Исследование излучательных и ресурсных характеристик гетеролазеров на основе варизонных структур Ga In As P / In P тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РГЗ ел

^ - МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

С. ^ ' РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

ТАДЖИКСКИМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Специализированный совет Д 065.01.04

На правах рукописи УДК 621.371.826.038.823.4

ФАЙЗУЛЛАЕВ Аваз Шарофович

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗЛУЧАТЕЛЬНЫХ И РЕСУРСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕТЕРОЛАЗЕРОВ НА ОСНОВЕ ВАРИЗОННЫХ СТРУКТУР Gain As P/In Р

01.04.07 — физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой стсненн кандидата физико-математических паук

ДУШАНБЕ — 1993

Работа выполнена п фнзкхо-техннчсском институте' цм. С. У. Ума-рова Академии наук Республики Таджикистан.

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ-

член корр. Академии наук Республики Таджикистан, доктор физико-математических наук И. И. Йсмаилов,

кандидат физико-математических наук, е. ч. с. II. Шохуджаев.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор физико-математических наук А. X. Хайдаров,

доктор физико-математических паук Б. С. Умаров.

Ведущая организация; Самаркандским Государственный Университет имени А. Навои (г. Самарканд).

Защита состоится « с » 1Н(ч? Н ~4 19^ г. в час.

---7-

на заседании специализированного совета Д 065.01.04 при Таджикском Государственном Университете по адресу: 734025, Душанбе, пр. Рудакп, 17. '

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Таджикскою Государственного Университета.

Автореферат разослан « » (с7у-г. ¡"¿»^ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

доктор технических наук В. Г. ГАФУРОВ

ОБЩАЯ.ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность те.та. Гетероструктуры на основе четверного твёрдого раствора &а 1п А £ Р в настоящее время стали основной базой ряда оптоэлектронных приборов, которые нашли широкое применение при обработке, приёме и передачи, информации, Указанный твёрдый растЕср исопериодичный с фосфидог/ .тндия перекрывает широкий спектральный диапазон (0,98-1,7?.!Км), включавший практически важные длины волн 1,0бмкм (имитация излучения мощных твердотельных лазеров), 1,3 и 1,55мкм ("окна прозрачности" волоконных световодов).. Излучатели на основе системы А 5Р / /„/?> являются наиболее перспективными для использования в качестве элементной базы оптоэлектрокикя.

К моменту начала выполнения настоящей работы в литературе появились многчислекные работы посвященные как разработке, так и исследовании характеристик излучателей на основе (?а 1п А $ Р / ТпР . Однако, существовал большой разброс кзлу-чательных характеристик гетероструктур выраженных жидкостной эпктаксней (по длине волны, порогу генерации, ресурсу и т.д). Одной из причин этого, может быть реальное состояние гетеро-границ в структурах АгР 11*Р. Этот вопрос в научной

литературе не был достаточно исследован.

Б литературе отсутствовали сообщения о разработке гете-роструктур с заданной варизонностью гетерограницы на основе Осг1пА$Р/ 1л Р для создания излучателей когерентного излучения. Следует ответить, что в варкэокных структурах осуществляется плавное изменение состава на гетерогранице, что, возможно , приводит к снижению плотности дислокаций связанных с различием постоянных реюеток по сравнению с резкими структурами. Еаризокные структуры более стабильны из-за меньших значения градиентов концентрации. Б них есть возможность увеличить расстояние между эмиттером и активной областью, что чрезвычайно ваяно для инфекционных лазеров, поскольку удаётся у«ень -ш:!ть пороговый ток за счет уменьшения поглощения на свободных носителях генерируемого моды излучения, сосредоточенного вблизи активней области. ' .

Из сказанного следует актуальность разработка н исследования кзлучательных, рес-урсных и других характеристик гетеро структур на основе резких к вар!гзонных гетеропереходов

GalnAsPlInP. чеху и посвящена диссертационная работа,

Целью чабсты является: создание варизонных гетеролвзе-ров на основе двусторонних гетероструктур ( ДГС ) ОаI»AsР/ 1пРг работающих в диапазоне длин волн 1,0-1,1 мкм, исследование их излучательных, электрических и ресурсных характеристик, а -такае исследование влияния переходных слоев j гетерограницьг Ga In A sP!In Pas. излучательные характеристик; структур.

Достижение поставленной цели предпологало решение следующих основных задач:

1. лолученне /¡ГС Gain А £' РjIn Р ме тодом жидкостной эпитакси; при разных режимах принудительного охлождення.

2. Исследование реального состояния гетерограниц полученных ДГС Gain As Р11пРъ выбор технологического режима для пс лучения резках и варазоч«шх структур с заданными параметрами,

3. Создание гетеролазеров из варизошшх структур с заданными параметрами, обеспечивающие электронное и оптическое ограни ченке.

Исследование излучательных характеристик варкзонных гетеролазеров к сравнение ах с характеристиками гетеролазеров на основе резких струхтур.

4. Изучение ресурсных характеристик гетеролазероЕ созданных на основе структур с резкой н варкзонноЯ гетерограницей.

5. Исследование спонтанной и когерентной фотояюминисценцня плё нок InP и GainAsP)InP, выраженных при разных технологических регнмах.

Научная новизна и практическая ценность, проведены ксслг дования реального состояния гетерогранкц ДГС GainAsP fin, выращенных методом хидксфазной зпитаксии при разных рекимах принудительного охлаждения. Выявлено влияние переходкого слоя переменного состава на излучательные характеристики геторслг^е ров и далго объяснение причины их образования на готерограницс со стороны эпитакснальной плёнки InP. Найдены условия полу ченая гетероструктур с резкими и вариэоннымя границами, метода .т.к.'',костной эпитаксиа. Спределён' технологически;1, per,км получен;; гетероструктур с параметра* варизотаости гетерограницы, обеспечивающие электронное ограничение в активной области гетеро-структуры. •

Впервые созданы «аркзснкые гс-теро^азеры на осниье jJ'C

-з-

r а 1я As Р [ InP. Исследованы их излучг.тельнке и ресурсные арактерастикя. Проведено сравнительное усследование излуча-эльных и ресурсных характеристик гетеролазеров на основе рез-«х и варкзонных гетероструктур. Показано преимущество вара-энных гетеролазеров (по р^сур«-у) по сравнению с лазерами на знове резких структур. Изученй. фотолкшинисценция эпитаксиалъ-ых плёнок InP к Galп AsР ^ получена генерация когерент-эго излучения.

Основные положения, выносимые на защиту. Разработка ДГС Ga In A sP / InPz заданными парчметраык ва-изонности на гетерогранице. _

Создание варизеннкх гетеро..'*леров на ДГС GaInAsР/InP пороговыми токами сравнимыми с лазерами на основе резких етерсструктур.

Детальное изучение нзлучателькых, ресурсных и других харак-эристик лазеров на основе резких к варизонкых гетерострук-

УР Gal» As РII* Р.

Подбор технологического режима получения резких я плавных ГС GalnÁsP/InP методом жидкостной эпнтакецк, |1одробное изучение реального состояния гетерограниц ДГС f}aln AsР/ 1пР выращенных при различных технологических ежимах. Выяснение влияния переходных слоёв на ззлучательнке арактернстикя структур.. „

Объяснение появления переходных слоёз на гетерогранице зтановлениэ, что переходной слой толщиной меньше 100 А за-этно не влияет на кзлучательные свойства структур. Получение когерентной фотолюмынисценции пленок InP я.

Ga In AsP .

Апробация работч. Основные результаты диссертационн/il аботы докладывались на Всесоюзной семинаре "Актуальные пробами прочности" (Леныяабэд, 1990 г.), 1-ой и П-ой республн-ahc.ojí научно-технической конференции (с участием ведущих учё-лс СНГ) "¿нзнко-хкмическЕь основы получения л исследования элупроведниковых материалов в твёрдом и гадком состоянии"(Ку-кб, 1939, IS92 г.), "Структурно-динамические процессы в неупорядоченных средах"(Самарканд, IS92 г.) и научных семинарах Фк-ако-технического института им. С.У. Умарова АН РГ. •

Публикации. Но материалам диссертации опубликовано 6 ра-зт, список которых приведен в кеащв автореферата.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из Еведе- . ния, четырёх глав, выводов и списка цитируемой литературы.

Работа изложена на 143 страницах, имеет 39 рисунков, 13 таблиц и список литературы, состоящий из 135 наименований.

СОДЕРШЛЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы осн9внал цель и задачи, показана научная новизна, практическая ценность и даны положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена обзору литературных данных, необходимых для обсуждения полученных в работе результатов.

Е § 1.1 дана краткая характеристика инжекционных лазеров и полупроводниковых материалов для изготовления гетероструктур. Показано, что большой прогресс в области инспекционных лазеров связан с применением четверных твёрдых растворов,- которые позволяют создавать совершенные гетероструктуры, используя принцип изспериодического замещения.

Е § 1.2 описаны физико-химические свойства твёрдых растворов на осноЕе £¿7 Тп /45Р » принцип изолериодического замещения для сечений, в которых параметр решётки совпадает с 1пР. Рассмотрены методы получения твёрдых растворов (?а1п А 5Р Основное внимание уделено методу жидкостной эпитаксии.

Краткий обзор излучательных и ресурсных характеристик ге-теролазероЕ на основе Оа 1пА$Р / в § 1.3. Показано,

что освоение гетероструктуры &а1пА£ /'/Д'/позволило к настоящему времени создать ниэкопороговые лазеры, работающие как в импульсном так и в непрерывном режиме. Однако,, существует большой разброс излучательккх к других характеристик лазеров.

§ 1.4 посвящен исследованию гетерограницы структур 1у1 А 5Р/ ТнР > выращенных методом жидкостной эпитаксии. Выяснено 5 что реальное состояние гетерограницы недостаточно изучено. Здесь рассмотрена такие теория варизонно-го лазера на примере гетероструктуры ОаА 5/АбОаАэ предло-денной ® / I /.

Вторая глава посвящена технологии получения многослойных гетероструктур на основе гетеросистемы

ОаТпАэРИпР, ме-

тодикс изготовления и исследования гетеролазеров.

Е § 2.1 и § 2.2 описана установка для выращивания эпитак-

сиальнкх слоев Ga ín As Р на подложке Ту, Р. Даны технологические режимы получения двусторонних гетероструктур (ДГС) с резкой и варизонной гетереграницей. Получены ДГС структуры с активной областью р-Galn A S Р и П - G-аГп Ás Р .

При выращивании многослойных гетероструктур на основе G-QItlASРf 1иР> вследствие, сравнительно, большого давления паров фосфора, поверхность 1цР в процессе эпитаксич подвергается термической диссоциации и плакарность подложки ухудшается. С целью предотвращения этого, в наших опытах, для создания избыточного давления фосфора, з графитовой кассете рядом с подложкой распологалась .таейка с раствором InP в расплаве олова. Эта ячейка соединялась с камерой, в которой находилась подложка, а вся кассета была закрыта графитовой хрь¡шкой.

При выращивании эпитаксиальных гетероструктур Gal» As Р In /'необходимо очень точно согласовывать пара-метры решётки подложки и эпитаксиального слоя. Зависимость состава твёрдой фазы от состава раствора-расплава для сечения, изопериодического с 1/7 Р, определялась постепенным смещением от крайних точек системы, используемые как опорные- Широкозонные составы твёрдых растворов выращивались при использовании в качестве опорной точки /л? Р, Для компенсации увеличения параметра решётки твёрдого раствора при введения в жидкость небольшого количества' мышьяка, содержание // / Nt" в жидкой , „ va ' In

фазе увеличивалось. Точнее согласование параметра реазтки

слоя и подложки достигалось при небольших вариациях гялаьяка и неизменном содержании галлия и фосфора в жидкой фазе.

При выращивании приборных гетероструктур GoInAsPJInP в качестве акцепторной примеси обычно используется цинк. Однако, вследствии больших коэффициентов диффузии и большого давления паров цинка точное совмещение положения »;- /7 перехода с металлургической границей затруднено. Поэтому, для управления положением р- ti перехода относительно гетерограницы непосред- • ственно в активной области наращивался нелегированный олой четверного твёрдого раствора или фосфида индия. Варьированием толщины указанного нелигированного слоя, а.также уровня легирсва-■ ния последующего ело.» удавалось управлять положением р- п перехода.. ■ . '. ' ■ '

Б §2.3 описаны методики измерения электрических, излуча-тельных и ргсурсных характеристик гетеролазеров.

Третья глава посвящена исследования состояния гетеро-границы г}А$Р/1лР структур, олученньх методом жидкостной эпитакски при разных технологических режимах.Б §3.1 обоснованы использованные методики исследования гетерограницы. Показано, что для изучения реального состояния гетерограниц структур с толстой 1мхм) активной областью можно успешно применять методы фотодюминксцещии, металлографии и наконец электрсннс-зондовые методы локального микрорентгеноспектрального анализа. Для повышения чувствительности методов анализа,использовались образцы ДГС, которые имели косой шлиф под углом

к плоскости р-/7 - гетероперехода. При косом шлифе активный слой растягивается от 0,5-1 мкм до 100 мкм.что дало возможность обнаружить переходной слой протяжённостью ^100 я на гетерограяице даже методами металлографии и фотолюминесценции.

Исследованиям фотолямгнисценции (ФЛ) пленок 1/7 Р и ОйIИ А $Р! 1*1 Рпри послойном травлении верхнего эмиттера _//7Р посвящен 5 3.2. Показано, что по ФЛ плёнок можно судить о совершенстве и составе эпитаксиальных слоёв. При постепенном удалении 1/1Р путём химического травления и снятия спектров 4Л после каждого цикла, получена информация о состоянии гете-рограницы, а также однородности активного слоя. Б епитаксиаль-ных плёнках фосфида индия к твёрдого раствора Iп А 5 Р получена когерентная ФЛ. Пороговый уровень возбуждения составлял - 0,65-Ю5 и 0,42-Ю5 Вт/о/2 для ТпР и &а1лА$Р соответственно.

Б {3.3 представлены материалы металлографического и мик-роре1>тгенсспектрального исследования границ раздела подложки и эпитаксиальных рлоев ваТлАьРк ¡пРМ-е таллографические к микро-ронтгеноспектральные данные показали,что б

вирщеышх при скорости "5хлаздения рас?всра-расплава-0,5°С/мин, гетерогранкца резкая,а при больших скоростях,появляется переходной слой переменного состава на гетерогранице со стороны верхнего эмиттера 1пР. Толщина переходного слоя зависит от , таких ' факторов, как степень перенасыщения рг.стзсра-расплава, скорости охлаждения, а также температуры начала роста. Наибольшая толщина переходного слоя 0,6-0,7 мкм бша получена при скорссти охлаждения раствора - расплава ~ 1,8°С/мин. иэстав переходного слоя существенна, изменялся;' в направлении роста и изменения ширины запрещённой зоны'.с толщиной слог йс^/йСсостт-

ляла 0,08-0,1 эЕ/мкм для трёх исследованных структур. Такие структуры представляли собой ДГС с несимметричной варизонно-стыо ьа гетерогранице. Они были использованы для изготовления варизонных гетеролазеров.

Ь этоы разделе обсуждаются также причины образования пз-реходных слоев. Б полученных структурах переходной слой образуется между плёнкой &а1пА$Рч последующим за ней слоем //7 Р . Безусловно^ первичной причиной варизонностн является двухфазность скорости роста четверного'слоя / 2 /. Ка первой быстрой фазе происходит рост из расплава с заданккя перенасыщением и состаЕ выращенного слоя соответствует заданному. Затем у поверхности подложки о^одзуется слой обеднённый хоулоиен-тапи А 5, и Р ("диффузионный слой"). Б дальнейшем, состав растущей плёнки будет зависеть от скорости диффузии этих ко1лю-нентов из объема расплава е этот приповерхностный "диффузионный слой". С течением времени толщина этого"дкффузионного слоя" может увеличиваться, а это приводит не только к уменьшения скорости роста, но и к изменению состава растущего слоя из-за разного коэффициента диффузии А$ ,Р& обеднения м. Толщина переходного слоя увеличивается с ростом скорости охлаждения и времени контакта с раствором-расплавом. Это связало с увеличением Толщины "диффузионного слоя".

Четвёртая глава посвящена исследовании электрических, из-лучательных и ресурсна характеристик гетеролазерсс изготовленных на основе резких и варизонных аоТпАБрЦнРс труктур.

Б § 4.1 представлены электрические характеристики диодов. Еольт-адаерная характеристика (ЕАХ) гетеродиодов из резких структур в прямом направлении состояла из двух учэстков. На первом участке, до плотности тока 10 А/с«^ величина постоянного множителя ^ входящего в форцулу описания ЕАХ

где ^ -плотность тока, ^ 0 -плотность тоха нвсыцения, В --заряд электрона, 11 -падение напряжения на р- м переходе, кТ-тепловая энергия, составляла 2,0-2,2,что характерно длгт рекомбинации носителей в слое объёмного заряда. На втором участке при плотности тока больше 10

АД*2 ^ а 1,2-1 ,35, что указыва-

gt на преобладание тока при рекомбинации носителей в. толще материала активной области. В некоторых образцах в диапазоне плотности тока (0-1,5)А/см^ наблюдался участок в котором^Зг 0,5 * 0,7, что характерно для избыточных токое (ток утечки). Этот участок при температуре жидкого азота не наблюдается и появляется с повышением температуры, т.е. механизм прохождения тока в этой области носит термоактивационный характер.

На ЕАХ варизонных образцов, кроме области утечки, наблюдаются два экспоненциальные участка. На первом участке к 4-20 в разных структурах в зависимости от толщины переходного слоя. Значение Ji сильно отличается от значения у? j резких-структурах, что по-ввдимому связано согласно / 3 / с большой разницей легирования подложки и выраженного эпитакси-ального слоя GalmAsP варизонного состава. Б таких структурах j3 , в основном, определяется отношением концентрации акцепторов в подложке (р-типа) и доноров в слое переменного состава (т.е. уровнем легирования слоя переменного состава n&alnAsP ). На этом участке ток обусловлен рекомбинацией носителей в варуаонной области слоя.

На последнем участке при плотности тока выше 10-15.А/см*" J3 ~ 1,2-1,3 , что характерно для токов обусловленных рекомби-г нацней носителей в толще однородного активного слоя С-а Jп AsP

Зависимость ёмкости с: напряжения в гетеродиодах с вари-зокной гетерогранкцей описывается выражением С ~ ( Uр.% (случай резкого р- п перехода) в широком диапазоне отрицательного и до некоторой величины' положительного смещения. Далее в ходе этой зависимости наблюдается излом в сторону уменьшения ' концентрации.,, Это свидетельствует о наличии слабо легированного (•~10^°см~°) слоя на границе гетеропереходов. Толщина слоя объёмного заряда при нулевом смещении составляла (4-6)'Ю~°см в различных образцах.

В § 4.2 представлены излучательные характеристики гете-ролазеров на основе резких, а также варизонных структур. ¿1ри-водятся пороговые, мощностные характеристики, а также эф]ек- ■ тионость излучгниг лссерных диодов. Показано, что jio излуча-тельным характеристикам варизонные гетеролазеры не уступают гетеролазпраг на основе резких GalnAsP/ItlP г«терострук-тур. Некоторые излучательные характеристики изученных гетеро-лаз^ров (nspnu: Ь-7 резкие структуры, 1-4 варизоннге атракту-

-9- .

ры) представлены в таблице I. , .

Таблица I.

: 9 i п.п. Структура phP-pGaInAsP-»I»P р!»Р- * WalZtsP-

Л р • > им кА/ctf* 'мкм Р. Вт /е им хА/ен4 о цкм Р. Зт м е>/ • ! ~Z4 ] 28 : 20 : 23 s г? • 22 \ 27,5:

: I : 2 : 3 : 4 ; 5 : 6 : 7 1092 1094 1097 1100 1085 III0 10,5 9.0 7,3 6.1 6,3 8,6 0,60 0,65 0,70 0,50 0,45 0,15 20 23 J.5 22 ICS0 1083 1085 1087 1080 1090 1100 4,5 5.0 6,2 4,8 5.1 5,15 4,0 0,55 • 0,75 0;48 0,45' 1,0 1,5 2,5

Разброс характеристик по порогам связан с ошибкой определения толщины активной области.

Более подробно изучена эволюция спектров излучения зари-зонных лазеров с током накачки и на основе этих данных и результатов анализа гетерогранкцы по электронно-гондовому матоду предложена зонная схеыа готероструктур» По предложенной зонной схеме определён механизм прохождении неосновных носителей через варизонный слой. Обсуздены механизмы излучател^ной рекомбинации в гетероструктурах с варизонной областью и выяснены причины разброса излучательных характеристик гетзролазероа на основе Ga In As РЦпийо каз ано, ч то одним из основных факторов разброса параметров является отличие реального состояния гете^огра-ниц, т.е. от узкого до широкого переходного слоя переыешцто состава с разной закономерностью изменения по Eg . Наличие переходного слоя с малым изменением ¿Eg. /&L и смещение р- п-перехода от металлургической границы, существенно влияют на из-лучательные характеристики. Существенное улучшение излучатель-ных характеристик наблюдается в структурах,у которых протяжённость варизонного слоя значительно больше толщины слоя объем- ■ ного заряда и изменение больше 0,5 эВ/ыки. В в сли-

занных лазерах A Eol /A L составлял 0,08 - 0,1 эВ/мвн.так что этот градиент достаточен для осуществления преимущественного на-

коплекия неравновесных носителей в узнозснноЯ однородной по составу части слоя Gq Iн As Р-

Последний параграф § 4.3 посвящён исследованиям ресурсных характеристик созданных гетерслазероэ на основе резких , и наризок-щх гетероструктур Gain As Р / InP

Для определения скорости деградации излучательных характеристик и прогноза ресурса долговечных образцов, использован метод высокотемпературного испытания гетеролазеров. Суть метода заключается в том, что измеряют температурную зависимость ресурсных характеристик при высоких температурах л экстраполируют её на интервал комнатных температур / 4 /.

Образцы гетеролазеров про ¡ели испытания при 80°С при токах накачки, превышающих пороговый ток на 25 % в импульсном режиме при длительности импульса I мке и частоте следования 1С кГц или I кГц. Для энергии активации £а, характеризующей температурное ускорение деградационного процесса, найдено значение 0,6Ь зБ. Некоторые результаты ресурсных испытаний гетеролазеров с резкой (4,5) и варизоиной гетерограницей (1-3) представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Г J. г.. Л г мкм i Режим :испытаний Резуль таты иепкта Ш!Й Экстраполированное значен. zf г.ри ком.тем рэ Ю4ч 7Яг> vt /о Ч при 60°С Прогноз ре-1 сурса при : комнатной * температ. : • Ю4ч ':

'. т ; сС Р мЕт

I 1,08 :' ее 250 зес 3,04 I,3-I0-J 6,08 :

<*> Г,09 : ео 280 400 3,2 1,35-ИГ* 7,4 • . :

3 1,1 : so 400 500 4,0 7,5-10-1 13,3 :

4 I.C9 : £0 5G0 400 3,2 1,5'10" 5,3 :

5 1,1 : so ЬСО 600 4,8 8,5-Ю-4 9,4 :

-идко. что варнзонные гетеролазерк менее подвержены деграда-цл;:, чз: лазеры на основе резких структур, арогноз ресурса для Г/С даёг в(7,4-13,3) "Ю^ч, что больше чем прогноз ресурса дл? лазерои с резкой гетерограницей (5,3-4,9)'Ю^ч.

Ъ конце раздела рассмотрены процессы постепенной деградации по лергговоау току в процессе наработки. Результат-.! бн-

• ли сравнены с данными для GaAeAs -лазеров и показано, что изменения порогового тока со временем наработки описыЕают-сп формулой, согласно которой пороговый ток асспмптотичсски стремится к нзкоторому значению, соответствующе^ увеличению концентрации безизлучательных центров. По-видимс/у, подобная медленная деградация связана с возникновением подобных -точечных центров беэизлучательной рекомбинации в процесса рабе ты лазера.

В заключении приведены основные результаты работы.

1. Методом жидкостной зп:<?акс;:и при разных тех.1;слог:г:ес-ких режимах получена гете^оструктуры GalnAsP/InPz .резкой и Еарпэинкой гетерограницйй. Проведён анализ реального состояния гетереграииц структур методами фотолюминксценция, электр:— хюминисцещии, .металлографии и гигерорентгеноелеятрального анализа. Показано, что ка гетерогранице со сторож зпя?&ксиал&нэ-го слоя фосфида индия образуется переходной слой г.среаеадогс состава, сирина которого зависят от скорости схлатделля расг-вора-раеллава. При .скорости охлагдения С,5°С/.мин гетерргрян-'сдй является резкой с обеих сторон гетероструктур. Дра больших скоростях охлаждения обнаруживается протяженный слой переменного (варизонного) состава толщиной >100 Выяснено, чте первопричиной варнзонности-явллется двухфазность скорости роста четверного слоя. • .

2. Разработаны гетероструктуры на основе GcrInAsP/ГпР с варизонной гетерограницей с заданными параметрами. Градиент изменения ширины запрещённой зоны río толщине слоя Л £^ /д Z составляет 0,00-0,1 эБ/мкм в'разных структурах. Протяженность варизонного слоя составляет от 0,5 до 1,2 ¡тал в разных структурах,. что меньше, диффузионной длины неосновных носителей тока.

3. Предложена зонная схема гетероструктур и обсуждён механизм прохождения неосновных носителей тока через структуры, lin основе гетероструктур созданы f-етеролазеры работающие на длинах голн I,0ü-I,I мкм при комнатной температуре в K.vnj:ibc«oY режиме.

4. Проведены сравнительные исследования излучательных характеристик гетеролагзров на основе резких к Еаризонкьх структур GctlnAsPfIn /*,. Показано, что по излучательнпм характе-

. рнстикак варязонкые гетеролазеры не уступают гетеролазерам на : основе.резки* GaltAsP/i^ry^структур. Пороговые плотности

тока составляли 3,5-7 кА/см^ и 3-7 кА/см^ в резких и варк-зонг;ых структурах соответственно.

5. Исследованы ресурсные характеристики гетеролазеров на основе структур GalnAsP/JnPc резкой и варизонной ге-терограницей. Энергия активации деградационного процесса для нкроценена в 0,65 эБ. Большинство лазеров прошли испытания •пр'я 80°С в течение 400-600 ч. Эквивалентное время наработки при комнатной температуре для них равно ~(3,2-4,8)•10 ч. Прогноз ресурса работы изученных гетеролазеров составляет (5,0-9,4)*104ч и (7,4-13,3)'104ч для образцов из резких и варизошшх ггтароструктур соответственно.

6. Изучена йотолюминисценция тонких плёнок Ir> Р у. GahAs гI 1п Р . Проведён анализ влияния переходного слоя

на гетерогранице (rainAsP/InPna. излучательные свойства структур. При 77 К е п.Гэнках получена когерентная фотолюми-нисценция. ;

Основное содержание диссертации отражено и следующих работах:

1. Спонтанная и когерентная фстолвминисценция в InP и InP /Galn AsP . И. Лсмаилов, К. ¡¡¡охуджаев, А. ёайзуллаев Доклады Академии наук Таджикской ССР - 1989. - Т.32, Jí 8. стр. 524 - 527.

2. Электрические характеристики и механизм протекания тока в гетеропереходах GgIhAs Р / Iti Р и InPAs / InP А. Файзуллаев, К. йэхуджаев, К. Кабутов Тез. докл. Физико-хи-ыические основы получения и исследования полупроводниковых материалов в теордом и жидком состоянии.- Куляб, IS89.-c.58.

3. Исследование гетерограницы Gcslti As Р/InPструктур. Н. Шохуджаев, И. Исмаилов, А. Файзуллаев, Г. Ли. Доклады Академии наук РГ. - 1992. - Т.35 № 11-12.

4. ¿Ьнскекционные лазеры из варизонных GalnAsP/IiP гетероструктур. Н. ¿¡схуджаев, И. Исмаилов, А. ¿айзуллаев Квал-товая электроника. - 1993. - Т.20, W 3. - с. 219-221.

5. Исследование реального состояния гетерограниц эпитак-сиальных плёнок GalnA sPJUP. н. , ¿охуджаев, Л. Исмаилов, .А. .Файзуллаев, К. Кабутов. Тез. докл. Структурно-динамические процессы.В н^упорядочешшх средах. -Самарканд, 1392. -стр.107

■ у: ^'''-Тесурснк? характеристики гетеролазеров :коротковолно- ; вого диапазона, ад- даноpe, даризопьых гетере труп гур •:

GotlnAsP/lrtP^ н. 111охуджаев, И. Лсмаилов, А. Файзуллаев Доклады Академии на^к FT. - 1993. - Т. 36 № 5.

Цитируемая литература

1. Теория варизонного лазера. Р.£. Казаринов, Г.В. Царен-ков. $ТД. - 1976. - T.I0, » 2. - с. 297-303.

2. Яегек Р.А., УоСак А,А: СЬтR., HefonuaxЮ. „ Thin-Pat/ez phase' е^аху tf T^PAs

hietosftaeMes ¿h shortr

поп diffusion - -ci/m'zea czustai awM.

J. PPectiPn. Mater. 1Ш. /Я . p.

3. Термоэмиссионные теки з варизонных структурах - плавных и резких гетеропереходах. В.Б. Осипов, В.А. Холоднов. ФТД. - 1976. - Т. 10, В 2. - с. 240-249.

4. Ресурсные характеристики гетероструктур. PAsJInP В.В. Безотосный, Б.П. Дураев, П.Г. Елисеев и др. Квантовая электроника Том 8, 3 9," (1981) с. 1S85-I9S7.