Екситоннi та дефектнi стани в складних неатомарних, iонно-легованих напiвпровiдниках i епитаксiальних структурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ
|
Моцный, Федор Васильевич
АВТОР
|
||||
|
доктора физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Киев
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
1993
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.10
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
РГ6 од
АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ \ и , , І,-'"ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ
На правах рукопису
УДК 537.311.322; 535.343.2; 535:548; 535.37;
535:540.182.
МОЦНИЙ
Федір. Васильович
ЕКСИТОННІ ТА ДЕФЕКТНІ СТАНИ В СКЛАДНИХ НЕАТОМАРНИХ, ІОННО-ЛЕГОВАНИХ НАПІВПРОВІДНИКАХ І ЕПІТАКСІАЛЬНИХ СТРУКТУРАХ
«
Спеціальність 01.04.10 — фізика напівпровідників та діелектриків
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття вченого ступеня доктора фізико-математичних наук
Київ 1993
Науковий консультант — академік АН України
доктор фізико-математичних наук професор М. П. Лисиця
Офіційні опонентії: академік АН України
доктор фізико-математичних наук професор М. С. Бродин
, член-кореспондент АН України
доктор фізико-математичних наук професор В. Г. Литовченко
доктор фізико-математичних наук професор Д. М. Берча
Провідна організація — Київський університет
імені Тараса ШЕВЧЕНКА
Захист відбудеться « ^1^1993 р. о год. хв. на засі-
данні Спеціалізованої ради Д 01G.25.01 при Інституті фізики напівпровідників АН України (265650, ГСП, м. Київ-28, проспект Науки, 45)
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту фізики напівпровідників АН України ,
Автореферат розіслано « ^0 » \ 993 р
Вчений секретар Спеціалізованої ради доктор фізико-математичних наук
С. С. Іщенко
ЗАГАЛЬНА КАРЖГЕРІШШ РСЗОГЙ
Актуальність теми дисертаційної роботи зизначаеться глибоким інтересом до сарузатих кристалів і в&руваткх систем, унікальні фізичні властивості яких дозволяють на нових принця-тх розв’язувати численні задачі лазерної техніки, нелінійної оптики, метрології, мікро- і оптоелектроніки.
Шаруваті сполуки відрізняються сильною анізотропією хімічного зв’язку, що дозволяв розглядати їх як проміжній клас
■ речовин мій двовшірними і тривимірними. Тому з таких об’єктах
кожна очікувати появи властивостей, які не тільки віддзеркалюють специфіку їх будови, але й притаманні молекулярним та іонно-ковалентним кристалам. Зокрема, в екситоі-шжс спектрах ио:ко проявитися структура, зумовлена сяабкоз ван-дер-ваадьсозоз взаємодією кіз окремими трансляційно-нееквівалентними паровгаш шкота?,я-!. '
На час - постановки дисертаційної роботи систематичних досліджень екситонів великого .і малого радіусів з таруватих напівпровідниках не проводилося. Окрім того, явно недостатньо були
■ вивчені зумовлені шаруватістю ефекти, поляритонне випромінювання, гіперболічні екситони, екситон-фононна і екситон-домішкова взаємодія, не було .даних про можливий вплив просторової дкспесії
в криста лах з великим загасанням екситонних хвиль, про передбачувані теорією квазіповерхневі екситони, про міжполітипні перетворення в інтерпольованих сполуках,. про локалізація екситонів в мізпаровому просторі. .: . . : . . ' . . .
: В зв’язку з проблемами низькорозмірнгос систем і високотемпературної надпровідності .принциповим було питання, про легування . шаруватих кристалів. Вважалося, що домішкові атоми впроваджуються в ван-дер-ваальсовий простір мій сусідніми -паровими пакетами. Не були відомі й • причини значного розширення смуг і '- зумовлених .-домівками- .і дефектами гратки, 'мало були вивчені й механізми зкпроміншальної рекомбітаціх. . ,. . .
Для розв’язування.поставлених задач в роботі були використані' паруваті монокристали трийодидів вісмута і сурми,- а також дійодид,- с'винцо політипу 2Н, інтерес до яких зумовлений. перспек-тявністп. -практичного використання; .як. .давачів іонізуючого зипро -мінввання, могЕзгавіста. гнтеркадавання, використанням у безсрібній фотографії та голографії. Однак.аналіз літературних данях за -
свідчив наявність протиріч і неповноту інформації стосовно їх оптичних властивостей в екситонній і домі піковій областях. Не розв'язувалася і задача про зв‘язок низькотемпературних лінійчатих спектрів трийодиетого вісмута з утворенням нової квазі -частинки - біелектрона /біхола/. Бона виявилася однією з най -більш цікавих після теоретично обгрунтованої можливості реалізації на таких парах зарядженого надплинного бозе-газу і високотемпературної надпровідності.
Баяливе значення проблема дефектоутворення має для напів-ізолюзчого арсеніду галію, який широко використовується в су -часному напівпровідниковому виробництві. Однак практично від -критим залишалося питання.про фонові домішки, недостатньо був вивчений вплив умов вирощування, різних технологічних обробок, імплантації йонів кремнію на.склад і вміст дефектів, а також на рекомбінаційні процеси. Бракувало даних і про особливості їх спектрів фотолюмінесценції . /Ш/ в області екситонних і доміщ-кових переходів, неоднозначно трактувалася природа деяких ліній, не досліджувалися люкс-інтенсивносгні характеристики випромінювання ряд/ комплексів тощо. . . : ; / ' ;
Залишалися слабо дослідженими механізми випромінювальної рекомбінації в буферних, шарах і иаруватих системах і-пГ-а-п.' БаАй . Необхідна бука і більша інформація про вплив режимів й умов росту на М властивості гетероструктур АІх6а^ Аа /СаАь з двовимірнім електронним газом. Відсутні були дані про єкси -тонні та доміекові стани-гетероструктур ЄаА&, гш-рини поодиноких квантових ям’. /КЯ/ яких зростають в напрямку поверхні. .. ' . ■■■: ■ :
Всі вищезгадані питання були предметом детальних дослід-гень при виконанні дисертаційної роботи. .. •
Мета роботи - виявлення і комплексне дослідження особли -востей екситонних і дефектних станів в складних неатомарних,: іонно легованих напівпровідниках і епітаксіальних структурах.
При цьоіу розв'язувалися такі задачі: • , :
1. Вивчалися спектри відбиття /СВ/ . саруватих напівпровідників на основі віецута в області крав фундаментального поглинання. . '■ : .' • ■ - ’■■■ - ; " ■ .
2. ’Досліджувалися прикрайозі спектри поглинання і відбиття,
а такоЕ явща переносу в трійодксто^. вісмуті. .....
. 3. З’ясовувалася специфіка комбінаційного розсіювання /КР/ і приярайові спектри ФЛ трнйодидів зісз<!ута і сурми.
4. Встановлювалися характер легування шаруватих кристалів та електрон-фононна взаємодія в трийодистсму вісмуті.
5. Визначалася поведінка випромінювання шаруватих монокристалів двохйоднетого свинцю політипу 2Н в області основного ек-ситонного переходу в залежності від інтенсивності падаючого світла при міжзонному і квазірезонансному лазерному збудженні.
6. Проводився пошук ефектів, зумовленій інтсрсаляванкям.
7. Вивчалася екситонна і домішкова ФЛ напівізолюючого арсеніду галію, отриманого в різних умовах і підданого різним технологічним обробкам.
8. Досліджувався вплив температури підкладинки, джерел арсену, режимів молекулярно променевої епітаксії /МПЕ/ при поетапному вирощуванні шаруватих систем на основі 6аД$ , які використовуються для створення надвисокочастотних /НБЧ/ польових транзисторів із затвором Шотткі /ПТШ/ типу РЕГГ і НЕМГ,на деякі їхні електрофізичні параметри, ефективність і механізми випромінювальної рекомбінації, а також на склад фонових домішок
та іниі недосконалості кристалічної гратки. ,
9.■ Вивчалися, спектри ФЛ металоорганічних /МОС/ гідридних
епітаксіальних гетєроструктур СаАй /АІ^Єа^Аа двох типів - із спадавчила і зростаючи,от до поверхні шірішами поодиноких КЯ • і буферів. ' . ■ ■ ; . ■■ - ■ . ■ ■. ■ " :
. Наукова новизна роботи полягає в тому, що в ній вперше проведені систег.атичні комплексні Дослідження особливостей ея-.ситонних і дсмйпкових станів в не легованих, легованих та ін -теркальованих шаруватих кристалах з різним станом поверхні, в тому числі атомарно чистою,, а також в напівізолюачому арсеніді галію, 'вихідному і підданому' зовнішнім активнім.впливам, і старуватих структурах на його основі, вирощених методом МПЕ або МОС гідридної епітаксії. Отримані' результати поглиблюють знання про екситони, поляритони, недосконалості кристалічної гратки і сприяють прогресу фізики твердого тіла, розвиткові теорії на -півіїровідників, надпровідності та фізики поверхні.
: Практична значення результатів цієї дисертації полягав
в. тому, що в ній: \. - ■ч-. ■ . .; '
І. Встановлено характер легування і знайдено спосіб стабілі-
1-С37® З
зації міжполітипних переходів шаруватих кристалів, які відкри -вають широкі можливості для цілеспрямованого керування фізичними параметрами таких об’єктів. ■ , ...
2. Продемонстрована доцільність використання КР і екситон-
нох спектроскопії для виявлення політипних зростків шаруватих зразків, які не поступаються за точністю рентгеноструктурноцу-дифрактометричному аналізові. ; .
3. Визначені оптичні характеристики, тип провідності, темпе-
ратурна поведінка концентрації і рухливості носіїв заряду три -йодистого вісмута. ■ ■ . . ■ .
4. Розроблено безконтактний неруйнівний метод контролю яко -сті напівізолюючого арсеніду галію, іонно-легованих і епітаксі-альних шаруватих структур на Його основі. Знайдені фонові домішки у вихідному матеріалі; зареєстровано утворення в ньому провідного поверхневого шару і складних дефектних центрів після
'традиційного термічного відпалювання, та імплантації йонів ' кремнію відповідно; визначено, кращий напівізолюючий матеріал і його характерні ознаки; встановлено, переважний спосіб відпалювання йонно-легованих пластин, причини значної відмінності робочих параметрів НВЧ ПГІЯ типу РЕГ, які отримані в єдиному технологічному циклі;, знайдена більш висока якість гетеро -структур /ЄаАЗ для; НВЧ ПІШ типу. НЕМГ," вироще- .
них в нових умовах; . отримані дані про пробні псєвдоморфні ,ге-тсроструктури ІтїЗаАз /АІбаАЗ ; .виявлені флуктуації.ширин поодиноких КЯ вздовд шарів., відмінність їхньої форми від пря -мокутної та визначальний вплив на КЯ якості бар’єрних шарів. Названі технологічні розробки впроваджені на науково-виробничому об’єднанні. "Сатурн" /м.Київ/, ' фактичний економічний ефект від їхнього, впровадження склав -529,0 тис. крб. в цінах 1989 року /доля автора - 317,4 тис. крб./.
Основні положення.' які виносяться на захист:
І. Загальні висновки про об’ємні і квазіповерхневі екситони, ефекти просторової дисперсії та температурний зсув краю фундаментального поглинання. ::: . "/■',
. 2. Доказ того, факту, що лінії ті = 3,4,5,6 но налезать
"оберненій водневоподібній серії", а є; віддзеркаленням власнго дефектів кристалічної гратки Вхід в їхньому спектроскопічному проявленні. Лінія п = З і сукупність ліній п. = 4,5,6 зу' ’4. ■ ■ : " .
мовлені непарамагнітними центрами перлого і другого типів відповідно, характерні особливості яких викликані анізотропією термодинамічній властивостей шаруватих сполук.
3. В тркйодистому вісмуті смуги випромінювання 0,9 і 1,34 мкм зумовлені асоційованими дефектами і. вакансіями атомів вісмута відповідно, причому великі півширини обох смуг викликані сильною електрон-фононною взаємодією; різко падіння концентрації електронів із зростанням температури пов*язане з захопленням електронів на центри прилипання з енергією Ес - 0,34' еВ, а повільне зростання холлівської рухливості - з розсіюванням електронів на оптичних коливаннях шаруватої гратки.
4. Домішкозі атоми впроваджуються в шаруваті кристали при легуванні переважно в середину парових пакетів і заміщують у вузлах атоми основної гратки. Зсув частот і низькочастотні моди в спектрах. КР монокристалів трийодидів вісмута і сурмі пов’язані з відмінністю мас.атомів вісмута-і"сурми, що коливаються, та мізшаровими гратковими коливаннями відповідно.
5. Специфіка поляритонного випромінювання і ефекти інтерка-
лювання в двохйодистому свинці /явище Сугакова, міжполітипний перехід, локалізація екситонів в міжшаровоцу просторі на молекулах інтєркалянта/. ., ' : . .
6. Визначення екситонних і домішкових станів в напівізолюючо-
му арсеніді , галію, який отриманий в різних умовах і підданий різнш технологічним обробкам. : :.
7. Встановлення механізмів випромінювальної рекомбінації, складу "фонових." домішок-'та інших недосконалосте^ кристалічної гратки, в шаруватих • ШЕ. структурах на основі арсеніду галію, . які використовуються для створення НВЧ ІЇГШ тиг^г РКГ і НЕМГ.
8. Інтерпретація триплетної структури у ІЬН екситонних смуг, які відповідають КЯ скриноя 40 та 60 Я в спектрах Ш нетрадиційних . МОО-гідрвдшіх епітаксіалБнгас гетероструктур
ЄаА&/АІхба^хАЗ із поодинокиші КЯ. ■ ^ : ■ !'
. - Достовірність ■ отриманих "Результатів базується на"вико -ристанні високочутливих спектроскопічних методик /спектри поглинання і відбиття,. КР,. $Л : у видимій та ,. інфрачервоній /ІЧ/ областях та її' спектр збудження/ в інтервалі температур 4,2 — 300 К при середньому і високому спектральному розділенні з використанням звичайних і, перестроюваних лазерних джерел світла, до-
1*^387в ’ 5
повнених-вимірами явищ переносу, електронного парамагнітного резонансу /ЕПР/, С-Ухарактеристик, електронно-мікроскопічними на растровому електронному мікроскопі ТБМ-35, а також хімічним, рентгенівським і спектроемісійним аналізом; теоретичним аналізом досліджуваних ефектів, узгодженням частини з нік в роботах інших авторів і, нарешті, широким обговоренням на різних конференціях. . ; . -
Науковий напрямок. Спектроскопія екситонних і дефектних станів в складних неатомарних, іонно-легованих напівпровідниках і епітаксіальних структурах. .
Апробація роботи. . Основні матеріали роботи доповідалися і обговорювалися на III Симпозіумі з напівпровідникового мате--ріалознавства /Ужгород, 1974/, III Всесоюзній раді з електронних властивостей шир.окозонних напівпровідників /Київ, 1975/,
УІ Міжгалузевій науково-технічній конференції молодих вчених і спеціалістів /Москва, 1976/, ХУІІІ, XX Всесоюзних з’їздах із . спектроскопії /Горький, 1977;. Київ, 1988/, ХІУВсесоюзному семінарі "Екситони в кристалах"'/Львів, 1979/, ХХУІІ, XXIX Все -союзних радах із люмінесценції /Взерніекг, Латвія, 1980; Тая -лінн,'І937/, Всесоюзній раді.з молекулярної люмінесценції та її застосуваннях Дарків, 1982/, УІІ Всесоюзному симпозіумі з спектроскопії кристалів, активована іонами рідкоземельних і перехідних металів /Ленінград, 1982/,: У Всесоюзній конференції з фізико-хімічних основ легування, напівпровідникових г/дте-ріалів /Москва, 1982/, ХУІ Всесоюзному семінарі -"Екситони і дефекти в молекулярних та іонних кристалах /Юрмала, Латвія, 1983/, УІ-УІІІ Республіканських школах-семінарах із спектроскопії молекул і кристалів /‘Чернігів, 1983; Одеса, 1985;. Пол-. тава, 1987/, УІІІ.Раді з фізики поверхневих-явищ в напівпровідниках /Київ, 1984/, Всесоюзних.семінарах "Екситони'в напівпровідниках" /Черноголовка, 1984; Вільнюс, 1988/, Школі-семінарі "Фізика і хімія інтеркальованих та інших систем"• /Харків, 1985/, Х,ХІІ Всесоюзних конференціях із фізики на -півпровідншсів /Мінськ, 1985; Київ, 1990/, /-'Міжнародній конференції з люмінесценції /Чангчун, КНР, 1987/, УІІз’їзді з 1 спектроскопії.Чехословаччини з міжнародною участю /Ческе Бу -дейовице, 1988/, . ІУ Всесоюзному симпозіумі "Електронні процеси на поверхні в тонких шарах напівпровідників" /Новосибірськ,
1988/ та інших конференціях, радах і семінарах із фізики напівпровідників і твердого тіла.
Публікації. Основні матеріали дисертації відбиті в 43 наукових публікаціях в республіканських, колишніх союзних і міжнародних наукових журналах і збірниках, в тому числі в двох оглядах. ' . ‘
- Структура і об’єм.роботи. Дисертація складається з встуцу, семи розділів, закінчення, списку цитованої літератури і додатку. Вона викладена на 337 сторінках і містить 129 рисунків, ІЗ таблиць і список літератури, який вклю -чає 446 найменувань.
ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі дана загальна характеристика роботи: обгрунто-
вані актуальність теми, мета, наукове та практичне значення виконаних досліджень; сформульовані положення, які виносяться на захист; приведений короткий зміст дисертації по розділам.
В її пеоиому ' розділі наведені результати досліджень шаруватих напівпровідників на основі вісмута в області крав фундаментального поглинання. Основна увага приділена тут екси -тонам. . . .. -
. Спочатку коротко проаналізовані відомі теоретичні дані про екситонне поглинання в ізотропних та анізотропних сполуках і відзначена специфіка останніх. . .
Далі наведені оригінальні результати. На основі температурних і поляризаційних досліджень СВ шаруватих монокристалів Віїд, огріоаних сублімацією із газової фази і за методом Брідк-мена, з різним станом поверхні /пркродня, атомарно чиста, механічно шліфована і полірована, оброблена етиловим спиртом/ і за знайденими коефіцієнтами поглинання /7.10^.; 1,4.10^ см-*/
встановлена екситонна природа сильної і більи слабкої осциляцій з енергіями в точках перегину 2,098 і 2,206 еВ /4,2 К; Е1С/ відповідно. Визначені ширина прямої забороненої зони і основні параметри екситонів: енергія зв’язку, радіус і зведена
ефективна гаса в тривимірному /Е^ в 2,242 еВ, Я я 144 меВ, гех * ® “ 0,4ЯІо / і в двовимірному /Ед = 2,220
еВ, И а ЗО меВ, ге>, = 10 8, ■ 0,08/?2о/ випадках. Із по-
2-08?» ^
рівняння діаметра орбіти екситона в основному стані з товщиною окремого шарового пакета 1-Вї-І /7,96 %/ і відстанню між найбликчими шаровими пакетами І-Ві-І - І-Бі-І /3,98 8/, а також встановленого відношення інтенсивностей поглинання ек -ситонних смуг /І : 5/ випливає об’ємний характер екситонів в трийодистому вісмуті, що узгоджується з відомими даними по вимірюванню фарадеєвського обертання і магніто-Штарк ефекту. Оцінені сила осцилятора і радіаційний час ниття екситона в стані п = І, які дорівнюють £ = 4,6.10"^. та 1,1.10" с
відповідно. Зіставлено перший параметр з таким для інших на -півпровідників і відзначена його добра з ними кореляція.
Відомості про температурний зсув прямого краю фунда -ментального поглинання і екситон-фононну взаємодію в Вхід отримані з досліджень_ СВ і пропускання зразків як із природ -ньою, так і атомарно чистою поверхнею, утвореною сколом в рідкому гелії. Виходячи із співпадання точки перегину екситонної осциляції Паї з різким піком поглинання /77 К/, вважалося* цо півиирина Г екситонної смуги дорівнює спектральному ін -тервалові між екстремумами. Виявлено, що із зростанням температури від 4,2 до •’Ю0 К зсув максимума екситонної смуги носить аномальний характер: короткохвильовий з коефіцієнтом
йЕех /сіТ к 4- 8.10"° еВ/град при 4,2 КбТ$45 К, незалежно від стану поверхні, і довгохвильовий при ї>45 К з коефіцієнтом «Шех /А\ який дорівнює ~ 1,5.10”^ і - 1,3.10”^ еВ/град для кристалів з природньою і атомарно чистою поверхнями відповідно. Зареєстрована особливість добре узгоджується з знайденою'-за точкою перегину: співпадає в тому ж температурному інтер- .
валі і відрізняються незначно від неї приТ>45 К -
/сіЕе5, /сіТ в - 2,І.І0~^ еВ/град /природня поверхня/ і :
^ех ~ “ 1,9.10“^ єВ/град /атомарно чиста поверхня/', за -свідкуючи достовірність отриманих результатів. .
Встановлено, цо півширина розглянутої смуги добре описується формулою для сильної єкситон-фононної взаємодії з єн ер-гхсю фонона й СО(\ = 9,4 меВ. Знайдений фонон перевищує в багато разів енергію згііниих акустичних коливань і разом з чітко виявленим розширенням контура смуги в області короткохвильо -вого зсуву максимума дозволяє зробити висновок про незначний вносок згинних акустичних хвиль в поведінку Б^СГ) і визначаяь-
8 - . •
ній низькочастотних оптичних. Де добре корелш з невеликою твердістю парових пакетів трийодистого вісмута, а також із відомими даними з ЕПР і спін-гратковій релаксації. Показано, що ширина прямої забороненої зони В1І3 збільшується в інтервалі температур 4,2-45 К /аЕд /гіТ ~ 4- 8.10“^ еВ/град/ і змоклу -еться при Г>45 К /д-Щ /сіТ = - 2.І0"4 еВ/град). JSp.no нове по -яснення цього ефента, пов’язане з визначальним внеском ангар -монічних коливань таруватої гратки при низьких температурах і низькочастотних оптичних - при більш високих. В результаті із зниженням температури значно зростає коефіцієнт лінійного розширення в перпендикулярному до шарів напрямку по відношенню до таких в площині.
Знайдено, що ггри при 55-300 К форма довгохвильового крав поглинання відповідає правилу Урбаха М0 =(2,4 + 0,1) .10® см”*;
І10д-(2,07 + 0,0І)еВ/. Визначено параметр () я 0,9, енергію взаємодіючого фонона $£г>£ = 22,3 меВ,‘константи електрон-фо -нонної та єкситон-фоионної взаємодії і простежено кореляцію останньої з іокиістю кристала та радіусом екситона. На основі зіставлення отриманих даних з висновками теорії Тоядзави і численних експериментальних результатів для іншій напівпрвідників і діелектриків показано, що в трийодистому вісмуті має місце не тільки сильна взаємодія екситонів з фононами, але й значна ло -калізація екситонів, а також сильна електрон-фононна взаємодія.
. На прикладі трийодистого вісмута з.атомарно чистою поверхнею проаналізовано екситснний спектр кристалів з великим зага -санням екеитоншк хвиль на основі теорії просторової дисперсії з врахуванням граничних умов Пекара. Знайдено, що задовільний опис експериментальної кривої теорією досягається тільки при великих масах я ІООяц/ і загасаннях / Л » 33 меЗ/ екситонів, що засзід^з кализну їх кінетичної енергії. Показано, що причино» цього є поляризуючий характер екситонів в Віїд. Оцінено співвідношення Ткрлт ’ яке стаи05І!ть тисячу і вка-
зує на те, що ефекти просторової дисперсії в розглянутій сполуці нехтовно малі і хвилі Пекара не можуть виникнути.
• . Вперше експериментально виявлені і досліджені передбачені теоретично Товстсшом для молекулярних граток квазіповєрхнезі екситони з трийодистому вісмуті з атомарно чистою поверхнею. Встановлена їх висока чутливість до стану поверхні і темпері ту-2х*-687з о
ри. Показано, що зумовлена ними сг.іуга 5836 й. розширюється при введені в кристали парамагнітних іонів Нп^+ і Сг^+ з концентраціє» '10* см~3. Проаналізовані особливості утворення квазі-поверхневих екситонних станів на основі теорії Сугакова і зроблено висновок про більш високу енергію збудження атомарно чистого шарового пакета порівняно з енергією в об’ємі, що зв’язано з сильною анізотропією хімічного зв’язку і незвичайно малим для напівпровідників радіусом єкситона Ваньє-Мотта, який не перевищує 10 8. Відсутність смуги 5336 й в СВ зразків з при -родньою поверхнею і свікесколотою в атмосфері повітря пояснено розширенням її за рахунок неоднорідності окисленої поверхні, екрануванням потенціалу взаємодії єкситона з поверхнею, а також їх загасанням внаслідок розсіювання, .
Проаналізовані інші смуги відбиття Ад-А^, розташовані з короткохвильвого боку від екситонних в області енергій 2,45 -,3,19 еВ, з залученням міркувань про основні і збуджені стани екситонів другої валентної зони, віддаленої від першої на
0,4 еВ, про иіжзонні переходи в інших точках зони Вріллюеиа, про переходи в більш високі підзони провідності або ж їхні комбінації. , .
З’ясовані причини появи в СВ особливостей у вигляді провалів В (6420 5).'.і. (6160 5) на довгохвильовому крилі ек-
ситонної ОСЦИЛЯЦІЇ 71 в І. Першій провал зумовлений приповерхневими дефектами кристалічної гратки ..Віїд, а другий - в основної,"/ відбиттям світла від задньої дзеркальної поверхні зразка, а не відбиттям від приповерхневого 'шару," діелектрична, проникливість якого змінюється з товщиною. .. : "
За допомогою даних з відбиття і 'дисперсійних співвідно -шень Крамерса-Кроніга розраховані оптичні характеристики ті(Е),
КІЕ), £^(Е), £2(Е)_ і Вхід в області мігкзоннкх перехо-
дів при 4,2 К і ЕЛС. Зареєстровано перегин на. залежності тгі^СЕ) при енергії 3,5 еВ в районі падіння й(Е) ,який пов’язаний із включенням в процес електронів більш глибоких підзон валентної зони, розташованої нижче стелі на 1,3 сВ.
В ближній ультрафіолетовій області виявлена смуга' 3260 Я, яка мас при 4,2 К і Е1С вигляд інтенсивного піка в - СВ мо -нокристалів Віїд як із природньов, так і. атотрно' чистою по -' верхнею. Показано, що коефіцієнт поглинання в максимумі відпо -
аідної їй сиуги поглинання досить великий і досягав порядка
10 си'1. Встановлено, що вона відрізняється окльноп теупвра-турноэ оолегиіста: в інтервалі температур 5-270 К її піп -
пиряна Г і енергетичне поло-теннл наксинука задо -
вільно огтясуиться такті співвідношеннями:
Г(Т) - (Г* ♦ А.Т2)172, (І.І)
до Г0 » 85 иеВ, Л * 150 иев^/град^.
т2
^„„ГО ■ 3,604 - 6,2.10-*. Т- ^ 240Д СвВ) (1.2)
Отргаані експериментальні факти о достатніш! ознаками єкса -тонної природи сцуги 3260 Я. Показано, цо вона зумовлена гі -перболічнгаи екситонами, енергія зв’язку яких дорівнсз 0,6 оВ, а чи с жггтя в 2,4 рази «енне, нія у параболічних.
Простеяено вплив домівок на ексятонні стани ВІІд на прикладі зразків із виістоц ізоелептронних до атомів Ві (ба^бр^) елементів Аз ( 4Е?4р*Ь і 5Ь (5б^5р^) , а такої: із незаповненкми Зої (Міг (ЗсІ?45?), Сг (3^45^)) - і (Ссі (.4^5сі%з?)) - оболонками /4,2 К; Е1С/. Зафіксовано они -пення відбиття леговашосі зразкаші, викликана розоівваншш світла мілкими нерегулярностями на їхній поверхні. Вняплеио значній? короткохвяльовп.1 зсув/на 11,4 ива/ основної яяситои-иої осциляції і аномально велике для напівпровідників її розширення/на 34,6 меВ/ ітрн впровадаенні в гратку 5 і*лоЛ ЗЬ, зумовлене вгшівоц фактора паруватості.
В кінці розділу розглянуті СЗ новгсс'трикомпонентних саруватих напівпровідників С5дВІ2Ід та СЗдВі^Етд, Показано, до знайдені смуги і пічкова структура розумно поясказзться з рамках моделі вільних об’ємних і зв’язаних на дефектах криста — лічної гратки екситонів і нікзоннкх переходів. Встановлено, що заміна йонів Пода на бром зсувао край фундаментального поглп -нання в . короткохвильовий бік на 0,4 еВ.
З другому розділі вивчені прикрайові спектри поглинання, відбиття і явища переносу в трийодистому вісмуті.
В його першому оглядовому параграфі коротко проаналізовані роботи, виконані раніше. Далі приведені оригінальні результати,
:МЗЙ7В II
отримані переважмо фотографічяиы методой. Вони свідчать про аалезшість спектрів тркйодистого ві смута бід технології їх -нього вирощування. Навіть зразки, -отримані, адавалося б, в одних і тих ка умовах, при одному і тоцу ж надяигшу вісцуга і Ііода в пкхті, часто дають зовсім різні результати. Однак, незалежно від технології, спектри поглинання монокристалів ВІІ3 поблизу крав фундаментального поглинання /4,2 К; Е1С/ вдасться розділити на три типи. -
В першому типі іо так званої "оберненої водневоподібиої серії" /0ВС//ліиії п » З /6173 8/, її к 4 /6210 8/, п « S /6230 Й/, п. * 6 /6242 8// присутня лише одна, найбільш короткохвильова лінія /ті а 3/. Окрім неї мокуть спостерігатися слабкі вузькі лінії 6163,8; 6177,3; 6231,7 і 6255,5 R, які но вписуються .в огада ну серію. .
Спектри другого типу ьаать дискретну структуру. Однак, окрім неї, можуть проявлятися й інші вузькі лінії /6231,7 і 6255,5 8/. Встановлено порушення характеру розподілу інтенсивності ліній поглинання, які складають ОВС /лінія u « З ыо-se іатн більау, суиірну або к значно мениу інтенсивність по -рівняно а лінією ті « 4, а в деяких вкпадказе вона навіть слабс:. від р^атя ліній ОБС/.
Виявлена різна поведінка ліній, цо розглядається, по вії -соті спектрів поглинання ряду зрізків. Так, лінія m а 3 спостерігається по висоті всього спектра, ■годі як лінії п. » 4,5,6 моауїь проявитися начебто "підрізаними" однаково s однієї або s обох сторін. Останні три лінії інколи зростають або вцен-цувться за інтенсивністю, якщо зразок зсувати паралельно ціла ~ ні спектрограма, в той vac як лінія ц»3 не зазнає їаких змін. Більше того, при скойі деяких зразків вздова плоцшш спайності вдалося отримати дві пластинки, одна з яких зберіга- -яа всю серію, а друга шла тільки її парзіШ член, вказуючії чт ■ самий на їхній зв’язок із локальніша порувеишшй кристалічної гратки. -Характерно, що водна з трійні! ліній я •» 4,5,6 не спостерігалася окремо від даох іизях. Зберігалося аавздя і співвідношення інтенсивностей кіе пеим: кокна біяш короткохвильова лінія інїонсивнІЕа від довгохвильової. Сгоесзпо £ лінії ті «і 3 відціткио, цо її поведінка в спагїразс погашання кристалів обох типів досить невизначска: вона проявляється .
пя чіт.чгЛ або пени чіткий дублсгг, або а як одна лініл, зніиз -сться та:со.” її спектрально положення /6173,1 - 6173,9 */.
В спектрах поглинання монокристалів Bilg третього типу ліній ОЕС зовсім нете, тоді як інпі слабкі вузькі лінії, зо -кр5”.а 6231,7 J?, цо;іуть проявитися,.
Вивчена паводінха ліній ОВС із простапням теипературя яід 4,2 до 20,4 К і показано, що лініл п« 3 і сукупність лінія ■п. я 4,5,6 зсуваотьсл d короткохвильову область з різнгсм кое-фіціситеши /сіР^, „ з /сСГ з + З.ІО'’’ «В/град, dF^ я 4 5 5/dT" я + І.10“^ оВ/град/. ’ *
Подібність в структурі і хімічному складі тряііодидіп віс^ута і cypat спонукала кіс яихонатя на ионокристал&х останньої аналогічні експерименти /4,2 К; ЕІ.С/, Зоднкх ліній і сцуг знайдено не було, хоч було проміряно більао сотні зразків. Для перевірки загальної природи ліній ОВС з тій so поляризації Е±С були досліджені прикрайові СВ Bilg. Вста -ловлено, цо при 4,2 К в СВ кристалів другого типу спосто -рігаоться тільки три лінії п * 4,5,6 із чотирьох, гарезотро-аанях у поглинанні. Всип мапть вигляд характерні» дисперсійних пртзсс. В СВ кристалів перлого і третього типів, ятс і в по -глипанні, ці лінії такой не проявлялися.
Оскільки з моделі біелектрона /віхоха/ оптичні переходи ІЗ ЗОНИ провідності [J, симетрії г| 15 зону провідності Ер прзтклс:з»ої парноегі l‘j заборонені дял поляризації B.JLC і дозволені лдя ЕІІ С , чдагслося природнім, очікувати ая_зніня з спсчтрах поглинання ОГ:С із зніноп напряшгу вектора 1г па -.гаг,чого світла підносно оптичної осі С. Однак, зміжлпи кут мі'? вісся С і асзторси k , не а далося помітити якпхоаь змін у спехтрі. З тіса к метоп при 4,2 К прснірлно мі&г&роаз , поглинання в поляризонано*«у світлі ЕІІ С і EJL.C п% чотирьох спеціально приготовлених зразках із вісса С з площині гару. Але Г.ОДНОЇ лінії "оберненої сері?" не було виявлено, хоч, як з області їх розтапування, так і в бідьа довгохвильовій частині спектра, зареєстровані інаі лінії і снугп /6231,7; 6255,5; 6350; 6385; 6394; 6410; 6420; 6540; 6590; 6600 Я/, інтенсивно -сті і енергетичне положення яких не залетали під поляризації гпдаячого світла.
На основі даних з обробки поверхні: і хімічного аналізу
показано, що наявність в низькотенпературннх спектрах ліній її в 3,4,3,б не пов’язана із станом поверхні і пареходаш •лоаальиих електронів", викликаних надлишговиші атошши вісмута.
Дослідженнями при 4,2 К і Е1С прикрайових спектрів поглинання монокристалів ШІ3, легованих елемента* А£, РЬ, кд + РЬ, Си , А5 , , Уп , Сг або Єі і вирощених із
с нейтрально брудного порошу карки "4",встановлено, що лінії
11 « 3,4,5,6 не зуиовлені яковсь із названих доиісок.
Визначені абсолютні значення коефіцієнтів поглинання в лініях ОВС і знайдено, що в ііаксииуиах найбільз інтенсивних ЛІНІЙ и» 3,4 вони не перевищують кількох тисяч обернених сантиметрів. Виявлені відмінності коефіцієнтів поглинання і півпирин одних і тих вз ліній різних зразків, які свідчать про їх концентраційну залежність. Показано, цо співаіднопення інтенсивностей міе лініяиі: п а 4,5,6 не спадає за аанонои
передбачуванні! теоретично длл моделі біелеятрока /біхо -ш/. Оцінені иінішльна концентрація центрів і иаксі&шльшіЗ
З'ясовано їалон, що опроиінавання ионокристалів ЩІц У - квантаии дозоо 10 рад протягоа дзох годин прл кіиная -ній теішературі не впливає на їхні спектри поглинання.
Аналіз наведених віще результатів дозволяс зробити ?аиі висновки:
1. Лінії на 3,4,5,6, об'єднані в "обериеіу водиееоподіб-ну серію” і'ракуііщіо їй не належать і не е наслідаоц утворзшія особливої квазічастинки - біедектрана /біхола/. Еони с ро -зуяьтатом прояву дефектів гратки і не пов’язані з яеоесь дсміа-ков.
2. Тільки три лінії /п » 4,5,6/ вкявяявть спільність та -ходаения.
3. їхній га« З і сукупність ліній п *■ 4,5,6 вуномені центрами першого і другого типів відповідно, причому другі з них пов’язані а власними дефектами гратки.
4. Лінія п ® 3 викликана, йцовіриіш еа шо, тез масніша дефектами гратки, які не належать, однак, до дефектів другого типу.
Далі розглянуті зиязлені й споістрох поглянангт іках лі -нії та слугн. Показано, до лінії 6163,8; 6177,^; 0231,7;
62'55,7 г 61:55,5 3 зумовлені нечонтрозьопитягл <;«нозит.гл до -мііиа»?’.!, лінія 6219,9 Г' - карганце:;, сяуга 6<20 л - пряпог.ерх-иез'.лш, а сіїугя 6394, 6540, 6530, 6600 Я - сб’смншл! дефептгши грати:,
Зареєстровано додатково поглинання на дозгохандьозому прах коглккакня нонокрястадлір дегопчтг» Й>, Ай , і’іі
або Сг , япо поясняється локалізаціап екситонів з ямах потенціального рельефу, створеного флуктуаціями складу.
Відмінність оптичнік властивостей, я::а чітхо проявляється з спектрах поглинання і зідбиття, стимулспала дослідження елехтр'.г-гних вдастнпостсЗ триЯодистого вісгл'та /тпп провідності, рухливість носіїв эарлду толо/. З цісп 'иетоа визначено зиа;: тсрмо-о.р.с. і вмпчоио ефект Холла з темноті і при ос-зіглен.мг. Встанонлено, ~о: а/ з інтервалі температур 200-
90 К провідність усіх з раз?: і з зідпопідао п-т:«пу; б/ при "00 К гс*:;нсп:’ гсонцгнгріглл елечгронга змінготіея агд І,4,І0"~ до__ 4.2.І013 сгГ3, а холдізська рухд’изість - аід 0,4 до 4,3 еп"/В,с , нспалено сгд ::ал-.;глостг хрісталіз до парного, другого або третього .'иаіз; Ті/ фото^тлиаість ярясталія псрг;тх Д20Х Т'НПІ3 досягає ;::у;игл!г/:п при енергії Ьт> я І оБ , а ДЛЯ пг: :с7 іл і а третього Т"гг/ цього не спостерігається; г/ прл ос-ЗІТЛ?ИНІ КрИСТЯЛІТ! П'.’Р"ОГО і другого типів концентрація <злох -трон і з "бількуєтьса приблизно на порядок, а третього -но гпг^гхггься.
Розглянуті талез температурна і спехтральт толедіїкха кенцентрації і рухливості електронів, тер-пстииульозлні струїгл. Знайдені два нових рівня прилипання Н0 - 0,14 і Ес - 0,6 оВ, Зафі;:согл!іо_ р:о::е падіння концентрації електронів /2.10 * -•
1,0.10 си~ / і незначне зростання холліпськоі рухливості /2 - 22 см^/В.с/ із зростанням температурі? згд 300 до 90 К в області ’лакси!пльної фоточутливості Віїд. Показано, що перзз спричинкне прилипання?», електронів на центри з еноргіся Е& - 0,34 еВ, а дгуге - .розсікранням єлехтроніз на оптичних коливаннях таруватої гратк;:.
й тг^тьот^г т>аз пі лі підбиті результати досліджень спєк -
трів КР і прикрай ової -Зі ....:ів Віїо та ЗЬІд.
При 4,2 К отримані частоти граткових йод тркйодцдів віеьута /22, 34, 53, £*8, 96, ІІ4 сы-*/ і сурми /42 , 49 , 69, 83, 135, 100 сн"V і ототожнено їхній тип симетрії. Показано, цо відмінності частот граткових коливань обох сполук садовіяьно пояснвяться відмінніств мас атомів Ві та £Ь, що коливаються. Ьиявлені низькочастотні дублети /А^ , / /22-34 сьГ* для- Віїд
і 42-49 СУ.'1 для БЬІд/, які відп5віда»ть иігааровии гратковки колизаниям.
Розглянуті спектри М монокристалів ВІІд трьох ТИПІВ, досліджених в тих т умовах, цо'й авторами моделі біелєктроиа /біхола/. Показано, ідо вони відтворюоть в основному спектри поглинання. Однак поряд із цим чітко проявилися такі особливості а/ поява різної кількості ліній ОізС п спектрах &Д відносно спектрів поглинання; б/ порушення характер/ розподілу інтен -сивності випромінювання ліній ті и 3,4,5,б іо зростання»
квантового числа п ; а/ оеув максимумів М ліній п » 4 X
ті в 5 в довгохвильовий бік на 2,2 та 2,4 Я відповідно в
порівнянні а їхнім полоненням в спектрах поглинання. Зареєстровано ОВИДК9 падіння інтенсивності Бипроиіншатш лінійчатих спектрів із вростанням температури до 20,4 К, внаслідок чого лінії іг * 4,5,6 пзротворсоться в слабкі розмиті смуги« зсунуТІ В короткохвильовий бік ВІДНОСНО ЇХНЬОГО П0Л0К9ННЯ для 4,2 К, и лінія п “ 3 і довгохвильові максимуми 6255,5; 6231,7;
Є275; 6284; 6298'і 6300 Я відсутні. Поиічено, цо при 77 К гі-нії п е'3,4,5,6 ані в спектрах 4Л, ані в спектрах поглинання не проявляються.
Вкачено вплив углов збудження на $Л 'властивості трк‘!о -дистого вісмута. Встановлено, цо спектр М, який збудзуеться гелій-кадмійовнм лазером,.суттєво відрізняється від збуджува -ного ртутною лампою: перший більа розмитий* максимум лінії п я 5 розташований найде'на одному рівні в юксицуиои лінії П«6| а довгохвильова структура практично зникає. Білила чого, лінійчаті спектри взагалі не виникавть,- якщо енергія абуд -вувчих квантів світла мета енергетичного положення лінії и = 6. .
. • Таким чином, отримані дані а підтверджуоть висновок попереднього розділу про те, що лінії п'я 3,4,5,6 ио утворить зднну серій і не пов’язані з біелектроном /біхояоц/, а
о аіддзерхаяенням власних дсфастіа парозої гратеи в їхпьо-
ГГ/ ОПСЯТрОСКОПІЧИОіу ЇТрОНВЛеіШІ.
Проведено аналіз появи сцугн 6420 Я « спектрах поглинання , збудження, <М та фотопрозідності, а лного аиплипас, ~е "онспрнстади БіІ^ зберігають п-тип прооїдкості ал до 4,2 К. До означає, цо при знайдених концентраціях електрон і я /порядка 10^ са~^/ і використаних тощинах зразків /20 - 30 іти/ практично і!,гг.оггл!?”о пилзити лінії поглинання, зв’язані зі. збудяекняи бі-слектрона. Показано» г^о зареєстровані скуги ФД 6444, 6480 і
£650 і? с фононними повторені» гічн ліній 6417, 6422 і смути 6610 8 відповідно з частотам Фононів 53,2; 148,3 і 91,2 см~*. Остановлено, п$о центри вштрсмінггаяьиої реяонбікації, які оід-яозідзогь за ряд смуг г> області 6250 - 6700 Я, не о причиной гасіння випромінпзання гтршрай о в нх лінійчатих сіїектріо.
Далі наведені результати пояукіз випромінювальної роком -бііпції екситонів а тріЯодястсглу аісі^ті. Виявлено сильній зплиз різшг: иедос::о!>ллсзг<-,1 кристалічної гратки на характер рет^ЗіваціЛкях преиоеіг. чороз наявність «тих імовірність без -тдгфонтнесильного розпаду пря’/нх гнсптсніз о зизначальноя. С'пайдоно, г,о я?агарно чиста позорхня п меїліЯ мірі підвладна безглпроиікшальніП рекомбінації. При цьоггу зарезстрезшіо дії /■озі ечуги 0630 та 6740 Я, які о перлим і другим фононним Л0”Т0рЄНШ!Г! ЛІНІЇ 6610 Я.
Ту? 70 шгпдадсні результати температурних досліджень спзптріо т монокристаліп бЬІд, які складаться із диох смуг 0,651 та І,СЗ Вивчені механізми їхнього гбудхсшія, характер температурного гасіння і показано, що перл, енуга оинлітаиа донсг-.ш-лкцвгггорннии /Д-А/ гдрдізї, а Друга - Д-А парами нш низьких температурах і електронними переходами мій занос» провідності і а.чцепторш /докором-валектною ЗОНО’)/ при більп високих. Встановлено, цо при впроваджені з гратку ЗЬІд гадолінія з концентрация 10^ см"^ старі центра аппромінв -вальної рекомбінації на зникають, а нові не утворюються.
В четвертому розділі наведені дані досліджень 14 ФЛ з області довжин хвиль 0,8 - 2,5 мхм і ЕЗТР тих самих трьох типів вихідних і легованих домівками різної природи монокрпета-лів Біід. Головна увага зосереджена тут на питаннях, ті стосуються характеру легування таруватих сполук, природи ІЧ-смуг
вкщюішшкіння, едекгрон-фононкої вааеиодії уа андліоозі иеха-НІ£ИІВ ВИИіШСЄННЯ ііІНІГі хі- 3,4»й,6.
Кй основі винірів ІЧ-спектріо Н встановлено, цо однією з основних причин, які приводять до гасіння лінійчлгіо: СІіеКЇ'рІе» С утворення В 'Ї’РИЛОДНС'ГОіГ/ вісцгїі глибоких цент -ргв, цо псрохоплЕзть енергій збудження кристалічної гратси і ьуноттгь інтенсивні ІЧ-сцугк 0,5 та 1,34 ь:зл. З'ясог&ио, !ц..і огидні сі'угіі с олеаєнїйриш,ш і ьбудкуиться яі: власиїл:, тик і до^іігкоиин сйітлон, гір;; чому пери а сьуга, збудеться кра -с-о усього поблизу Л.0,63 іаси, а друга - о біліа £..:роьоиу спгіс тральному інтервалі. їхні інтенсивності оуінвхя-ьзя глд іптсн -сианссті збудження лінійно і відповідаюсь рекоибігдціЗ чарез локальні центри. Далі вивчена поведінка ц:*к ецуг іь ьросгатт:^ їейпсрітурл від 4,2 до 101 К і 2найдено, цо положення ї;с г.лі:с;!~ глуїдІЕ аберігається, тоді як фор.^а веде себе по-ріьнс..'у: керої-
іххвильова оцінпотьсп від пк:аріаіа до гауссшю., доіЛ'Ої-іиіліо -оа - салпЕлеїьсл гауссосоа. Виходячі; с казедсінпс факїіо і ст: и-іккх реоультагіс іа дегуьаши: ьстаноалоно, :.:о с^уга 0,0 вугіонлена складніпли &соці{.об&шши дефіккиц;, г,гл:х-л тяухь буй1;: «сісно ап’явані Д-А парк, г,о містять доукліові єїсііл Лгг ,
Е'О , к{ + РЬ » А£ , £Ь або Сц » ?оді я:; ецута 1,34 и~і; -
Ч'5 , . .
ііііаігеїііші атомів Ві і к-клітана реігоибіпацієа слс^тронії; .'о-провідності на акцепторах.
Встановлено, ср теорія ІЬк&ра-Крішогглга добро огіисус експорт єн? прк великому тепловиділенні в об’ємі 8райка /чкедо ішпромінетсс фононів 5 » 79, енергія ефективного локального фонона Під# » 8,28 иеВ/, Визначені втоесовкб зсув /1,303 еВ/ енергія чкето електронного переходу /2,032 еВ/ і прсавлдізо-оаяі иокліші причини відхилення енергетичного положеная розрахованого иакеииуиз. смуги збудження поріаняно з йкспгр;шен -тальнка. Показано, що теоретично передбачена гбігавратура. переходу пекаріана в гауссіан /95 К/ задовільно коральз а експериментально визначеної) 101 К.
Розглянуло вплив температури на другу агздану ецуту » використанням теорії Копилова-Піхтіка, розробленої для пергко -дів типу зона провідності-глибокий доиіпковий рівень, КОДИ 00 -тонній утворено простім центром. Відзначено повно узгодасяня иік теріє» та єкспвриментои у всьому дослідкеноцу інїррзаді
^е'.'ледігур, ;r:;n pace:.' іг і'лпедди':::і п;:да спсзідчул,
"о п тгі'лодісгоиу nitvtyvi ::іс місце сильна вЛС'!?рОМ-|«!П»;!Л :ігае?:оділ, яка і спричиняв згдчні липфиті сбох е:.:уг.
Здрсзс-троаані та дослгдяпні «сті-рч не?- ІЧ-с^ги О,ГИ; 1,1; ї,-:3 і І,S3 п/:'л:!::аиі ••.•ддлглсогг.^:*. Ш, до -
.ДІДД.'.^:! }*Я , 'Н І Ст ЗГДПОПІГМГ).
досліл'їйшігхд елглтріз ІЧ *'Vl і ЬІІР чис.’іс-: t лггоі.;':!і;:;( ,,0‘:0лг,і.г’'\л i:s Dil^, >л ?:\-
vto’i ті!’спг: і лйго’кгних ?d і'онскрчслхлі^ ;;!їЦ "'Г' '.о,
до ;-,о:-іг:олг дго;г;: :м'фзг;д:и:уд:дс.г; ■: ’'друг'1;'.?: ггдт;::; перезітдо
п середа? '"дрз н~::е?ігд По^З';ю, до аїс:'і! ^рганір, гд -дслі^Ь) v.“. ггсгм :;':о,гд~ь п- рглгг/ ВіІон;! , Gd‘"’"
т.; С;-0і' і ;п:!Ідуд.'>-. у Гіу^лл?: іоіГ’ Б і. л лтогд гддодіиіп
г.ролзл.г/.-гьсл з гтл.ц: дої.-; лд ton:» ;-сІ*'+ г- діеці і с-н і з
ЛЬ*"’1'- >ід::дня’!цно, ;':о 'їглпз:,,гх°.г:ь:!І Дл ліпід д. o,<*,u,d цсдгр'і :к; •: nr :дял;і‘:>Н:д:'д
2 ді;щі розділу прсгдплілос'д!: :іід~".і дзгдлі гл':0с;:аго д''е::р-г.дого г>і~:иь Д-Д плр і: лсдідізо" дід: :!епсян:с: -дісд-
7СПІ". [!"•:?.:.■ з, їх і до :тдо;:л?.;и !!С':о:',';дп полсшггн и.гті
г.е;:у.-’і>г.';?їи І гдиі інг;п;; Utopia. Оди:!:: неї поні; /особ;и'?ості аіія^’ГрІ!з погдддпіінл. "бугдс-ї'.к;:, і (1оторрютїдмоа?і, ;їоі?~
~-;-;ггдїурл,, ”о'д:л";ї здізкд” , ішідл'дп , г.гдгг. ?;:-тард?'дд; і ‘.“ис:!у, досліди я мггні'ї'иим поле:’., с д~о!*д пучдп.!.*;!, ‘і пораг.Д-чс:о сбудгеннп, з і».-*лініЯнсп ^ідпззгд^/ "їпкодлть розудідо г.з-:;е:!?:;ая р :’-ггропс!іеплміГ' н:і"« модзлі, яка Сіаудтьсл на дзсд •гдпдд і>йгз'-з.?пгиі?н'г; центріп і пprucpyo гні"о?ропіп 7ср:>здд-ганічп-гх пласгквссі-е" гдругд'дл: прдтсд»
В п’ято.г/ ропдглг підсумспані результате фо^олг-дшос -цои'.чікх дссятдісдп. п;кідн-гх t іг*?,їр^8лі.опг.нпх ггдрла:і:;сп »?опо-дристаліп 2і’-РЬІр г. сбласчі основного ехеятсиного резорлпсу.
Едсчені СЗ та М8 а тахог. І\Р зксоко/гзістк орагзіа, о?р;иан!і5с to водного розчину і г>'л мегодоп Брі^зіанл, і вс?д -H03SCH0, ПО й’і ССИОП’СГО СГЗСПТГІИИОГО переводу ДДОХ'іОДНСЇОГО
сатщо погіглпу SH фор'-^Дїьсл подярптснд;д!: лінії 4955 і 4969 Я утзорддї'ь яуЗдеї і адддгстнх 5ппрс>яга?акняз.? позярдге-пія заргпьої дд шд:зьах піусд. йіфіксог&га псягд керотдохеп-Лї-ойого когдаизптз, П по^д^дз 5росток’?я його іи*гсгзскзкос?і з
ПІДЗПД2ПНЛП РІЗНЯ СбуДіїЄИИЯ, ЙЕЇ ПОЛСІЕСЗТЬОЛ ПИССКПй ПСОПуС -
канн/ш іа «сзі кристала і «акпдои поляр.;геонів на верхка вітку £з рахунок розсіегяння полярктонів шшньої сітки ва ріашвс ио-доскогллостях кристалічної гратяк о наступним оисаічуваинли.
Вивчена діт&иіка сиенаення розіту екеитонно; осциляції п о І при підшефні інтенсивності підсаіткп внаслідок зиоа -соння ефективності генерації екситонів через ефактн екрану -сдння. виміряні яенс-.інтенснвностні характеристики ряду ліній і показано, с^о канал вкпроапшвальної рекомбінації чорзз гв*я-аані ііа неЛтра.дьноку донорі /4979 й/ екситони о найбідьв ефективний: він н&даікі&нкГ. / 1<5д «• І^у?„ , до Л « 1,4-І,5/
прп густині потужності иакачхн Р -С ЗО Бт/сьг і насичується при більша рівнях гбудкгння. Гір;: цьому встановлено, цо лінії 4994, 5020 і 5003, 5031 « викликані першої і другій» фонои-іішя повтороняаи лінія, 4969 і 4979 Я відповідно з енер-гіоо фонона 12,5 ігоВ («метрі ї , найбільш ютксного в
спсктрах КР.
Тут вій ладані такок результати, вуиовлені спвцг4ііков по— дярктонів верхньої та іпзшьої віток. Вішораетавгн мі^зоняе їй квазірозонансие збудження, встановлено, цо форма контура пзр-пої лінії по вадезкть від величини відстроввання с-буд^увчої частоти від ссновиого скситонного резонансу, тоді як другої визначається нею.
Нові о|.о!ттп, спричинені Ьпергалигачняи, розгляну?! і; закличній частині розділу.
Вкявлено перадбсчено теороткчно Сугаковий якісне підс;!-кснкг. в;шроиікг<в&и:іл 2 верхньої полярлтонно? вітки /білки нік в тридцять-разів/ е наступная гасінням при збільшенні концентрації гідразину в иіггаросоку просторі. Показано, цо воно &у~ иовгоие ператеорзннки пояяркгоні» кіжньої бігкі: в' поляр;;тони верхньої внаслідок розсіювання на скявченнпх гідразину і визначається їхніїзі роаиіргши.
Приведені дані вареестросаного щгл інтерполюванні пера-творєння одного політкцу /2Н/ в і кака /411/, який відрізни- . стьея від створеного термічний відпаляваиням високос стабільносте. Ях вишшвае а проведених дослідів з впливу деформації зсуву на окситонні СВ та §Я , аналізу кристалічної структу-рн, ця властивість пов’язана з пониженням внутрішньої енергії системи в цілому порівняно з енергією чистого кристала внаслі-
док утворенім гідрлгкион "копаяснтних ністхія* з сусідмші
паровими пікетам',!.
Виявлона дохаліяація ехситонів на мігляровіїх вклпчоинях інтерналянта. Показано, зокрсгл, ,цо новкЯ дублет /4928, 4934 %/ яякЯ споствріггсться при 4,2 К мпі екситоннкки отаглісі її» І
і ті 2 г> спеятрах -2Д інтеркальогамкх гідразином зразків ЙЛ-РЬІр , ауловленкЯ даога просторово-неекві «ялєнтнгеа* пояояген-!іл:,гл иояекуя гідразнну з 9%и-дер-5аальсот»о*«у просторі з результаті 'як появи зародків політипу ,<Н о сіруватій гратці РЛ-РЬІ^ ■гак і реалізації ніхполітипного переходу 2И , , і а з шпЯсь мірі аналогом давидіяського розтоплення.
Друга частика роботи, яка складається-з дзох розділ із, постого та сьомого, логічно продопяуо пврзу. Вона присвячена пизчєнн» ФЛ властивосте!! арсеніду галіо і таруватих структур на Яого основі з зв'язку з потребами технології.
В иостоку розділі розглянуті иапівізолгті та йоннй-лз-говані яристалм арсеніду галію.
Почмназтьсл розділ гднюсі досліджень пгикзу унов вирості»-«ання методом Чохральського, легування позитивними ісиаии кремнію, термічного та імпульсного фотонного оідтлгзань на спсхтрп ЗД промислові?» АГП-2,' ДГП-3, АГЛ-4, АГП-5 і отримаїт в ял -бораторних умовах АР-19, АР-40 зразків і показано, ідо одніоа. п оснояннх фонових домівся з ці£х «теріглах е вуглець. Оцінена якість зихіднях яристаліз, рзальній', вміст доаіаох та іниігс до -фектів, проаналізовані канали випроитігозальної рекомбінації, Встановлено, що високотемпературне відгалйсання підхладішсх я потоці водна при наявності суиіпі поросяіп графіту, СоСАа) і папіЬізолгзчого баАз погіршує їхио структурну досконалість внаслідок дисоціації 6аА$ , абідмеїшя приповерхневої ділянхп атоюіа Аз , дг.фупгг С Зі , Си та іігггїос елечантів ях
із аратуря, так і, мабуть, із об’єму з пряпоаорхнеру область. З результаті кристалічна гратяа поблизу попорені порушується иаЯбіяьз суттєво- і утзорсзтьсл провідній сар тощиноп з кілька !.Г;ЇН , 2МЯЗЛОНГЛ ГфЯІЇНГЛ ГіЬПіІрЗ'Л! питомого опору при ПО”! -розсму стразлязанні. ■ ' ■ •
Вяязлеяз, що пря іоішіа імплантації іфаяіія зідбусаеть-ся ?5о тільки апрогадрення атомів Зі з гратзу ЄаА5 , але й зяняхаоть складні дефектні яенпзеисй типу Д ~ Уд„. , п якії* до-
нором кэйо бутк 5і , $и або Ос. Показано, що концентрація га.ак?. дефектів з и+ -слрі не висока і епадде в напрямку ті-ка ру. Зглйдено, що досконалість та-і структур біяьо висока ітрп ойяорисганні імпульсного фотонного відпагсзаїшя, нік високстсм иаратурного термічного, цо пояснюзться ял: відсутні сто глибокої дифуаії тп псрероаподілу домівок с приповерхноаих сарах, так і сіссдвчєішям иоклизості впросядкення вугле;$о » с разки з вовпіс-нього середовищ». .
В цміну роздіяі наведені такой' дані досліджень спектрів ФЛ нової серії промислових напівізолсзч;к штеріаяів АГЧП-3, АГЧП-4, АГЧП-5 і традиційкого ЄаАаССг). Вони свідчать про налвгзіісгь вугягцо до числа основній фонових домі соя і в цгсе об’сгтях, Показано, цо АГЧП-3 та ЛГЧЛ-5 відрізняється під реггк папівізолшчих ілтеріаяіс біли: високоо якіста, прл-чоцу дсугііЛ а них крачкЯ, тяік як вміст вугдецо в ньому кл по -рядок иеніиЛ. Відмічено гакоЕ, що ндаьхкй квантовий ш-кід £Д в екситониій області АГЧИ-4 еуцовяснкії наявніств центрів без
БКІфОМІКОВДЛЬНОЇ ре;5 0>іб І КОД І ї .
Ділі наведені реьуяьтсти, огрівні при сисокоцу спис -тральному розділенні. Вперло виявлені ■топка структура сіуг £Д
2 області ЄКСЯЇОіііЬО: І Д01іІ12{02>* Л?ГЄХОДІЗ и-'/л , яка скла-
дається з дублетів, триплетіа І вазначасться специфіко!) технології. За ^опскогзя їси пт: натурних ї;і тнгенпюнзе.тіпас віглір^-ьаііі., розрахунків Боггрдус* і Б сій встанозлена пг»::род-:. ко;; -покоптів тонкої структури, яка зу^оьдека оипроиінсзддьноа рс,-коі»3інацісо сіаьнісі дірок на нідзому нейтральному донорі а енергісв термічної іонізації 5 иоВ / Д°,Ь //1.ЫЗЗ оВ/; ав’язанкші на мілких нсйтральні-к акцепторах / Сд5 ,Х//І,5І24 еВ/ і точкових структурних дефектах / сі.Х //І.5113 єВ/ ех-ситоиами; слсктронинни переходами ніг зоноо провідності та мілкіш нейтральний акцептором С|ь /1,4922 сВ/ , Д-А параші, в яких акцептором с топ самий С?3 /1,4894 еВ/ і, иогливо, /І,4862 еЬ/ в основному Х5ч/£ -стані з енергіями іонізації 26,5 і 30,2 меВ відповідно. Зареєстровано новій акцепторниЯ рівень Еу + 0,052 еВ, причиною появи якого е де фектк, привнесені впровадженням в гратку доиіакових атомів Іти . Встановлено, що яскс -інтенсивностні характеристики
і / й,Х / - комплексів змінюються
за законоц І^д " ^>будя* До°^ доріонзе 2,3-2,4 і 1,1-1,2 при юигзс і білья високих збудденнях відповідно, і задовільно огтасуаться теорієи Бродина-Хотяїнцева . Ьияолені каддініЯні ділянки иа таких на залежностях для Д-А гар пр» юлмх рівнях накачування /н 2,9-3,І/, иоалкзоа пркчмнсэ яких з яонкурен-ція різних ипханізгііп рехомбінацтї.
Зарєзстрозано перекачування інтенсианості >М від ліній 1,5113; 1,4862 еВ до ліній 1,5133 і 1,4894 вВ відповідно при зростанні Іпбудд аід низьких рівнів до таких, коди ааа-еиодія нія окситонаші нахтовно мала, цо тгтлкнано зиікоа каил-ліз випромінизальної рзхоибінації зід / с!,Х/-ексмтонгз і Д-А пар а участа акцептори»» І 5ду*>-стамів . Лпд5 до споріднених каналів / Д°,Ь / і Д-А пар, які зклзчаать уяв основній стан .
Показано, п;о квантовкЯ вихід піїпромінсвальної рекомбінації прош(слозкх спеціально но легованих н&півізолвячих крнста-діз АГЧП-5В &аАа білкз змсоянй порівняно о крадний панів -ізоляторами АГЧП-5 та АГЧП-3, а притаманна їй тонна струн -тура крайової «іуги багатша, на гадуо таку епітзксіольних тарі з ЄаАз і складається з кзінтета ліній: двох ощерозглянутгас /1,5133; 1,5124 еВ/ і трьох додатаозік короткохвильових /1,5163; 1,5153; 1,5144 еЗ/ /4,2 К/. Знайдено, що яеяо-гнтй.ч-еивностні характеристики ліній 1,5163 і 1,5144 еВ аналогічні лініям 1,5133; 1,5124 і 1,5113 еВ і такая задовільно уз -родвувться з тесріеп Бродшіа-Хотяїнце&а. Вгачена температурна позедіша названтг ліній і отрюаиі дзі енергії термічної ая -тіга&ції для лінії 1,5144 еВ /1,1; 5,0 иаВ/ і тільки одна для ліній 1,5163 /3,5/; 1,5133 /5,0/ і 1,5124 еВ /2,? иеВ/. Встановлено, цо ліні? 1,5163 і 1,5153 зВ утворкзть дублет і зу -«озлені знпромікггашиш похяритоиів верхньої та шежньої вітов зідігавідно, тоді як лінія 1,5144 еВ - ав'ягашош на мілких неЛтральніїх донорах окситоїшяі / Д°,Х /.
Показано, що гатеріал АГЧЛ-5В а однпу із іграцгіх капіз-ізожизчпх ьаторіаліз. Визначені його характери ознаки: наявність полярятонної М, анапнкЯ о піст мілких донорнпх і нових авцоїггоранс цоптріа /смуга 1,494? еВ/, надзвичайна низькій еміст " ікззг точгозїк ’дсфсятів. Відмічено, цо канал вяпроміно-вааьиої резскбіпації - С|3 зааппазтьея для нього основній*
в домів»овій області.
В останньому, сьокоі-ту позділі роеглянута вкпроїшга -вальна рркомбікгщЬ» а спітахсіольних структурах і» основі арсеніду галів.
Ь перзсму оглядовому параграфі коротко проаналізована роль 4Л а оптішізації технології вирощування сарів, гетеро-пзреходтв, надграток і КЯ.
В наступних параграфах подані оригінальні результати. Влячоні буферні гГ- і тї-езрл ЄаАа і встановлено, цо вона вначно якісніоі від підкл&димок, на яких вирощені. Зафіксована додаткова сыуга І,**840 еВ /4,2 К/ в спектрі <ЬД п-едру, зу -кослс№ Д-А парами, де А а 51?^ в І В^^-стані а енергієо іонізації 35,1 неБ, ііростеяено вплив температури підкладинок, рісн:« джерел арсена, рівня -легування ть- та п+-варів креа-іїіси на 4Л властивості і деякі електрофізичні параметри І-пГ-п-ті+-структур ЄаД$ . Продемонстрована доцільність вкко -рлетиння низькотемпературної "ІД на всіх етапах втдпроцьову -веннл технологїї впроаування таких структур методом ШЕ. Виявлена шірока смуга 1,520 еЗ г. спектрах М деяких п+~ ти и-ізріь 6а/*ь /4,2 К/ а короткохвильового боку від скектонної и а І, яка зумовлена накладанням ряду ліній, спричинених випрані ншальтад розпадом сбудхених епситоншк станів із а *> 2,3,... і иІЕЗонтзпі переходами. &53»$ачено концонтраці йнкй профіль розподілу носіїв заряду і показано, }ШЧ ПГШ на мова виготовляти ііа основі тих і-тГ-ті-п^-структур ЄаАї , спектри крайової &Я И-, ТІ~-ЕЛрІВ І «0£І розділу Ц"-ЕПру 5 ПІДйЛаДИНЕОВ ЙХІОС фОрйу-вться вільними і зв’язаними на нейтральних донорах ексіітопакі.
Встановлено, цо істотні відмінності сушвік температур і коефіцієнтів підсилення овичайнкх ИБЧ ПГО / РВГ /, виготовлених Н& основі ВИрОСЗеїИСС в єдиіюцу- ТЄХН0Я0ГІЧН0ЦУ ШВ-ЦЇКДІ і-ті" -п-п+-структур 6аА& на напівізолкочі^с підклодимках АГЧП-5В, не зв’язані ані 2 вуглецем, ані в кремнієм, а зуиов-лені дислокаціями росту, які виникають внаслідок натікання кисню п ростову камору. Показано, цо це приводить до неоднорідності пластин, зниження рухливості електронів і перетворення чітких і'Л ліній, викликаних вільним» екситонами в стані »*» 2 /1,516? еВ/, випромінюванням подпритонів верхньої /1,5157/,та нижньої /1,5148 еВ/ віток, / Д°,Х/~, / Д°,1і /-комплексами,
ояеатроннкми пореходаші пік В - А і Д-А парами, я ятпа А « с|а і Sijk /1,4938; 1,4915; I,<d77; І,49о6 ей/, а аи-розу безструктурну снугу 1,5233 вЬ з різки:* пороткохпильоаку крняон і подогшї дозгоханльозім, на яке накладається смуга а сяабя$пі розмитий какскиумо*д при 1,492 о В /4,2 К/. Проведгні оцінки створеного таїшсі дислокаціями локального тиску з кристалічній гра-їцг, який станомкть 390 бзр і зуноадес помітне зміцсикл храмової cwynt а область бідіоте снаргІ8.
Дослідися і спектра 4Л гстероструктур At ба» „Аз /в,%Аь для Ні?! ПТШ з висохоз руханагсто електронів / ііНШ /, отрутних штодои НЛЕ и новій технологічних умовах /обертання піделадинок навколо еоосї аісі під то наро^узлиня гарів, зміна рг:ї!мів росту яГ- зрасег-сару AV Gaj'^A» , варіація кодь -по!' долі At / і звкчаЛнгн способом. Показано, по перзі ге -тероструятуря досконаліпі яа другі і зідрізняоться під нкх паявніетз ізгроког безструктурної смуги 1,75-0 «Б, характерна? для тззрдюс розчинів At^a^As з дольноя дояез к в 0,20 -
0,22, приблизно вдзічі більгкгм хозмтозхм зиходом анпрочік*) -вальної рекомбінації та менаті смістсу центрів розсіезання, які приводять до біді-я низького спгвзіднсгсння иіа Інтенснзно-стлип ЗЛ верхньої та нижньої полярнтонша вітоя, а талоз в 1,2-2,3 разп бізт ajicesou ругливостз даоякмірнях електрон і q, що становить CS200 с?Г/В.е.
Дзя пробній псездоморфних геторостргртур InSaAs /AlGaAs , пкро-чешк методом .’’Пі', игасткзі безвилромінпгзльиі ааналн рекомбінації. 3*ясозано, qo їхні підхяадшии па своїми Ш па-раматраія! нагадуаїь слабколегопані ткрнс?ади OaAs з концентра-ціеа яіяьних електронів порядяа 10і ^ с*..Г^.
Останній параграф розділу присвяченій металоорганічним з'єднанням гідридних елітаксіальнпх гстороструктур СаДз /АІ ва^ As з чотнр-'Д спадаячім! до поверхні гагрннаш поодиноких КЙ /100, 70, 45, ЗО Я//*гсстоаі/ і трьома зростагь гіпззі /40, 80, 120 Я//досдідні/. Зарсзстросаиі с?гуги аипроміїга-вання під бар’єрів At^Sa^-^a з иольноа дояея я и 0,18 і 0,25, Г5І ГзЛ?і різних ГікріаЗ і буфзрнля гаріз £aAS » Впсртзо ппякзека vp-жз^па струкзурз. у Ш» cacnsormax c?syr, яаа аідповідас по-однттігкіз ІШ гпірпед 40 /1,704/ і БО 1/1,652 сВ/ і зуновле-гд фдохтаціянз 'fef-sb: trip's? вздевк глрка. йарезстроізсшо порорез-
поділ інтенсивності міг крайніші компонентами триплетів при переході від однієї КЯ до іншої, який пов'яэанкй з ріенов густингв розподілу флуктуацій ширин КЯ 8 + Я і с(^ —а ,
де (£„ - иирина КН , а (X - товцика одного-двух ионошарІБ. Покв&ано, що енергетичне положення максимумів смуг ФЛ КЯ вкае якісно описується теорієа Нн Цш Фу , що пояснззться нодоекть строгою апроксимацією їхніх КЯ прямокутною форков. Встановлено, тцо обидві гетеростгуктури це далекі від досконалості, причому визначальний вплив на якість розглянутих КЯ чттять бар'єрні гари.
З короткохвильового боку під поляритонних ліній знайдена нова лінія 1,5162 еВ, а в доміпковій області, поряд іо відомими лініями 1,4940; 1,4912 еВ, це одна - 1,4881 еВ. Вона цокуть бути викликані локояізаціев екситонів в області меяі поділу ЄоАі—АІхСйі_хА5 і домІЕтаии, кародженкми в процесі росту. Показано, цо концентрацій фонової доміепі вуглецв с буферних саріх СаАь дослідних зразків значно більса, ніе в тестових.
В додаткові наведено довідки про впровадження результатів наукових досліджень у виробництво та отризаний економ -сфеят.
аи’АШІІ БИСНОЕКН
В дисертації узагальнені результати проведених комплексних досліджень не легованих, легованих та інтеркадьоеанкх са -руса тих кристалів а рівний станом поверхні, в тому числі ато -царно чистої, а також одинадцяти нірок вихідних і підданих різним технологічним обробкам напівізолвачого арсеніду галіе і сейм епітаксіадьних структур на його основі, включаючи гетеро струх тур и э двовимірним електронним газом і поодинокими квантовими яками. Цо дозволило виявити ряд нових ефектів і отріаді ти досить повну інформацію про фізичні явизуі і особливості оптичних властивостей таких об'єктів, зумовлені екситонами і дефектами грптки, а тякор запропонувати практичні рекомендації а наступним впровадженням тх у виробництво равом іо розробленов фотолшінесцонтноп методикою безконтактного неруйнівного кон -тролп якості зразків.
Основні результати дисертаційної роботи:
1. В триЗодистому вісмуті ефекти просторової дисперсії нехтовно малі, екситони носять не двовимірний, а тривимірній /об’енний/характер, сильно взаємодіють з фононами і в термінології Пєкара е поляризуючими.
2. Зареєстровано і вивчено аномальний температурний хід
прямого краг» фундаментального поглинання В1І3. Показано, цо його не могла пояснити теорією згииних акустичних коливань паруватих пакетів. Запропоноване нове пояснення, яке пов’язане
з перет&аіввяа ангармонічних'коливань гарузатох гратки при низьких температурах і низькочастотних оптичних - при більш вп-соких. ' .
3. Вперше виявлені та досліджені гіперболічні та квазіповерх-неві екситони в тркйодистому ЗІСМуТІ.
4. Встановлено вплив фактора шаруватості на розширення і зсув єкситокних смуг поглинання легованих саруватих кристалів, а та-КО"С значну схокість спектрів відбиття нових трикомпонентних напівпровідників CsgBi^Ig та Cs^Bi^Brg із-спектрами В1І3.
5. В спектрах ВЇІд лінії п - 3,4,5,б не утворяать "оберненої воднезоподібної серії” і ке пов’язані з гіпотетичною квазічастинкою - біелектроном /біхолом/, а е відазоркаленням власних дефектів кристалічної гратки, причому лінія u = 3 і сукупність ліній u = 4,5,6 зумовлені неглрамагніткими центрами перпого і другого типів відповідно. Отримані й відомі експериментальні результати пояснюються моделлю, в якій враховується анізотропія фізичних властивостей'шаруватих сполук.
.6» -В спектрі трийодистого вісиута знайдено більше, двох де -сятків -інших смуг і ліній, більшість з яких вперше, і встановлено, пр частина з них викликана неконтрольовними фоновими домішками, а частина - приповерхневим! та об'ємними дефектами, фононними повторення,«і, асоційованими центрами,. ’ надлипковими ’ атоками вісмута- та їхніми вакансіями,домішками марганцю, гадо-лінія і хрома; визначені причини гасіння прикрайових лінійчатих спектрів і характер електрон-фононної взаємодії; виявлене різке падіння концентрації електронів і повільне зростання їх холлівської рухливості при понижені температури від 300 до 90 й і показано,' що причиною таких змін о центри прилипання
з енергіє-?'- Бс - 0,34 еВ і розсіювання електронів на оптичних -коливаннях таруватої гратки відповідно. .
7. Встановлено, що домішкові етоьзд впроваджуються в шару-
ваті кристали перевазно в середину шарів, причому' марганець, гадоліній та хром входять в гратку Б1І3 як іони Кх?* , (Уг*'
і Сг і заміщують у вузлах хони Ві*5* , а гадоліній б гратці ВЬІд проявляється як іон 6-і і заміщує іон
8. Відмінності частот гратковій коливань ВІІ3 і 5ЬІд задовільно описуються відмінністю кас. атоііів Ві та £Ь, що коливаються, а зафіксовані в обох сполуках резонансні низь -кочастотні моди відповідають иіяшаровим гратковим коливанням.
9. Виявлені й вкочені особливості $Я в області основного єксктонного резонансу шаруватих монокристалів 2Н-РЬІ»> в за -.челюсті від інтенсивності падаючого світла при міюонному та квазірезонансному збудженні. Показано, що вони зумовлені специфіко» утворення поляриторів верхньої та нижньої віток.
10. Знайдене передбачене раніше Сугаковим явище підсилюван-
ня випромінювання з верхньої поляритонної вітки /більше ніж в тридцять разів/ з наступнім гасінням при збільшенні концентрації гідразину в мікшаровому просторі 2Н-РЬІ2, яке зумовлене перетворенням поляритонхв нижньої вітки в поляритони верхньої внаслідок розсіювання на включеннях гідразину і визначається розмірами останніх. .
11. Виявлена локалізація екситонів в мізшаровому просторі на молекулах інтеркалянта, яка зумовязе появу нового дублета иіе екситонними переходами и= І і 11=2 в спектрах ШЛ інтернальованих гідразином зразків *Щ-РЬІ2 /4,2 К/.
12. Виявлено перетворення одного політигу /2Н/ в інпкй /4Н/ при впровадженні гідразину в гратку 211-РЬІ2. Встановлена висока стабільність отршлано.го політипу і показано, що вона шке бути пов’язана, з утворенням гідразином "ковалентних містків" із сусідніми шаровими шкетами.
13. Зареєстрована тонка структурі в спектрах екситонних і домішкових станів напівізолшзчого ЄаАь .яка складається з дублетів, триплетів і квінтетів; показано, що вона зумовлена поляритонами верхньої та нижньої віток, / «Е?,Ь /-, / Д°,Х / Сдь ,Х /- і / <і,Х /-комплексами, електронними переходами мій Ес - Сд5 і Д-А парами. Виявлена і вивчена зміна каналів випромінювальної рекомбінації із зростанням інтенсивності. збудаувчого світла від / сі,Х /-комплексів і Д-А пар, в яких
акцептом може бути с£тід<~ , до / Д°,Ъ /-комплексу і Д - Сд5 парам. ЗнаПдсно, що лїкс-інтенсивності!! залежності комплексів випромінювання / ДС,Ь /, / Сд5 ,Х/ і / '!,Х /
задовільно описувться теорією Бродина-Хотя'їкцева.
14. Встановлено, що вуглець - одна із основних фонових до -міпок в напівізслвютк матеріалах АР-19, АР-40, АГП-2, АГП-3, АГП-4, АГП-5, АГ'Ш-3, АГЧП-4, АГЧП-5, ЛГЧП-53 і ЄаАз(Сг) . Кращим серед них б /іГЧП-5В. Визначені його характерні ознаки
і показано, що при традиційному високотемпературному відпала -ванні напівізолювчих пластин утворюється провідній поверхневій шар юе^кной а кілька мкм.
15. Імплантація йонів Бі+ з капівізолтозчі кристали баАЗ супроводжується утворенням складних дефектних центрів типу
Л ’ концентрація яких спадає від п+-шару до п-шару.
Імпульсне фотонне відпалювання йонно-легованих зразків доціль -ціпе від високотемпературного термічного. '
16. На всіх етапах відпрацьовування реяиміп технологічного циклу МПЕ і з кінцевому виробництві доцільно використовувати Ф! нетод як об'єктивний досить інформативний неруйнівниЗ метод контроля структурної досконалості шаруватих, систем на основі арсеніду галій, .
17. Визначені 2Я • критерії» при наявності яких но ыояна
створювати НВЧ ІШ на базі шаруватих структур і-тг“-и-ть* баА$ . З’ясовані причина значної відмінності робочих параметрів НВЧ ПТШ типу РЕЇ , які виготовлені на основі і-п -іг-ті4-баДа , що отримані з єдиному- технологічному циклі. Встановлена більш-згісока якість гетероструятур /баДэ - для НВЧ
типу - НШГ , які вирощені в новихТехнологічних умовах. Показано, що безвипроміизовальні канали рекомбінації характерні для дослідній псевдоморфних гетероструктур ІтйаАз /А15аА$ , причому їхні підеяадатш иапздгють за ШІ властивостями низьяопеговані кристали бзА5 . ■ . '
18. Досліджені спектри ЯІ ‘ традиційних і нетрадиційних МОС-гідридних епітаксіальних гетероструктур БаАа•Аз із поодинокими квантовими яиаш і виявлена триплетна структура у ІІіЬ екситонннх смут з різнш розподілом інтенсивності МІ25 крайніми компонентами, які відповідають квантовим -ямам пиривоа 40 та 80 2. Показано, цо вона зумовлена флуктуаціями їхніх ш-
ркн вздовж шарів. Знайдено, що енергетичне полонення максимумів смуг випромінювання квантових ям обох структур лише якісно описується теорією Ян Цин Фу . Встановлено, що на якість використаних квантових ям переважний вплив чинять бар’єрні пари. •
Основні результати дисертації опубліковані в роботах:
І. Гудаменко Л.Ф,, Моцный Ф.В,, Блецкан Д.И. К вопросу об обратной Еодородоподобной серии в оптических спектрах монокристаллов Bilg //Укр. физ, 7sypH.-I974.~19, № 5.-С.858-860. . -
Z. Лисица М.П.,'Гудамёнко Л.Ф., Моцный Ф.В., Блецкан Д.И.
Низкотемпературные спектры поглощения и отражения монокристаллов Bilg //Физ. тв. тела.-1974.-16. вып. 7.-C.I965-I973.
3. Лисица М.П., Гудаменко Л.Ф., Моцный Ф.В., Блецкан Д.И.
О низкотемпературной фотолюминесценции Bilg //Физ. тв. тела.-1974. -16, вып. 9.-С.2400. :
4. О низкотемпературных спектрах поглощения и фотолшинесцен -ции монокристаллов Sblg /М.П.Лисица, Л.Ф.Гудыменко,
Ф.В.Моцный, Д.И.Блецкан, Б.К.Крудиковский //Физ. и техн. полупроводн.-1975.-9, вып. 5.-С.960-963.
5. Мартинайтис А.В., Моцный Ф.В., Сакалас А.П. Холловская
подвижность електронсв в монокристаллах Bilg //Укр, физ. iiypH.-I976.-2I, № Г.-С. 150-152. , л
6. Лисица М.П. , Моцный Ф*В., Блецкан Д.И. Особенности низко -температурной фотолюминесценции монокристаллов Bilg //Физ. тв. тела.-1976.-18. вып. 3.-С.888-890.
7. Лисица М.П., Моцный . Ф.В. , Влияние дефектности на низкотем -пературную фотолюминесценцию монокристаллов Bilg //Укр. физ. sypH.-I976.-2I, » 6.-СЛ025-1031.
8. Моцный Ф.В. Край поглощения и правило Урбаха в слоистых
монокриста; іах йодистого висмута //Укр. физ. яури.-1977.-
22, » I.-С.152-155. •
9. Моцный Ф.В., йденко С.С., Окулов С.С, Блецкан Д.И. О природе инфракрасной фотолюминесценции и характере легирования слоистых монокристаллов Йодистого висмута //Физ. и техн. полупроводн.-1977.-Н. вып. 6.-СЛ043-1048.
10. Лисица М.П., Моцпчй Ф.В., Терехова С.<5. Прямые экситонн в слоистых монокристаллах трехйодкстого висмута //Укр; физ. ;курн.-1977.-22, № 9.-0.1484-1490.
И. Моцный Ф.В. Экситонные и дефектные состояния в конокрис-таллах трсхйодистого висмута //Дис. канд. физ.-мат. наук.-Киев, Ш АН Украина.-1977.-164 С.
12. Лисица М.П., Мощный Ф.В. Роль примесей в образовании линейчатых спектров монокристаллов трехйодистого висмута //Укр. физ. «урн.-1979,-54, }? 3.-0.413-415.
13. Лискца М.П., Моцннй Ф.В. Свойства трехйодистого висмута при обычном и лазерном возбуждении / Обзор / //Квант, электрон.-1979.-17.-С,26-45.
14. Лисица М.П., Мощная Ф.В. Об экситон-фонснном вэаимодей -ствии в слоистом ЕПд //Материалы Х1У Всесоюзного семинара "Зкситоны в кристаллах".-Львов, 1979.-С.52-53.
15. ЭПР и фотолюминесценция легированных гадолинием монокрио -' таллов ВЛд и ЗЫд /С.С.Ищенко, В.Г.Грачез, Ф.В.Моцньгй,
А.А.Климоз, С.М.Окулов //Физ. тв. тела.-1981,-23, вып. II.-0.3218-3220. .
16. Медный §,В,- Природа..полосы. излучения 1,34 мки в спектрах слоистых монокристаллов Вх1д //Укр. физ, жури.-1982.-27.
:г> 1,-0.133-135. . :■..■■■ ■ .
17. Лисица М.П., Мощный §.В., Боханов К.И. Фотолюминесценция
. . глубоких центров ВхГд //Укр. физ.. курн.-1982.-27, }? 5,' 0.779-781. . . '
18. Лисица М.П., Мощный Ф.В. Особенности излучательной реком-; бинации ВхХд, обусловленной дефектами реяетки //Укр. физ,
sypH.-I982.-27. 1,5 6.-0.854-860. .
19. Лисица М.П., Мощный Ф.В. Кчиянке электрон-фононного взаимодействия на фотолюминесценция монокристаллов ВПд
. .. //Физ. тз.. тела.-1982.-24, вып. 10,-0.3120-3122,.
20. Моцшй Ф.В. О фотолшинесценции трехйодистого висмута
. вблизи края собственного поглощения .//Укр. физ. курн,-1984.-29, 1? 9^-0,1303-1308, .. ■ ”
21. Лисица М.П., Мощный Ф.В. . Обнаружение нвазиповерхностиых окептонов по спектрам отражения слоистых монокристаллов ВЛд //Письма в гурн. 'эксперимент. и *геор. фнзшш,-1984,-40, впп. 10.-0,434-43'?,
22. Лисица М.П., Модный Ф.В. Влияние поверхности на опти -ческие свойства Bilg //Тезисы докладов УIII Совещания физики поверхностных явлений в полупроводниках.-Киев,
1934.-Ч. 2.-С.27-28. '
23. Лисица Ы.П., Модный $>.В., Яремко А.М., Литвинчук А.П. Излучение поляритоноз в слоистых монокристаллах 2H-Pblg //Физ. тв. тела.-1985.-27. вып. 4.-0.1008-1011.
24. Лисица М.П., Модный Ф.В., Яремно А.М. Эффект лазерного
возбуждения в спектрах поляритонов и связанных зкситоноз
сильно анизотропных полупроводников //Тезисы докладов X Всесоюзной конференции по физике полупроводников.-Минск, 1985.-Ч. 3.-C.70-7I. ^ :
25. Лисица М.П., Моцный Ф.В., Яремко А.М. Влияние интенсив-
ности возбуждения на фотолюминесценцию связанных эксито — нов слоистых монокристаллов 2Н-РЬІ2 //Физ. тв. тела,-1986.-28, вып. 10.-С.3175-3177. ' . -Л: {
26. Лисица М.П., Моцный Ф.В., Яремно А.М. Исследование поляритонов слоистых монокристаллов 2Н-РЬІ£ при квазирезонанс-ном лазерном возбуждении //Укр. физ. курн.-1987.-32,
№ 8.-0.1185-1190. ; • ■; \ У: 7:/'> ,
27. Гассанов Л.Г., Лауре Е.П., Лисица М.П., Моцный Ф.В. Фотолюминесценция GaAs и ее использование в полупро водниковом приборостроении //Препринт № II Института физики АН Украины. Киев.-1987.-72 С.
28. Lisitsa Ц.Р., Motsnyi ,F.V. Volume end qua3ieurfaoe excito-nic atates in layred. semiconductor //J.Luxaiaas.-
1983.-40.^I.-g.497-»9S- . ■ ; .
29. Лисица М.П.«Моцный Ф.В., Яремко A.M. Влияние примесей и интенсивности лазерного излучения на экситонные состояния БІІ3 и 2H~PbIj> //Тезисы докладов Всесоюзного Совещания "Зкситош в полупроводниках-88". -Вилыюс, 1988. -С.163-164.
30. Дудак И.А., Горелик B.C., Веневцев Ю.Н., Модный Ф.В. , Комбинационное рассеяние света в слоистых кристаллах ВІІ3 и Sblg /Дурн. приклади, спектроскоп.-1988.-49,
» 3.-С.503-506.
31. Лисица М.П.у Моцкый Ф.В., Сергеев С.О. Влияние изозлек-тройных примесей и с незаполненными 3d- и 4$ -оболоч-
■ ками на экситонные; спектры Bilg //Дурн*. приклади, спек - '
троскоп.-1988.-49. № 4.-С.630-635.
32. Моцный Ф.В. Фотолюминесценция как неразрушающий метод контроля полуизолирующего СаАз и структур на его основе //Микроэлектрон.-1989.-Сер. 3, вып. I /297/.-С.209.
33. Получение и исследование новых слоистых полупроводников Сз3В1219 и С$дВ12Вгд /А.В.Кун, С.В.Кун, В.И.Кулишов, М.П.Лисица, Ф.В.Моцный, Е.Ю.Переш, С.О.Сергеев У/Журн. прикладн. спектроскоп.-1990.-53, № 2.-С.331-333.
34. Использование метода, фотолюминесценции для оптимизации
и.контроля технологических процессов ионного легирования и молекулярно-лучевой эпитаксии арсенида галлия /М.И.Ка-линии, Е.П.Лаурс, М.П.Лисица, Ф.В.Моцный, Е.М.Семашко //Тезисы докладов XII Всесоюзной конференции по физике полупроводников.-Киев, 1990.-С.253-254.
35. Калинин М.И., Лауре Е.П., Лисица М.П., Моцный Ф.В.
Влияние условий выращивания и различных технологических обработок на фотолюминесцентные свойства полуизолирущюс кристаллов баАз //Оптоэлектрон, и полупроводн. техн.-1990.-18.-С. 67-74. .
36.. Калинин М.И., Лауре Е.П., Лисица М.П., Моцный Ф.В.
Исследование-промышленных полуизолиругацих подложек арсе-нида галлия методом низкотемпературной фотолюминесценции : //Оптоэлектрон. и полупроводн. техн.-1991.-19.-С.56-58.
37. Бутенко О.А., Лисица М.П., Моцный Ф.В. Флуктуации ширины
одиночных квантовых ям в металлоорганических соединениях гидридных эпитаксиальных 'гетероструктур /А1хСа^ А5
. /Л'кр. физ. журн.-1992.-37, №,2.-0.210-217. ■
38.Калинин М.И., Лисица М.П., Моцный Ф.В. Тонкая структура .
в спектрах фотолюминесценции экситонных и примесных состояний. арсенида галлия //Укр. физ. нущ.-1992.-37. № З.-С.ЗЗО-341. ; : ‘ ■' ’
39. Калинин М.И., Лисица М.П., Моцный §.В. Особенности экситон-
ной фотолюминесценции специально не легированного полуизо -
. лицующего ваАз //Укр. физ. зурн.-1992.-37,' № .4.-С.528-533.
40. Лисица М.П., -Меленик А.В./Моцный Ф.В. Усиление поляри -
тонного излучения интеркалированных гидразином монокрис -•галлов 2Н-РЫо /А’кр. физ. курн. /Письмо в Редакцию/.-
1992.-37, № 6.-0.827-829.,
41. Лисица М.П., Моцный Ф.В., Сергеев С.О. -Локализация эк -
ситонов на межслоевых включениях гидразина в монокрис -
таллах 2Н-РЫ2 //Укр. физ. журн. /Письмо в Редакции/..1992.-37, £ 7.-С.957-971. '
42. Калинин М.И., Лауре Е.П., Лисица М.П., Моцный Ф.В. Фо -
толюминесценция эпитаксиальных слоев арсенида галлия и
гетероструктур на его основе при низких уровнях лазерного возбуждения //Квант, электрон.-1993.-44.-С.57-65.
43. Вирко С.В., Лисица М.П.,.Моцный Ф.В., Сергеев С.О.
О пространственной дисперсии в экситонных спектрах слоистых монокристаллов трехйодистого висмута //Физ. тв.-тела.-
1993.-35, вып. 4.-С.974-979.
