Исследование электрических и оптических свойств ZnSe, ионно-легированного In+ и As+ и излучающих структур на его основе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

ВВЕДЕН!® ц

ГЛАВА I. Ионная имплантация как метод управления электрофизическими и оптическими свойствами соединений

W1.1С

§ I.I Дефектообразование и термодинамика процессов равновесной самокомпенсации . Ю

§ 1.2 Особенности радиационного дефектообразования в л11]/1.

§ 1.3 Ионное легирование соединений

Выводы. Постановка задачи. .зв

ГЛАВА П. Исследование электрических и оптических свойств низкоомных слоев ZnSe ионно-легисованных

§ 2.1 Методика получения ионно-летированных индием слоев

Zn$e . Измерение электрофизических параметров.

§ 2.2 Электрофизические параметры слоев селенида цинка, и онно-ле тированного индием. $ 2.3 Фотолюминесценция селенида цинка, имплантированного индием.«52. $ 2.4 Обсуждение результатов

ГЛАВА Ш. Дырочная проводимость селенида цинка, ионно-легиро-ванного мышьяком

§ 3.1 Особенности приготовления ионно-летированных слоев Zn$e р-гипа и методика измерения их электрофизических параметров.G

Ь 3.2 Электрические и оптические характеристики слоев селенида цинка, ионно-летированного .7J 3.3 Обсуждение результатов.

ГЛАВА 1У. Излучающие структуры с барьером Шоттки и имплаятационным р-п-переходом на основе селенида цинка. . ,S2.

§4.1 Особенности излучающих структур на основе широкозонных соединений

§ 4.2 Технология приготовления и методика исследования излучающих структур. $ 4.3 Сравнительные исследования инжекционной электролюминесценции в структурах с барьером Шоттки и имплантационным р-п-переходом.'/02.

§ 4.4 Обсуждение результатов.II

Интенсивное развитие твердотельной оптоэлектроники видимого диапазона требует освоения широкозонных полупроводниковых материалов, обеспечивающих излучательную рекомбинацию в интервале длин волн от 400 нм до 700 нм.

Если создание инжекционных источников света в красно-зеленом диапазоне возможно на основе использования GaP , то проблема создания приборов, излучающих в сине-голубой области спектра не решена до настоящего времени.

Решение этой задачи путем применения "антистоксовских" ш у покрытий в светодиодах на основе Аш1г не является перспективным, и с энергетической точки зрения наиболее эффективна инжекционная электролюминесценция р-п гомо- и гетеропереходов.

В этом отношении большой интерес представляют соединения тт yt

А В с их уникальными оптическими свойствами. И в частности, наиболее перспективным материалом для создания сине-голубых све-тодиодов является селенид цинка, имеющий большую вероятность прямых переходов и ширину запрещенной зоны, соответствующую излучению с -Л — 440 нм.

Однако на пути решения проблемы создания инжекционных источников света на основе Zn$e имеются трудности, связанные с эффектами самокомпенсации собственных и примесных дефектов, что приводит к низкой электропроводности материала с тенденцией к превалированию электронной проводимости. Это термодинамически выгодно при температурах, используемых обычно для приготовления и легирования кристаллов. Для преодоления термодинамических ограничений получения материала р-типа с высокой электропроводностью необходимо применение, как показано ранее для Zn$e и CcL$e , низкотемпературных методов легирования, одним из которых является ионное легирование.

Ионное легирование включает в себя ионную имплантацию примеси и последующий отжиг радиационных дефектов, который обычно тт ут проводят при температурах ниже критических для AUB .

Целью настоящей работы является исследование электрических и оптических свойств Zn$e f ионно-легированного донорной и акцепторной примесями; идентификация дефектных центров, ответственных за электрические и оптические свойства ионно-легированных низкоомных слоев п- и р-типа; исследование возможности реализации голубой инжекционной электролюминесценции в структурах на основе ионно-легированного Zn$e в

Основные положения диссертации, представляемой к защите.

1. Экспериментальное подтверждение возможности управления величиной и типом проводимости монокристаллов селенида цинка с помощью метода ионного легирования и реализации голубой инжвкци-онной электролюминесценции в р-l -п переходе, полученном на его основе.

2. Результаты исследований электрических и оптических свойств селенида цинка, ионно-легированного донорной и акцепторной примесями, и сравнительных исследований излучающих структур с барьером Шоттки и р-l -п переходом.

3. Модель электрически и оптически активных центров в ион-но-легированном селениде цинка п- и р-типа.

Основные положения, представленные к защите, отражают личный вклад автора в разработку избранной темы. '

Научная новизна работы.

I. Впервые показана возможность получения низкоомной дырочной проводимости в слоях Zп$е , имплантированного ионами As и отожженного под пленкой золота.

2. Впервые исследованы электрические и оптические свойства имплантированных А^ и In Монокристаллов селенида цинка. Изучены дозовые зависимости характеристик имплантированных слоев и их связь с температурой последующего отжига. Определены энергетические уровни донорных и акцепторных центров.

3. Впервые показана возможность увеличения электропроводности Zn$e за c4qt аномального возрастания подвижности носителей и в слоях, имплантированных 1п+ ,и отожженных под пленкой

In-Ai .

4. Впервые проведен сравнительный анализ излучающих структур на основе Zn$e с барьером Шоттки и р- I -п переходом, полученным ионным легированием , и показана возможность реализации голубой электролюминесценции при инжекционном механизме токопереноса через I -область.

Значение результатов работы состоит в том, что полученные данные представляют основу дальнейшего развития физических методов управления электрическими и оптическими свойствами селенида цинка. Результаты, полученные- на основе комплексного исследования люминесцентных и электрических свойств ионно-легированного Zn$e а сравнительных исследований излучающих структур с барьером Шоттки и р-1-п переходом, имеют важное практическое значение в решении проблемы создания твердотельных инжекционных источников света в голубой области спектра.

Диссертация состоит из Введения, четырех глав с обсуждением результатов и Заключения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ