Исследование неравновесных электронных процессов в германии с примесями халькогенов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

Радчук Наталия Борисовна

Исследование неравновесных электронных процессов в германии с примесями халькогенов.

Специальность 01.04.10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ - 2005

Работа выполнена вГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Ильин Владимир Иванович Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Титов Андрей Иванович доктор физико-математических наук, профессор Федорцов Александр Борисович

Ведущая организация - физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе Российской академии наук

Защита состоится ЦЦ О-рт Л- 2006 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д 212.229.01 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., д. 29, П учебный корпус, ауд. 470.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.229.01 доктор технических наук, профессор

Короткое А.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В данной работе исследуются неравновесные процессы, происходящие в германии с участием халькогенов, элементов VI группы Периодической таблицы. Сера, селен, теллур образуют состояния, лежащие вблизи середины запрещенной зоны германия, т.е. являются «глубокими». Глубокие примеси в зависимости от зарядового состояния могут являться центрами рекомбинации или прилипания. Следовательно, их введение может резко уменьшать времена жизни неравновесных носителей тока, что необходимо для увеличения быстродействия полупроводниковых приборов. Центры с отталкивающими потенциальными барьерами увеличивают времена жизни неравновесных носителей, что актуально в связи с развитием техники многоэлементных матричных фотоприемников с накоплением.

Примеси S, Se, Те в германии имеют энергии ионизации, соответствующие «окнам» прозрачности атмосферы при 3,5 и 10 мкм, что делает эти материалы перспективными для создания фотоприемников РЖ-излучения. Используя твердые растворы Ge-Si, легированные глубокими примесями, можно получить материал с регулируемой длинноволновой границей спектральной чувствительности.

Одновременно, исследование глубоких примесей позволяет получить фундаментальную информацию о природе глубокого примесного центра, адекватная теория которого до сих пор еще не создана. Представляет интерес исследование переходов электронов из основного состояния глубокой примеси в возбужденное. К возбужденным состояниям применим расчет по методу эффективной массы, что позволяет их рассматривать как модельные объекты.

Перспективы получения новых экспериментальных данных для развития представлений о природе глубоких примесных центров полупроводниках и возможность получения новых фоточувствительных материалов стимулируют продолжение исследований в данном направлении.

Основная цель диссертационной работы - экспериментальное исследование неравновесных электронных процессов в германии, легированном серой, селеном, теллуром и кремнием. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Создание экспериментальных установок для оптических измерений, для исследования эффекта Холла, измерения времени жизни неравновесных носителей, регистрации вольтамперных характеристик.

2. Освоение технологических процессов получения монокристаллов германия, легированных халькогенами и кремнием, структур с p-i-n-переходами различными методами: горизонтальной перекристаллизацией, газотранспортной эпитаксией, диффузией.

3. Исследование спектров примесной фотопроводимости полученных кристаллов и структур с различными уровнями легирования.

4. Изучение электрических и релаксационных свойств примесей халькогенов в кристаллах и p-i-n-структурах.

5. Теоретический анализ полученных результатов, выяснение причин различий в поведении примесей S, Se, Те в германии.

Научная новизна работы. В спектрах фотопроводимости (ФП) германия впервые наблюдались линии оптических переходов электронов с основного состояния примеси халькогена в возбужденное: в Ge:Te - одиночный положительный пик, в Ge:S, Ge:Se-TpH отрицательных. Такие же переходы обнаружены в твердых растворах Gei_xSix. Определено влияние содержания кремния в твердых растворах Ge-Si на энергию ионизации и энергию связи теллура и селена в германии.

Получены спектры ФП высокого разрешения на образцах в виде p-i-n-диодов. Выявлены пять новых линий переходов электронов в возбужденные состояния (ВС) в Ge.Se и две в Ge:S. Показано, что различный вклад Те и S, Se в ФП связан с локализацией их ВС в Г - и L- точках зоны Бриллюэна соответственно, а отрицательный вклад в фототок S и Se объяснен изменением симметрии примесного центра после перехода в возбужденное состояние.

Время релаксации постоянно в примесной области фотоэффекта и резко снижается в области фундаментальных переходов. Из температурной зависимости времени релаксации т найдена энергия активации селена.

Исследована вольтамперная характеристика (ВАХ) р-ьп-диода ОегБе при частотах напряжения килогерцового диапазона. Вид ВАХ объяснен процессами накопления заряда инжектированных носителей и электрической перезарядкой примесных состояний.

Построена установка с уникальными параметрами для бесконтактного измерения времени жизни неравновесных носителей заряда в полупроводниках.

Практическая значимость работы. На основе исследованных материалов могут быть созданы фотоприемные устройства для инфракрасной области спектра. Особенно интересна высокая селективная чувствительность системы Ое.Те в районе 375 мэВ (энергия возбужденного состояния иона Те+ в ве), соответствующая окну прозрачности атмосферы. Использование материала <5е1_х81'х:Те позволяет смещать область селективной спектральной чувствительности путем выбора процентного содержания Si Сравнительно медленная релаксация фототока в материале вегБе позволяет применять его в матричных преобразователях изображения с накоплением.

Созданная установка для бесконтактного определения времени жизни неравновесных носителей может быть использована для экспресс-контроля полупроводниковых материалов в промышленности.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. В спектрах фотопроводимости (ФП) германия, легированного халькогенами, присутствуют в Сге:Те-синглет с положительным вкладом в фототок, в ве Б, ве Бе - триплеты, с отрицательным вкладом в ФП, связанные с переходами электронов из однократно ионизованного состояния в возбужденные.

2. Введение кремния в германий, легированный халькогенами, приводит к увеличению энергий ионизации и возбужденных состояний (ВС) при сохранении вида спектра.

з

3. Спектры фотопроводимости высокого разрешения содержат не наблюдавшиеся ранее спектральные линии переходов электронов в возбужденные состояния: в p-i-n - структуре Ge:Se пять, в GeiS-jjee.

4. Различие спектральных зависимостей ФП в области переходов ионов халькогенов в ВС определяется их положением в зоне Бриллюэна германия: состояние теллура связано с Г-точкой, а состояния S, Se с L-точкой. Ион теллура вызывает релаксацию решетки германия, а серы, селена - дисторсию. ВС идентифицированы путем сравнения с теоретическим расчетом.

5. Спектральная линия ВС селена однородно уширена и аппроксимируется лоренцианом, а теллура-гауссианом, что объясняется резонансным характером возбужденного состояния иона теллура.

6. Экспериментальный спектр сечения фотоионизации нейтрального селена в германии находится в хорошем соответствии с результатами теоретического расчета для модельного потенциала примесного центра.

7. Время релаксации фототока p-i-пструктуры Ge:Se неизменно в примесной области спектра и резко снижается в области фундаментальных переходов. Энергия активации, найденная из температурной зависимости времени релаксации, соответствует данным оптических измерений.

8. Вольтамперная характеристика p-i-n-диода Ge:Se, снятая в динамическом реэкиме, отображает процесс накопления заряда инжектированных носителей и электрическую перезарядку примесных состояний.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на П-й Республ. конф. по фотоэлектрическим явлениям в полупр. (Одесса, 1982г), Рос.конф. «Инновационные наукоемкие технологии для России» (С.Петербург, 1995), 18 International Conference on Defects in Semiconductors (Sendai, Japan, 1995), 2-ой Рос.конф. по физике полупроводников (Зеленогорск, 1996), Всерос. научн. конф., ФПП-2002 (С.Петербург, 2002), 17-ой Межд. научно-техн. конф. по фотоэлектроники и приборам ночного видения (Москва, 2002), VII-ой Всерос. конф. по пробл. науки и высш. ппс «Фунд. иссл. в техн. универс.» (С.Петербург, 2003), Межд. конф. «Оптика, оптоэлектроника и технологии»

(Ульяновск, 2003), ГХ-ой Всероссийской конференции «Фунд. иссл. в техн. универс.» (С.Петербург, 2005), Межд. конф. «Опто-наноэлеюроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2005), научных семинарах кафедры физики полупроводников и наноэлектроники СПбГПУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, список которых представлен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка используемой литературы из 134 наименований. Работа изложена на 143 страницах, включая 44 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обосновывается актуальность темы, определяется цель исследования, дается оценка научной и практической значимости результатов работы, формулируются положения, выносимые на защиту.

Первая глава представляет собой обзор литературы по экспериментальным и теоретическим исследованиям поведения глубоких примесей в полупроводниках. Раздел 1.1 посвящен описанию зонной структуры ве и 81, которые относятся к веществам с тетраэдрическими связями и имеют структуру алмаза, принадлежащую пространственной группе 0^. В разделе 1.2 рассмотрены теоретические методы расчета локализованных состояний. Атом примеси нарушает периодическую структуру полупроводника и вносит локальное возмущение в энергетический спектр, а в запрещенной зоне появляются разрешенные состояния, связанные с областью возмущения. В расчете по методу эффективной массы (МЭМ) считается, что избыточный электрон связан с примесным атомом кулоновскими силами, уменьшенными за счет диэлектрической постоянной кристалла, а влияние решетки на движение электрона учитывается путем замены массы свободного электрона на эффективную ш*. Метод не применим для расчета параметров «глубоких» примесей, т.к. электрон слабо взаимодействует с атомами решетки, его орбита

имеет малый радиус, а волновые функции сосредоточены, в основном, в пределах одного межатомного расстояния и экспоненциально убывают при удалении от примесного атома. В разделе 1.3 приводятся сведения из работ, посвященных исследованию S, Se, Те в Ge, которые образуют в запрещенной зоне германия два глубоких донорных уровня В разделе 1.4 рассмотрены работы, в которых исследуются переходы электронов в возбужденные состояния. Введение атома примеси приводит к появлению в запрещенной зоне целой серии водородоподобных уровней энергии, сходящихся к соответствующей зоне. Раздел 1.5 посвящен работам по исследованию твердых растворов Ge-Si. Показано влияние кремния на зонную структуру германия и примесей на спектры фотопроводимости Gei_xSix. В разделе 1.6 рассматривается влияние глубоких примесей на процессы в р-п - переходах.

В разделе 2.1 второй главы обосновывается выбор фотопроводимости, как наиболее информативного метода исследования неравновесных процессов в полупроводниках. В разделе 2.2 приведено описание экспериментальной установки дня оптических измерений в температурном диапазоне 54-400К, построенной на базе монохроматора ИКМ-1 с призмой из LiF. Повышение чувствительности установки достигается путем применения модуляции оптического сигнала с последующим синхронным детектированием. Уровень легирования выращенных образцов определяется на холловской установке (описана в разделе 2.3), построеной в соответствии с двухчастотным методом. Она позволяет регистрировать температурные зависимости коэффициента Холла и одновременно удельного сопротивления. Релаксационные характеристики исследуются на установке (описана в разделе 2.4) для бесконтактного измерения времени жизни в полупроводниках. Концентрация неравновесных носителей детектируется по изменению поглощения излучения с.в.ч. - мощности. В разделе 2.5 представлена установка для регистрации вольтамперных характеристик неоднородных структур. Раздел 2.6 посвящен технологии получения материалов с заданными свойствами. Для исследования зарядовых состояний глубокой примеси, необходимо легировать материал

мелкой компенсирующей примесью. Степень компенсации где А^,-

концентрация мелкой акцепторной примеси, Л^ - концентрация халькогена Нами изготовлены несколько групп образцов германия, легированных халькогенами: однородные образцы, полученные методом горизонтальной перекристаллизации, диффузией и газотранспортной эпитаксией и неоднородные - р-ьп-структуры, полученные путем диффузии. Завершается глава (раздел 2.7) анализом возможных экспериментальных ошибок.

Третья глава посвящена полученным экспериментальным результатам и их обсуждению. В разделе 3.1 представлены результаты холловских измерений. Температурные зависимости концентраций для образцов веТе и Ое:Яе имеют двухступенчатый вид, характерный для двухзарядных примесей, из которых определяются концентрации халькогена и компенсирующей примеси галлия Раздел 3.2 посвящен исследованию фотоэлектрических свойств однородных образцов Се:Те, Ое:Яе, ОегЯ полученных диффузией и горизонтальной перекристаллизацией. В спектрах фотопроводимости (ФП) кристаллов Се:Те при Т=77К обнаружен узкий пик при энергии 375 мэВ (рис.1). Малая ширина пика, примерно 5 мэВ на уровне 0,5 от амплитудного значения, свидетельствует о переходах электронов в возбужденное состояние (ВС). Пик появлялся при компенсации к=0,05, когда в материале уже имеются ионы Те+, и достигал максимума при когда верхний уровень Те полностью ионизован. При этом красная граница ФП соответствует энергии ионизации иона Те+ Е]=280 мэВ. Понижение температуры до 54К, приводит к исчезновению пика, а граница ФП смещается в сторону меньших энергий и соответствует Ег=95 мэВ, т.е. энергии ионизации нейтрального атома теллура Те0 Это значит, что при Т=54К все атомы теллура находятся в нейтральном состоянии и электроны переходят прямо в зону проводимости. Экспериментально полученным значениям энергий соответствует уровень, лежащий выше Ь-точки и ниже Г-точки на =45 мэВ Таким образом, наблюдаемая нами линия соответствует переходам электронов с однократно

Рис.1. Спектр фотопроводимости <Зе:Те. Степень компенсации к«0,05. 1 - при температуре Т=54К, 2 - Т=77К.

Рис.2. Динамическая вольт-амперная характеристика структуры Ое:8е(Р) при Т=77К. Частота напряжения смещения 6=40 кГц. Пунктиром показана ВАХ при частоте напряжения £=50 Гц.

ионизованного теллура Те* на уровень возбужденного состояния, лежащий под Г-минимумом, а оттуда путем туннелирования или термического возбуждения в Г-состояние электроны переходят в Ь-состояние с рассеянием энергии на фононах. Вероятность такого процесса велика, и на фоне примесной фотопроводимости появляется узкая спектральная линия. Сравнение с теоретическим расчетом Фолкнера [1] показало, что переходам при энергии 375 мэВ соответствует состояние 18(Т2).

В спектрах ФП Ое:8е (Т=77К) при компенсации к=0,5-1, когда в Ое присутствуют одновременно нейтральные атомы ве" и ионы 8е+, на фоне примесной проводимости с нейтральных атомов ве0 (Е]=248 мэВ) в области энергий 350-370 мэВ наблюдается резкое снижение фототока. Можно различить три частично перекрывающиеся спектральные линии шириной порядка кТ. Малая ширина линий свидетельствует о принадлежности их к возбужденным состояниям. Таким образом, электроны переходят с иона селена 8е+, энергия ионизации которого Е2=372мэВ, на уровни, лежащие под Ь-минимумом зоны проводимости германия, на фоне переходов с нейтрального селена 8е° и дают отрицательный вклад в фототок. В соответствии с работой Фолкнера это 353-2р<,, 362-3р0 и 368 мэВ-Зр± состояния.

Спектр фотопроводимости (Зе:8 аналогичен спектру (ЗегБе, а измеренные нами энергии ионизации составляют Е(=240 мэВ, Ег=372 мэВ. Наблюдаемым переходам в ВС с ионов серы 8+ соответствуют энергии 353, 358, 368 мэВ, которые идентифицируются с состояниям 2р„, 28(Т2), Зр±.

Отрицательный вклад в ФП ионов 8е+, объясняется тем, что после перехода в ВС изменяется симметрия примесного центра и, в соответствии с принципом Франка-Кондона, передав энергию фононам, электрон переходит в более низкое энергетическое состояние, а не в зону проводимости.

Для выяснения возможной связи наблюдаемых явлений с комплексами, были изготовлены образцы германия со смешанным легированием 8е+Те с к=0,8 Анализ спектров ФП показал, что вклад примесей аддитивен, т.е. переходы в ВС связаны с одиночными халькогенами, а не с комплексами

Se+Te, которые дали бы новые детали в спектры фотопроводимости. Измеренные нами энергии ионизации халькогенов в германии составляют: S: Е|=- 240 мэВ, Е2=372мэВ; Se: Е1=248мэВ, Е2=372 мэВ; Те: Е1=95мэВ; Е2=280мэВ.

В разделе 3.3 приведены результаты исследования твердых растворов Gei-xSix. Известно влияние кремния на энергетический спектр германия; поэтому были изготовлены образцы Ge.Te и Ge.Se с содержанием Si от (1,5-4,5)%. В спектрах примесной ФП при Т=77К обнаружены линии, соответствующие возбужденным состояниям- примесь теллура дает синглет, а селена - триплет. В образцах Ge-Si'Te энергия ионизации иона Те+ изменяется со скоростью 7,5 M3B/l%(Si), а скорость изменения энергии связи 3,5 M3B/l%(Si). В образцах Ge-Si:Se энергия ионизации нейтрального атома Se0 изменяется со скоростью 20 M3B/1%(Si), а энергия связи на 5 мэВ/1 %(Si) К сожалению, не произошло качественной перестройки спектра при замене атомов германия кремнием, которую можно ожидать при 15% содержании Si при сближении L- и Д- минимумов зоны проводимости. Тем не менее, подтверждено, что Те и Se в твердых растворах Ge-Si являются двухзарядными донорами, определены скорости изменения энергий ионизации и связи в зависимости от процентного содержания кремния.

В разделе 3.4 приводятся результаты электрических исследований изготовленных нами структур на основе Ge+халькоген+Р Особенность таких структур состоит в их высокой фоточувствительности при приложении напряжения в обратном направлении. Вольтамперные характеристики (ВАХ), снятые, при синусоидальном напряжение частотой 50 Гц, имеют традиционный вид - большие токи в прямом направлении, хорошо аппроксимирующиеся экспонентой, в обратном - малые. Измеренное распределение потенциала по толщине образца и вид ВАХ подтверждают, что нами изготовлен p-i-n-диод Для исследования инерционных процессов к образцу прикладывалось внешнее напряжение - меандр с частотой 40 кГц, при котором наблюдается расщепление ВАХ и фазовый сдвиг тока относительно приложенного

ю

напряжения (рис.2). Вид ВАХ определяется процессами накопления инжектированных носителей и электрической перезарядкой примеси. Изменение заселенности примесных уровней в зависимости от направления приложенного поля представлено в работе графически. Найдена концентрация носителей заряда, участвующих в перезарядке, которая оказалась соизмеримой с концентрацией вводимого халькогена.

В разделе 3.5 исследуются релаксационные свойства р-1-п - диодов (Зе:8е. Измерена температурная зависимость времени жизни неравновесных носителей заряда т. При 77К оно составляет 600 мкс, что в несколько раз больше, чем в нелегированном материале, т.е. селен ведет себя как центр прилипания. Определенная энергия ионизации селена, находится в соответствии с оптической.

Спектральная зависимость времени жизни получена при освещении образца ксеноновой импульсной лампой с кварцевым баллоном. Измеренное т в пределах точности эксперимента постоянно в примесной области и резко уменьшается в фундаментальной из-за сильного роста коэффициента поглощения, и соответственно, поверхностной рекомбинации.

В разделе 3.6 представлены результаты фотоэлектрических исследований р-1-п - диодов с примесями халькогенов при Т=77К Спектр ФП вегТе идентичен снятому ранее на однородных образцах. В спектре ФП (Зегве при энергиях 350-370 мэВ наблюдаются переходы электронов на уровни возбужденных состояний, но вместо трех ранее наблюдавшихся, можно различить не менее восьми возбужденных состояний (рис.3) 349,4; 353; 354,8; 356; 357,7; 361,8; 365,2; 368 мэВ. Их идентификация по Фолкнеру дает следующий результат - 353 -2ро; 357,7 -28(Т2); 361,8 -Зр„; 365,2 -2р±, 368 мэВ -Зр±. Не все состояния удалось идентифицировать, это говорит о том, что полный энергетический спектр селена, не может быть описан водородоподобной моделью.

Возможно, что большое число возбужденных состояний ве в ве связано с

et

2 з

0,25 мэВ Ge.Se(P)

Hl—

77K

_L

338 350 362 374 Ь,мэВ Рис.3. Спектр фотопроводимости Ge:Se(P) при температуре Т=77К. Степень компенсации к=0,5.

Те°(95 мэВ) Те+(280 мэВ)

\2S(T2) 2р„

Se°(248 мэВ) Se+(372 мэВ)

Рис.4. Энергетическая диаграмма состояний Те и Se в Ge при Т=77К.

глубиной залегания уровня иона селена, лежащего ниже половины ширины запрещенной зоны. В этом случае к волновым функциям зоны проводимости примешиваются волновые функции валентной зоны, что и проявляется в усложнении энергетического спектра. В спектре ФП р-1-п- диодов Се:8 обнаружены две новые линии переходов электронов в возбужденные состояния. Тогда, согласно [1], энергии переходов соответствуют 353,3-2р0;358-28(Т2); 362-3р0; 365-2р± и 368 мэВ-Зр± состояниям. На рис.4 представлена энергетическая диаграмма состояний халькогенов в германии при Т=77К.

В разделе 3.7 обсуждаются экспериментальные результаты. Проведен расчет спектральной зависимости сечения поглощения в соответствии с работой Гринберга [2] и сравнение с экспериментальной кривой. Далее рассмотрены механизмы уширения спектральных линий. Состояние иона Те+ в ве оказывается вырожденным с состояниями зоны проводимости, т.е. является резонансным, а спектральная линия аппроксимируется гауссианом. Селен в германии образует локализованное состояние, связанное с Ь-экстремумом, а спектральная линия хорошо аппроксимируется леренцианом. Различное поведение теллура, с одной стороны, и серы, селена с другой объясняется различием их электрофизических параметров, что приводит к релаксации решетки (Зе - в случае теллура и дисторсии - в случае серы, селена.

В Заключении приведены основные результаты работы:

1 Впервые в спектрах фотопроводимости (ФП) Се обнаружены линии переходов электронов с ионов халькогенов в возбужденные состояния (ВС), причем, ВС теллура, характеризуется одиночным положительным пиком, а сера и селен вносят несколько пиков отрицательной полярности Амплитуда фотосигнала в области особенностей сильно зависит от степени компенсации примесей халькогенов. Определены энергии ионизации халькогенов и оптимальные для наблюдения ВС степени компенсации.

2 В спектрах ФП Ое:(Те+8е) обнаружены линии переходов в ВС ионов теллура и селена. Следовательно, наблюдаемые линии обусловлены одиночными атомами в узлах кристаллической решетки, а не комплексами.

3.. В спектрах ФП твердых растворов Ое1-х8г'х х=(1,5-4,5)%, легированных Те и Бе увеличивается энергия ионизации и энергия связи халькогенов с ростом процентного содержания кремния при сохранении вида спектра.

4. В спектрах ФП высокого разрешения р-ьп-диодов Ое+халькогены выявлены новые линии переходов ионов в ВС: в Ое:Б - две, в Ое:8е - пять.

5. ВС идентифицированы в соответствии с теоретическим расчетом Фолкнера

6. ВС иона теллура Те+ связано Г-точкой зоны Бриллюэна германия и является резонансным. После оптического возбуждения электрон из ВС переходит путем туннелирования в абсолютный минимум зоны проводимости и увеличивает сигнал фотопроводимости.

7. ВС ионов серы и селена 8е+ локализованы в I,-точке зоны Бриллюэна Отрицательный вклад в фотопроводимость объяснен изменением симметрии примесного центра после возбуждения, и последующего возврата электрона в основное состояние.

8. Выполнен расчет спектральной зависимости сечения фотоионизации примеси Бе в ве и проведено сопоставление с экспериментальным спектром. Обнаружено и объяснено соответствие спектральной линии перехода в ВС теллура- гауссианом, селена - лоренцианом. Различие спектров ВС объяснено путем анализа комплекса электрофизических параметров халькогенов: возбуждение иона Те+ вызывает релаксацию решетки германия, 8е+ -дисторсию.

9. В р-1-п-диоде Се:Бе энергия активации, найденная из температурной зависимости времени релаксации, соответствует данным оптических измерений. Спектральная зависимость времени жизни постоянна в примесной области спектра и резко снижается в области фундаментальных переходов

10. Вольтамперные характеристики (ВАХ) р-ьп-диодов Се:Те, 8, Яе, снятые в динамическом режиме, отображают процесс накопления заряда инжектированных носителей и перезарядку примесных состояний.

11. Создан комплекс аппаратуры для изготовления легированных образцов,

исследования электрических, фотоэлектрических, релаксационных

характеристик полупроводников с глубокими уровнями.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

[1]. Faulkner R.A. // Phys.Rev. -1969. - Vol. 184, N 3. - P. 713-721.

[2] Гринберг A.A. // ФТП. - 1976. - T. 10, Вып. 10. - С. 1872-1878.

Список публикаций по теме диссертации.

1. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Особенности ФП германия с примесью теллура // II Респ. конф. по фотоэл. явл. в полупр.: Тез. докл., - Одесса, 1982. - С. 199.

2. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Особенность в спектре фотопроводимости германия, легированного теллуром // ФТП. -1982. - Т. 16, Вып. 10. - С. 1855.

3. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Устройство для измерения концентрации носителей заряда в проводящих материалах // Авт. свид. № 1112316 - 1984г.

4. Радчук H Б., Ушаков А.Ю. Возбужденные состояния примеси Se в Ge // ФТП -1985. - Т. 19, Вып. 4. - С. 749-750.

5. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Возбужденные состояния примесей халькогенов в германии // Микроэлектронные устройства. Проектирование и технология: Межвузовский сборник, г. Красноярск: Кр.ПИ, 1988. - С. 107-110.

6. Ушаков А.Ю., Радчук Н.Б., Штеренгас P.M. Фотопроводимость, связанная с примесью теллура в германии // ФТП. - 1995. - Т. 29, Вып. 3. - С 483-486.

7. Ушаков А.Ю., Радчук Н.Б., Штеренгас P.M. Возбужденные состояния серы и селена в германии // ФТП. - 1995. - Т. 29, Вып. 4. - С. 754-756.

8. Штеренгас P.M., Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Энергетические спектры примесей халькогенов в германии // Рос. Конф. «Инновационные наукоемкие технологии для России»: Тез. докл., - СЛетербург, 1995, ч.9 - С. 129.

9. Штеренгас P.M., Радчук Н.Б, Ушаков А.Ю. Примесная фотолюминесценция халькогенов в германии // там же, - С. 130.

10. Ushakov A.Yu., Radchuk N.B., Shterengas R.M. Excited states of chalcogen impuries in Ge //18 th International Conference on Defects in Semiconductors. -Japan, Sendai.- 1995. - P. 128.

П.Ушаков А.Ю., Штеренгас P.M., Радчук Н.Б. Энергетические спектры возбужденных состояний примесей халькогенов в германии // 2-я Рос. конф. по физике полупроводников: Тез. докл., - Зеленогорск, 1996. - С. 154.

12. Ушаков А.Ю., Штеренгас P.M., Штеренгас Л.М., Радчук Н.Б., Возбужденные состояния ионов халькогенов в германии // ФТП. - 1998. - Т. 32,Вып. 2.-С. 155-158.

13. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Бесконтактный метод экспресс-измерения времени жизни неосновных носителей в полупроводниках // Всерос. научн. конф. ФПП-2002: Тез. докл., - С.Петербург, 2002. - С. 228.

14. Ушаков А.Ю., Радчук Н.Б. Бесконтактное измерение времени жизни // 17-я Межд. н-т. конф. по фотоэл. и приб. ночн видения:Т.д.,- Москва, 2002.- С.60.

15. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Энергетические спектры халькогенов в сплавах GexSii-x // VII-я Всерос. конф. по пробл. науки и высш. ппс. «Фунд. иссл. в техн. универс.»: Тез. докл., - С.Петербург, 2003. - С. 252-253.

16. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Оптические переходы возбужденных состояний халькогенов в германии // Межд. конф. «Оптика, оптоэлектроника и технологии»: Тез. докл., - Ульяновск, 2003. - С. 71.

17. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Бесконтактный метод измерения времени жизни неравновесных носителей заряда в полупроводниках // ПТЭ. - 2003. - N 3. - С. 112-115.

18. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Примесная фотопроводимость халькогенов в твердых растворах Gei.xSix // ФТП. - 2005. - Т. 39, Вып. 5. - С. 550-551

19. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Оптические переходы в германиевых p-i-n-структурах // IX Всерос. конф. по пробл. науки и высш. шк «Фунд. иссл в техн. универс.»: Тез. докл., - С.Петербург, 2005. - С. 138-139.

20. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Рекомбинационные процессы в германии с примесью селена // Межд. конференция «Опто-наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы»: Тез. докл., - Ульяновск, 2005 - С 84.

Лицензия ЛР №020593 от 07.08.97

Подписано в печать 11.01.2006. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,00. Тираж 100. Заказ 242Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, I Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: 550-40-14 Тел./факс: 247-57-76

л

*о74

ВВЕДЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр. .Л

Глава! ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.2. Зонная структура германия и кремния.

1.2. Теория примесных центров в полупроводниках.

1.3. Поведение примесей халькогенов в германии.

1.4. Возбужденные состояния халькогенов в германии.

1.5. Твердые растворы Gei.x Six.

1.6. Влияние глубоких примесей на процессы в р-n переходах.

Глава П. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ОБРАЗЦОВ.

2.1. Оптические методы исследования - основные положения.

2.2. Установка для оптических измерений.

2.3. Установка для измерения эффекта Холла.

2.4. Установка для определения времени жизни в полупроводниках.

2.5. Установка для регистрации вольтамперных характеристик.

2.6. Технология получения материалов с заданными свойствами и изготовление образцов.

2.7. Источники погрешностей при записи оптических спектров.

Глава Ш. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Исследование образцов германия методом эффекта Холла.

3.2. Фотопроводимость германия легированного Те, Se, S.

3.3. Фотопроводимость твердых растворов Geix Six с примесями

Те и Se.

3.4. Электрические свойства германиевых p-i-n - структур с примесями халькогенов.

3.5. Исследование релаксационных свойств p-i-n - диодов Ge:Se.

3.6. Примесная фотопроводимость в германиевых p-i-n - диодах с примесями Те, Se, S.

3.7. Обсуждение экспериментальных результатов.

Кремний и германий уже давно являются основными материалами для производства полупроводниковых приборов. Хорошо отработана технология получения монокристаллов Si и Ge очень высокой степени чистоты, но в реальных кристаллах всегда присутствуют дефекты, которые и определяют многие свойства полупроводников. Типичный точечный дефект - введенный в решетку полупроводника атом другого химического элемента, т.е. атом примеси. Легирование Ge и Si элементами Ш-V группы Периодической системы приводит к появлению в запрещенной зоне энергетических уровней, лежащих вблизи границ зон с энергиями порядка 0,01 эВ, это «мелкие» примеси. Уровни элементов VI группы лежат глубоко в запрещенной зоне, это «глубокие» примеси. При этом влияние глубоких центров на параметры полупроводниковых материалов гораздо разнообразнее, чем мелких. Так, например, в 5-омном n-кремнии (NMen=1015cm"3) изменение концентрации мелкой примеси на 1% практически не скажется на параметрах материала, но наличие золота с концентрацией Nrn =0,01 NMCT.~ 1013см"3 приведет к значительному уменьшению времени жизни носителей [81].

Глубокие примесные уровни в полупроводниках могут являться как центрами прилипания, так и рекомбинации. Следовательно, их введение может увеличивать скорость рекомбинации, резко уменьшая времена жизни неосновных носителей тока, что необходимо для увеличения быстродействия активных элементов некоторых полупроводниковых приборов, в частности, инжекционных лазеров.

Если в исходный низкоомный материал n-или р-типа ввести глубокую примесь в концентрации, сравнимой с концентрацией исходной мелкой примеси, то вследствие перераспределения носителей тока между мелкими и глубокими примесными состояниями можно получить компенсированный материал с высоким удельным сопротивлением.

Примеси S, Se, Те в германии и кремнии имеют энергии ионизации, соответствующие «окнам» прозрачности атмосферы при 3,5 и 10 мкм, что делает эти материалы перспективными для создания фотоприемников ИК-излучения.

Как известно, Ge и Si образуют твердые растворы во всем диапазоне концентраций. По мере увеличения содержания Si в сплаве ширина запрещенной зоны и энергия ионизации примеси постепенно растет. Используя твердые растворы Ge-Si, легированные глубокими примесями, можно получить материал с точно регулируемой длинноволновой границей фотопроводимости.

Фотоприемники с очень узкой спектральной областью чувствительности могут быть построены на основе использования переходов электронов в возбужденные состояния примеси.

Кроме прикладного интереса, полупроводники с глубокими уровнями являются прекрасным модельным объектом для проверки теоретических представлений. Начиная с 50-х годов, опубликовано большое число работ по расчету зонной структуры полупроводников, энергетических спектров примесей, сечения поглощения и сечения захвата. Сравнение результатов теории и эксперимента дает хорошее совпадение для мелкого примесного центра, прекрасное для возбужденных состояний, но погрешность вычислений параметров глубокого центра составляет 0,5 эВ [43]. До сих пор не существует адекватной модели глубокого примесного центра. Поэтому экспериментальные работы по исследованию поведения глубоких примесей в полупроводниках, в частности в Ge, являются актуальными.

Перспективы получения новых экспериментальных данных для развития представлений о природе глубоких примесей в полупроводниках и возможность новых технических приложений таких материалов стимулируют продолжение исследований в данном направлении.

Цели и задачи работы.

Основная цель диссертационной работы - экспериментальное исследование неравновесных электронных процессов в германии, легированном серой, селеном, теллуром и кремнием. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Создание экспериментальных установок для оптических измерений, для исследования эффекта Холла, измерения времени жизни неравновесных носителей, регистрации вольтамперных характеристик.

2. Освоение технологических процессов получения монокристаллов германия, легированных халькогенами и кремнием, структур с p-i-n-переходами различными методами: горизонтальной перекристаллизацией, газотранспортной эпитаксией, диффузией.

3. Исследование спектров примесной фотопроводимости полученных кристаллов и структур с различными уровнями легирования.

4. Изучение электрических и релаксационных свойств примесей халькогенов в кристаллах и p-i-n-структурах.

5. Теоретический анализ полученных результатов, выяснение причин различий в поведении примесей S, Se, Те в германии.

Структура и содержание диссертации.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка используемой литературы из 134 наименований. Работа изложена на 143 страницах, включая 44 рисунка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Проведенные исследования неравновесных электронных процессов в германии с примесями халькогенов и кремния позволили получить ряд новых данных о физических явлениях, происходящих с участием глубоких многозарядных примесей.

1. Впервые в спектрах фотопроводимости германия обнаружены спектральные линии переходов электронов с ионов халькогенов в возбужденные состояния; причем, возбужденное состояние теллура характеризуется положительным синглетом, а сера, селен вносят несколько пиков отрицательной полярности. Амплитуда фотосигнала в области особенностей сильно зависит от степени компенсации халькогенов мелкой акцепторной примесью галлия. Определены степени компенсации, оптимальные для наблюдения возбужденных состояний.

2. Из анализа спектров фотопроводимости определены энергетические зазоры между нейтральным атомом халькогена, однократно ионизованным, возбужденными состояниями и зоной проводимости германия. В соответствии с этими данными, возбужденное состояние теллура связано с Г-точкой, а серы, селена с L-точкой зоны Бриллюэна германия.

3. Возбужденное состояние однократно ионизованного теллура связанное с Г-точкой зоны Бриллюэна германия является резонансным. После оптического возбуждения электрон переходит путем туннелирования в абсолютный минимум зоны проводимости и увеличивает сигнал фотопроводимости.

4. Возбужденные состояния (ВС) однократно ионизованных примесей серы и селена локализованы в L-точке зоны Бриллюэна. Их отрицательный вклад в фотопроводимость (ФП) объяснен изменением симметрии примесного центра после возбуждения, и последующего возврата его в основное состояние.

5. В спектрах ФП твердых растворов Gei.xSix х=(1,5-4,5)%, легированных теллуром и селеном, обнаружены аналогичные линии ВС и увеличение энергий ионизации и связи с ростом процентного содержания кремния.

6. Совместное введение в решетку германия атомов теллура и селена дало аддитивный вклад в спектр фотопроводимости. Следовательно, наблюдавшиеся ранее линии в спектрах обусловлены одиночными атомами в узлах кристаллической решетки, а не многоатомными комплексами какого-либо типа.

7. Для повышения фоточувствительности образцов, была изготовлена и исследована серия p-i-n-диодов, легированных халькогенами. На образцах с примесью серы выявлено еще два новых возбужденных состояния, на образцах с селеном - пять. Обнаружены линии переходов электронов из возбужденных состояний валентной зоны на уровень нейтрального селена. Возбужденные состояния идентифицированы в соответствии с результатами теоретической работы Фолкнера [18].

8. Обнаружено и объяснено соответствие спектральной линии перехода в ВС иона теллура гауссиану, а серы, селена - лоренциану.

9. Анализом комплекса электрофизических параметров халькогенов объяснено различие спектров возбужденных состояний ионов теллура и серы, селена: первый вызывает релаксацию решетки германия, вторые - дисторсию.

10. Выполненный теоретический расчет спектральной зависимости сечения фотоионизации примеси селена в германии и сопоставление с экспериментальным спектром, показало, что волновая функция электрона может быть представлена центральной частью в виде 8-функции и кулоновского шлейфа.

11. В p-i-n-диоде Ge:Se по измеренной температурной зависимости времени релаксации фотопроводимости определена энергия ионизации селена, являющегося центром прилипания.

12. Измеренная спектральная зависимость времени релаксации фотопроводимости в примесной области в пределах точности эксперимента остается постоянной и резко снижается в области фундаментальных переходов.

13. Напряжение смещения килогерцовой частоты, приложенное к pin — диоду Ge.Se, вызывает расщепление вольтамперной характеристики, что объясняется электрической перезарядкой примесных состояний в базе структуры и накоплением заряда инжектированных носителей.

14. Определены оптимальные температурные и временные режимы легирования германия при диффузии, газотранспортной эпитаксии, горизонтальной перекристаллизации. Измерены коэффициенты растворимости халькогенов в германии, сегрегации, коэффициенты диффузии.

15. Создан комплекс аппаратуры для изготовления легированных образцов, исследования электрических, фотоэлектрических, релаксационных характеристик полупроводников с глубокими уровнями.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Особенности ФП германия с примесью теллура // П Респ. конф. по фотоэл. явл. в полупр.: Тез. докл., - Одесса, 1982. - С.199.

2. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Особенность в спектре фотопроводимости германия, легированного теллуром // ФТП. - 1982. - Т. 16, Вып. 10. - С. 1855.

3. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Устройство для измерения концентрации носителей заряда в проводящих материалах // Авт. свид. № 1112316 - 1984г.

4. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Возбужденные состояния примеси Se в Ge // ФТП. - 1985. - Т. 19, Вып. 4. - С. 749-750.

5. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Возбужденные состояния примесей халькогенов в германии // Микроэлектронные устройства. Проектирование и технология: Межвузовский сборник, г. Красноярск: Кр.ПИ, 1988. - С. 107-110.

6. Ушаков А.Ю., Радчук Н.Б., Штеренгас P.M. Фотопроводимость, связанная с примесью теллура в германии // ФТП. - 1995. - Т. 29, Вып. 3. - С. 483-486.

7. Ушаков А.Ю., Радчук Н.Б., Штеренгас P.M. Возбужденные состояния серы и селена в германии // ФТП. - 1995. - Т. 29, Вып. 4. - С. 754-756.

8. Штеренгас P.M., Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Энергетические спектры примесей халькогенов в германии // Рос. Конф. «Инновационные наукоемкие технологии для России»: Тез. докл., - С.Петербург, 1995, ч.9 - С. 129.

9. Штеренгас P.M., Радчук Н.Б, Ушаков А.Ю. Примесная фотолюминесценция халькогенов в германии // там же, - С. 130.

10. Ushakov A.Yu., Radchuk N.B., Shterengas R.M. Excited states of chalcogen impuries in Ge // 18 th International Conference on Defects in Semiconductors. -Japan, Sendai.- 1995. - P. 128.

П.Ушаков А.Ю., Штеренгас P.M., Радчук Н.Б. Энергетические спектры возбужденных состояний примесей халькогенов в германии // 2-я Рос. конф. по физике полупроводников: Тез. докл., - Зеленогорск, 1996. - С. 154.

12. Ушаков А.Ю., Штеренгас P.M., Штеренгас JI.M., Радчук Н.Б., Возбужденные состояния ионов халькогенов в германии // ФТП. - 1998. - Т. 32,Вып. 2.-С. 155-158.

13. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Бесконтактный метод экспресс-измерения времени жизни неосновных носителей в полупроводниках // Всерос. научн. конф. ФПП-2002: Тез. докл., - С.Петербург, 2002. - С. 228.

14. Ушаков А.Ю., Радчук Н.Б. Бесконтактное измерение времени жизни // 17-я Межд. н-т. конф. по фотоэл. и приб. ночн. видения:Т.д.,- Москва, 2002.- С.60.

15. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Энергетические спектры халькогенов в сплавах GexSij.x // VII-я Всерос. конф. по пробл. науки и высш. шк. «Фунд. иссл. в техн. универс.»: Тез. докл., - С.Петербург, 2003. - С. 252-253.

16. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Оптические переходы возбужденных состояний халькогенов в германии // Межд. конф. «Оптика, оптоэлектроника и технологии»: Тез. докл., - Ульяновск, 2003. - С. 71.

17. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Бесконтактный метод измерения времени жизни неравновесных носителей заряда в полупроводниках // ПТЭ. - 2003. - N 3. - С. 112-115.

18. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Примесная фотопроводимость халькогенов в твердых растворах Gei.xSix // ФТП. - 2005. - Т. 39, Вып. 5. - С. 550-551.

19. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Оптические переходы в германиевых p-i-n-структурах // IX Всерос. конф. по пробл. науки и высш. шк. «Фунд. иссл. в техн. универс.»: Тез. докл., - С.Петербург, 2005. - С. 138-139.

20. Радчук Н.Б., Ушаков А.Ю. Рекомбинационные процессы в германии с примесью селена // Межд. конференция «Опто-наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы»: Тез. докл., - Ульяновск, 2005. - С. 84.

1. Цидильковский И.М. Зонная структура полупроводников. М.: Наука, 1978. -328 с.

2. Arthur J.B., Baynham А.С., Fawcett W., Paige E.G.S. Optical absorption due to free holes in germanium: a comparison of theory and experiment // Phys. Rev. -1966.-V. 152.-P. 740-745.

3. Zwerdling S., Button K.J., Lax В., Roth L.M. Internal impurity levels in semiconductors: experiments in p-type silicon // Phys.Rev.Lett.- 1960.-V.4. P.173.

4. Mckelvey J.P. Solid state and semiconductor physics. New York: Harper and Row, 1966.-217 p.

5. Levinger В., Frankl D. Cyclotron resonance measurements of the energy band parameters of germanium // Journ. Phys. Chem. Solids. 1961. - V.20, N3,4. - P. 281-288.

6. Hensel J., Hasegawa H., Nakayama M. Cyclotron resonance in uniaxially stressed silicon. Nature of the covalent bond // Phys. Rev. -1965. -V.138, N1A. -P.225-238.

7. Захарченя Б.П., Сейсян Р.П., Варфаломеев A.B. Осцилляции магнетопоглощения и экситонные состояния в германии // Труды IX Международной конференц. по физике полупроводников. 1968. -М.: Академия наук, Ленинград. - С. 287.

8. Арицуми Т., Иопгада А., Саваки Н. Плотность состояний и хвосты зон в минимумах (ООО) и (100) сильно легированного германия // Труды IX Международной конференц. по физике полупроводников. 1968. -М.: Академия наук, Ленинград. - С. 114.

9. MacFarlane G.G., McLean T.P., Quarrington J.E., Roberts V. Fine structure in the absorption-edge spectrum of Si // Phys. Rev. 1958. - V. 111. - P. 1245.

10. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. М.: Наука, 1978.- 615с.

11. Бонч-Бруевич B.JI., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1977. - 672 с.

12. Peierls R. Zur Theorie des Diamagnetismus von Leitungselektronen // Z. Phys. -1933.-B.80.-S. 763.

13. Wannier G. The structure of electronic excitation levels in insulating crystals // Phys. Rev. -1937. V. 52. - P. 191.

14. Adams E.N. The crystal momentum as a quantum mechanical operator // J.Chem. Phys. 1957.-V. 21.-P. 2013.

15. Пекар С.И. Метод эффективной массы электрона в кристалле // ЖЭТФ. -1946. Т. 16. - С. 933-936.

16. Kohn W. Shallow impurity states in silicon and germanium // Solid State Phys. -1957.-V. 5.-P. 257.

17. Faulkner R.A. Higher donor excited states for prolate-spheroid conduction bands: a reevaluation of silicon and germanium // Phys. Rev. 1969. - V. 184, N 3. - P. 713-721.

18. Jones R.L., Fisher P. Spectroscopic study of the deformation-potential constants of group-Ш acceptors in germanium // Phys. Rev. 1970.- V. B2. - P. 2016.

19. Ning Т.Н., Sah C.T. Multivalley effective-mass approximation for donor states in silicon. I.Shallow-level group-V impurities // Phys. Rev. 1972. - V. B4. - P.3468.

20. Ройцин А.Б. Теория глубоких центров в полупроводниках // ФТП. 1974. -Т. 8, Вып. 1.-С.З.

21. Breitenecker М., Sexl R., Thirriing W. On the effective mass approximation // Zs. Phys. 1964. - V. 182.-S. 123.

22. Glodeanu A. Helium-like impurities in semiconductors // Phys. St. Sol. 1967. - V. 19.-K43.

23. Castner T.G. Configuration mixing of subsidiary minima: corrections to the ground-state wave function for donors in silicon // Phys. Rev.- 1970. -B2.- P.4911.

24. Wilson D.K., Feher G. Electron spin resonance experiments on donors in silicon. III. Investigation of excited states by the application of uniaxial stress and their importance in relaxation processes // Phys. Rev. -1961. V. 124. - P. 1068-1083.

25. Kohn W., Luttinger J.M. Theory of donor states in Si // Phys. Rev.- 1955. V. 98, N. 4.-P. 915-922.

26. Bebb H.B., Chapman R.A. Application of quantum defect techniques to photoionization of impurities in semiconductors // J. Phys. Chem. Sol. 1967. - V. 28,N. 10.-P. 2087-2097.

27. Bebb H.B., Chapman R.A. Theory of deep impurity centers in semiconductors // Proc. 3rd Int. conf. on photoconductivity: New York. Pergamon Press, 1971. - P. 245.

28. Lucovsky G. On the photoionization of deep impurity centers in semiconductors // Solid State Commun. 1965. - V. 3, N. 9. - P. 299-302.

29. Каллуэй Дж. Теория энергетической зонной структуры. -М.: Мир, 1969.

30. Харрисон У. Псевдопотенциалы в теории металлов. -М.: Мир, 1969.

31. Glodeanu A., Gartner P., Rusu P. A bi-particle theory of local states in non-metallic crystals by using the pseudopotential method // Rev. Roum. Phys. 1974. -V. 19.-P. 921.

32. Hermanson J., Phillips J.C. Pseudopotential theory of excitation and impurity states // Phys. Rev. 1966. - V. 150. - P. 652.

33. Лифшиц И.М. О вырожденных регулярных возмущениях. 1.Дискретный спектр// ЖЭТФ. -1947. Т. 17. - С. 1017-1025.

34. Лифшиц И.М. О вырожденных регулярных возмущениях. П.Квази-непрерывный и непрерывный спектры //ЖЭТФ. 1947. - Т. 17. - С.1076-1089.

35. Koster G.F., Slater J.C. Wave functions for impurity levels // Phys. Rev. 1954. -V. 95,N. 5.-P. 1167.

36. Koster G.F., Slater J.C. Simplified impurity calculation // Phys. Rev. 1954. - V. 96,N. 5.-P. 1208-1223.

37. CallawayJ, Hughes A.J. Localized defects in semiconductors // Phys. Rev. 1967. -V. 156.-P. 860.

38. Bethe H.A. Termaufspaltung in Kristallen // Ann. Phys. 1929. - V. 3. - РЛ 33.

39. Людвиг Дж, Вудбери Г. Электронный спиновый резонанс в полупроводниках. М.: Мир, 1964.

40. Рябоконь В.Н., Свидзинский К.К. Акцепторные примеси замещения в полупроводниках// ФТП. -1971. Т. 5. - С. 1865.

41. Watkins G.D., Messmer R.P. Treatment for a deep level in a semiconductor // Proc. 10 th Int. conf. on the Physics of semiconductors, MIT, Cambridge, Pub. CONF 700801 USAEC: National Technical Information Service, Springfield, Virginia, 1970.-P. 623.

42. Волков Б.А., Панкратов О.А. Электронная структура точечных дефектов в полупроводниках А4В6 //ЖЭТФ. 1985. - Т. 88, Вып. 1. - С.280.

43. Phillips J.C. Dielectric theory of impurity binding energies, I. Group V donors in Si and Ge // Phys. Rev. 1970. - V. B1. - P. 1540.

44. Phillips J.C. Dielectric theory of impurity binding energies, П. Donor and isoelectric impurities in GaP. // Phys. Rev. 1970. - V. Bl. - P. 1545.

45. Васильев А.Э., Ильин Н.П., Мастеров В.Ф. Аналитическое решение проблемы глубокого центра методом непрерывных дробей // ФТП. 1983. -Т. 17,Вып. 10.-С. 1823.

46. Мастеров В.Ф. Глубокие центры в полупроводниках // ФТП. 1984. - Т. 18, Вып. 1. - С. 3.

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

48. Болтакс Б.И., Бахадырханов М.К., Городецкий С.М., Куликов Г.С., Компенсированный кремний. -Л.: Наука, 1972. 121 с.

49. Pantelides S.T. The electronic structure of impurities and other point defects in semiconductors //Rev. Mod. Phys. 1978. - V. 50, N. 4. - P. 797-858.

50. Tyler W.W. Deep level impurities in germanium // Proc. of the 1958 Intern. Conf. on Semicond.: Rochester, Aug. 18-22, J.Phys.Chem. Solids. -1959. -V.8. p.59-65.

51. Newman R., Tyler W. Photoconductivity in germanium // Solid State Phys. -1959. V.8.-P.49.

52. Глинчук К.Д., Литовченко H.M., Миселюк Е.Г. Захват и прилипание электронов на положительно заряженных атомах теллура в германии // ФТТ. -1963. Т. 5, Вып. 3. - С. 942-944.

53. Игнатков В.Д., Косенко В.Е. Диффузия теллура в германии ФТТ. 1962. -Т. 4, Вып. 6.-С. 1627-1631.

54. Susila G. Recombination in tellurium-doped n-type germanium // Proc.Nuclear Phisics solid state phys.: Sumpos, Bombay 1968. 3. -P.411.

55. Pearton S.J. A study of deep metal- related centers in germanium by capacitance spectroscopy // Solid-State Electronics. 1982.- V. 25, N. 6. - P. 499-503.

56. Астафьев Н.И., Беглов Б.И., Самойлова B.H. // Отрицательное смещение границы примесной фотопроводимости германия с теллуром ФТП. 1985. -Т. 19,Вып. 2.-С. 336.

57. Тарасова И.М., Гужова И.П., Беглов Б.И. Фотоэлектрические характеристики германия, легированного теллуром // Физ. электроника. Республиканский межведомственный научно-технический сборник. Львов: В.школа, 1977. -Вып.14. - С. 43-45.

58. Романычев Д.А., Заболотникова Г.А., Солнышкова В.И. Исследование примесных состояний серы, селена и теллура в германии // Легированные полупроводниковые материалы М.: Наука, 1985. - С. 13-16.

59. Осипьян Ю.А., Прокопенко В.М., Тальянский В.И. Об энергетических уровнях Se в Ge //Письма в ЖЭТФ. 1984. - Т. 39, Вып. 3. - С. 126-129.

60. Махмудов А.Ш., Хабибуллаев П.К., Хакимов З.М., Левин А.А. Об энергетических уровнях Se и комплекса с его участием в Ge // Письма в ЖЭТФ. 1985. - Т. 41, Вып.8. - С. 348-349.

61. Pearton S.J. The electronic states of some metal impurities in germanium // Aust. J.Phys. 1982. - V. 35, N 1. - P.53-58.

62. Grimmeiss H.G., Larsson K, Montelius L. Hydrogen-like excited states of a deep donor in germanium // Solid State Commun. 1985. - V.54, N. 10. - P.863-865.

63. Grimmeiss H.G., Montelius L., Larsson K. Chalcogens in germanium // Phys. Rev. 1988. - V. B37, N. 12. - P. 6916-6928.

64. Janzen E., Stedman R., Grossman G., Grimmeiss H.G. High resolution studies of sulfur- and selenium-related donor centers in silicon // Phys. Rev. 1984. - V. B29, N.4.-P. 1907-1918.

65. Ланно M., Бургуэн Ж Точечные дефекты в полупроводниках, Теория М.: Мир, 1984.-263 с.

66. Kogan S.M., Lifshits Т.М. Photoelectric spectroscopy a new method of analysis of impurities in semiconductors // Phys. Status Solidi (a). - 1977. - V. 39. - P. 11.

67. Grimmeiss H.G., Kleverman M. Spectroscopic studies of point defects in silicon and germanium // 2nd Int. Autumn Meet. Proc.: Getter, and defect Eng. Semicond. Technol. (GADEST 87): Garzau, Oct.l 1-17, 1987,- Frankfurt Oder, 1987.- P.43-51.

68. Ramdas A.K., Rodriguez S. Spectroscopy of the solid-state analogues of the hydrogen atom: donors and acceptors in semiconductors // Rep. Prog. Rhys.- 1981. -V. 44,N. 12.-P. 1297-1387.

69. Reuszer J.H., Fisher P. An optical determination of the ground-state splittings of group-V impurities in germanium // Phys. Rev. 1964. - V. 135, N. 4A. - P. A1125-A1132.

70. Grimmeiss H.G. Deep energy levels in semiconductors // Proc. 17th Int.Conf.on Defects in Semiconductors: San Francisco, Calif., Aug.6-10, 1984. New York, Berlin, Heidelberg, Tokyo, 1984. - P.589-600.

71. Grimmeiss H.G. Optical experiments on deep centers in semiconductors // Helvetica Physica Acta. 1983. - V. 56, N. 1-3. - P. 317-327.

72. Nilsson G., Nelin G. Phonon dispersion relations in Ge at 80K, // Phys. Rev. -1971. V. B3,N. 2. - P. 364-369.

73. Бакиров М.Я. Электронные приборы на основе твердого раствора Ge-Si. -Баку: ЭЛМ, 1986. 140 с.

74. Herman F., Glickaman M., Parmenter B. Semieonduct.alloys progress in semiconductors // 1957. - V. П, pt.I, London, Helwood.

75. Кустов Е.Ф., Мельников E.A., Сутченков A.A., Левадний А.И., Филиков В.А. Зонная структура твердых растворов германия и кремния // ФТП. 1983. -Т. 17,Вып. 5, С. 769-772.

76. Yohnson E.R., Christian S.M. Some properties of germanium-silicon alloys // Phys. Rev. 1954. - V. 95. - P.560.

77. Лупал M.B., Лютович К.Л., Панов М.Ф., Пихтин А.Н., Попов В.А. Параметры зонной структуры твердых растворов SixGei.x // ФТП. 1990. - Т. 24,Вып. 9.-С. 1604-1607.

78. Landolt Н, Borstein R. Numerical data and functional relationships in science and technology//New Series. Semiconductors., Subv. A.N.Y. 1982. - V. 17.

79. Аждаров Г.К., Ганиев A.C., Шахтахтинский М.Г // Изв. АНАзССР, серия физ. тех. и мат. наук. - 1980. -N. 1. - С. 651.

80. Берман Л.С., Лебедев А.А. Емкостная спектроскопия глубоких центров в полупроводниках. Ленинград: Наука, 1981. - С. 176.

81. Юм-Розери В., Рейнор Г.В. Структура металлов и сплавов // М.: Металлургиздат, 1959. - С. 56-81.

82. Аждаров Г.К., Ганиев А.С., Шахтахтинский М.Г Энергетический спектр донорных состояний теллура в монокристаллах твердых растворов германий-кремний // ФТП. 1979. - Т. 13, Вып. 12. - С. 2297-2301.

83. Ma Q.M., Wang K.L., Schuman J.N. Band structure and symmetry analysis of coherently grown Sii.xGex alloys on oriented substrates // Phys. Rev.B. 1993. -V. 47, N. 14. -P.1936-1953.

84. Sah C.T, Noyce R.N., Shockley W. Carrier generation and recombination in p-n junctions and р-n janction characteristics // Proc. ШЕЕ. 1957. -45. - P. 1228.

85. Карагеоргий-Алкалаев П.М., Лейдерман А.Ю. Фоточувствительность полупроводниковых структур с глубокими примесями. Ташкент.: ФАН, 1981.-С. 199.

86. Bakanowski А.Е., Forster J.H. Electrical properties of gold-doped diffused silicon computer diodes // Bell syst. techn. journ. 1960. - V. 39. - P. 87.

87. Ghandhi S.K., Thiel F.L. The properties of nichel in silicon // Proc. IEEE. 1969. -57.-P. 1484.

88. Казаринов Р.Ф., Сурис P.A., Шенкерман A.B. Электрические свойства переходов, образованных примесями с глубокими уровнями // ФТП. 1970. -Т. 4, Вып .11. - С. 2088-2098.

89. Штеренгас P.M., Исследование возбужденных состояний примесей халькогенов в германии: канд. диссертация, 1995,150 с.

90. Имамов Э.З., Пахомов А.А., Яссиевич И.Н. Модель глубокого примесного центра в многодолинных полупроводниках // ЖЭТФ. 1987. - Т. 93, Вып. 4. -С. 1410-1418.

91. Munakata С., Honma N., Itoh Н. A nondestructive method for measuring lifetimes for minority carriers in semiconductor wafers using frequency-dependent ac photovoltages // Jap. J. of Appl. Physics. 1983. - V. 22, N. 2. - P. L103-L105.

92. Стоунхэм A.M. Теория дефектов в твердых телах. -М.: Мир, 1978. Т. 1. -569 с.

93. Grimmeiss H.G., Janzen Е, Larsson К. Multivalley spin splitting of Is states for sulfur, selenium and tellurium donors in silicon // Phys. Rev. 1982. - V. B25, N. 4. - P. 2627-2632.

94. Hall L.H., Bardeen J., Blatt F.J. Infrared absorption spectrum of germanium // Phys. Rev. 1954. - V .95. - P. 559-561.

95. Grimmeiss H.G., Janzen E., Skarstam B. Electronic properties of selenium-doped silicon // J. Appl. Phys. 1980. - V. 51, N. 17. - P. 3740-3745.

96. Кекуа М.Г., Хуцишвили Э.В. Твердые растворы полупроводниковой системы германий-кремний. Тбилиси.: Мецниереба, 1985. - 175 с.

97. Александров А.Н., Никитин В.А. О выборе нормалей и методов градуировки призменных ИК-спектрометров // УФН. 1955. - Т. 61, Вып. 5. - С. 3.

98. Reiss Н. Chemical effects due to the ionization of impurities in semiconductors // J.Chem. Phys. 1953. - V. 21. P. 1209.

99. Reiss H., Fuller C.S., Morin F.J. Chemical interactions among defects in germanium and silicon // Bell Syst.Techn. J. 1956. - V. 35. - P. 535.

100. Fuller C.S. Diffusion of donor and acceptor elements into germanium // Phys. Rev. 1952. - V. 86, N. l.-P. 136-137.

101. Grimmeiss H.G., Janzen E. Chalcogen impurities in silicon. Deep centers in semiconductors // S.Pantelides. 1986. - Chapter 2. - P.87-146.

102. Bergman K., Grossmann G., Grimmeiss H.G., Stavola M., McMurray R.E. Applicability of the deformation-potential approximation to deep donors in silicon // Phys. Rev. -1989. V. В 39, N. 2. - P. 1104-1119.

103. Пейсахсон И.В. Оптика спектральных приборов. JI.: Машиностроение, 1975.312 с.

104. Тарасов К.И. Спектральные приборы. Ленинград: Машиностроение, 1977. - 365 с.

105. Паулинг Л. Природа химической связи. М.Л.: Госхимиздат 1947. - 433 с.

106. Ярив А. Введение в теорию и приложения квантовой механики. М.: Мир, 1984. - 359 с.

107. Звелто О. Принципы лазеров. М.: Мир, 1990. - 558 с.

108. Ридли Б. Квантовые процессы в полупроводниках. М.: Мир, 1986. - 304 с.

109. Гринберг А.А. Фотоионизация глубоких примесных центров в полупроводниках// ФТП. 1976. - Т. 10, Вып. 10. - С. 1872-1878.

110. Bebb Н.В. Application of the quantum -defect method to optical transitions involving deep effective-mass-like impurities in semiconductors // Phys. Rev. -1969.-V. 185.-P. 1116.

111. Курева И.А., Морозова B.A., Ярцев B.M. О сечении фотоионизации акцепторных уровней золота в германии п-типа // ФТП. 1973- Т. 7. - С. 1712.

112. Физика и материаловедение полупроводников с глубокими уровнями, под ред. Фистуля В.И. М.: Металлургия, 1987. - 229 с.

113. Балтенков А.С., Гринберг А.А. Учет кулоновского взаимодействия в модели Луковского при фотоионизации положительно и отрицательно заряженных примесных центров // ФТП. 1976. - Т. 10. - С. 1159.

114. Свойства элементов, справочник под ред. Самсонова Г.В. М.: Металлургия, 1976. - 599 с.

115. Ridley В.К. The photoionisation cross section of deep level impurities in semiconductors // J. Phys. - 1980. - V. C13. - P. 2015.

116. Быкова E.M., Лифшиц T.M., Сидоров В.И. Фотоэлектрическая спектроскопия, полный качественный анализ остаточных примесей в полупроводнике // ФТП. 1973. - Т. 7, Вып. 5. - С. 986.

117. Рыбкин С.М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. М.: физ.-мат. лит., 1963. - 495 с.

118. Гринберг А.А. Температурная зависимость времени жизни неравновесных носителей тока в полупроводниках при рекомбинации на многозарядных центрах // ФТТ. Сб. статей. 1959. - т.П, 192 с.

119. Hall R.N. Recombination of electrons and holes in germanium // Phys. Rev. -1952.-V. 87.-P. 387.

120. Ш.Адирович Э.И., Гуро Г.М. Характеристические времена электронных процессов в полупроводниках // ДАН СССР. 1956. - Т. 108. - С. 417.

121. Физические величины, под ред. Григорьева И.С. и Мейлихова Е.З. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

122. Градштейн И.М., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. -М.: Наука, 1971.

123. Phillips J. С. Dielectric definition of electronegativity // Phys. Rev. Lett. 1968. -V. 20. - P. 550.

124. Бацанов C.C. Электроотрицательность элементов и химическая связь. -Новосибирск: Изд. Сиб. отд. АН СССР, 1962. 196 с.

125. Бацанов С.С. Структурная рефрактометрия. М.: Изд. МГУ, 1959. 223 с.

126. Некрасов Б.В. Основы общей химии. СПб, М.:Лань, 2003, т.1, т.2.

127. Данлэп У. Введение в физику полупроводников. М.: ИЛ, 1959.

128. Буляница Д.С., Гринберг А.А. Оптические переходы между уровнями глубокого примесного центра // ФТП. 1978. - Т. 12, Вып. 8. - С. 1582.

129. Галкин М.Г., Пенин Н.А., Соловьев Н.Н. Влияние элекгрон-фононного взаимодействия на ширину линий спектра возбужденных состояний иона Zn" в германии // ФТП. 1985. - Т. 19, Вып. 3, С.512.

130. Белявский В.И., Шалимов В.В. Фотоионизация глубоких примесных центров в полупроводниках // ФТП. 1977. - Т. 11, Вып. 8, С. 1505.

131. Матроницкий Я.С., Рознерица Я.А., Чебан А.Г. Сечение фотоионизации глубоких центров в компенсированных полупроводниках // ФТП. 1973. - Т. 7, Вып. 2, С. 304.

132. Лоуден Р. Квантовая теория света. М.: Мир, 1976. - 488 с.

133. Бассани Ф., Пастори Парравичини Дж. Электронные состояния и оптические переходы в твердых телах. М.: Наука,1982. - 391 с.