Магнитофотолюминесценция примесей и дефектов в полупроводниках с узкой запрещенной зоной тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ОТДЕЛ ТЕПЛОФИЗИКИ

На правах' рукописи

ВДДАШЕВ ШАВКАТ УЗГЩ2ВИЧ

УДК 621.315.592; 539.219.1

МАГШТОФОТОШОМИНЕСЦЕНЩШ ПРИМЕСЕЙ И ДЕФЕКТОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ С УЗКОЙ ЗАПРЕЩЕННОЙ'ЗОНОЙ

( 01.04.07 - физика'твердого тела )

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Ташкент - 1994

Работа выполнена в. Отделе теплофизики АН РУз и в Физико-техническом институте им.А.Ф.Иоффе РАН.

Официальные оппоненты: член-корреспондент АНРУа.,

доктор физико-математических наук,

профессор Шусов Ы. С.,

доктор физико-математических наук,

профессор Сайдов A.C.,

доктор физико-математических наук,

профессор Пштин А.Н.

Ведущая организация

Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет

Защита состоится "/&*" „^е^^И 1994 г. в часов на заседании специализированного совета ДК. 015.90.21 при Отделе теплофизики АН РУз. по адресу: 700135, г. Ташкент, -м.Чиланзар,квартал "Ц",ул.'Катартал, 28, ОТФ АН РУз.

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке АН Республики Узбекистан ( 700170, г. Таикент, Муминова, 13). ' -

Автореферат разослан

^sSA'-tS 1Q94 г. ^—/-

Ученый секретарь специализированного совета д.ф.-м.н.

г-v--

X. Т. ИГ АМВЕРДЫЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К числу полупроводниковых материалов,вызывающих в последние годы интерес исследователей, принадлежат полупроводники с узкой запрещенной зоной. Указанные материалы получили широкое применение в ИК - оптоэлектронике и успешно используются- в качестве датчиков и источников излучения в среднем (3-5) мкм и дальнем (8-14) мкм Ж - диапазонах. Развитие исследований этих полупроводников происходит как в направлении совершенствования и управления их кристаллических структур,так и более глубокого понимания их электрофизических и оптических свойств.

Кроме важного практического применения узкозонные полупроводники представляют также значительный фундаментальный интерес. Данные материалы являются наиболее удобным объектом для исследований таких фундаментальных проблем физики твердого тела,как переход металл-полупроводник, вигнеровская криссталлиза-ция электронного газа и т.д. Малая величина эффективной массы электронов и достаточно высокая . диэлектрическая проницаемость приводят к чрезвычайно малой энергии связанных состояний электронов в этих материалах. Связанные состояния электронов- мелкие доноры,экеитоны и экситон-примесные комплексы в узкозонных полупроводниках имеют водородоподобный характер и могут служить в качестве экспериментальной модели д^я исследования поведения водородоподобных атомов при различных, внешних воздействиях. Например, экеитоны в указанных материалах могут служить в качестве экспериментальной модели для решения фундаментальной проблемы поведения энергетических уровней атома- водорода в сверхсильных магнитных полях,т.к. условие сверхсильного магнитного поля ' hü) /2Еех>> 1 (где Tiw - квантованная энергия циклотронного движения электрона,Еах- экситонный ридберг) в узкозонных полупроводниках выполняется уже для Н > 103 Э, тогда как для атомов водорода это условие выполняется при Н > Ю10 3, возможно реализующегося лишь на нейтронных звездах.

Известно,что примеси и дефекты в основном определяют свойства полупроводниковых материалов и играют важную роль в приборах на их основе. Вместе с тем, исследование примесных и де-

фектных состояний в слаболегированных материалах электрофизическими и другими традиционными методами затруднено. В этой связи особое значение приобретают спектроскопические методы исследования.В чистых материалах важную роль играют экситонные эффекты. Связываясь с примесями и дефектами, зкситоны образуют экситон-примесные комплексы (Э11К), имеющих "гигантскую силу осциллятора"/;!/. Исследование излучателыюй рекомбинации данных комплексов позволяет поэтому, обнаружить малые концентрации примесей и дефектов.определить природу и структуру центров,связывающих зкситоны, а также оценить глубину залегания примесных уровней в запрещенной зоне.Внешнее магнитное поле способствует локализации экситонов и поэтому примесные центры, неспособные связать экситон в отсутствии магнитного поля, могут образовать экситон-примесный комплекс в присутствии достаточно сильного магнитного поля.

Цель работы заключалась в исследовании с помощью магнитофо-толюминесценции примесей и дефектов в полупроводниках а узкой запрещенной зоной,присутствующих в чистых материанах в качестве неконтролируемой примеси,а также примесей и дефектов,вводимых в кристаллы при радиационном воздействии - ионное1 травление, нейтронное легирование.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- Впервые в узкозонном полупроводниковом материале 1п5Ь обнаружена и исследована люминесценция, обусловленная излучательно$ рекомбинацией олабосвязанных состояний - свободных и связанных экситонов, А+-центра.Определены энергии связи экситонов с примесными центргши и глубины залегания примесных уровней в запрещенной зоне 1пЗЬ.'

- Выявлен немонотонный характер зависимости интенсивности излучения экситон - примесных комплексов от величины магнитного поля,обусловленный спецификой образования связанного экситонно-го состояния, а также изменением энергии связи экситона с примесным центром в магнитном поле.

- Впервые обнаружено возгорание в магнитном поле фононного повторения полосы излучения свободного экситона," связанное -с изменением характера пространственной корреляции электрона и дырки при квазиодномеривации пространства экеитон-фононного взаимодействия в сильном магнитном поле.

- Впервые в узкозонных полупроводниковых твердых растворах СсЗхНк1-хТе наблюдались экеитонный максимум на краю поглощения и тонкая структура полосы излучения в спектре фотолюминесценции, обусловленная излучательной рекомбинацией зкситонов, связанных на глубоких акцепторах.Установлена корреляция между наблюдаемой структурой полосы излучения ВПК и глубиной залегания акцепторов в запрещенной 'зоне.

- В спектре фотолюминесценции четверных узкозонных полупроводниковых твердых растворов 2пхСс1уН£1-х-уТе впервые обнаружены двухзарядные состояния акцепторов,обусловленные вакансиями атомов ртути.Установлено,что при гелиевых температурах излучатель-ная рекомбинация происходит с участием экситонов,связанных на хвостах плотности состояний зон, обусловленных флуктуациями состава. -

- Впервые предложен метод получения однороднолегированного материала СсУ^-хТе р - типа проводимости,с регулируемой концентрацией акцепторов - атомов золота,взеденных с помощью нейтронного облучения.

- Обнаружено,что излучательные переходы в зпитаксиальных слоях РЬТе яри низких температурах и в магнитном поле происходят с участием мелкого примесного уровня,расположенного вблизи дна зоны проводимости.Участие в излучательной рекомбинации примесного центра позволило впервые наблюдать излучательные междолинные переходы в зпитаксиальных слоях РЬТе на подложках ВаГг.

Практическая значимость работы.С помгацью зкситонной спектроскопии исследованы примеси и дефекты в сверхчистых кристаллах 1пЬ'и,где содержание примесей мало, что затрудняет их исследование другими традиционными методами. Метод магнитофотолюминес-ценшш является бесконтактным,что позволяет использовать его для исследования зпитаксиальных слоев на различных,в том числе электропроводящих подложках.Данный метод дает возможность получения информации об энергетических состояниях,возникающих на границе эпитаксиальный слой-подложка. Анализ температурных зависимостей интенсивности и полуширины полосы излучения экси-тоя~примееного комплекса позволяет сделать оценки концентрации примеси и степень ее компенсации в полупроводнике спектроскопическим методом.Результаты исследования с помощью магнитофотолю-минесценции влияния ионного травления на полупроводниковые

- б -

кристаллы могут быть использованы для контроля качества поверхности облучаемых материалов, а также для контроля чистоты и структурного совершенства эпитаксиальных пленок,выращиваемых на этих подложках. Результаты фотолюминесцентных исследований полупроводниковых твердых растворов показали возможность их практического использования для определения состава и однородности его распределения для широкого Круга тройных и четверных соединений. Полученные в работе результата по нейтронному легированию твердых растворов С<ЗхНе1-хТе использдагся.для получения одно-роднолегированного материала, на основе которого могут быть изготовлены как отдельные,так и многоэлементные фотоприемные устройства, обладающие более высокими техническими параметрами по сравнению с существующими. Исследование примесей и дефектов в четверных твердых растворах 7пхСауНе1-х-уТе , показали возможность его использования как альтернативного Сс!хНдг1-хТе - материалу наиболее широко использующемуся в ИК оптоэлектронике. Энергетический сдвиг полос низкотемпературной люминесценции в гетерозпитаксиальных слоях РЬТе позволяет определить константы деформационного потенциала в данном материале.

Основные положения, выносимые на защиту :

1. В полупроводниках с узкой запрещенной зоной с малой концентрацией примесей и дефектов N < 1014 см ~3 излучательная рекомбинация неравновесных носителей зарядп при низких гелиевых температурах происходит с участием слабосвяэанних состояний -свободных и связанных эксйтонов, А"1"центра.

2. Нелинейный характер зависимости интенсивности излучения экситон примесных комплексов от магнитного поля обусловлен спецификой образования связанного экситонного состояния,а также' изменением энергии связи зкситона с примесным центром в магнитном поле.

3.Экспериментально установлено возгорание в магнитном поле фононного повторения полосы излучения свободного зкситона, обусловленное изменением характера пространственной корреляции электрона и дырки при квазиодномеризации .пространства экси-тон-фононного взаимодействия в' сильном маг'тчтпом поле.

4.Тонкая структура полосы излучения зкситон-примесного комплекса (А0 ,Х) в спектре фотолюминесценции 0;1хНе1-хТе (х -0.3) обусловлена обменным взаимодействием электрона и двух ды-

рок, входящих в состав ЗПК (А°,Х) и связана с излучательними переходами из состояний,имеющих разные значения полного момента J - 1/2, 3/2, 6/2. Структура полосы излучения (А°,Х) определяется глубиной залегания примесного уровня в запрещенной зоне.

5. В узкозонных четверных полупроводниковых твердых растворах ZrixCdyHEi-x-yTe излучательная рекомбинация неравновесных носителей заряда при низких температурах ( Т < '40 К ) происходит с участием экситонов,локализованных на хвостах плотности состояний зон, обусловленных флуктуациями состава твердого раствора.

6. Метод получения однороднолегированного материала CdxHgi-xTe р - типа проводимости,с регулируемой концентрацией акцепторов,атомов золота,введенных в материал в результате ядерной реакции под действием тепловых нейтронов

19еНВ8о ( п.г) 197Hgeo :-> 197Au79.

7.Низкотемпературная магнитофотолюминесценция в зпитакси-альных слоях РЬТе обусловлена излучательными переходами через примесный центр, расположенный вблизи дна зоны проводимости. Участие примесного центра в излучательной рекомбинации позволяет наблюдать в эпитаксиальных пленках РЬТе на подложках BaFe междолинные переходы неравновесных носителей заряда.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: I и И Республиканских конференциях по фотоэлектрическим явлениям в полупроводниках (Ужгород 1979, Одесса 1982 г.);Меж-дународном совещании "Экситоны в полупроводниках" (Ленинград 19<и:г.) ;V1 и VII Всесоюзных симпозиумах "Полупроводники с узкой запрещенной зоной и полуметаллы" (Львов 1983,1986 г.г.);Всесоз-ной конференции "Теоретическая и прикладная оптика" (Ленинград 1984 г.); 1 и II Всесоюзных семинарах "Примеси и дефекты в узкозонных полупроводниках"(Павлодар 1987,1989); IX и X Уральских школах по физике полупроводников(Свердловск 1987 , 1989 г.г.); Всесоюзной конференции по фотоэлектрическим явлениям в полупроводниках (Ташкент 1989 г.); I Национальной конференции "Дефекту в полупроводниках" (С.-Петербург 1992г.), а также семинарах Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН,С.-Петербургского Технического Университета, Института ядерной физики АН РУв, и Отдела теплофизики АН РУз.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 40 печатных работах, список основных из которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения. Объем диссертации составляет 227 страниц машинописного текста,включая 61 рисунок, 4 таблицы. Список цитируемой литературы состоит из 175 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируется цель работы,ее научная новизна и практическая значимость, излагаются основные положения, выносимые на защиту, а тшше приводится перечень основных конференций и семинаров, на которых докладывались результаты диссертационной работы.

В первой главе, носящей обзорный характер, приведены результаты исследований узкозонных полупроводников методом фотолюминесценции. Анализ литературных данных свидетельствует о том, что люминесценцию в полупроводниках с узкой запрещенной зоной,в основном, связывали только с межзонными излучательными переходами и с рекомбинацией на глубоких примесных центрах. В то время как роль мелких примесей и других слабосвязанных состояний в рекомбинации неравновесных носителей заряда, до настоящего времени, игнорировалась. Показано, что к началу выполнения данной диссертационной работы в литературе практически отсутствовали сообщения о наблюдении в узкозонных полупроводникам елабоовязанных состояний, таких как свободные и связанные зкси-тоны, мелкие связанные состояния электронов (доноры) и дырок (А+центры). Вместе с тем, исследования таких слабосвязанных состояний дают важную информацию о чистоте и структурном совершенстве материалов. Изучение спектров излучения экситон-примес-ных комплексов дает возможность определить природу примесей и дефектов, входящих в состав комплексе!, что особенно важно для сверхчистых материалов, т.к. малые концентрации примесей в чистых материалах делают неэффективными другие более традиционные методы исследования этих примесей.

Особое внимание уделено влиянию магнитного поля на люминесценцию узкозонных полупроводников, т.к. магнитное поле стабили-

- g ,

зируот слабосвязанные состояния и дает возможность их исследования.

1 Во второй главе изложена 'методика проведения эксперимента. Здесь описана разработанная установка для исследования фотолюминесценции в ИК - области спектра. Показано отличие оптической части установки от обычно используемой при исследованиях в этой спектральной области. В качестве источника возбуждения использовался полупроводниковый гетеролазер Gai-xAlxAs,малые размеры которого позволили расположить источник возбуждения в непосредственной близости от исследуемого образца. Применение металлического световода с двумя линзами, прозрачными в ИК диапазоне позволило сильно уменьшить световые потери и решило проблему передачи светового сигнала через иммерсионную жидкость (азот,гелий), что значительно повысило предел чувствительности экспериментальной установки. .

При исследованиях спектров фотолюминесценции использовались два метода наблюдения: а) "на отражение", когда излучение регистрировалось с той же стороны образца,на которую падал возбуждающий свет; б) "на прохождение", когда источник возбуждения распологался но одну сторону образца, а выходящее излучение регистрировалось с противоположной поверхности образца. В случае исследования эпитаксиальных структур данный способ давал возможность наблюдать люминесценцию, прошедшую без перепоглощения через тирокозонную подложку и получить информацию о рекомбина-ционннх процессах,идущих на границе зпитаксиальный слой-подложка. Наряду с этим в данной главе отражены вопросы, связанные со спецификой подготовки образцов для исследования фотолюминесценции: механическая резка,шлифовка и химическая полировка поверхности. Исследования фотолюминесценции проводились в магнитнбм поле напряженностью до 8 Т,создаваемого сверхпроводящим соленоидом. Использовалась также методика временного разрешения, которая позволяла исследовать кинетику угасания фотолюминесценции от времени, прошедшего после окончания импульса возбуждения. Также была выявлена возможность определения однородности образцов полупроводниковых твердых растворов,на примере CdxHgi-xTe, по составу и распределению примесей с помоесью комплексного исследования Фотолюминесценции и объемного фотовольтаического эффекта. Описана методика проведения нейтронного облучения

СйхНе!-хТе с целью получения однороднолегированного материала.

Третья глава диссертации содержит результаты исследования низкотемпературной магнитофотолюминесценции узкозонных полупроводников из группы соединений А3В5 - 1пЗЬ,а также его твердых растворов с 1пАз (1пАз1-хЗЬх). Для исследования использовались кристаллы "чистого" 1пБЬ .моделирующие характерные ситуации: компенсированные образцы р~типа,с концентрацией дырок р - 6

1012 см-3 и п - типа с концентрацией свободных электронов п - 3

1013 см-3, а также "хорошо выраженные" пир- типа проводимости с п,р - Ю14 см""3.В спектрах поглощения тонких пленок, всех исследованных образцов, наблюдался максимум 1б - состояния свободного экситона Ванье-Мотта. В спектрах низкотемпературной фотолюминесценции в магнитном поле наблюдалось в общей сложности до 10 полоо излучения. Вместе с тем, различный характер поведения самой коротковолновой полосы излучения в зависимости от уровня возбуждения,температуры,а также напряженности магнитного поля,указывает на разную природу этой полосы во всех группах образцов.

В компенсированном образце п - типа, самая коротковолновая полоса излучения при низких температурах ( Т - 2 К ) в отсутствии магнитного поля обусловлена излучателыюй рекомбинацией экситон-примесного комплекса (ЭПК), где в качестве примеси выступает водородоподобный акцептор. В некомпенсированном образце данная полоса обусловлена излучательной рекомбинацией электронов, связанных на мелких донорах, с дырками в валентной зоне. В компенсированных образцах р - типа самая коротковолновая полоса излучения обусловлена рекомбинацией свободных электронов с ;.ыр-ками, связанными на А4центре. В некомпенсированном образце р -типа полоса связана с рекомбинацией ЭПК (А°,Х). При включении внешнего магнитного поля в спектрах ФЛ всех, исследованных образцов 1гйЬ наблюдается появление полос излучения, обусловленных рекомбинацией свободных диамагнитных экситонов с участием как " тяжелых", так и "легких" дырок из валентной зоны. Таким образом, можно сделать вывод, что при низких гелиевых температурах самая коротковолновая полоса излучег'я в "чистом" ¡пЭЬ с низкой концентрацией примеси N < 1014 см-3,обусловлена излучателыюй рекомбинацией слабоевязанных состояний неравновесных носителей заряда (свободных экситонов, ЭГГК, А+ центр, мелкий

- и -

донор и т.п.). Прямая межзонная рекомбинация при гелиевых температурах наблюдается в более "грязных" образцах N > 1014 см-3.а в "чистых" образцах. 1п5Ь наблюдается при более высоких температурах Т > 10 К.

В спектрах низкотемпературной ФЛ " чистого" 1пБЬ наблюдаются также полосы излучения,обусловленные экситонами, связанными на глубоких примесных центрах. Исследована зависимость интенсивности люминесценции экситон-примесных комплексов от величины магнитного поля. Обнаружен немонотонный характер этой зависимости.При включении магнитного поля, первоначально наблюдается рост интенсивности излучения ШК, который затем при достижении некоторого НКр сменяется заметным падением интенсивности пропорционально Н ~1/2. Рост интенсивности при малых значениях магнитного поля обусловлен увеличением плотности волновой функции относительного движения экситона при г - О, а также тем,что примесные центры, неспособные в отсутствии магнитного поля локализовать зкситон, могут захватить его в достаточно сильном магнитном поле. Падение интенсивности излучения ЭПК при достижении Н - НКр обусловлен увеличением энергии связи экситона с примесным центром, за счет чего происходит падение "гигантской •силы осциллятора". Расчет интенсивности люминесценции,выполненный с использованием экспериментально определяемой зависимостью энергии связи экситона с примесным центром от величины магнитного поля, дает удовлетворительное совпадение с экспериментальными данными как по характеру, так и по величине относительного изменения интенсивности излучения.

В присутствии внешнего магнитного поля впервые наблюдалось возгорание полосы излучения,являющейся фононным повторением свободного диамагнитного экситона. Данное обстоятельство обусловлено одномеризацией в сильном магнитном поле характера движения электрона и дырки,приводящее к тому, что вероятность аннигиляции электрона и дырки с испусканием фонона становится пропорциональной а - фрелиховской константе связи первого порядка, тогда как в отсутствии магнитного поля эта вероятность пропорциональна а3. Для 1пЗЬ где величина а - 0.014 очень мала; в квантующем магнитном поле вероятность аннигиляции электрона ¡1 дырки:'с испусканием фонона возрастает в б -103 раз.

Показано, что время спиновой релаксации неравновесим?

электронов в кристаллах InSb сильно уменьшается с увеличением интенсивности возбуждения. Это обусловлено преобладанием в данном материале механизма спиновой релаксации Эляиота-Яфета, заключающегося в возможности переворота спина электрона вследствии спин-орбитального взаимодействия. На температурной зависимости полуширины полосы излучения связанных экситонрв в квазиполуизо-лирующем InSb наблюдается скачкообразное изменение, что свидетельствует о температурном переходе от коррелированного распределения носителей заряда на примесях к полностью случайному при повышении температуры. По параметрам этого перехода определены общая концентрация примеси N - 4 -1013 см"3 и степень компенсации К - 0.8 в данном материале.

В спектрах низкотемпературной фотолюминесценции узкозонных твердых растворов InAsi-x Sbx (х - 0.02) наблюдается трехполосная структура рекомбинационного излучения. На основе анализа влияния температуры,магнитного поля на спектры ФЛ , а также исследование кинетики спада интенсивности излучения с помощью временного разрешения, была проведена идентификация полос излучения. Данные полосы обусловлены рекомбинацией неравновесных носителей посредством переходов: "зона - зона", "зона проводимости - акцептор" и рекомбинацией донорно-акцепторных пар (ДАЛ). Сопоставление экспериментальной зависимости интенсивности излучения ДАЛ от времени с теоретически рассчитанной позволило оценить концентрацию примесей в данном материале, а г|о температурной зависимости интенсивности ДАЛ - определить их энергию ионизации.

В четвертой главе излагаются результаты исследования -экси-тонных состояний' в узкозонных полупроводниковых твердых растворах CdxHgi-xTe (х - 0.3) методами магнитофотолюминесцендаи и магнитопоглощения. В магнитном поле на краю поглощения в CdxHgi-xTe (х - 0.3) была обнаружена дискретная структура, обусловленная образованием зкситона Ванье-Мотта. Наблюдение этого экситонного максимума поглощения •позволило достаточно точно определить ширину запрещенной зоны и другие основные зонные параметры указаного материала. Были определены: те*- эффективная масса электронов на дне зоны проводимости, ge- фактор спектроскопического расщепления для электронов, а также k,n,V - параметры Латтинжера для вырожденной ваиентной зоны.Исследо-

вание спектров ФЛ на образце с известной величиной позволило с высокой точностью определить энергетическое положение, наблюдаемых линий излучения, относительно края зоны. Энергетическое расстояние между линиями излучения и краем зоны таково, что эти линии не могут быть приписаны излучательным переходам зона-примесь либо межпримесным 'Переходам с участием донорннх и акцепторных уровней^ •

Исследование температурной зависимости спектров ФЛ показало, что термическое гашение линий происходит при энергиях порядка энергии связи свободного экситона. Вся совокупность экспериментальных данных о поведении линий излучения в зависимости от уровня возбуждения, температуры, напряженности магнитного поля, а также времени,прошедшего после возбуждения, позволила идентифицировать природу наблюдаемых линий как излучательную рекомбинацию,связанных на глубоких нейтральных акцепторах экси-тонов. Наблюдаемая тошсая структура полосы излучения (А°,Х) -обусловлена , обменным взаимодействием электрона и двух дырок, входящих в состав экситон-примесного комплекса. Как показал теоретический анализ, энергетические уровни основного состояния экситон-примесного комплекса (А°,Х) характеризуются следующими величинами полного момента J - 1/2, 3/2, 5/8 .Следовательно,в спектре ФЛ может наблюдаться до трех линий излучения, обусловленных излучательными переходами из различных состояний комплекса (А°,Х). Сравнение порядка расположения энергетических уровней экоитонного комплекса, полученного из эксперимента и известного из теории атомных спектров /2/, показало, что в случае CdxHgi-xTe (х - 0.3) наблюдается инверсное расположение состояний (А°,Х). В данной работе этот эффект предположительно связывается с природой глубокого акцептора в CdxHgi-xTe, являющегося вакансией атома ртути: По термическому гашению полосы излучения (А°,Х) било определено сечение захвата экситона примесным центром равное 6-2 'Ю-13 см2.

Исследовалось гишяние флуктуации состава твердого раствора на ширину линий излучения в спектре ФЛ CdxHgi-xTe (х - 0.3). Получено хороши? согласие между экспериментальной и теоретически рассчитанной полуширинами линий излучения связанных эксито-нов.

Иселедо№нне интенсивности излучения (А°,Х) от уровня воз-

Суждения показало, что интенсивность линий в спектре ФЛ зависит сверхлинейно от интенсивности накачгаь Проведенный анализ пока-• зал, что это обусловлено процессом фотонейтрализации компенсированных акцепторов в исследованных образцах. Время жизни связанных экситонов при их излучательной рекомбинации составляло 4 ■10~7с, что хорошо согласуется-с теоретической оценкой, полученной для (А°,Х) в случае Сс)хНег-хТе (х - 0.3) /3/.

Использование резонатора Фабри-Перо. полученного скалыванием кристалла СИхНг1-хТе перпендикулярно направлению <111>, позволило впервые наблюдать стимулированное ■ излучение связанных экситонов в данном полупроводниковом материале.

В пятой главе приводятся'результаты исследований фотолюминесценции узкозонных четверных твердых растворов -уТе (ЦКРТ). Данный полупроводниковый материал рассматривается, в настоящее время, как альтернативный твердым растворам СсЫ^-хТе. т.к. обладает более высоким структурным совершенством, а также большей стабильностью к внешним воздействиям. Исследовались эпитаксиальные слои толщиной 10- 25 мкм п и р- типа проводимости с концентрацией п - 2 -1014см"3 и р - б • 1015см~'а. Спектры фотолюминесценции при Т - 4.2 К образцов п -типа сострят из двух, полос излучения^ Коротковолновая полоса обусловлена межзонной излучательной рекомбинацией, а более длинноволновая связана с рекомбинацией на акцепторе с глубиной залегания 20 мэВ. Спектр ФЛ образца р - типа наряду с вышеперечисленными полосами, содержит дополнительные примесные полосы, обусловленные различными зарядовыми состояниями вакансий атомоз ртути.

Анализ {зависимости смещения максимума межзонной полосы из-,лучения в исследованных образцах от температуры показывает наличие двух характерных участков, имеющих различные наклоны. При температурах выие То - 40 К максимум самой коротковолновой полосы смещается аналогично изменению ширины запрещенной зоны в данном материале, что свидетельствует о том, что при высоких температурах она обусловлена межзонной излучательной рекомбинацией. При температурах Т < 40 К максимум полосы излучения лежит значительно ниже расчетной величины ширины запрещенной зоны и имеет наклон существенно больший, чем с1Ее/с!Т.Зависимость полу-вшрины полосы излучения от температуры таете имеет некоторый

излом при Т - То. Показано, что такое температурное поведение полосы излучения обусловлено участием в излучательной рекомбинации при низких температурах экситонов, локализованных на хвостах плотности состояний зон. Хвосты плотности состояний обусловлены фдуктуациями состава твердых растворов 2пхСс)уНв1-х-уТе. Теоретические расчеты величины хвоста плотности состояний 'в указанном материале находятся в достаточно хорошем согласии с экспериментальными данными.

Шестая глава посвящена исследованию нейтронного легирования Сс!хН£1 _хТе. Показано, что при облучении п- СахН^1-хТе (х -0.2 -0.3) тепловыми нейтронами флюенсом 1017 - 1018см~2 и последующем термическом отжиге в насыщенных парах ртути образуется материал р-типа проводимости, концентрация дырок в котором зависит от дозы облучения. Наиболее вероятным источником акцепторов является ядерная реакция 1ЭбН^80 (п.г) 197Нгво -—>197Ач79-

О преимущественном введении атомов золота по сравнению с другими атомами, образующимся при (п,г) ядерных реакцийх, свидетельствуют данные нейтронного активационного анализа,который показал. превышение на порядок концентрации атомов золота в йейтронно-легированном материале по сравнению с концентрацией атомов индия и таллия,также образующихся в результате нейтронной трансмутаций.Исследовалось влияние нейтронного облучения на время жизни неравновесных носителей заряда.измеренное в температурном интервале 77 К - 300 К. Сравнение экспериментальных данных с теоретическими расчетами показывает, что во всем исс-ледеванном интервале температур время жизни определяется межзонной Оже-рекомбинацией. Уменьшение времени жизни при Т - 77 К в нейтронно-легироваиньм образцах обусловлено лишь увеличением концентрации равновесных носителей заряда за счет легирования. Введения же заметного количества дефектов, которое приводило бы к изменению механизма рекомбинаций от Оке (4 Шокли-Ридовской рекомбинации на дефектных центрах не наблюдалось. Не наблюдается, также изменение состава при нейтронном облучении, которое бы приводило к изменению ширины запрещенной зоны. О том, что состав Сс!хНй1-хТе не измейяется в результате нейтронного облучения, свидетельствуют также результаты'исследования фотолюминесценции. Коротковолновые полосы излучения, обусловленные межзонными переходами в спектрах ФЛ облученного а необлучешюго об-

разцов при Т - 4.2 К совпадают по энергетическому положению, что свидетельствует о том,что в результате нейтронного облучения ширина запрещенной зоны не изменяется, следовательно не изменяется и состав материала. Последствия нейтронного облучения проявляются в примесной области излучения.

Б спектрах ФЛ нейтронно-легированных образцов CdxHgi-xTe (х-0.3) наблюдается появление новой "полосы излучения с энергией ионизации Ед - 20 мзВ,обусловленной атомами золота, введенных с помощью нейтронной трансмутации. По изменению полуширины полосы излучения от температуры проведены оценки концентрации акцепторов Na - 2 •(о16см~3 и степени их компенсации К - 0.85. '

Седьмая глава посвящена исследованию низкотемпературной магнитофотолюминесценции эпитаксиальных слоев РЬТе (А4Вб). Проблема существования мелких связанных состояний принципиальна для понимания оптических и электронных процессов в узкозонных полупроводниках. Особо острой она оказывается в кристаллах типа А4В6, где помимо обычных для узкозонных полупроводниковых кристаллов малых значений эффективных масс носителей заряда, чрезвычайно велика решеточная поляризуемость, приводящая к экстремально высокой величине статической' диэлектрической проницаемости s - 1000.

В халькогенидах свинца, к тому же, велика концентрация свободных носителей заряда, п,р > 1016см~3 вследствие, того, что велика концентрация.собственных дефектов, т.к. в системе А4В° относительно широкая область гомогенности и чрезвычайно трудно получить вполне стехиометрический материал. Поэтому связанные состояния в,этих материалах легко разрушаются, например за сч;т экранирования свободными зарядами. Однако включение магнитного поля меняет ситуацию^ Если напряженность магнитного поля достаточно велика, чтобы выполнялось условие tiw / 2Еех>> 1,то наблюдение связанного состояния,например экситона в РЬТе, становится возможным уже при Н - 100 Э.

Для экспериментального исследования проблемы существования связанных состояний в РЬТе использовались эпитаксиальные слои, полученные на свежесколотых плоскостях [ш] кристаллов BaFj> при нанесении в высоком вакууме из сублимационного источника типа ячейки Кнудеена с подпором парами теллура из дополнительного источника. Слои имели' толщину 2-5 мкм с концентрацией слобод-

ных электронов (2 - 5) ;1015см-3 и подвижностью (3 -5) 105 см2 В-1с-1.

Спектр фотолюминесценции РЬТе при Т - 2 К состоит из нескольких полос излучения,наличие которых при Н - О можно понять, исходя из того, что эпитаксиальный слой на подложке ВаГг при низкой температуре находится в напряженном состоянии из-за различия в коэффициентах термического расширения слоя и подложки. Слой РЬТе при охлаждении растягивается в плоскости подложки и сжимается по нормали к ней, что эквивалентно одноосному сжатию. Вследствие этого происходит снятие вырождения в Ь точке зоны Бриллюэна и образуются две ширины запрещенной зоны Е^ и Еег,характеризующих различные эллипсоиды: пару, расположенную вдоль направления <111> и три пары под углом к ней. Максимумы полос излучения в магнитном поле смещаются значительно слабее, чем низшие максимумы поглощения в 6 - спектре. При фарадеев-ской геометрии эксперимента действуют правила отбора по проекции магнитного момента Д Ы - 1 и меньший наклон возможен только в я - спектре, где правило отбора Д М - О разрешает переходы между низшими состояниями электрона и дырки, в которых, в случае РЬТе смещение подзон Ландау почти компенсируется спиновым расщеплением.

Наблюдаемые полосы излучения обусловлены как прямыми переходами между эллипсоидами с одинаковой массой носителей заряда, так и переходами между эллипсоидами, имеющими различную массу, т.е. имеет место междолйнная рекомбинация. Междолинные переходы согласно закону сохранения квазиимпульса могут наблюдаться только лишь ири'наличии третьего участника, кроме электрона и дырки в процессе рекомбинации. В качестве такого участника может выступать примесный атом.Участие в рекомбинационном процессе примесного центра объясняет также кажущееся нарушение правил отбора по проекции магнитного момента,отмеченное выше. Ответственный эа излучательную рекомбинацию примесный уровень, следует за низшей подзоной Ландау и через него происходит переход в вершину валентной зоны с потерей "памяти" о проекции момента магнитной подзоны. Энергетическое положение полос люминесценции позволяет с точностью до энергии связи электрона с примесным центром установить величины деформационных энергетических сдвигов, междолинного расщепления, возникающих из-за

различных термических свойств эпитакеиального слоя и подложки. По величине деформационных сдвигов и междолинного расщепления •были определены значения констант деформационного потенциала для РЬТе.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Впервые в спектрах низкотемпературной магнитофотодоми-несценции нелегированного 1пЗЬ обнаружены и исследованы полосы излучения, обусловленные рекомбинацией неравновесных носителей заряда через слабосвязанные состояния - свободные и связанные экоитоны, А+ центр. Определены энергии ионизации примесей, входящих в состав экситон - примесных комплексов в 1пЭЬ.

2. Проведен анализ зависимости интенсивности полос излучения экситон-примесных комплексов от величины магнитного поля. Показано, что примесный центр, неспособный в отсутствии магнитного поля локализовать экситон, может образовать связанное состояние экситона в присутствии сильного магнитного поля. Расчет интенсивности люминесценции, выполненный с использованием экспериментально определяемой зависимостью энергии связи экситона с примесным центром от величины магнитного поля, дает удовлетворительное совпадение с экспериментом как по характеру, так и по величине относительного изменения интенсивности.

3. Впервые обнаружен эффект возгорания в магнитном поле фо-нонного повторения полосы излучения свободного экситона, что связано с изменением характера пространственной корреляции электрона и дырки при кваэиодномеризации пространства, в котором действует экситон- фононнан связь. Это наблюдение является первым экспериментальным подтверждением увеличения экситон-фо-цонного взаимодействия в присутствии сильного магнитного " поля, предсказанное ранее теоретически.

4. Установлено, что наличие сильной компенсации примесей не дозволяет . наблюдать полосы излучения свободных экситонов' в спектрах ФЛ квазиполуизсширующего материала 1п5Ь. На. темпера-. дурной зависимости полуширины полосы излучения связанных экситонов, в данных образцах, наблюдается скачкообразное изменение зависимости, что свидетельствует о температурном переходе оу

коррелированного распределения носителей заряда на примесях к хаотическому при увеличении температуры. Показано, что параметры зтого перехода позволяют (Определить общую концентрацию примесей в образце и степень их компенсации!Предложенная процедура может быть использована для определения параметров материала неразрушающим и бесконтактным спектроскопическим методом.

5. Показало,что время спиновой релаксации неравновесных электронов в кристаллах 1лЗЬ сильно уменьшается с увеличением интенсивности возбуждения. Это обусловлено преобладанием в данном материале механизма спиновой релаксации Эллиота-Яфета, заключающегося в возможности переворота спина из-за смешивания электронных состояний вследствие спин-орбитального взаимодействия.

6. В спектрах низкотемпературной фотолюминесценции твердых растворов InAsi-xSbx (х - 0.02) наблюдалась трехполосная структура рекомбинационного излучения. - На основ* анализа влияния температуры, магнитного поля на спектры ФЛ, а также исследования кинетики спада интенсивности излучения, проведенного с помощью временного разрешения, была проведена идентификация полос излучения в JnAsi-xSbx (х - 0.02). Данные полосы обусловлены излучательними переходами "зона -зона", "зона проводимости -акцептор" и рекомбинацией "донорно-акцепторных пар" (ДАЛ). Сопоставление экспериментальйой зависимости интенсивности излучения ДАЛ от времени с теоретически расчитанной позволило оценить концентрацию примесей в угазанном материале, а по температурной зависимости интенсивности полосы ДАЛ -, определить их энергии ионизации.

7. Впервые на краю поглощения узкозонного полупроводникового материала CdxHgi~xTe (к - 0.3) в магнитном поле обнаружена дискретная структура,обусловленная образованием свободного эк-ситона Ваиье-Мотта. Наблюдение зкситонного максимума поглощения в Сйо.зНео.?Те 'позволило сделать оценки зонных параметров для данного материала: ш0 - эффективной массы электронов на дне зоны проводимости, фактора спектроскопического расщепления для электронен, к, п, г - параметров Латтинжера для выровден-ной ваяент!,";!-! зоны.

8.-В спектрах фотолюминесценции Cdo.3Hgo.7Te наблюдались полосы излучения, обусловленные излучательной рекомбинацией зк~ ситон-примесных комплексов (А°,Х). Показано, что тонкая струк-

тура полосы излучения связанных экситонов обусловлена излуча-тельными переходами из различных состояний экситон-примесного комплекса (А°,Х), характеризующихся различными значениями полного момента Л - 1/2, 3/2, 5/2. Экспериментально обнаружено, что состояние с ] ■ 1/2 является наинизшим состоянием комплекса (А°,Х) в материале Cdo.3Hgo.7Te. ^Установлена корреляция между наблюдаемым спектром излучения ЭПК и глубиной залегания акцептора. • ■

9. В спектре ФЛ узкозонных четверных полупроводниковых соединений гг^^уН^-х-уТе наблюдались полосы излучения, обусловленные рекомбинацией электронов через двухзарядные сбстояния акцепторов - вакансий, атомов' ртути с энергиями ионизации Е1 -,10 мэВ и Ег - ВО мэВ. Установлено, что при низких температурах

(Т < 40 К) излучательная. рекомбинация происходит с участием экситонов, локализованных на хвостах плотности состояний зон, обусловленных флуктуациями состава данного твердого раствора. По положению максимума полосы излучения'определена величина хвоста плотности состояний. Теоретические расчеты, проведенные для четверных твердых растворов, находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными.

10. Впервые. с помощью нейтронного облучения получены материалы сахН£1-хТе р - типа проводимости, в которых акцепторной примесью являются атомы золота, введенные посредством ядерной реакции на тепловых нейтронах 196Ндво (п,т) 197Нвво —> 197Аи79. Установлено, что нейтронное легирование не приводит к изменению ширины запрещенной зоны данного материала. В спектре ФЛ нейтро,чно-легированного материала СйхНда-хТе (х - 0.3) !аб-людается появление примесной полосы излучения с энергией ионизации Ед - 20 мэВ и обусловлена атомами золота, образовавшихся в результате нейтронной трансмутации.

11. Обнаружено, что низкотемпературная магнитофотолвминес-ценция в эпитаксиальных слоях РЬТе на подложке ВаРг обусловлена излучательными переходами с участием мелкого примесного уровня вблизи дна зоны проводимости. В спектрах ФЛ данных эпитаксиаль-ны? пленок наблюдаются деформационные сдвиги и междолинное расщепление, по величине которых определены значения констант деформационного потенциала для РЬТе.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Хабибуллаев П.К..Юлдашев Ш.У. Экситоны и другие слабосвязанные состояния в узкозонных полупроводниках // Узб.физ.жур.-1993. - N.3.- С.5 - 15.

2. Георгицэ Е.И., Постолаки И.Т. .Смирнов В.А., Унтила П.Г., Юлдашев Ш.У. Фотолюминесцентные свойства n - InAsxSbi-x в магнитном поле // Изв.ВУЗов.Физика.- 1982.- N.11.- С.113-114-

3. Иванов-Омский В.И. Дурбанов К.Р. .Мальцева В. А. .Смирнов В.А., Юлдашев Ш.У. Связанные экситоны в фотолюминесценции и в фотопроводимости CdxHsi-xîe // ФТП.- 1983.- Т.17.- В.1.- С.27-29.

4. Ivanov-Omskíl V. I. .Kokhanovskii S.I.,Seisyan R.P. .Smiraov V.A., Yukish V.A., Yuldashev Sh.U., Efros Al.L. On the possibility of flare-up of discrete exciton absorption structure in n - CdxHgi-xTe // Sol.St.Commun.- 1983.- V.46.-N. 1.- P.25-28.

5. Иванов-Омский В.И..Кохановский С.И. .Сейеян Р.П..Смирнов В.А., Юздашев Ш.У. Обнаружение экситонной люминесценции в кристаллах антимонида индия // ФТП.- 1983.- Т.17.- В.З - С.532-534.

6. Иванов-Омский В.И. .Кохановский С.И. .Сейсян Р.П..Смирнов В.А., Юкиш В.А..Юлдашев Ш.У. Спектры поглощения и фотолюминесценции CdxHgi-xTe // ФТТ.- 1983.- Т.25.- В.4.- С.1214-1216.

7. Георгицэ Е.И., Постолаки И.Т., Смирнов В.А.. Юлдашев Ш.У.. Унтила П.Г. О донорно-акцепторной рекомбинации в n -InAsxSbi-x //ИЗВ.АН Молдавской ССР.- 1983.- N 2.- С.49-60.

8. Мальцева В.А..Смирнов В.А..Юлдашев Ш.У. Экситонная спектроскопия примесных центров в CdxHgi-xTe // VI Всесоюзный симпозиум "Полупроводники с узкой запрещенной зоной и полуметаллы": Труды симп.- Львов,1983. С.60 - 61.

9. Кохановский С.И..Смирнов В.А,.Юлдашев Ш.У. Экситонная люминесценция в кристаллах антимонида индия и теллурида кадмия ртути // VI Всесоюзный симпозиум:Труды симп.- Львов,1983. С.58-59.

10. Георгии^ К.И..Постолаки ' И.Т..Смирнов В.А..Унтила П.Г.. Юлдашев Ш.У. Фотолюминесценция в твердых растворах n -lriAsxSbi~x // Материалы для полупроводниковой электроники -Кишинев. 1984. С.155-159.

11. Иванов-Омский В.И..Курбанов К. Р...Рустамов Р.Б..Смирнов В.А., Юлдашев Ш.У. Спонтанное и вынужденное излучение связанных экситонов в CdxHgi-xTe // ФТП.- 1984.- Т.18.- В.8.-

С.1609-1511.

12. Иванов-Омский В.И..Миронов К.Е..Огородников В.К..Рустамов Р.В., Смирнов В.А.,Юлдашев Ш.У. Фотолюминесценция ъпитаксиадьных слоев n - CdxHgi-xTe.// ФТ11.- 1984.- Т.18,- В.9.- С.1681-1683.

13. Иванов-Омский В.И..Рустамов Р.В..Смирнов В.А., Юлдашев Ш.У. Когерентное излучение оптической накачкой в CáxHgi -хТе на связанном экситоне // ДАН Азерб.ССР,- Í984.- Т.15.- В.6.-С.36-39.

14. Иванов-Омский В.И..Рустамов Р.Б..Смирнов В.А.,Юлдашев Ш.У. ■Исследование фотолюминесценции в CdxHgi-xTe с использованием связанных экситонов // ДАН Азерб.ССР.- 1984.- Т.15.- В.7.

- С.37-39.

16. Сейсян Р.П.,Юлдашев Ш.У. Низкотемпературная фотолюминесценция гетероэпитаксиальных слоев теллурида свинца // ФТТ.- 1986,

- Т.28.- В.5,- С.1348-1352.

16. Гейман К.И..Сейсян Р.П..Юлдашев Ш.У. Экситоны и мелкие связанные состояния в люминесценции узкощелевых полупроводников //VII Всесоюзный симпозиум "Полупроводники с узкой запрещенной зоной и полуметаллы":Труды симп.- Львов, 1987.Ч. II- С.109-111.

17. Курбанов K.P..Кутехов Н.В..Махкамов Ш..Юидашев Ш.У. Электрофизические параметры CdxHgi-xTe при нейтронном облучении.//! Всесоюзный семинар "Примеси и дефекты в узкозонных полупроводниках":Труды сем.- Павлодар, 1987. 0.82-85.

18. Сейсян Р.П..Кйдашев Ш.У. Линейчатая экситонная структура низкотемпературной краевой люминесценции кристаллов сурьмянистого индия // ФТТ.- 1988.- Т.30.- В.1.- С.12-22.

19. Кузнецов P.A..Кутехов Н.В..Садыков И.И..Шамухамедов Ш.Ш., Юлдашев Ш.У. Исследование влияния реакторного облучения на электрофизические параметры и элементный состав теллурида кадмия ртути / Препринт ИЯФ АН УаССР.- 1988.- 18с.

20. Юлдашев Ш.У. Излучательная рекомбинация на глубоких центрах« в CdxHgi-xTe // П Всесоюзный семинар "Примеси и дефекты в узкозонных полупроводниках":Труды сем.- Павлодар,1989.-Ч.I.- С.78-81.

21. Гадаев O.A. .Кутехов H.B..Шамухамедов Ш.Ш..Юлдашев Ш.У. Примеси и дефекты в нейтронно-облученном CdxHgi-xTe // П Всесоюзный семинар "Примеси'и дефекты в узкозонных полупроводниках": Труды сем. - Павлодар,1989.- Ч. I.- С. 126-129.

22. Блинков А.Д.,Мирзаев А..Юлдашев Ш.У. Исследование глубоких уровней в CdxHgi-xTe' методом DLTS //II Всесоюзный семинар "Примеси й дефекты э узкозонных полупроводниках":Труды сем.- Павлодар,1989.- Ч. III.- С.47-60.

23. A.c. N 297032 СССР,МНИ4 С 30 В 31/20,29/48.Способ,получения CdxHfrt-xTe п - типа проводимости /Курбанов K.P. .Кутехов Н.В., Махкамов Ш..Хабибуллаев U.K., Юлдашев Ш.У., 1989.

24. Иванов-Омский В.И.,Смирнов В.А..Юлдашев Ш.У.,Гадаев O.A., Стредлинг P.A..Фергюсон И. Фотолюминесценция эпитаксиально-го слоя InSb на квазиполуизолирующей подложке р - InSb // ФТП. - 1992.- Т.26. - В.З.- С. 413-419.

26. Иванов-Омский В.И.,Кутехов Н.В.,Смирнов В.А..Юлдашев Ш.У., Гадаев O.A. Нейтронное облучение CdxHgi-xTe // ФТП. -1992.-Т.26, - В.З.- С.420-426.

26. A.c. N 1637385 СССР, МКИ4 С 30 В 31/20. Способ изменения электрофизических параметров полупроводникового материала / Кутехов Н.В. Дабибуллаев П.К. .Шамухамедов Ш.Ш.,Юлдашев Ш.У.

27. Андрухив A.M.,Гадаев O.A.,Иванов-Омский В.И..Миронов К.Е., Смирнов В.А..Юйдашев Ш.У. .Цидильковский Э.И. Фотолюминесценция эпитакеиальных слоев ZnxCdyH3i-x-yTe // ФТП.- 1992.-Т.26,- В. 7,- С. 1288-1294.

28. Îvanov-Omakii V.I..Petrov I.A..Smirnov V.A..Yuldasbev Sh.U., Stradling' R.A. .Ferguson I., et al.Magnetophotoluminescence of MBE-grown InSb and InAs // Semic.Sci.Technol.-1993.-V.8.

- N.I.- P.276-282.

.ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Рашба Э.й. Гигантские силы осцилляторов, связанных с экси-■ тонными комплексами // ФТП. - 1974.- Т.8. - С.1241-1258.

2. Кондон Е.,Шортли Г. Теория атомных спектров. - М.: ИЛ.,1949.

- 440с-,

3. Osbourn 6.С..Smith D.L. Auger and radiative transition rates for accoptors bound excitons in direct-gap semiconductors // Phys. Rev.- 1965,- V.A 140,- P.576-586.

ТОР ЗОНАЛИ ЯРИМУТКАЗГИЧДАРДА АРАЛАШМА ВА 1ЩООНЛАР Ш'НИТОФОТСЛШПЕСЦЕНЦИЯСИ

Ушбу ишда тор зонали яримутказгичларда аралашма ва ну^-сонлар магнитофотолюминесценцияси ёрдамида олинган тгвдуирт на-тижалари келтирилган булиб, жумладан, тоза материаллардаги на-зорат к^либ булмайдиган аралатмаяар, гаунингдек, радиацион таъ-сир. - ионлар.нейтронлар - воситасвда материалга киритшган ара-лашма ва нуксонларнинг физик табиати ургаяилган.

Тор зонали яримуткаэгичлар инфра^изил оптоэлектроникада кенг ^улланилади ва инфра^изил диапазонда ишлаидиган Нурланиш манбалари, уни ^абул цилгичлар сифатида кенг фойдаланилади.

Ишда тор зонали яримутказгичларкинг паот температурали фо-толюминесценцияси саектрларида кучсиз Оогланган холатлар - эр-кин ва бокланган океитонлар, А+ марказ - биринчи марта кузатил-ди ва урганилди. Экситон-аралаима комплекси таркибига кирувчи аралашма ва нукронлаонинг ионланиш энергияои ани^анди. Экси-тон- аралашма комплекси нурланиш интенсивлигининг магнит майдо-нига борликлигй монотон булмаган характерга эга эканлиги курса-тиб берилди. Эркин экеитон нурланиш чизири фонон такрорланиши-нинг магнит майдоннда кескин усиши кузатилди. Бундай ^олат куч-ли магнит майдонида электрон ва тешик фазовий корреляциям ха-рактерининг узгаришига боглик эканлиги исботланди.

CdxHg'l-xTe ва 2пхСс1уН&1-х-уТе котишмалари фотолюмияесценци-яси спектрларида аралашма ва ну^сонларга богланган экситонлар, шунингдек. ^олатлар зичлигининг чегараеида йигилган экеитонлар кузатилди ва таджик, этилди.

Нейтронлар билан нурлантирилган CdxHgl-xTe да исеи^ нейтрон лар таъсири туфайли буладиган ядро реакциям натижасида з^о-сил булган олтин атомлари.аралашмаси .топилди-ва унинг энергетик ^олати алшутнди.

РЬТе материалида паст температура ва магнит майдони таъси-рида нурланишли утишлар утказувчанлш; зонасининг туби я^инидаги арапашмапи марказ иштирокиг.а руй бериши ани^ланди. Нурланиш чи-.зириниш' энергетик силжиши буйича РЬТе даги деформацион потенция узгармае катталигининг к^йматлари ани^ланди.

MAQNETOPHQTOLUMINESCENCE OF IMPURITIES AND DEFECTS IN NARROW-GAP SEMICONDUCTORS

The prezent work describes the results of investigation on impurities and defects in narrow - gap semiconductors obtained by means of magnetophotoluminescence.Infrared photoluminescence is an established method both for. solving questions of basic physical interest as well as for analyzing IR optoelectronic materials, structures and devices.

It have been found that the low-temperature photoluminescence spectra of undoped inSb crystals consist ;of the lines which have been attributed to the recombination of shallow bound states - free and bound excitons, A+ centre. The flure-up of phonon replica of the free exciton line in magnetic field was observed in the first time.

The discrete structure of Wannier-Mott exciton near the absorption edge spectra of Cdi~xHgxTe (x - 0.3) alloys at low temperature in magnetic field was observed. The emission bands of bound exciton complexes (A°,X) has the multiplet structure. These have been interpreted as the different energy levels of bound exciton complex having the total angular momentum of 1/2, 3/2, 5/2 due to the exchange interaction of electron and two holes.

The photoluminescence spectra , of CdxHgi-xTe and ZnxCdyHgi-x-yTe contain two sets of bound excitons: extrinsic excJitons bound to an impurity and intrinsic excitons localized in potential fluctuations " of the mixed crystals.The localisation energy of the intrinsic excitons ' bound to potential fluctuations was determined from the difference between the peak shift of the photoliminescence spectrum and the gap shift . This difference was assumed to be due to thermal dissociation of the bound excitons.

The low-temperature photoluminescence spectra of PbTe recorded in magnetic fields can be regarded as due to recombination via a shallow impurity level near the bottom of conduction band. This result is one of the first observations of stedlow bound states in PbTe.