Исследование электрических и электролюминесцентных характеристик гетероструктур на основе нитрида галлия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

Логинова Екатерина Александровна

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ НИТРИДА ГАЛЛИЯ

специальность 01.04.10 «Физика полупроводников»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ульяновск, 2005

Работа выполнена на кафедре микроэлектроники

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Ульяновский государственный университет

Научный руководитель:

д.ф.-м.н., профессор Грушко Наталия Сергеевна

Официальные оппоненты:

д.ф.-м.н., профессор Маняхин Федор Иванович

к.ф.-м.н., доцент

Амброзевич Александр Сергеевич

Ведущая организация:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный университет

Защита состоится 14 июня 2005 года в _ часов на заседании

диссертационного совета ДМ 212.278.01 при Ульяновском государственном университете по адресу: 432970, г. Ульяновск, Набережная р. Свияги, 40, ауд. 703.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского государственного университета

Автореферат разослан «_» мая 2005г.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу:

432970, г.Ульяновск, ул. Л. Толстого, д. 42, УлГУ, Управление научных

исследований

Ученый секретарь ,л .,/

'"■йл '

/У

диссертационного совета : /у ,, //

к.ф-м.н., доцент иЛАу'-/ Сабитов О.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Излучающие гетероструктуры с квантовыми ямами (КЯ), изготовленные на основе полупроводников типа А11^, в последнее время являются предметом интенсивного исследования. Повышенный интерес к ним вызван возможностью создания высокоэффективных сверхъярких светодиодов (СД) и инжекционных лазеров, а также улучшением параметров лазеров и полевых транзисторов, по сравнению со структурами, использующими р-п переходы. Кроме того, в приборах с КЯ проявляются эффекты размерного квантования, возможность управления пиками электролюминесценции за счёт варьирования толщинами слоёв. Это новое направление в оптике полупроводников, и изучение процессов, имеющих место в таких гетерострукгурах, является интересной и актуальной задачей.

В последние годы получили широкое распространение СД на основе гетероструктур А10аМ/1п0аЫ/0аЫ, 1пОаЫ/5Ю которые активно используются в СВЧ - системах и приборах, работающих в экстремальных ситуациях. Налажен их промышленный выпуск, непрерывно расширяются области применения Излучающие гетероструктуры из нитрида галлия и твердых растворов на его основе являются наиболее перспективными источниками спонтанного и когерентного излучений в коротковолновой и в ультрафиолетовой областях спектра. В структурах с модулированным легированием достигают высокой подвижности в диапазоне малых напряжений, что позволяет уменьшить паразитное сопротивление и понизить напряжение насыщения вольт-амперных характеристик транзистора.

Несмотря на то, что подобные структуры созданы и получили уже широкое распространение не только в технике, но и в быту, полностью физика всех процессов, происходящих в них, еще не исследована и представляет большой интерес, как с точки зрения науки, так и с позиций улучшения потребительских свойств.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ { БИБЛИОТЕКА |

440Щ

В связи с этим, представленная диссертационная работа является актуальной, так как в ней предложена физическая модель туннельной рекомбинации в квантоворазмерных структурах, которая позволила описать явления в исследуемых структурах АЮаШпОаМ/ОаЫ и ЫМ^С.

Цель работы:

Разработка модели туннельной рекомбинации для гетероструктур с КЯ и определение основных механизмов токопереноса в гетерострукгурах на основе баК Исследование особенностей электрических и электролюминесцентных характеристик изучаемых структур.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. Разработка модели для туннельно-рекомбинационного тока в КЯ. Из общего выражения получаются частные: ток, ограниченный туннелированием; ток, ограниченный скоростью рекомбинации в КЯ. 2 Разработка методики, позволяющей оценить степень легирования структуры на основе исследования ее вольт-амперных (ВАХ) и вольт-фарадных (ВФХ) характеристик. 3. Проведение экспериментального исследования электрических и электролюминесцентных (ЭЛ) характеристик структур АЮаМЛпОаШЗаК и ЬЮаМ/йС.

Научная новизна:

1. Получено выражение для туннельно-рекомбинационного тока в КЯ, включающее в себя частные случаи: ток, ограниченный туннелированием; ток, ограниченный скоростью рекомбинации.

2. Установлено, что в неоднородных структурах AlGaN/InGaN/GaN и 1пОа1Ч/81С преобладает туннельный механизм переноса тока. ВАХ

I .•■>« ' >ц ;

1 » . /»»ч * »ч^ ;

4 'Ч » •

исследуемых структур описываются моделью, предложенной в данной работе.

3. На основании исследования подвижности и времени жизни показано, что в области азотных температур рассеяние носителей заряда в гетероструктуре ¡пОаМ/БЮ преимущественно происходит на акустических (АК) фононах, в области комнатных температур преобладающим становится механизм взаимодействия с полярными оптическими (ПО) фононами Смена механизмов рассеяния происходит в диапазоне 120160 К.

Практическая значимость:

1. Предложена методика, позволяющая определять концентрацию легирующей примеси в п- и р-областях на основе исследования емкостных и вольт-амперных характеристик.

2. Определен характер зависимости подвижности и времени жизни структуры 1п(ЗаК/8)С от прикладываемого напряжения и температуры.

3. Показано, что температурное гашение ЭЛ в структуре ЬЮаТ^/БЮ происходит за счет безызлучательной рекомбинации с участием уровней 0,03 и 0,06 эВ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработана модель туннельно-рекомбинационного тока в структурах с КЯ, на основании которой можно описать ВАХ исследуемых структур.

2. Параметр модели у, полученный из эксперимента, позволяет определять концентрацию носителей в более легированной области гетероструктуры.

3. Определяющим механизмом токопереноса в гетероструктурах АЮаМЛпОаЗ^/СйЫ и 1пСаМ/51С является туннелирование.

I. Особенности спектров ЭЛ в области комнатных температур связаны с рассеянием носителей на ПО фононах, что подтверждается расчетами. Безызлучательная рекомбинация в структуре 1п(ЗаМ/$Ю происходит с

участием уровней с энергиями о,03 и 0,06 эВ и вызывает температурное гашение ЭЛ.

5. Из комплексного анализа емкостных и вольт-амперных характеристик можно определить ряд важных параметров структур с КЯ, таких как высота потенциального барьера, подвижность, время жизни носителей, степень легирования.

Апробация работы: По материалам диссертации были представлены тезисы и доклады на следующие конференции: Международная конференция «Оптика полупроводников», (г.Ульяновск, 2000), Международная конференция «Оптика, оптоэлектроника и технологии», (г.Ульяновск, 2001, 2002, 2003), Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (г. Санкт-Петербург, 2002, 2004), IX Международная конференция «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (г. Кемерово, 2004)

Достоверность результатов: Достоверность полученных результатов достигнута проведением измерений по апробированным методикам на автоматизированных информационных комплексах, укомплектованных новой аттестованной измерительной аппаратурой, согласием экспериментальных результатов и теоретических моделей, развитых в ходе работы, согласием основных результатов, полученных в работе, с данными других исследователей.

Личное участие автора. В диссертационной работе изложены результаты полученные как лично автором, так и в соавторстве. Все экспериментальные результаты работы, расчеты и обработка результатов получены и выполнены автором самостоятельно. Научным руководителем оказана помощь в интерпретации некоторых экспериментов и разработке модели.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 6 статей и 4 тезисов докладов, опубликованных в сборниках трудов конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы. Диссертация изложена на 118 листах, содержит 49 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 99 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В главе 1 диссертации проведен обзор литературы по электрическим и оптическим характеристикам гетероструктур из нитрида галлия и твердых растворов на его основе. На основе проведенного анализа сделан вывод об актуальности темы диссертации и поставлены задачи исследования.

В главе 2 проводится теоретический анализ механизмов протекания тока в структуре с КЯ. Для описания механизма туннельного токопереноса, формирующего ВАХ в области малых напряжений прямого смещения, предлагается следующая модель.

Рассмотрим процессы рекомбинации и генерации неравновесных носителей в квантовой яме. Будем считать, что квантовая яма туннельно связана с п- или р- областями структуры. Для определенности, рассмотрим ситуацию, когда возможно туннелирование электронов через потенциальный барьер на границе между квантовой ямой и «-областью геггероструктуры.

С учетом возможности туннелирования электронов на уровень в КЯ можно получить выражение для скорости рекомбинации в туннельно-связанной квантовой яме:

c„(" + "i)+ cp(p + a)+ 2w

где кинетический коэффициент м> характеризует вероятность туннельного перехода электронов из «-области на уровень квантовой ямы с энергией Еь с„, ср - коэффициенты захвата электронов и дырок, И, и п, - концентрации центров захвата электронов в КЯ и электронов на них.

В случае, если м- 0, выражение (1) переходит в выражение классической теории рекомбинации Шокли-Рида.

Механизм формирования вольт-амперной характеристики определяется туннелированием носителей через потенциальный барьер на границе с квантовой ямой Вольт-амперная характеристика ди) будет описываться зависимостью вероятности туннелирования электрона через потенциальный барьер на границе с КЯ Т(Ь') от напряжения:

Для того, чтобы использовать выражение (1) для описания экспериментальных данных, необходимо знать, каким образом изменяется вероятность туннелирования через потенциальный барьер на границе с КЯ, высота и форма которого может изменяться в зависимости от приложенного напряжения.

Вероятность туннелирования электрона рассчитывается по формуле, описывающей прозрачность потенциального барьера произвольной формы

где 1//(х) - потенциальная энергия барьера.

Если воспользоваться выражением для вероятности туннелирования, то зависимость тока от напряжения будет выглядеть следующим образом:

(2)

Т,(ЕХ) = Т,0 ехр(-«((/)),

(3)

У, = СогкР В(Т) ■ ехр(уЦ),

(5)

Таким образом, в случае, когда ток определяется туннелированием через барьер на границе с КЯ, зависимость вероятности туннелирования от напряжения носит экспоненциальный характер. Показатель экспоненты определяется легированием п- и р- слоя гетероструктуры.

Используя полученные выражения, можно записать зависимость от напряжения для

и■({/) = Т,(1/)пк = и>0 ехрО</)ия, (7)

где ия - концентрация электронов в п-слое.

Можно сделать предположение, что основной вклад в рекомбинационный ток вносит процесс рекомбинации электрона между уровнем КЯ и «валентной зоной» КЯ, а процессами эмиссии электрона можно пренебречь. В этом случае, выражение (1) для скорости рекомбинации перепишется в виде:

М/С р

Л =-(8)

С,Р

В результате получаем следующее выражение для туннельно-рекомбинационного тока в КЯ:

( еи

сп ехр--

42кТ

где 5 - площадь р-п перехода, с1- ширина ОПЗ. Возможны два предельных случая: 1) Ток, ограниченный туннелированием.

Рассмотрим ситуацию, когда 1»-^-. В этом случае выражение для вольт-

сгР

амперной характеристики примет вид:

ДЦ) = еЗ^п, М,ехр(уС>) (10)

Оценки показывают, что в зависимости от легирования гетероструктуры параметр у может изменяться от 1 до 20.

2) Ток, ограниченный скоростью рекомбинации в КЯ. о , 2н>

В случае, если выполняется условие 1« —, выражение для тока примет вид.

С,Р

Таким образом, в данной главе предложена модель для описания туннельно-рекомбинационного тока в КЯ.

В третьей главе исследовались светодиоды синего свечения, изготовленные на основе гетероструктуры АЮаМ/МЗаМ/ОаК с квантовой ямой. Изучаемая гетероструктура состоит из нескольких слоев: базового слоя ОаИ п-типа проводимости, широкозонного буферного слоя А!уОа|.уЫ р-типа и квантовой ямы - активного слоя 1пхОа|.хК.

Для определения концентрационного профиля легирующей примеси были проведены емкостные измерения. Из них получено распределение эффективной концентрации легирующей примеси в ОГО.

Для каждого образца были проведены измерения температурных зависимостей прямых ВАХ при напряжении смещения и от 1 до 3,5 В в диапазоне температур Т от 20 до 60 °С через интервалы в 10 °С.

Рассчитаны зависимости дифференциального показателя наклона ВАХ р от величины прикладываемого напряжения смещения и по формуле:

Также по температурной зависимости ВАХ рассчитывались зависимости энергии активации тока Еа от напряжения на диоде для каждого образца.

В результате исследований установлено:

1) дифференциальный показатель наклона ВАХ Р»4^6;

2) ВАХ в полулогарифмическом масштабе имеет линейный участок в диапазоне напряжений 1!=1.3-н2 7 В, слабо сдвигается с ростом температуры и при этом сохраняет угол наклона; тангенс угла наклона ВАХ лежит в интервале

(11)

(12)

значений 8,2+8,3 для всех температур;

3) энергия активации тока Е„ практически не зависит от напряжения и имеет величину около 0,2 эВ, что много меньше половины ширины запрещенной зоны материалов (Ег(СаЫ)=3,4 эВ и Е^1пОаЫ)»2,7 эВ).

Все это позволяет заключить, что в области малых напряжений прямого смещения 11=1,0-^2,7 В в исследуемых образцах преобладает туннельный механизм протекания тока.

Экспериментально было установлено, что в полулогарифмическом масштабе угол наклона ВАХ диодов в диапазоне напряжений прямого смещения и=1,3+2,7 В постоянен, и его тангенс равен 8,2. Тангенс угла наклона ВАХ - это параметр у в выражении (5).

Была предложена методика, позволяющая определять концентрацию легирующей примеси в п- и р-областях гетероструктуры на основе исследования ВАХ и ВФХ. Связь параметра у со степенью легирования структуры (N(1 и N5) выражается формулой (6). Для наглядности и удобства дальнейшего использования она была представлена графически в виде диаграммы. Если любые две из этих взаимосвязанных величин (или их комбинацию) найти из какого-либо независимого эксперимента, то с помощью диаграммы можно отыскать третий, неизвестный параметр. Так, зная концентрацию примеси в менее легированной области N3=5-1017 см"3 из ВФХ и получив у - 8,2 как тангенс угла наклона ВАХ, мы определили концентрацию примеси в более легированной области гетероструктуры АЮаКЛпОаМ/СаМ: МйгЗ'Ю18 см"'.

Также в этой главе рассматриваются спектры электролюминесценции и фотоЭДС исследуемых образцов при комнатной температуре. Форма основной полосы спектра ЭЛ исследуемой гетероструктуры хорошо описывается моделью рекомбинации в двумерной квантовой яме, предложенной в работе [1]:

1(Па}

(

\

(13)

При описании нашего экспериментального спектра формулой (13) использовались следующие значения: еи = 2,83эВ, Т=300К, Е**!=ЗэВ, Ео~0,37 эВ, т=1,7.

Из спектра фотоЭДС определили ширину запрещенной зоны поглощающего материала £х = 3,2эВ.

В главе 4 изучались светодиоды голубого свечения на основе гетероструктур МОаЫ^С марки КР-160 РВС.

Концентрацию примеси в менее легированной области гетеросгруктуры определяли из емкостных исследований. Обнаружено ступенчатое распределение примеси в ОПЗ с концентрациями 41015 см"3 и 7,5-Ю15 см"3 . Ширина области пространственного заряда в отсутствии напряжения смещения равна 4,6 мкм.

Изучались температурные зависимости прямых ВАХ в диапазоне температур 145-374К. На ВАХ можно выделить три участка: при малых напряжениях наблюдается участок слабого возрастания тока, затем быстрый рост тока с напряжением, который переходит в участок насыщения. Рассчитана зависимость энергии активации тока от напряжения прямого смещения. Показано, что до напряжения 2,35 В в исследуемой гетероструктуре преобладает туннельный механизм токопереноса При увеличении приложенного напряжения он меняется на рекомбинационный.

Исследуемую структуру можно рассматривать в виде двух встречно включенных диодов, высота барьера в этом случае изменяется от 0,2 до 3 эВ в исследуемом диапазоне температур. Ток рекомбинации с учётом туннелирования имеет участок насыщения из-за ограничения пропускной

способности туннельного канала (J -тЫ1) и плотность тока можно записать в виде [2]:

'^Чж)

Вероятность туннелирования находим по формуле:

а = уехр(- 2М~"3 /а), (16)

где а, N. V- радиус локализации а = П/-]2т'Е, концентрация глубоких центров, частота попыток преодоления потенциального барьера, которая равна частоте характеристического фонона. Концентрацию ловушек, участвующих в туннельной рекомбинации, можно вычислить по току насыщения, прологарифмировав выражение (15). При этом получаем уравнение, решение для которого находим подбором:

гкТее.Я'г а

где С, Б, ик - ёмкость, площадь перехода, диффузионный потенциал.

Решив (17), вероятность туннелирования, которая является функцией температуры и поля, плотности состояний и положения уровня Ферми, находим по (16). Зависимость от поля имеет область насыщения, из-за насыщения скорости рекомбинации, а, следовательно, насыщения пропускной способности канала туннелирования. Зависимость вероятности туннелирования от температуры имеет выраженные максимумы, что объясняется температурным поведением уровня Ферми. Когда уровень Ферми находится вблизи максимума плотности состояний, вероятность туннелирования велика.

Существует связь между гуннельным током Ди,0) при ОК и при ТК .)(и,Т). Пропорциональность температурной компоненты туннельного тока квадрату температуры нашла экспериментальное подтверждение и в явном виде её можно представить [3]-

1 100[ли,Т)-Яи,0)] 3x10"7 (ДвТ)2 ,1в.

1=—Що)—=—:—' (18)

где ф- средняя высота барьера над уровнем Ферми, Ав-пгирина барьера. Все величины выражаются в общепринятых единицах, а А$- в ангстремах.

Построив графическую зависимость, по её максимуму находим высоту барьера нал уровнем Ферми, которая меняется от разности температур 50100 К в пределах 2,56-2,53 эВ и по (18) рассчитываем ширину барьера, которая меняется от 0,5 до 4,5 мкм в том же температурном диапазоне. Получаем зависимости, отражающие температурные изменения этих двух параметров. Исследование процентного отклонения токов от тока при 145 К показало наличие потенциальных барьеров. Кроме того, были выявлены более мелкие экстремумы и перегибы: 2,24 эВ, 2,33 эВ, 2,58 эВ, которые, вероятно, соответствуют энергетическим уровням в структуре.

Прыжковая проводимость является разновидностью туннельного переноса. Величина тока в этом случае определяется законом Мотга [4]. Экспериментальные точки в координатах Мотта ложатся на прямую ^nJ = f(T~"'). Из этой зависимости определили параметры прыжковой проводимости: характеристическую температуру и плотность состояний вблизи уровня Ферми которая обладает двумя ярко выраженными горбами на графике § = Г(и)с плотностью в максимумах 7,5-1017 и 4,5-1017эВ"'см'3

Спектры ЭЛ исследовались в интервале токов 1= 10+85 мкА. При увеличении тока наблюдаегся рост яркости, а при увеличении температуры -гашение ЭЛ. Были обнаружены следующие особенности спектра ЭЛ при разных температурах:

в некоторых областях тока и темперагуры на спектральной характеристике проявляются мелкие пички - экстремумы. Появление их связано с рассеянием на ПО фононах, которое вызывает изменение подвижности;

при понижении температуры на спектре появляется второй максимум, что может свидетельствовать о начале протекания процесса туннельной рекомбинации через некоторый уровень;

при повышении температуры наблюдается гашение ЭЛ, что обусловлено наличием двух энергетических уровней 0,06 и 0,03 эВ, через которые реализуется безызлучательная рекомбинация;

максимум спектральной характеристики ЭЛ мало смещается как при изменении температуры, так и при изменении тока. Это связано с экранированием пьезоэлектрических полей, что уменьшает электрические поля и одновременно уменьшает туннельные токи утечки. Таким образом, квантовый выход излучения в светодиодах с модулированным легированием может быть заметно увеличен.

Анализ изменения времени жизни в ОПЗ от напряжения при разных температурах показывает, что все полученные кривые имеют точку пересечения, после которой их положение относительно друг друга меняется. Время жизни в ОПЗ рассчитывалось по формуле:

В соответствии с (19) х растёт с увеличением напряжения при постоянной температуре. При напряжениях больше точки пересечения кривых при низких температурах время жизни достигает больших значений, чем при высоких, так как при низких температурах можно пренебречь процессами рассеяния на оптических фононах. Энергии носителей малы, и происходит вымораживание рассеяния на фононах. При температурах близких к комнатной надо учитывать рассеяние на оптических фононах. Это приводит к замедлению роста т. С увеличением температуры замедление процесса роста проявляется сильнее, что связано с уменьшением темпа роста тока рекомбинации из-за уменьшения подвижности. Кроме того, относительное положение кривых с увеличением температуры до точки пересечения обусловлено тем, что концентрация собственных носителей с температурой возрастает на много порядков величины быстрее, чем ток Итак, фононы с помощью своего поля деформации могут изменить энергию электронов. Это описывается деформационным потенциалом. Такие поля могут взаимодействовать с

(19)

электронами, приводя к пьезоэлектрическим электрон-фононным взаимодействиям [5], которые экранируются в нашей структуре.

При малых напряжениях наблюдается рост подвижности, а при больших напряжениях - спад. Увеличение подвижности при меньших напряжениях связано с пространственным разделением электронов и донорной примеси из-за модулированного легирования, то есть в структуре отсутствует примесное рассеяние. Уменьшение подвижности в области больших напряжений можно объяснить насыщением дрейфовой скорости носителей. Значения подвижности, достигаемые в структуре ЬЮаЛДОКС, на несколько порядков выше подвижности в эквивалентно легированных структурах на основе ОаАь.

Исследование механизмов, определяющих рассеяние электронов в КЯ важно для управления подвижностью при создании гетероструюур с заданными характеристиками.

В предположении квазидвумерности электронного газа температурную зависимость подвижности при рассеянии на ПО и АК фононах можно найти из выражений [б]:

£

ет'^т'пт з(т'ОсУ кТ

Здесь Ед - диэлектрическая постоянная, е - приведенная диэлектрическая проницаемость, %(в) - безразмерная функция, т- эффективная масса электронов, ш - частота фонона, с, - среднее значение модуля упругости продольных акустических колебаний, а - ширина квантовой ямы, Д -константа деформационного потенциала края зоны проводимости.

Проведенные расчеты показали, что в области низких температур подвижность, определяемая рассеянием на ПО фононах, на несколько порядков выше подвижности, определяемой рассеянием на АК фононах. На этом основании можно заключить, что в этом интервале основным механизмом рассеяния в исследуемой структуре является рассеяние на акустических (АК) фононах. Из расчетов следует, что для исследуемой структуры переход от

рассеяния на АК фононах к рассеянию на ПО фононах приблизительно происходит в диапазоне 120 - 160 К.

Также были рассчитаны зависимости от температуры времени релаксации электронов на ПО и АК фононах [6].

На спектрах ЭЛ, снятых при комнатной температуре, были обнаружены особенности, имеющие периодическую структуру и проявляющиеся регулярно при изменении тока через образец. При азотной температуре спектры ЭЛ гладкие (без ярко выраженных особенностей). Отсутствие периодических особенностей на спектрах, полученных при азотных температурах, позволяет сделать предположение о смене механизма рассеяния электронов и об уменьшении роли ПО фононов. Таким образом, проведенный расчет и экспериментальные исследования спектров электролюминесценции позволяют сделать предположение, что в области азотных температур рассеяние носителей заряда в гетероструктуре ГлваМ/вЮ преимущественно происходит на АК фононах, в области комнатных температур преобладающим становится механизм взаимодействия с полярными оптическими фононами.

Исследование электрических характеристик структуры позволило получить общие представления о её строении, легировании примесями и характерных размерах, что необходимо для дальнейшего изучения СД, представляющих особый интерес для работы в областях экстремальной электроники, контроля больших уровней СВЧ- мощности и преобразователей физических величин, таких как термо-, тензо- и оптические преобразователи.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

1. Разработана модель для описания туннельно-рекомбинационного тока в структурах с КЯ. Показано, что предложенная модель хорошо согласуется с экспериментальными результатами.

2. Установлено, что в структурах АЮаК/1п(ЗаМ/ОаН и 1п(ЗаМ/5Ю основной механизм токопереноса при прямом смещении - туннелирование с участием прыжковой проводимости. Предложена методика, позволяющая оценить

степень легирования структуры на основе исследования ВАХ и ВФХ. Концентрации примеси в более и менее легированных областях гетероструктуры АЮаК/МЗаШЗаК имеют порядок 1018см'3 и 10|7см"3, в гетероструктуре ЫЗаМ/вЮ - 10п см'5 и 1015 см"5, соответственно.

3. Анализ спектра ЭЛ гетероструктуры АЮаМ/1п(ЗаШЗаМ показал, что КЯ характеризуется эффективной шириной запрещенной зоны Е*^ = 3 эВ; из спектра фотоЭДС определена ширина запрещенной зоны поглощающего материала (ваМ) Еа = 3.2 эВ.

4. Обнаружены центры бсзызлучательной рекомбинации с энергиями 0,03 эВ и 0,06 эВ, ответственные за температурное гашение ЭЛ в структуре ГпОаМ/8Ю.

5. На основе исследования подвижности и времени жизни показано, что в области азотных температур рассеяние носителей заряда в гетероструктуре 1п(ЗаМ/8Ю происходит на АК фононах, в области комнатных температур преобладающим становится механизм взаимодействия с ПО фононами. Смена механизмов рассеяния происходит при 120 - 160 К. Особенности спектров ЭЛ в области комнатных температур связаны с рассеянием носителей на ПО фононах.

Список цитируемой литературы

[1]Золина К.Г, Кудряшов В.Е., Туркин А.Н., Юнович А.Э. Спектры люминесценции голубых и зеленых светодиодов на основе многослойных гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN с квантовыми ямами // ФТП, 1997, т.31, Ж9, С.1055-1061;

[2] С.В.Булярский, Н С Грушко. Обобщённая модель рекомбинации в неоднородных полупроводниковых структурах. //ЖЭТФ. 2000. Т.118.вып.5(11). С.1222-1229.

[3] Технология тонких плёнок. Под ред. Л.МаЙссела, Р.Глэнга. Справочник. М.: Советское радио. 1977. 767с.

[4] Н.Мотт, Э.Дэвис. Электронные процессы в некристаллических полупроводниках. М.:Мир.1982. 662с.

[5] Питер Ю., Мануэль Кардона. Основы физики полупроводников М.: Физматлит.2002.559с.

[6] С.И.Борисенко //ФТП, 2002, т36, №7, стр.861-868.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах

1. Грушко Н.С., Евстигнеева Е.А., Лакапин A.B., Исследование ВАХ и спектров электролюминесценции светодиодов с квантовой ямой, изготовленных на основе GaN. // Известия ВУЗов, сер. Электроника, №3, 2002, с.48-56

2. Грушко Н.С., Евстигнеева Е.А, Лакапин A.B., Исследование вольт-амперных характеристик светодиодов, изготовленных на основе GaN с квантовой ямой. // Ученые записки УлГУ, Сер.Физ., 2001, вып. 2(11), с.31-40

3. Грушко Н.С., Евстигнеева Е.А, Лакапин A.B., Романова HB, Неоднородности в структурах на основе GaN. // Ученые записки УлГУ, Сер.Физ., 2003, вып. 1

4. Грушко Н.С., Евстигнеева Е.А., Исследование механизмов токопереноса в светодиодах с квантовыми ямами на основе GaN. // Четвертая всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике: Тезисы докладов, С.Петербург, 2002, с.55

5. Евстигнеева Е.А., Исследование температурных зависимостей вольт-амперных характеристик светодиодов, изготовленных на основе GaN с квантовыми ямами. // Труды молодых ученых УлГУ, 2001, с. 19-20

6. Грушко Н.С., Дуванова Н.В, Евстигнеева Е.А., Потанахина Л.Н., Исследование туннелирования в гетероструктуре на основе нитрида

галлия. // Труды V международной конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии», Ульяновск, 2003 г., с.75

7. Грушко Н.С., Дуванова Н.В., Логинова Е.А., Исследование оптических и электрических свойств гетероструктур InCraN/SiC с модулированным легированием. // Шестая всероссийская молодежная конференция' по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике: Тезисы докладов, С.-Петербург, 2004, с.90

8. Грушко Н.С., Дуванова Н.В., Логинова Е.А., Спектры люминесценции и электрические характеристики структуры InGäN/SiC // Ученые записки УлГУ, Сер.Физ, 2004, вып. 1(16), с.3-6

9. Грушко Н.С., Дуванова Н.В., Логинова Е.А.. Исследование времени релаксации и поперечной подвижности в структуре InGaN/SiC И Ученые записки УлГУ, Сер Физ., 2004, вып. 1(16), с.26-29

Ю.Грушко Н.С., Дуванова Н.В., Логинова Е.А. Структуры InGaN/SiC с модулированным легированием /' Ученые записки УлГУ, Сер.Физ., 2004, вып. 1(16), с.30-39

Подписано в печать 3.05.05. Формат 60x84/16 Уел печ л 1,0 Тираж 100 экз. Заказ №42/»3 X /

Отпечатано с оригинал-макета в лаборатории оперативной полиграфии Ульяновского государственного университета 432970, г Ульяновск, ул Л. Толстого, 42

>

I

(

V

m -886 4

РНБ Русский фонд

2006-4 14079

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ИЗЛУЧАЮЩИХ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ GaN И ЕГО ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1. Характеристики исходных материалов, гетероструктуры.

1.2 Спектры люминесценции голубых и зеленых светодиодов с квантовыми ямами.

1.3. Электрические характеристики (ВАХ, ВФХ) СД.

1.4. Изменения люминесцентных электрических свойств СД при длительной работе.

1.5. Рекомбинация в гетероструктурах на основе GaN.

1.6. Электрические поля в гетероструктурах на основе GaN.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИ РЕКОМБИНАЦИИ В НЕОДНОРОДНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ.

2.1. Кинетические коэффициенты генерационно-рекомбинационных процессов.

2.2. Обобщенная модель рекомбинации в неоднородных полупроводниковых структурах.

2.3. Модель туннельной рекомбинации в квантоворазмерных структурах.

2.4. Расчет вероятности туннелирования через барьер на границе с квантовой ямой.

2.5. Анализ вольт-амерных характеристик туннельно-рекомбинационных токов в структурах с квантовыми ямами.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СВЕТОДИОДОВ НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ

AlGaN/InGaN/GaN.

3.1.Определение концентрационного профиля легирующей примеси по ВФХ.44 3.2. Измерение вольт-амперных характеристик.

3.3. Основные параметры, характеризующие процесс токопереноса. 3.4. Моделирование параметров В АХ светодиодов с квантовой ямой при малых напряжениях прямого смещения.

3.5. Оценка степени неоднородности материала. Определение дисперсии.

3.6. Спектры электролюминесценции и фотоЭДС.

3.7. Аппроксимация экспериментального спектра ЭЛ.

3.8. Определение ширины запрещенной зоны поглощающего материала по спектру фотоЭДС.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ InGaN/SiC.

4.1. Исследование емкостных характеристик.

4.2. Исследование температурных зависимостей ВАХ. Определение преобладающего механизма токопереноса.

4.3. Определение высоты потенциального барьера.

4.4. Определение вероятности туннелирования.

4.5. Определение высоты и ширины барьера по процентному отклонению тока f от ВАХ при низкой температуре.

4.6. Определение типа проводимости в исследуемой структуре.

4.7. Изучение времени жизни.

4.8. Исследование подвижности.

4.9. Исследование спектров электролюминесценции.

4.10. Определение концентрации примеси в более легированной области структуры.

4.11. Исследование времени релаксации и поперечной подвижности в структуре

InGaN/SiC.

Выводы к главе 4.

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

Актуальность темы

Излучающие гетероструктуры с квантовыми ямами (КЯ), изготовленные на основе полупроводников типа AmBv, в последнее время являются предметом интенсивного исследования. Повышенный интерес к ним вызван возможностью создания высокоэффективных сверхъярких светодиодов (СД) и инжекционных лазеров, а также улучшением параметров лазеров и полевых транзисторов, по сравнению со структурами, использующими р-п переходы. Кроме того, в приборах с КЯ проявляются эффекты размерного квантования, возможность управления пиками электролюминесценции за счёт варьирования толщинами слоев. Это новое направление в оптике полупроводников, и изучение процессов, имеющих место в таких гетероструктурах, является интересной и актуальной задачей.

В последние годы получили широкое распространение СД на основе гетероструктур AlGaN/InGaN/GaN, InGaN/SiC которые активно используются в СВЧ - системах и приборах, работающих в экстремальных ситуациях. Налажен их промышленный выпуск, непрерывно расширяются области применения. Излучающие гетероструктуры из нитрида галлия и твердых растворов на его основе являются наиболее перспективными источниками спонтанного и когерентного излучений в коротковолновой и в ультрафиолетовой областях спектра. В структурах с модулированным легированием достигают высокой подвижности в диапазоне малых напряжений, что позволяет уменьшить паразитное сопротивление и понизить напряжение насыщения вольт-амперных характеристик транзистора.

Несмотря на то, что подобные структуры созданы и получили уже широкое распространение не только в технике, но и в быту, полностью физика всех процессов, происходящих в них, еще не исследована и представляет большой интерес, как с точки зрения науки, так и с позиций улучшения потребительских свойств.

В связи с этим, представленная диссертационная работа является актуальной, так как в ней предложена физическая модель туннельной рекомбинации в квантоворазмерных структурах, которая позволила описать явления в исследуемых структурах AlGaN/InGaN/GaN и InGaN/SiC.

Цель работы:

Разработка модели туннельной рекомбинации для гетероструктур с КЯ и определение основных механизмов токопереноса в гетроструктурах на основе GaN. Исследование особенностей электрических и электролюминесцентных характеристик изучаемых структур.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Предложена модель для туннельно-рекомбинационного тока в КЯ. Из общего выражения получаются частные: ток, ограниченный туннелированием; ток, ограниченный скоростью рекомбинации в КЯ.

2. Разработана методика, позволяющая оценить степень легирования структуры на основе исследования ее вольт-амперных (ВАХ) и вольт-фарадных (ВФХ) характеристик.

3. Проведено экспериментальное исследование электрических и электролюминесцентных характеристик структур AlGaN/InGaN/GaN и InGaN/SiC.

Научная новизна:

1. Получено выражение для туннельно-рекомбинационного тока в КЯ, включающее в себя как частные случаи: ток, ограниченный туннелированием; ток, ограниченный скоростью рекомбинации.

2. Установлено, что в неоднородных структурах AlGaN/InGaN/GaN и InGaN/SiC преобладает туннельный механизм переноса тока. ВАХ исследуемых структур описываются моделью, предложенной в данной работе.

3. На основании исследования подвижности и времени жизни показано, что в области азотных температур рассеяние носителей заряда в гетероструктуре InGaN/SiC преимущественно происходит на акустических (АК) фононах, в области комнатных температур преобладающим становится механизм взаимодействия с полярными оптическими (ПО) фононами. Смена механизмов рассеяния происходит в диапазоне 120 -160 К.

Практическая значимость:

1. Предложена методика, позволяющая определять концентрацию легирующей примеси в п- и р-областях на основе исследования емкостных и вольт-амперных характеристик.

2. Определен характер зависимости подвижности и времени жизни структуры InGaN/SiC от прикладываемого напряжения и температуры.

3. Показано, что температурное гашение ЭЛ в структуре InGaN/SiC происходит за счет безызлучательной рекомбинации с участием уровней 0,03 и 0,06 эВ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработана модель туннельно-рекомбинационного тока в структурах с КЯ, на основании которой можно описать ВАХ исследуемых структур;

2. Параметр модели у, полученный из эксперимента, позволяет определять концентрацию носителей в более легированной области гетероструктуры;

3. Определяющим механизмом токопереноса в гетероструктурах AlGaN/InGaN/GaN и InGaN/SiC является туннелирование;

4. Особенности спектров ЭЛ в области комнатных температур связаны с рассеянием носителей на ПО фононах, что подтверждается расчетами. Безызлучательная рекомбинация в структуре InGaN/SiC происходит с участием уровней с энергиями 0,03 и 0,06 эВ и вызывает температурное гашение ЭЛ;

5. Из комплексного анализа емкостных и вольт-амперных характеристик можно определить ряд важных параметров структур с КЯ, таких как высота потенциального барьера, подвижность, время жизни носителей, степень легирования.

Апробация работы: По материалам диссертации были представлены тезисы и доклады на следующие конференции: Международная конференция «Оптика полупроводников», (г.Ульяновск, 2000), Международная конференция «Оптика, оптоэлектроника и технологии», (г.Ульяновск, 2001, 2002, 2003), Всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (г. Санкт-Петербург, 2002, 2004), IX Международная конференция «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (г. Кемерово, 2004)

Достоверность результатов: Достоверность полученных результатов достигнута проведением измерений по апробированным методикам на автоматизированных информационных комплексах, укомплектованных новой аттестованной измерительной аппаратурой, согласием экспериментальных результатов и теоретических моделей, развитых в ходе работы, согласием основных результатов, полученных в работе, с данными других исследователей.

Личное участие автора. В диссертационной работе изложены результаты полученные как лично автором, так и в соавторстве. Все экспериментальные результаты работы, расчеты и обработка результатов получены и выполнены автором самостоятельно. Научным руководителем оказана помощь в интерпретации некоторых экспериментов и разработке модели.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 6 статей и 4 тезисов докладов, опубликованных в сборниках трудов конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 118 листах, содержит 49 рисунков, 2 таблицы, список литературы из 99 наименований.

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ:

1. Разработана модель для описания туннельно-рекомбинационного тока в структурах с КЯ. Показано, что предложенная модель хорошо согласуется с экспериментальными результатами.

2. Установлено, что в структурах AlGaN/InGaN/GaN и InGaN/SiC основной механизм токопереноса при прямом смещении - туннелирование с участием прыжковой проводимости. Предложена методика, позволяющая оценить степень легирования структуры на основе исследования ВАХ и ВФХ. Концентрации примеси в более и менее легированных областях

1 о 1 1 ^ 1 гетероструктуры AlGaN/InGaN/GaN имеют порядок 10 см" и 10 см" , в гетероструктуре InGaN/SiC - 1017 см"3 и 1015 см"3, соответственно.

3. Анализ спектра ЭЛ гетероструктуры AlGaN/InGaN/GaN показал, что КЯ характеризуется эффективной шириной запрещенной зоны Еэфе = 3 эВ; из спектра фотоЭДС определена ширина запрещенной зоны поглощающего материала (GaN) Eg = 3.2 эВ.

4. Обнаружены центры безызлучательной рекомбинации с энергиями 0,03 эВ и 0,06 эВ, ответственные за температурное гашение ЭЛ в структуре InGaN/SiC.

5. На основе исследования' подвижности и времени жизни показано, что в области азотных температур рассеяние носителей заряда в гетероструктуре InGaN/SiC происходит на АК фононах, в области комнатных температур преобладающим становится механизм взаимодействия с ПО фононами. Смена механизмов рассеяния происходит при 120 - 160 К. Особенности спектров ЭЛ в области комнатных температур связаны с рассеянием носителей на ПО фононах.

1. Юнович А.Э. Светодиоды на основе гетероструктур из нитрида галлия и его твердых растворов // Светотехника, 1996, вып. 5/6, с. 2-7

2. Строкан Н.Б., Иванов A.M., Савкина Н.С. и др. Применение SiC-триодных структур как детекторов ядерных частиц // ФТП, 2002, т.36, вып.З, с.375 378;

3. Маделунг О. Физика полупроводниковых соединений элементов Ш и V групп. М.: Мир, 1967. - 478с.

4. Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. М.: Энергоиздат, 1990. - 576 с.

5. Nakamura S., Senoh М., Nagahama S., etc. InGaN/GaN/AlGaN based LEDs and laser diodes // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 4S1, Gl.l, 1999.- 17 c.

6. Андреев B.M., Долгинов Л.М., Третьяков Ф.Н. Жидкостная эпитаксия в технологии полупроводниковых приборов. М.: Советское радио, 1975. - 328 с.

7. Ковалев А.Н., Маняхин Ф.И. Эффективные светодиоды на основе гетероструктур AlGaN/InGaN/GaN // МЭТ, 1998, №1, с. 57-63

8. Дроздов Ю.Н., Востоков Н.В., Гапонова Д.М. и др. Влияние параметров сапфировых подложек на кристаллическое качество слоев GaN // ФТП, 2005, т. 39, вып. 1, с.5-7

9. Лундин В.В., Заварин Е.Е., Бесюлькин А.И. и др. Гетероструктуры AlGaN/GaN с высокой подвижностью электронов, выращенные методом газофазной эпитаксии из металлорганических соединений // ФТП, 2004, т. 38, вып. 11, с. 1364-1367

10. Ткачман М.Г., Шубина Т.В.,.Жмерик В.Н и др. Фононная люминесценция экситонов в слоях GaN, выращенных методами молекулярно-пучковой и хлорид-гидридной газофазной эпитаксии // ФТП, 2003, т. 37, вып. 5 с. 552-556

11. Е. L. Piner, F. G. Mcintosh, N. A. El-Masry, etc. Growth and Properties of InGaN and AlInGaN Thin Films on (0001) Sapphire // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 1, 1996,43

12. Chichibu S.F., Sota Т., Wada K., etc. Spectroscopic studies in InGaN quantum wells.// MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 4S1, G2.7, 1999. 14 c.

13. Chiu S.-Y., Anwar A.F.M., Wo S. Base transit time in abrupt GaN/InGaN/AlGaN HBTs // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 4S1, G6.7, 1999-6 c.

14. Сизов Д.С., Сизов B.C., Заварин E.E. и др. Исследование статистики носителей в светодиодных структурах InGaN / GaN // ФТП, 2005, т. 39, вып. 4, с. 492-496

15. Takeshi Uenoyama Optical gain spectra in InGaN/GaN quantum wells with the compositional fluctuations // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 4S1, G2.9, 1999.-6 c.

16. Andreev A.D., O'Reilly E.P. Theory of the gain caracteristics of InGaN/AlGaN QD lasers //MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 4S1, G6.45, 1999.-6 c.

17. Hofstetter D., Thornton R.L., Romano L.T., etc. Characterization of InGaN/GaN- based multi-quantum well distributed feedback lasers // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 4S1, G2.2, 1999-6 c.

18. Wetzel C., Nitta S., Takeuchi Т., etc. On the bandstructure in InGaN/GaN heterostructures strain, band gap and piezoelectric effect // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 3, 31, 1998. - 10 c.

19. Pophristic M., Long F.H., Train C., Ferguson I. Time-resolved spectroscopy of InGaN // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 5S1, W11.58, 1999.-6 c.

20. Morckoc H., Cingolani R., Lambrecht W., etc. Material properties of GaN in the context of electron devices // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 4S1, G1.2, 1999.-9 c.

21. Bonfinilio A., Lomascolo M., Traetta G., etc. The influence of internal electricfield on the emission energy of GaN/AlGaN MQWs // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 4S1, G5.2, 1999.- 6 c.

22. Shur M.S., Bykhovsky A.D., Gaska R. Pyrjelectric and piezoelectric properties of GaN- based materials // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 4S1, G2.2, 1999.12 c.

23. Monemar В., Bergman J.P., Daflors J., etc. Mechanism for radiative recombination in InO.15GaO.85N/GaN MQW structures // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 4S1, G2.5, 1999. -6 c.

24. Przhevalskii T.I.N, Karpov S. Yu., Makarov Yu.N. Temperature distribution in InGaN MQW LEDs under operations // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 3, 30, 1998.-6 c.

25. Кудряшов B.E., Мамакин C.C., Юнович А.Э. Влияние сапфировой подложки на спектры излучения светодиодов из нитрида галлия // Письма в ЖТФ, 1999, т.25, вып. 13. с. 68-72

26. Sakharov A.V., Lundin W.V., Usikov A., etc. Heterostructure for UV LEDs based on thick AlGaN layers // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 3, 28, 1998. -4 c.

27. Золина К.Г., Кудряшов B.E., Туркин A.H., Юнович А.Э. Спектры люминесценции голубых и зеленых светодиодов на основе многослойных гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN с квантовыми ямами // ФТП, 1997, т.31, №9, с.1055-1058

28. Кудряшов В.Е., Туркин А.Н., Маняхин Ф.И. и др. Люминесцентные и электрические свойства светодиодов InGaN/AlGaN/GaN с множественными квантовыми ямами // ФТП, 1999, т.ЗЗ, вып.4, с. 445-450

29. Ковалев А.Н., Маняхин Ф.И., Юнович А.Э. и др. Люминесценция р-п-гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN при ударной ионизации // ФТП, 1998, 32, №1, с.63-67

30. Золина К.Г., Кудряшов В.Е., Туркин А.Н и др. Туннельные эффекты в светодиодах на основе гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN с квантовыми ямами

31. ФТП, 1997, 31, №11, с.1304-1309

32. Ковалев А.Н., Маняхин Ф.И.,Кудряшов В.Е и др. Изменения люминесцентных электрических свойств светодиодов из гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN при длительной работе // ФТП, 1999, т.З, вып.2, с.224-232

33. Кудряшов В.Е., Туркин А.Н., Юнович А.Э. и др. Взаимосвязь изменения распределения концентрации заряженных центров и характеристик светодиодных гетероструктур InGaN/AlGaN/GaN при длительном протекании прямого тока // МЭТ, 1998, №3, с.60-64

34. Suski Т., P. Perlin, Н. Teisseyre etc. Mechanism of yellow luminescence in GaN // Applied Physics Letters 67(15), 1995, 2188

35. Кудряшов B.E., Маняхин Ф.И., Юнович А.Э и др. Спектры и квантовый выход излучения светодиодов с квантовыми ямами на основе гетероструктур из GaN — зависимость от тока и напряжения // ФТП, 2001, том 35, вып. 7, с.861-868

36. Вавилов B.C., Четверикова И.Ф., Чукичев М,В,. Центры с глубокими уровнями в полупроводниках. Тр. межд. конф. -Ульяновск, 1997, с. 114.

37. Юнович А.Э. Дивакансии азота возможная причина желтой полосы в спектрах люминесценции нитрида галлия // ФТП, 1998, т. 32, вып. 10, с. 11811183

38. Бочкарева Н.И., Zhirnov Е.А., Ефремов А.А. и др. Туннельно-рекомбинационные токи и эффективность электролюминесценции InGaN/GaN светодиодов // ФТП, 2005, т. 39, вып. 5, с. 627-632

39. Мамакин С.С., Юнович А.Э., Ваттана А.Б., Маняхин Ф.И. Электрические свойства и спектры люминесценции светодиодов на основе гетеропереходов InGaN/GaN с модулированно-легированными квантовыми ямами // ФТП, 2003, т. 37, вып. 9, с.1131-1137

40. Ponce F.A., Bour D.P. Nitride-Based Semiconductors for Blue and Green Light-Emitting Devices //Nature. 1997. Vol. 386. p. 351-359

41. Egava Т., Ishikava H., Jimbo Т., Umeno M. Polarized reflectance spectroscopyand spectroscopic ellipsometry determination of the optical anisotropy of GaN on sapphire // MRS Symp. Proc., 1997,449, 1191

42. Osinski M., Perlin P., Eliseev P.G. Degradation mechanisms in AlGaN/InGaN/GaN light sources //MRS Symp. Proc., 1997,449, 179

43. Nakamura S., Senoh M., Isava N. High-Brightness InGaN Blue,Green and Yellow Light-Emitting Diodes with Quantum Well Structures // Jpn. J. Appl. Phys., 1995, 34, pt. 2, L1332

44. Yunovich A.E., Kudryashov V.E., Mamakin S.S., etc. Electroluminescence Properties of InGaN/AlGaN/GaN Light Emitting Diodes with Multiple Quantum Wells //Phys. St. Sol. (a), 1999, 176 (1), 125

45. Gardner N., Kocot C., Goetz W., etc. Microstructure of InGaN quantum wells // 4th Int. Conf. on Nitride Semicond. (Denver, July, 2001) Book of Abstract, p. 38, PM B6.1

46. Lefebre P., Allegre J., Gil В., etc. Observation of long-lived oblique excitons in GaN-AlGaN multiple quantum wells // Phys. Rev. B, 1999, 59 (15) 363, p. 1024610250

47. Bernardini F., Fiorentini V. Macroscopic polarization and band offsets at nitride heterojunctions // Phys. Rev. B, 1998, 57 (16), p. R9427-R9430

48. Гриняев C.H., Разжувалов A.H. Влияние внутренних полей на туннельный ток в напряженных структурах GaN/AlxGal-xN(0001) // ФТП, 2003, т. 37, вып. 4, с.'450-455

49. Покутний С.И. Квантово-размерный эффект Штарка в квазинульмерных полупроводниковых структурах //ФТП, 2000, т.34, в.9, с. 1120-1124

50. Chichibu S.F., DenBaars S.P, Wada К., etc. Emission mechanisms of bulk GaN and InGaN quantum wells prepared by lateral epitaxial overgrowth // Mater. Sci. Eng. 59, 1999, 298

51. Hangleiter A., Im IS., Kollmer H., etc. Piezoelectric Field Effect on Optical Properties of GaN/GalnN/AlGaN Quantum Wells // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res., 1999,4S11, G6.20

52. Грушко Н.С., Евстигнеева Е.А., Лакалин А.В. Исследование ВАХ и спектров электролюминесценции светодиодов с квантовой ямой, изготовленных на основе GaN // Известия ВУЗов, сер. Электроника, №3, 2002, с.48-56

53. Грушко Н.С., Евстигнеева Е.А, Лакалин А.В. Исследование вольт-амперных характеристик светодиодов, изготовленных на основе GaN с квантовой ямой // Ученые записки УлГУ, Сер.Физ., 2001, вып. 2(11), с.31-40

54. Грушко Н.С., Евстигнеева Е.А, Лакалин А.В., Романова Н.В. Неоднородности в структурах на основе GaN // Ученые записки УлГУ, Сер.Физ., 2003, вып. 1

55. Евстигнеева Е.А. Исследование температурных зависимостей вольт-амперных характеристик светодиодов, изготовленных на основе GaN с квантовыми ямами // Труды молодых ученых УлГУ, 2001, с. 19-20

56. Грушко Н.С., Дуванова Н.В, Евстигнеева Е.А., Потанахина Л.Н Исследование туннелирования в гетероструктуре на основе нитрида галлия // Труды V международной конференции «Оптика, оптоэлектроника и технологии», Ульяновск, 2003 г., с.75

57. Грушко Н.С., Дуванова Н.В., Логинова Е.А. Спектры люминесценции и электрические характеристики структуры InGaN/SiC // Ученые записки УлГУ, Сер.Физ., 2004, вып. 1(16), с.3-6

58. Грушко Н.С., Дуванова Н.В., Логинова Е.А. Исследование времени релаксации и поперечной подвижности в структуре InGaN/SiC // Ученые записки УлГУ, Сер.Физ., 2004, вып. 1(16), с.26-29

59. Грушко Н.С., Дуванова Н.В., Логинова Е.А. Структуры InGaN/SiC с модулированным легированием // Ученые записки УлГУ, Сер.Физ., 2004, вып. 1(16), с.30-39

60. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1990-688 с.

61. Зи С. Физика полупроводниковых приборов / В 2-х томах М.: Мир, 1984 -456 с.

62. Милне А. Примеси с глубокими уровнями в полупроводниках. -М.: Мир,1977. -С. 562.

63. Бургуэн Ж., Ланно М. Точечные дефекты в полупроводниках. М.: Мир,1978.-304 с.

64. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических полупроводниках. М.:Мир,1982. - 662с.

65. Као К., Хуанг В. Перенос электронов в твердых телах./ В 2-х томах. М.: Мир, 1984-219 с.

66. Ladsberg Р.Т., Browke D.C. A level spectrum versus a single level in recombination // Semicond. Sci. Technol. 1988. p. 193 201

67. Булярский C.B., Грушко H.C., Лакалин A.B.Дифференциальные методы определения параметров глубоких уровней по рекомбинационным токам р-п-перехода // ФТП, 1998, т. 32, вып. 10, с. 1193-1196

68. Булярский С.В., Воробьев М.О., Грушко Н.С., Лакалин А.В. Рекомбинационная спектроскопия глубоких уровней в GaP-светодиодах // ФТП, 1999, т. 33, вып. 6, с.723-726

69. Булярский С.В., Грушко Н.С., Сомов А.И., Лакалин А.В. Рекомбинация в области пространственного заряда и ее влияние на коэффициент передачи биполярного транзистора // ФТП, 1997, т. 31, вып. 9, с. 1146-1150

70. Юнович А.Э., Ормонт А.Б. //ЖЭТФ, т.51, 1966, в.5(11), с.1292-1305.

71. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики. М.: Наука, 1983, - 664 с.

72. Булярский С.В., Грушко Н.С. Генерационно рекомбинационные процессы в активных элементах. - М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1995.- 399 с.

73. Берман JI.C., Лебедев А.А. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках. Л. :Наука, 1981. - 120с.

74. Фистуль В.И. Сильнолегированные полупроводники. М.: Наука, 1967 -320 с.

75. Рабек Я. Экспериментальные методы в фотохимии и фотофизике. В 2-х томах.Т1. М.: Мир, 1985. 608 с.

76. Рембеза С. И. Методы измерения основных параметров полупроводников: Учебн. пособие. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1989. - 224 с.

77. Берман Л.С. Ёмкостные методы исследования полупроводников -Л.: Наука, 1972.- 102с.

78. Фистуль В. И. Введение в физику полупроводников. М.: Высш.шк., 1975. - 296 с.

79. Андреев Д.А., Грушко Н.С. Поверхностно-барьерные диоды Шоттки на основе кремния //Микроэлектроника, 2002, т.31, №2, с. 142-146

80. Булярский С.В., Грушко Н.С. Обобщённая модель рекомбинации в неоднородных полупроводниковых структурах //ЖЭТФ, 2000, т.118, вып.5(11), с.1222-1229.

81. Шур М.С. Физика полупроводниковых приборов М.: Мир, 1992, т.2 - 974 с.

82. Под ред. Майссела Л, Глэнга Р. Технология тонких плёнок. Справочник. -М.: Советское радио. 1977. 767с.

83. Булярский С.В., Ионычев В.К., Кузьмин В.В. Туннельная рекомбинация в кремниевых лавинных диодах // ФТП, 2003, т.37, вып.1, с. 117-120

84. Грушко Н.С. Материалы микроэлектронки: Методические указания к лабораторным работам. Ульяновск, 1994

85. Шкловский Б.И., Эфрос A.JI. Электронные свойства легированных полупроводников М.: Наука, 1979. - 416 с.

86. Грушко Н.С., Лакалин А.В., Семёнова О.А. Электролюминесцентные свойства светодиодов на основе GaN // Учёные записки УлГУ. Серия физическая. 2001, вып.2(11), с.41-44.

87. Питер Ю., Мануэль Кардона. Основы физики полупроводников. М.: Физматлит, 2002. - 559с.

88. Динггл Р., Фьюэр М., Ту Ч. Селективно-легированный гетероструктурный транзистор: материалы, приборы и схемы // Арсенид галлия в микроэлектронике. М: Мир, 1988. - 552с.

89. Борисенко С.И. Расчёт низкополевой подвижности квазидвумерных электронов сверхрешётк4и GaAs/A10/36Ga0/64As в области температур 77К // ФТП, 2002, т.36, вып.7, с.861-868

90. Климовская А.И., Дрига Ю.А., Гупе Е.Г.и др. Сверхизлучение в квантовых гетероструктурах // ФТП, 2003, т.37, вып.6, с.706 710

91. Пихтин А.Н. Оптическая и квантовая электроника. М.: Высшая школа, 2001.-571с.

92. Мокеров В.Г., Галиев Г.Б., Пожела Ю. и др. Подвижность электронов в квантовой яме AlGaAs /GaAs/AlGaAs //ФТП, 2002, т36, №6, стр.713-717

93. Давыдов С.Ю. Оценки параметров нитридов элементов третьей группы BN, A1N, GaN и InN // ФТП, 2002, т.36, вып.1, с.45-48

94. Пожела Ю., Пожела К., Юцене В. Подвижность и рассеяние электронов на полярных оптических фононах в гетероструктурных квантовых ямах //ФТП, 2000, т.34, вып.9, с.1053-1057

95. Pozela К. Electron nonelastik scattering by confined and interface polar opticalphonons in modulation-doped AlGaAs/GaAs/AlGaAs quantum well // ФТП, 2001, t.35, вып.11, c.1361-1364