерных островков и хорошо известным дефектам GaAs (см. таблицу), то пики условия, при которых в спектрах DLTS должны наблю- ED1, ED2иED3 оказались весьма чувствительны к услодаться сигналы, связанные с эмиссией носителей из виям изохронного отжига и оптической подсветке. Пики квантовых состояний островков и дефектов, локализо- ED1 и ED2 практически исчезали при отжиге с Ura = 0.

ванных в их окрестностях. Для определения простран- Пик ED2 обозначался при отжиге с Ura < 0. При отжиге ственной локализации DLTS-сигналов обоих образцов с прямым смещением Ufa > 0 амплитуда пика EDизмерения были проведены при одновременном изме- увеличивалась и появлялся пик ED1. Еще значительнее нении значения импульсов заполнения Up и обратного они становились, если измерения DLTS-спектров провосмещения Ur, но с фиксированным интервалом между дились при освещении белым светом. Амплитуды обоих ними U = Ur - Up = 0.5В (рис. 4, a, b). Из рис. 4, a пиков росли с увеличением интенсивности света. Провидно, что в спектрах DLTS для образца A, который не исходило также небольшое смещение положения пика подвергался термоотжигу в процессе роста, наблюдается ED2 в область низких температур.

Энергия термической пять хорошо различимых пиков, связанных с эмиссией активации уровня, соответствующая пику ED2, изменяэлектронов из ловушек. Амплитуды этих пиков, проходя лась от 287 до 252 мэВ, а сечение захвата от 1.1·10-16 до через максимум, уменьшались с ростом величин Ur и 2.4 · 10-17 см2. Положение пика ED3 при этих условиФизика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. 206 М.М. Соболев, И.В. Кочнев, В.М. Лантратов, Н.А. Берт, Н.А. Черкашин, Н.Н. Леденцов, Д.А. Бедарев Параметры дефектов Сечение Концентрации дефектов Nt, см-Идентификация Уровни Ea, мэВ захвата уровней n, p, см2 образец A образец B ED1 165 6.5 · 10-ED2 252 2.4 · 10-ED2 293 1.9 · 10-ED3 530 3.4 · 10-14 1.2 · 1015 – EL3 [15], I3 [13] ED4 667 7.4 · 10-14 3.6 · 1015 2.0 · 1014 E4 [14], I2 [13] ED5 825 1.1 · 10-13 2.2 · 1015 – EL2 [15] HD1 199 4.7 · 10-HD2 525 2.5 · 10-16 1.3 · 1016 7.0 · 1013 HL3 [16,17] HD3 553 3.0 · 10-17 2.5 · 1016 – HS2 [16] HD4 821 1.0 · 10-16 2.4 · 1016 1.1 · 1014 H5 [18] ях измерения также смещалось в низкотемпературную Обсуждение результатов область DLTS-спектра при одновременном небольшом росте амплитуды. Максимальные концентрации центров Результаты, полученные с помощью метода проED4, ED5 и ED3, определенные из высоты максимумов свечивающей электронной микроскопии (рис. 1, a, b), соответствующих DLTS-пиков, приведены в таблице. Бы- свидетельствуют о том, что в исследуемых нами p-n-гетероструктурах InGaAs/GaAs, выращенных метоли проведены измерения DLTS-спектра (рис. 6, a) при дом ГФЭ МОС, происходит следующее: в неотожженном различных амплитудах импульсов напряжения заполнеобразце A — формирование трехмерных островков с ния Up, приложенного в прямом направлении, при котодислокациями несоответствия, а в отожженном in situ рых происходит инжекция дырок и заполнение дырочных образце B — формирование когерентно напряженных ловушек. Мы наблюдали четыре дырочных ловушки, трехмерных островков, т. е. квантовых точек. Наблюдатри из которых HD2, HD3 и HD4 идентифицируются с емое поведение C-V-характеристик (рис. 3, a, b), измехорошо известными дефектами (таблица). Концентрации ренных при различных температурах и в зависимости акцепторных центров были приблизительно в 3 раза от условий изохронного отжига, показывает, что в исвыше, чем донорных (см. таблицу). DLTS-пик HD1 имел следуемых гетероструктурах имеются пространственно форму колокола со смещенным от центра максимумом, локализованные состояния, на которых происходит акположение которого зависело от напряжений обратного кумуляция электронов. В образце A при низких темсмещения и импульса заполнения (рис. 6, a). Этот пературах электроны аккумулируются как на квантоуровень не идентифицировался ни с одним из известных.

вых состояниях островков InGaAs, так и на глубоких Энергия термической активации Ea уровня HD1 изменясостояниях доноров и акцепторов, присутствующих в лась от 126 до 199 мэВ, сечение захвата дырок p от GaAs. При этом концентрация глубоких доноров (Ntd) в 1.6 · 10-17 до 4.7 · 10-16 см2.

этом образце сравнима с концентрацией мелких доноров В DLTS-спектрах образца B, который подвергался тер(Nd), концентрация компенсирующих глубоких акцептомоотжигу в процессе роста, по сравнению с образцом A ров (Nta) превышает концентрацию глубоких доноров.

произошли существенные изменения (рис. 4, b, 5, b, 6, b).

При понижении температуры измерения темп эмиссии Наблюдалось исчезновение ряда дефектов, которым в электронов с глубоких уровней, расположенных вблиDLTS-спектрах соответствовали пики ED3, ED5 и HDзи середины запрещенной зоны, предельно понижается, (рис. 4, b, 6, b). Уменьшились более, чем на порядок, кони наблюдаемое плато C-V -характеристик определяетцентрации остальных дефектов (см. таблицу). Вспектрах ся квантовыми состояниями островков. Ширина плато DLTS после проведения предварительных изохронных зависит от заселенности уровней при данных темпеотжигов и оптической подсветки произошли значительратурах. Поверхностная плотность электронов (nd) на ные изменения в поведении пика ED2, который для квантовых состояниях островков может быть оценена, образца B мы обозначили как ED2 (рис. 5, b). Пик ED2 если известно напряжение смещения в начале Ur1 и при отжиге с Ura = 0 не исчезает, он лишь смещается конце плато Ur2, а также емкость плато C и площадь в область низких температур. Еще больше и в ту же диода S, с помощью соотношения nd = C(Ur1 - Ur2)/S.

сторону пик ED2 смещается при отжиге с Ufa > 0.

Это значение для неотожженной структуры A оказаОптическая подсветка приводила к незначительному ро- лось равным 4.9 · 1011 см-2, а для отожженной in situ сту его амплитуды и появлению низкотемпературного структуры B 5.7 · 1011 см-2. С повышением темпера(при 80 K) DLTS-сигнала большой амплитуды. туры темп эмиссии электронов с глубоких донорных Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып.

Термоотжиг дефектов в гетероструктурах InGaAs/GaAs с трехмерными островками уровней растет, и он становится сравнимым по вели- ном методом жидкофазной эпитаксии [16]. Этот уровень чине с темпом, определяемым квантовыми состояниями связан с комплексом собственных дефектов, в состав островков. При условии, что концентрация глубоких которого входит вакансия мышьяка VAs, [17] иобразуется донорных уровней сравнима с концентрацией мелких он при избытке Ga в растворе–расплаве. В нашем случае доноров и плотностью квантовых состояний, это при- появление дефекта, в состав которого входит VAs, может водит к значительному увеличению емкости и откло- быть обусловлено, в частности, локальной вариацией нению плато C-V-характеристики от горизонтального стехиометрии в результате диффузии In в процессе роста (рис. 3, a). Для образца B концентрация глубоких эпитаксиального слоя GaAs и образования квантовых донорных и акцепторных уровней меньше, чем концен- точек [21]. Максимальная концентрация центров HDтрация мелких донорных примесей, и их перезарядка при в образце A составляла величину Nt = 1.3 · 1016 см-изохронных отжигах не влияет на C-V-характеристику. при Ur = 0.5В, а в B она уменьшилась на 2 порядка В плато C-V-характеристики этого образца начиная с и составляла Nt = 1.4 · 1014 см-3. Другой пик DLTS, Ur > 4 В наблюдается небольшой рост емкости, который который обнаруживался в образце A (рис. 6, a) и исчезал возникает в результате усиления туннельного полевого в образце B (рис. 6, b), —HD3. Он идентифицировался эффекта перехода электронов с квантовых состояний с дефектом HS2 [16] GaAs, и так же, как HL3, образуется точек через барьер в слой GaAs. При оптической при избытке Ga в растворе–расплаве. Уровень HD4 был подсветке с малыми значениями Ur увеличение емкости, близок по параметрам как к уровню Cr(3+) [16], так по-видимому, связано с захватом квантовыми точками и к дефекту H5, образующемуся при радиационном электронов, возбуждаемых светом в нейтральном n-слое облучении [18]. Теперь для выяснения природы пиков GaAs. Этот результат в отличие от выводов, сделанных ED1, ED2иED3 в образце A (рис. 5, a) и ED2 (рис. 5, b) в работе [19], говорит о том, что электроны лучше в образце B остановимся подробнее на характере их захватываются квантовыми точками, чем дырки, которые поведения в зависимости от условий предварительного также возбуждаются светом. DLTS-измерения неотожже- изохронного отжига и оптической подсветки. Отжиги и ного образца A (рис. 4, a, 5, a, 6, a) также показали подсветка в образце A приводят к изменению амплитуд наличие большого числа донорных и акцепторных де- пиков ED1 и ED2 при небольшом смещении максимума фектов с глубокими уровнями с концентрацией глубопика ED2 в низкотемпературную область DLTS-спектра ких акцепторов, превышающей концентрацию глубоких (рис. 5, a). Они сопровождались соответствующими доноров (см. таблицу). Определенные из зависимости изменениями C-V -характеристик (рис. 3, a). Ранее наАррениуса параметры глубоких уровней и наблюдаемые ми было установлено [11,12], что для пространственно закономерности в изменении DLTS-спектров (рис. 4, a, локализованных состояний амплитуда DLTS-сигнала C 5, a, 6, a) позволили нам провести идентификацию дозависит от изменения положения уровня Ферми и степенорных (ED3, ED4, ED5) и акцепторных (HD2, HD3, ни заполнения квантовых или поверхностных состояний HD4) уровней с хорошо известными из более ранних и определяется с помощью соотношения работ. Уровень ED4 оказался весьма близок по параметрам к дефекту I2 [13] (E4 [14]), который образуется C/C = ndL/2NdW, (1) в GaAs при радиационном облучении и связывается с где C — емкость слоя объемного заряда для напряжения кластером, в состав которого входят вакансия мышьяка обратного смещения, при котором производится региVAs и дефект перестановки (antisite defect) AsGa. Этот страция DLTS-сигнала; nd — поверхностная плотность кластер был обнаружен в обоих исследуемых образцах.

электронов, захваченных на локализованное состояние;

В профиле распределения концентрации этого дефекта L — глубина расположения слоя квантовых точек; W — присутствовало два максимума: один (больший) при ширина области объемного заряда; Nd — концентрация Ur = 0.5В, другой (меньший) при Ur = 2.0В (рис. 4, a).

доноров в слое GaAs. Эта зависимость является харакСледующий донорный уровень, ED5, по параметрам теристикой для пространственно локализованных состосовпадал с дефектом EL2 [15]. Он был обнаружен только яний, позволяющей отличить их от глубоких уровней в неотожженной структуре A, в которой содержались трехмерные островки InGaAs с дислокациями несоответ- дефектов, распределенных по толщине полупроводника.

ствия. Дефект EL2 обычно обнаруживается в слоях, со- При изменении условий изохронного отжига с Ura = держащих дислокации, и образует вокруг них атмосферу на Ura < 0 емкость в образце A увеличивается (рис. 3, a).

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.