Исследование собственного электронного спектра полупроводниковых твердых растворов Si x Ge1-x и Ga x In1-x As методами фотоэлектрической спектроскопии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

;анкт ^и^&кий о^двЙа Ленина и ордена октябрьской революции

электротехнический институт имени в.и.ульянова (ленина) .

На правах рукописи

Панов Михаил Федорович

ИССЛЕДОВАНИЕ СОБСТВЕННОГО ЭЛЕКТРОННОГО СПЕКТРА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ И ба^п,^ Аэ

МЕТОДАМИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Специальность: 01.04.10 - физика полупроводников

и диэлектриков

автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург - 1992

Работа выполнена в Санкт-Ппте-рбургском ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции электротехническом институте им. В,И.Ульянова (Ленина).

Научный руководитель -

доктор физико-математических наук прс^ссор Нихтнн Л.II. Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Тптков Л. 11. кандидат физико-математических наук Соловьев П.П.

Ведущая организация - Санкт-Петербургский тгхнкческий

университет

Защита диссертации состоится " С" ^Ь^Г^^/Л.г. в I \ час.ф О мин. па заседании еищаализир.шани: го совета К 063.36.10 СанктЛ! ,г>,])бургскогп ордена Л^нинь и ордена Октябрьской Ь волтцип -.шзкгрглехничеекого института им.Ь.И.Ульянопа<Ло-нина) гю адресу: , Синкт-1!< те^ург, ул. Нрф. [¡0110110, Ь.

С листе-ртацией ы-жно изинк:"'! иться л ппблиси н/ института. А птореф''1 ит раз-:«V.а!, " '

Учении гек.и.-тарь спениалпзиронанм'.-гг.- «. |-:тп

"ЛК-П ¡. . I .

; О С 0''Й С К

- .1

¿ИБЛЬО

ОШ!АН~ШАКТЕгМСТИКА FA БОHJ

Актуальность темы/ Интерес к фотоэлектрической спектроскопии как к методу исследования собственного электронного спектра полупроводников гызван несколькими причинами. Во-пер~ еых, он даэт возможность изучения состояний в широком диапазоне энергий. Во-вторых, обладает еысокой чувствительностью, что особенно важно в области края поглощения непрямозонных полупроводников. В-третьих, позволяет исследовать объемные и пленочные образцы, а также различные структуры на их основе.

В качестве объектов исследования в настоящей работе выбраны твердые растворы SixGe-|_x и Gexini_xAs. Практическая важность этих двух полупроводниковых систем определяется возможностью изготовления на их основе фотоприемников для волоконно-оптических линий сеязй, работающих на длинах волн 0,9; 1,3 и 1,55 мкм. В определенном отношении твердые растворы SixGei_х и Gaxin-|_xAs могут конкурировать и дополнять друг друга. Система Si-Ge отличается высоким уровнем развития технологии ее исходных компонентов. Твердые растЕоры Са^п^Аа характеризуются большим диапазоном изменения сеойоте iipn значительном подобии их энергетических зонных структур.

Особый интерес представляют напряженные и квантовораз-мерпыо структуры на ochoeq этих полупроводников, за счет новых свойств позволяющие значительно расширить шс практическую значимость.

Предсказание свойств различных структур на основе твердых растворов SixGei-x и Gaxini.^Aa, создание оптоэлек-троншсс приборов требуют надежного знания параметров объемных материалов.

Целью настоящей работы являлось опрацел8ние собственного электронного спектра твердых растворов 3ixGei_x и Ga^in^^As , а также квантоворазмерных структур на примяра

GaO,47InOf53Ae/InP-

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи :

1. Измерение фотоэлектрических спектров твердых растворов ¿i ^ в области собственного поглошекия в широком диапазоне составов, при температурах 1С, 85 и 3~,0 К.

2. Определение ширины энергетических зазоров с помощью

анализа тонкой структуры спектров, а также их зависимостей от состава.

3. Расчет уровней квантования в квантово-размерной структуре ав0 47ino g3As/inP и идентификация наблвдаемых на спектре межподзонных переходов.

4. Выяснение роли акситонных аффектов в формировании фотоэлектрических спектров объемных материалов и квантово-раз-иерных структур.

Научная новизна работы состоит в:

1) экспериментальном наблюдении непрямых бесфоконных переходов в твердых рвстворах SixGe.,_x для составов с абсолютным минимумом зоны проводимости в направлении (100) зоны Бриллюэна;

2) определении виртуальных состояний, вносящих наибольший вклад в непрямые бесфононныв переходы в кремнии и германии;

3) нахождении зависимостей энергетических зазоров от состава твердого раствора SixGe.,_x ;

4) теоретической оценке влияния зоны Гг, на положение энергетических подуровней в квантоворазмерной структуре

Ga0.47In0,53WlnI> '

5) определении влияния экситонного поглощения на спектр

фотопроводимости сверхрешетки Gag ^n^ ^gAa/inP

Практическая значимость работы:

1. Получена информация об энергетических состояниях в твердых растворах SixGe-,_x и сверхрешетке g&0 »'¡ioq ^ka/lnV в наиболее важнее с практической точки зрения части спектра -области вблизи крчя собственного поглощения.

2. Определены зависимости энергетических зазоров от состава твордого раствора SixGe|_x , позволяющие осуществлять его контроль по положению бесфононной компоненты на спектре фотопроводимости.

3. Разработана методика определения ширины квантовой ямы по спектру фотопроводимости квантоворазмерной структур!)

Ua0,47In0,53 Аз/ТлР.

Научк^о аодоягн!'/?. на пзчиту:

I- Ьэнчсир.тети энергетического зазора Лс (в эЧ) от гогтакя т^ерж-го рдстгора с ус-тосты- 0,00;> эБ для темпера-

тур 10 и 8F К п с точностью 0,01 эВ лля температуры 300 К гут быть аппроксимированы квадратичными соотношениями: Г0,938+0,223х-0,195х(1-х), Т=Ю К Вр+.д (х) =-10,924+0,231х-0,164х(Т-х), Т=85 К

S G 10,85 +0,27х -0,Их (1-х), Т=300 К

Зависимость, энергетического зазора Г|- Lg от состава твердого раствора 3ixGe.|_x с точностью 0,01 эВ определяется выражением:

Е (х) - 0,76+1,68х - 1,08х (1-х), Т=Ю К .

2. Спектр фотопроводимости квантоворазмерной структуры Оа0 ^^Ing 5зАа/1пР в области мажподзонных переходов определяется процессами образования и диссоциации экситонов.

3. Температурная зависимость спектра фотопроводимости в области межподзонных переходов определяется энергетическим положением 13-уровня соответствующего экситона относительно континуума экситонных состояний.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: I п 2 Всесоюзных конференциях "Фотоэлектрические явления в полупроводниках" (Ташкент, 24-26 октября 1989 г. и Ашхабад, 23-25 октября 1991 г.); мездународной конференции по оптической хв-рактеризапии полупроводников (София, 2-4 августа 1990 г.); 12 Всесоюзной конференции по физике полупроводников (Киев, 23—2!; октября 1990 г.), а также научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского электротехнического института (1989, 1991 гг.).

П-ублпкапии. По результатам работы опубликовано 7 печатных работ, список которых приведен в конца автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит па введения, четырех разделов, заключения, приложения и спгска литературы, включающего 76 наименований. Основная часть работы изложена на 112 страницах машинописного текста. РяОотп содержит 43 рисунка и 5 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована- актуальность г-нбрзнной Сфор:-7лироЕана пель работы, научная новизна, практическая значимость и научные положения, выЕоеимые ка загглту.

В первом разделе кратко изложены основные представления зонной теории полупроводниковых твердых растворов замещения. Рассмотрены характерные особенности твердых растворов, выражающиеся в непрямых оптических переходах без участия фононов, в упшрении спектральных линий. На основе анализа литературных данных представлены результаты исследования энергетических зонных структур твердых раотворов 31х0в-,_х и са^п-^Аа В случае системы з^Ое^^ обсуждаются данные, полученные расчетным путем, а также различными экспериментальными методиками - спектроскопией оптического поглощения, по электроотражению и эллипсометрии. Отмечено, что на основе анализа тонкой структуры спектров оптического поглощения (в пергую очередь, благодаря наблюдению бесфононной компоненты) исследован энергетический зазор Г}- ь^ в области составов вблизи се . Данные спектроскопии поглощения по зазору

Для составов с абсолютным Де-минимумом зоны проводимости получены на образцах невысокого качества и являются весьма приближенными. Определение более широких энергетических зазоров проводилось с помощью методик электроотракения и эллипсометрии.

Теоретическое и экспериментальное исследование напряженных и квантоворазмерных структур на основе твердых растворов ЭАхОе^х продемонстрировало возможность значительно более широкого изменения запрещенной зоны этих материалов в случае, если толщина слоя меньше определенной критической. Предсказан пряыозонный характер квантово-размерных структур на их основе.

Обзор литературы по исследованию собственного электронного спектра теердых растворов свидетельствует о хорошей изученности энергетической зонной структуры этих полупроводника п. Наибольшее число исследований посеящзно сверхрешвгкам на основе этих твердых растворов. На основе результатов экспериментов по спектроскопии поглощения и фотопроводимости , а также теоретических исследований показано, что зонная структур квазипруме;-ш;х полупроводников отличается от структуры обгонного мл с.ркала н&.тичаем энергагпчб-ских подзон. Ь 11600т0х кока за .(ы г03.«£~.¥.40ол1 мгигочкс'-нпшг ирактич^сл-х ррйм^нении ккил -л .•рчгчл рн:; ?

0вх1п1-хАз/1пР и са^п^уА.а/ОаЛд. Отмечается существенная роль экситонных эффектов в формировании края собственного поглощения и фоточувствитвльности. Однако недостаточно исследованным представляется механизм этого явления.

Второй раздел посвящен описанию исследованных в работе образцов, технологии изготовления электрических контактов, а также методики спектроскопических измерений и схемы экспериментальной установки.

Фотоэлектрические спектры твердых растворов зз^Се^ получены как на объемных монокристаллах, так и на эпитаксиаль-ных слоях. В числе объемных образцов (они получены методом Чохральского): I) кремний марки КЦБ-Ю; 2) кремний, легированный углеродом (концентрация (1...5)-10*® см); 3) германий марки 1ДВ-5-200; 4) твердый раствор 31хОе.,_х . Пленки твердого раствора (толщина 5 и 2 готл) были выращены газофазной эпитаксией на кремниевой подложке марки КДБ-10. Состав материала, а также совершенство слоев контролировались соответственно с помощью рентгеноспектрального микроанализа и- элек-троннографического анализа. В пленках твердого раствора, исследованных в настоящей работе, влияние внутренних механических напряжений на ширину энергетических зазоров было незначительным. Такой вывод основан, прежде Еоего, на том, что толщина исследованных слоев в гетеро-структурах 312:Са]_а/31 значительно меньше толщины однородно напряженного слоя. В связи о этил напряженным является тонкий слой вблизи гете-рограницы, играющий незначительную роль в формировании сигнала фотоответа.

Образцы твердого раствора оа^п^^з представляли „. собой эпитаксиальные гетероструктуры на подложке из высоко-омного хпр. Пленка твердого раствора с составом х = 0,82 получена жидкофазной эпитаксией. Композиционная нелегированная сверхрешетка аа0 471110 53Аа/1пР получена методом молекулярно-лучевой эпитаксии.'

Контакты к образцам (омические н выпрямляющие) создавались с использованием лазерной технологии.

Установка для определения спектральных зависимостей фотопроводимости и фототока короткого замыкания (КЗ) р-п переходов создана на базе светосильного монохроматора МИР-2.

- б -

Источником излучения служила галогенная лампа накаливания. Разрешающая способность по энергия была не хуже В мэВ в диапазонах 0,64...О,98 и 2,00...2,64 эВ, 2 мэВ в диапазоне О,98...2,00 эВ и 4 мсВ диапазоне 2,64...3,6 эВ. Перед измерениями была знполнена градуировка системы монохроматор - источник по спектральному распределению мощности излучения. Величина сигнала гга выходе регистрирующего устройства относилась к числу падающих фотонов, и все полученные спектры являлись, таким образом, зависимостями квантового выхода от энергии фотона. В ходе•измерений контролировалась форма люкс-амперной характеристики образцов. Влияние роста квантового выхода фотоэффекта в твердых растворах ае,.^ при энергиях фотона более 3 эВ было оценено как незначительное.

Для проведения измерений использовались заливные металлические гсриостаты. Регистрация сигнала производилась как на постоянном токе, так и ка переменном - методом синхронного детектирования.

В третьем разделе представлены результаты исследования твердых растворов 31х(;е1_х методами фотоэлектрической спектроскопии. Определены спектры фотопроводимости образцов вз^Се^ и фототока КЗ в области собственного поглощения при температурах 10, 85 и 300 К. На спектральных кривых в виде перегибов нашли отражение межзонные оптические переходы. Бее спектры состоял!; из двух участков, имеющих различие, связанное с величиной параметра «<з, где а- коэффициент поглощения, <1 - характерный размер образца. Первый участок, отвечает области края поглощения, соответствующей малым « и с*а<1. При этом фотоэлектрический сигнал пропорционален и . Второй участок характеризуется большими коэффициентами поглощения ( схс1> I). В атом случае с ростом а поглощение света все более локализуется вблизи освещаемой поверхности, что обычно вызывает уменьшение фотосигнала.

В работе впервые наблюдалась тонкая структура спектров фотоотйбта твердых растворов "•1х0е1_х с абсолютным ¿^-минимумом зоны проводимости (311), обусловленная непрямыми эк-оитонннми переходами как л участием, так и без участия фоно-нов.

Споктры .{о еопро). одвм.-с'гй 1 i; 0о е ООЛМСГК Кр-чя по"

мощения пун Т--10 К приведены на ркс.1. Отчетливо виднн непрямые и прямые экситонные переходы. Экспериментально опредя-18ны энергии фононов. Они составляют для 31 Ер0=58, 15^=48, 1ГД=18 мэВ, для оз Е;го=2а, Е^Л=Э мэВ, что хорошо согласуется ; известными литературными данными.

Исследование фотоэлектрических спектров 51 и йе обнаружило наличие заметной 5есфононной компоненты в сремниевых образцах (это в одинаковой степеии относит-зя как к объемным кристал-там, так и к эпитакоиальным ьленкам). В германиевых образцах она во всех экспериментах была неразличима. По-

Рио.1. Спектры фотоответа и йе

зкольку вероятность бесфононных переходов находится в обратно™ 1ропорциональной зависимости от квадратов энергетических зазоров между конечным и виртуальным состояниями, логичным было зняснить, не следует ли различие интенсивности ей бесфононных;» 1ереходов в "чистых" и Се непосредственно из зонных зтруктур этих полупроводников. Для этого методом теоретико-группового анализа определены виртуальные состояния (без.учз-га спина), через которые, идут непрямые бесфононные переходы. 5ыл рассмотрен вопрос о равенства или неравенстве нулю мат-зичных элементов этих переходов: для кремпия

<Д,|0л«вА«' ¿г,51Г^> ,, для германия CL.lv^¿ЧО где Г» п у*4^ _ ОП0ратОрН электрон-фотонно-

:о взаимодействия и рассеяния соответственно. С учетом воз-ложных симметрий рассеивающих потенциалов матричные элементы утя переходов с рассеянием электронов и дырок соответственно тмеют вид:

для кремния

<Д,| Vй'I Г„><Гп|3?.г«|Гг'5> <Д«1 УЛЧГ„>< г„1 Г'}5> <Г£1 V4«! ДиХДп1ХР,11 Д, >

для германия < ц| V I Г„>< Г„| йГ'51 Г«) и

<гг'5|у1'г1и><и1^г,511,>.

В результате получено, что непрямые бесфононные переходы идут в основном через ближайшие виртуальные состояния: в - электронные через Гг'(Г^) а Г15(Ге, 1^) и дырочные через 1.3(14), в се - электронные через Г2'(Г,р и дырочные через Ьз (Ь6)- Таким образом, наиболее близкое к конечному виртуальное состояние существует в германии Г2'(Г.р. Поэтому более высокая интенсивность бесфононных переходов в кремнии не является следствием особенностей зонной структуры, а связана с большим количеством несовершенств в структуре кремния (среди наиболее характерных - кислород и кислородсодержащие комплексы).

Край собственного поглощения определяется порогом непря мых переходов. Полученные в этой области спектры фотоответа твердых растворов 31х0е1_у_ характеризуются сдвигом края фо-точуЕствительности в сторону меньших энергий фотона с ростом содержания германия, сопровождающимся ростом интенсивности бесфононной компоненты и уширешгем спектра. Экспериментально наблюдаемый край фоточувствительносл! гетеропереходов 31х(;01_х/1и для составов х=0,6...1,и при комнатной температуре соотьетствует порогу непрямых переходов с поглощением ТО-фононов.

Величина экситонной запрещенной зоны твердых растворов о ^Сс^ определялась по положению порога непрямых бесфоаоннш переходов (Г{--Д6 и а для германия - по фоношшм

компонентам. При тимпоратурах 10 и 85 К участки спектров, соответствующие бесфононной компоненте, аппроксимировались корневой зависимостью (рис.2). Ь остальных случаях, когда проводить аппроксимацию было нецелесообразно, определенно вс личин энергетических зазоров нроиидшюсь непосредственно по положения соотиетствущих особенностей на спектрах фотоотво1!

Б отличив ор сострроь вблизи ас , I! составах, близких * •>:. периоды Г| — п Г6-;.ишпиу;и,; -миг пгоьоди«ос1Г. происходи на ^ 04(3 ГКСОКОПи тч-ЬС :!Вг!ЫХ ПорЙХОЮЕ I!,. Ь ЭТОЙ области КОЗ;]-

Рис.2. Споктрц фототока р-n переходов в

области порога непрямых ¿eccfOHOHHUx переходов в тпер-дых растворах

фициент поглощения достигает величин 10® см"-1', что значительно больше, чем в области Г^-Г" в Ge( а ъ 1(7* В результате, особенности, связанные с переходами в Г7- и ^'-минимумы в спектре фотоответа не различимы, что объясняется практически отсутствием зависимости фотооткета от коэффициента поглощения в этой области спектра.

В настоящей работе впервые удалось спектрально различить непрямые пароходы в L*-минимум зоны проводимости в составах прооблапанием кремния.

Оценка погрешности определения энергий оптических пароходов показала, что она, главным образом, определявся уиш-реннег.-, спектральных л:..-ни, складывающимся из естежнгиного, температурного и вызванного флуктуаыиями состава.

- 10 -

Экспериментальные значения энергетических зазоров для различных составов твердого раствора лри Т=10 К при-

ведены на рис.3. Кружками отмечены литературные данные по и Со . Сплошные линии соответствуют рассчитанюм зависимостям (аналитические выражения приведены в таблице, а штриховые представляют собой литературные данные (метод электроот-раженкя). Зависимость для зазора В^ тактически совпадает с данными, полученными ранее методом эллипсометрии.

твердого раствора

'Гил зазора Зависимость от состава, эИ Погрешность, эВ

г; дс 0,938*-0,223х-0,1Э5х(1-х) 0,005

п- ь; 0,76 +1,68х -1,08х (1-х) 0,02

Е, 2,09 +1,29х -О.ЗОх (1-х) 0,05

г; - г- 0,88 +3,22х -0,03х (1-х) 0,05

г; - г. 3,2 ч0,2 х ~0,6х (1-х) 0,1

Четвертый разлад посвящен изучению собственного электронного спектра твердого раствора Са0 471п0 53Ла. Результаты, полученные при исследовании объемного образца с составом х-0,82, хорошо согласуются с данными других исследований. Поэтому в настоящей работе основное внимание уделепо изучению квантоворазмерных структур на основе этих полупроводников на примере нелегированной сверхрешетки Са0>4^1п0)5зАя/1пР .

Экспериментально определены спектры фотопроводимости, параллельной слоям КРС (рис.4). Полученные кривые свидетельствуют о наличии энергетических подзон в собственном спектре структуры. Проявление межпи.дзошшх переходоз в виде максимумов говорит сб их экситонном характере.

В целях определения соответствия максимумов на спектрах фототока конкретным типам межподзонных переходов в работе выполнен раочет уровней квантования и энергий межподуровне-вых зазоров в КРС са0 471^ 5зЛз/1'пР. Сверхрешетка рассмотрена как структура с прямоугольными потенциальными ямами. При.этом гамильтонианы электронов (длг зоны Г6) и дырок (для зоны Г,) в приближении эффективной массы имеот вид:

Нсб'= {Ьгк^/2гл; +иеЦ)}^, и

Т^, + иь и)5чу

где б --±1/2 обозначает спин электрона, = -3/2.....+3/2 -

я-компоненту полного момента дырок, я0- масса свободного электрона, эффективная масса электрона. Энергетическая

матрица Ту„. имеет размерность 4x4. Уравнение ¡Зредингвра для дырок в приближении бесконечного спин-орбитального рас-

ч

в

я»

0,75 0,80 0.В5 0.90 0.91 Ь^ЭВ

Рис.4. Спектры фотопроводимости сверхрешетки Оа^п^зЛпР

где знаки "+" и различают подзоны легких и тяжелых дырок. (Из теории симметрии следует, что учет взаимодействия зон Г8 к Г7 влияет только на уровни квантования легких дырок.)

Расчеты проведены с использованием известных из литературы данных по твердому раствору 4711^53 Ав : коэффициенты Латтинжера => 5,16 и ¿г2= 1,58, величины разрывов зон ие« 0,23 эВ и иь= 0,38 эВ, аффективная масса электрона ■ 0,05 п^.

Проведено сопоставление результатов расчета, полученных при использовании однозонной модели, а также с учетом влияния спин-орбитального взаимодействия. Учитывая, что, например, для уровня при ширине квантовой ямы 50 к разница не превышает 3 мэВ, а при ширине 80 X - I мэВ, сделан вывод, что размерное квантование в структурах данного типа хорошо описывается в приближении бесконечного спин-орбитального расщепления, и все последующие расчеты выполнены в рамках однозонной модели. ...

С учетом .эмпврт&кйльпо'-оправленной разности энергий

щвпления и с учетом (в рамках теории возмущений) влияния зоны Г, соответственно имеет виц:

(М 2Г2)Ь2Кгг/2тс* 1/„(2)-Е-0 и

4/А (ЦгЪгк|/+ (у,± 2&) Vц/2т0 + иь(г)-е- О,

- 13 -

мбжподйонных переходов 11Н я Нь по расчетной зависимости этой величины от ширины квантовой ямы определена ширина кван-товоразмерных слоев в исследуемой структуре: ИЗ А. Определенная с'помощью экспериментальных и теоретических данных, экситонная запрещенная зона твердого раствора Са^^Ла при Т = 300 К составила 0,747 эВ. С использованием этой величины для сверхрешетки са0>4^1п0 5зАв/1пР рассчитаны энергетические зазоры, для Т = 300 К стрелками указанные на рис.4. Наблюдается хорошее согласив теоретических и экспериментальных данных.

Форма особенности, соответствующей переходам 1Ш, сильно зависит от температуры. При азотной температуре (85 К), как и при 373 К, когда значительно температурное уширение спектральных линий, она близка к ступени, а примерно с 167 до 300 К в этой области наблюдается максимум. Появление экстремума происходит в довольно узком температурном диапазоне -приблизительно 40 градусов. В то же время интенсивность других максимумов меняется незначительно. Данный эффект объясняется различной степенью проявления переходов в экситонные состояния. Связано это с тем положением, которое занимают основные состояния экситонов, соответствующих меяподзонтшм переходам, относительно континуума состояний. В случае ПН-переходов это состояние попадает в запрещенную зону. При низких температурах, когда, величина кТ меньше энергии связи 11Н-экситона, вероятность его ионизации уступает.вероятности аннигиляции экситона. При больших кТ, наоборот, наиболее вероятна диссоциация и участие носителей заряда в процессе фотопроводимости. В последнем случае спектр фотоотвота, повторяя форму спектра коэффициента поглощения, в области ПЕ-зк-ситона имеет максимум. Изменение формы особенности на спектра в интеррала температур 143-187 К соответствует тому, что величина кТ становится порядка энергии иэинзэцпи эхсптона. В итоге, по экспериментальной оценке, энергия связи ИН-эк-ситона в квазидвумарном твердом растворе 4у1по ^Аи при сирине слоя в ИЗ А составляет 12...16 мзВ (различные теоретические оценки предсказывали величину 6...12 мэВ) тогда кок в эбтомном материале сна составляет 3 мэВ. и -состояния э'С-ситонов, связанных с входами более высоких неряяког-., лп'.'о

близки к уровню континуума и при рассматриваемых температурах ионизсваны, либо являются резонансными, образуя всплеск плотности состояний на фоне непрерывного спектра.

В приложение вынесено определение аналитической зависимости квантового Еыхода р-n гетероперехода si/оч от коэффициента поглощения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Во всем диапазоне составов О^а^Т измерены фотоэлектрические спектры твердых растворов SixCs^ , на основании которых определены зависимости энергетических зазоров Pj-Aj, rj"- Lg , Е4 , Г1-Г7, Г^-Гб от состава. Их аналитические зависимости приведены в таблице.

2. В твердых растворах sixGe.j_x с абсолютным ^-минимумом зоны проводимости впервые наблюдалась тонкая структура спектров фотоответа, обусловленная непрямыми экситонны-ми переходами как о участием, так и без участия фононов.

3. Показано, что значительная разница в интенсивности бесфононннх переходов в si и Ge не связана с особенностями зонных структур этих полупроводников, а является следствием большей дефектности кремниевых образцов.

4. В опоктрах фотопроводимости сверхрешеткн Ga0 471П053 Аз/inP наблюдалась тонкая структура, определяемая межподзон-ними переходами в квантоворазмерных слоях с участием экситсиних состояний. Показано, что проявление экситонной структуры

р фотоэлектрических спектрах определяется как температурой, так и положением К-уровня относительно континуума резрешен--ных состояний.

5. Определены зависимости уровней квантогания в кваэи-двумерной структуре Ga0>47ln0 53Aa/inP от ширины квантовой ямы, с помощью которой можно находить толщину квантовораз-мерного слоя.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пгастин А.Н., Панов М.Ф., Попов В.А. Фотопроводимость твердых растворов системы германий - кремний // Изв. ЛЭТИ: Сб. науч. тр. / Ленингр. электротехн. ин-т им. В.И.Ульянова (Ленина). - 1989. - Вып.414. - С.28-32.

2. Зонная структура твердых растворов SixGe1.x / А.Н.Ефимов, м.В.Лупал, К.Л.Лютович, м.Ф.Панов, А.Н.Пихтин, В.А.Попов // Тез. докл. I Всесоюзной конференции "Фотоэлектрические явления в полупроводниках". - Ташкент, 24-26 окт. 1989. - С.76-77.

3. Параметры зонной структуры твердых растворов SI^Ge,.* / М.В.Лупал, К.Л.Лютович, М.Ф.Панов, А.Н.Пихтин, В.А.Попов // Физика и техника полупроводников, 1990. - Т.24. - Вып.9. - С.1604-1607. ' ■

4. The energy gaps in Stx6ealloys / MV.Lupal, K.L L^utovitch, MF. Panov, A M.Pikhtin, /.A.Popov// Proceedings of the I niernational Conference on Op-ticnl Characterization of semiconductors. - Sof i a, 2-h Aug. 1990,- Trans, Tech. РкЫ. - Switzerla nd, 1990. - P.79- 85.

5. Зонная структура твердых растворов Сеы / А.Н.Ефимов, М.В.Лупал, К.Л.Лютович, М.Ф.Панов, А.Н.Пихтин, В.А.Попов // Тез. докл. 12 Всесоюзной конференции по физике полупроводников.-Киев, 23-25 окт. 1990. - С.157.

6. Панов М.Ф., Глинский Г.Ф. Правило отбора для бесфонон-ных оптических переходов в германии и кремнии // Изв. ЛЭТИ: Сб. науч. тр. / Ленингр. электротехн. ин-т им. В.И.Ульянова (Ленина). - 1991. - Вып.433. - С.15—ТЭ.

7. Панов М.Ф., Пихтин А.Н., Попов В.А. Фотоэлектрические свойства квантоворазмерных структур Ga01П0s,/ÍS/InP // Тез. докл. 2 Всесоюрной конференции "Фотоэлектрические явления в полупроводниках". - Ашхабад, 23-25 окт. 19У1. - С.105.