Особенности оптических свойств сильно легированного GaAs:Te в условиях коррелированного распределения примеси тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

Сидоров Евгений Николаевич

ОСОБЕННОСТИ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СИЛЬНО ЛЕГИРОВАННОГО ваАвгТе В УСЛОВИЯХ КОРРЕЛИРОВАННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСИ

Специальность 01.04.10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Томск-2010

004Ь1

004606129

Работа выполнена в Омском филиале Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат физико-математических наук Давлеткильдеев Надим Анварович

доктор физико-математических наук, профессор Гермогенов Валерий Петрович

кандидат физико-математических наук, доцент Володин Владимир Алексеевич

Институт неорганической химии им. A.B. Николаева СО РАН

Защита состоится «24» июня 2010 г. в 16:30 на заседании диссертационного совета Д212.267.07 при Томском государственном университете по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 34а.

Автореферат разослан «18» мая 2010 г.

Ученый секретарь /S/7,

диссертационного совета Д212.267.07 ИвонинШЗ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Полупроводниковые твердые растворы привлекли к себе большое внимание возможностью образования непрерывных твердых растворов - кристаллических материалов, в которых происходит плавное изменение физических свойств в зависимости от состава, что обеспечивает получение полупроводниковых фаз с нужными и воспроизводимыми характеристиками. Однако практически полученные твердые растворы не оправдали надежд, поскольку с потерей сингулярности состава была утеряна самостабилизация роста, обеспечиваемая постоянством температуры кристаллизации. Материалы росли негомогенными по составу вследствие процессов ассоциации и диссоциации их структурных компонентов.

В результате кулоновского, упругого и химического взаимодействия с участием атомов основного вещества, атомов легирующих, остаточных примесей и собственных точечных дефектов в твердых растворах образуются комплексы; происходят фазовые переходы, обусловленные кооперативным изменением структуры в целом при сохранении неупорядоченного распределения компонентов; формируются фазы упорядочения с образованием сверхструктур; происходит распад твердых растворов, приводящий к самым разнообразным структурным состояниям.

Широкое использование полупроводниковых твердых растворов в структуре современных электронных компонентов выдвинуло проблему синтеза полупроводниковых систем с переменным составом в число наиболее актуальных задач. Детальное изучение процессов взаимодействия структурных компонентов, комплексообразования, упорядочения и фазовых превращений в полупроводниковых твердых растворах является важным для разработки и совершенствования технологии получения полупроводниковых материалов с заданными свойствами.

Изучение полупроводниковых твердых растворов на основе соединений AíaBv-AaBv¡, Ge-Si и др. показали [1,2], что на концентрационных зависимостях свойств обнаруживаются особенности, свидетельствующие об неидеальности твердых растворов: особые точки разрыва или перегиба в окрестности некоторой критической концентрации. Такие изменения параметров полупроводниковых твердых растворов связываются с упорядочением примесного компонента.

Обычно сильно легированные полупроводники с примесями замещения рассматриваются как квазибинарные сильно разбавленные (статистические) твердые растворы, концентрационные свойства которых меняются монотонно. Поэтому, предположение о случайном распределении примеси лежит в основе теории энергетического спектра сильно легированных полупроводников и процессов рассеяния свободных носителей заряда в них. Однако, исследование эффектов легирования в соединениях AmBv с примесью шестой группы показало, что зависимости ряда параметров от концентрации примесей теряют свое монотонное поведение в области концентрации примеси 1018 см'^Л^сЮ19 см"3.

Так, при изучении спектров инфракрасного отражения и поглощения, стационарной фотолюминесценции в монокристаллах GaAs:Te при концентрациях

свободных носителей заряда ио=210|8см"3 было обнаружено уменьшение спектрального параметра, характеризующего доминирующий механизм рассеяния свободных носителей заряда [3], увеличение времени жизни плазмонов [4], увеличение интенсивности краевой фотолюминесценции [5], появление новой полосы фотолюминесценции с энергией максимума /¿©„^-1,48 эВ при Т=77 К [6]. Обнаруженные изменения параметров интерпретируются с точки зрения упорядочения в примесной подсистеме кристалла. Для интерпретации привлекаются различные модельные представления:

- в твердых растворах А1 5У(1-Х)ВУ11 в результате взаимодействия между донорами возможно образование фазы упорядочения в виде сверхрешетки доноров при критических концентрациях примеси Ы„р=(2-3)-Ю{% см' [3,4];

- в монокристаллах ОаАя легированных примесью VI группы донорно-вакансионные комплексы УСаОА, обладают свойствами дипольных центров; в системе дипольных центров УСаД^ возможен фазовый переход в состояние с ненулевой поляризацией (сегнетоэлектрический-сегнетоэластический фазовый переход) при критической концентрации свободных носителей заряда я0=2-1018см"3 и критической температуре Г0=300 К [7].

Однако существующие модели не учитывают всех наблюдаемых изменений свойств материала с ростом уровня легирования или предсказывают такие изменения параметров материала, которые в эксперименте не наблюдаются.

В данной работе предлагается рассматривать упорядочение дефектов как переход из состояния с неоднородным распределением примесных дефектов в состояние с их пространственно коррелированным распределением, для чего привлекается модель корреляции ближнего порядка.

Цель настоящей работы заключается в исследовании особенностей концентрационных зависимостей параметров, описывающих энергетический спектр и процессы рассеяния свободных носителей заряда в монокристаллах СаА$\Те, выращенных методом Чохральского, с концентрацией свободных носителей заряда 10п<ио<51018 см"3, и в объяснении этих особенностей с привлечением модели корреляции ближнего порядка.

В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:

1. Исследование влияния уровня легирования на спектральную зависимость краевой фотолюминесценции в температурном диапазоне 6-КЗООК серии монокристаллов СаАя'.Те.

2. Исследование влияния уровня легирования на спектральную зависимость коэффициента поглощения электромагнитного излучения вблизи края фундаментального поглощения при 300К в серии монокристаллов С7аЛ.у:Ге.

3. Исследование доминирующих механизмов рассеяния при 300К в серии монокристаллов СаАз:Те на основе анализа спектров инфракрасного поглощения и отражения.

Научная новизна работы заключается в следующем. Для монокристаллов СаЛх:7е, выращенных методом Чохральского, с концентрацией свободных носителей заряда 1017<«о^5-1018 см"3 впервые:

- обнаружено, что во всем исследуемом концентрационном диапазоне высокотемпературные (300К) спектры фотолюминесценции обусловлены только

рекомбинацией свободных электронов со свободными дырками, а низкотемпературные спектры (6К) - только рекомбинацией свободных электронов с дырками, локализованными в состоянии гауссова хвоста плотности состоянии валентной зоны;

- обнаружено, что концентрационные зависимости параметров, описывающих энергетический спектр свободных носителей заряда, а именно: химического потенциала, среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала, сужения запрещенной зоны имеют немонотонный характер;

- показано, что учет корреляции ближнего порядка в распределении примесных дефектов позволяет объяснить снижение величины спектрального параметра и уменьшение коэффициента поглощения, обусловленного рассеянием на ионах примеси, в области концентраций свободных носителей заряда я0>21О18см-3.

Научная ценность и практическая значимость работы. Лрсенид галлия, в т.ч. монокристаллический, остается одним из основных материалов в современной микро- и оптоэлектронике, а также является модельным объектом для изучения различных оптических и кинетических явлений в соединениях АШВ твердых растворах и структурах на их основе. Особенностью легированного п-СаЛз является наличие избыточного дефектообразования и неоднородного распределение примеси, что ухудшает его эксплуатационные качества. Процессы корреляции и упорядочение в распределении примесных дефектов, обнаруженные в легированном СаА$:Те, уменьшают градиенты внутренних механических напряжений в кристалле, делая данный материал более привлекательным с практической точки зрения.

В работе на примере ОаАв:Те получено экспериментальное подтверждение теории краевой люминесценции сильно легированных полупроводников [8], согласно которой, вклад переходов, связанных с рекомбинацией носителей, локализованных в состояниях хвостов плотности состояний, в формирование спектров фотолюминесценции возрастает с понижением температуры. Поэтому практический интерес представляет исследование спектров фотолюминесценции легированных полупроводников при температуре вблизи абсолютного нуля, анализ которых позволяет экспериментально определять величину среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала.

В работе на примере СаАя'.Те развит подход к учету влияния корреляции в примесной подсистеме на спектральную зависимость коэффициента поглощения свободными носителями заряда на основе структурного фактора. Данный подход может быть использован при анализе корреляционных явлений в других полупроводниковых системах.

Достоверность полученных результатов достигается использованием классических или уже опробованных в мировой научной практике экспериментальных методов и теоретических моделей, воспроизводимостью экспериментальных данных, удовлетворительным согласием результатов эксперимента с теоретическими расчетами, а также качественным согласием полученных результатов с литературными теоретическими и экспериментальными данными.

На защиту выносятся следующие положения:

1. В монокристаллах арсенида галлия, выращенных методом Чохральско-го, легированных теллуром, в области концентрации свободных носителей заряда 710,7см"3<ио<2-1018см"3 значения химического потенциала и сужения запрещенной зоны лежат ниже теоретических. Уменьшение данных параметров обусловлено дополнительным искажением закона дисперсии у дна зоны проводимости и искажением кристаллической структуры вследствие наличия крупномасштабных флуктуаций в распределении примесных дефектов.

2. В монокристаллах арсенида галлия, выращенных методом Чохральско-го, легированных теллуром, в области концентрации свободных носителей заряда по>2-1018см"3 обнаружено уменьшение величины среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала. Кулоновское взаимодействие между примесными дефектами инициирует переход от состояния с неоднородным распределением примесных дефектов в состояние с их пространственно коррелированным распределением.

3. В монокристаллах арсенида галлия, выращенных методом Чохральского и легированных теллуром, уменьшение величины коэффициента поглощения инфракрасного излучения свободными носителями заряда и ослабление его спектральной зависимости при ио>2-1018см'3 обусловлено корреляцией ближнего порядка в распределении примесных дефектов.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на следующих научных форумах: XXIV научной студенческой конференции ОмГУ (Омск, 2000); Второй всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2000); ЕХ Республиканской научной конференции студентов, магистрантов и аспирантов (Гродно, 2001); 21rd International Conference on Defects in Semiconductors (Giessen Germany, 2001); Международной конференции «Физика электронных материалов» (Калуга, 2002); Восьмой Российской конференции "GaAs-2002" (Томск, 2002); Четвертой всероссийской молодёжной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2002); Девятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург-Красноярск, 2003); VT Международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск-Сочи, 2004); XI Республиканской научной конференции аспирантов, магистрантов и студентов по физике конденсированного состояния (Гродно, 2003); Всероссийской молодежной конференции "Под знаком "сигма" (Омск, 2003,2005); Девятой конференция «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы Ш-V» (Томск, 2006).

Публикации. Материалы диссертационной работы изложены в 21 работах, 2 из которых представляют собой публикации в рецензируемых научных журналах. Список опубликованных работ приводится в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 138 страницах текста и включает 53 рисунка, 1 таблицу, список литературы из 164 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, сформулирована цель работы, поставлены задачи, изложена научная новизна, сформулированы защищаемые положения, описаны структура и объем диссертации.

Первая глава "Корреляционные эффекты в полупроводниках" содержит литературный обзор по теме диссертации, в котором приводятся экспериментальные данные, позволяющие сделать вывод о том, что предположение о случайном распределении примеси, лежащее в основе теории энергетического спектра сильно легированных полупроводников и при рассмотрении процессов рассеяния свободных носителей заряда, становится непригодным. Исследование эффектов легирования в соединениях показало, что зависимости ряда параметров от концентрации примеси теряют свое регулярное поведение в области Ю^сЛ^Ю19 см"3. Представлен обзор существующих моделей упорядочения в исследуемом материале, используемых для объяснения обнаруженных немонотонных концентрационных зависимостей. Показано, что остаются открытыми следующие вопросы: во-первых, пространственное перераспределение каких дефектов и за счет каких механизмов приводит к наблюдаемым аномалиям концентрационных зависимостей параметров в СаЛя легированном примесью VI группы, и, во-вторых, оправдано ли привлечение предположения о дальнем порядке? Проведенный анализ экспериментальных данных и существующих моделей упорядочения позволил сделать ряд выводов и поставить задачи исследования.

Во второй главе "Исследование особенностей энергепшческого спектра носителей заряда в монокристаллах СаАя:Те методом фотолюминесценции" представлены результаты исследования спектральной зависимости краевой фотолюминесценции (ФЛ) серии монокристаллов арсенида галлия, выращенных методом Чохральского, легированных теллуром с концентрацией свободных носителей заряда по=:10'7+5,10'8 см"3 в температурном диапазоне 7^6-гЗООК и интенсивностях возбуждения ФЛ1=Ю18-!-1020квант см"2 с'1. В качестве источников возбуждающего излучения использовались Не-Ме (ЛГН-118А) и Аг+ (ЛГ-503) лазеры с Я—632,8 нм и А=488 нм, соответственно.

Детальный анализ формы экспериментальных спектров краевой ФЛ в работе был проведен на основе моделей ВТ- и ВВ-рекомбинации. Модель ВВ-рекомбинации рассматривает прямую рекомбинацию свободных электронов и дырок и прямо связывает форму спектра ФЛ с плотностью состояний (ПС) зоны проводимости. Полуширина спектра межзонной ФЛ определяется величиной химического потенциала.

Модель ВГ-рекомбинации предполагает, что неосновные носители заряда захватываются на локализованные состояния акцепторного типа в хвосте плотности состояний вблизи валентной зоны, а затем уже рекомбинируют с электронами. Для хвоста плотности состояний неосновных носителей заряда анализ квантовомеханических моделей дает зависимость вида [9]:

= exp

(1)

где 5 может принимать значения 1/2, 3/2, 2. При я = 2 хвост плотности состояний имеет вид участка гауссовской кривой и обусловлен флуктуацией доноров. Случаи 5 = 1/2 и 3/2 описывают глубокий хвост плотности состояний, обуслов-

Рис.1. Спектры фотолюминесценции моно- Рис.2. Концентрационная зависимость хи-кристашюв GaAs'.Te при 74300К: экспери- мического потенциала в монокристаллах п-мент (сплошная лшшя); подгонка с учетом GaAs: 1 - /4к, 2 - Цжк, 3,4- теоретические непараболичиости и статистического эф- значения для непараболичной зо1ш прово-фекта (штриховая линия). Концентрация димости при 6К и 300К, соответственно, электронов в образцах GaAs указана на рисунке.

ленный флуктуацией акцепторов.

В области спектрального максимума спектр краевой ФЛ определяется рекомбинацией свободных электронов с дырками, локализованными в состояниях «гауссова хвоста» валентной зоны. Полуширина спектра межзонной ФЛ определяется величиной среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала.

Обнаружено, что во всем исследуемом концентрационном диапазоне высокотемпературные спектры хорошо описываются fifi-моделью, т.е. доминирует люминесценция при рекомбинации свободных электронов со свободными дырками (рис.1). Получены концентрационные зависимости химического потенциала /¿зоок("о) (рис.2), величины сужения запрещенной зоны ДЕ^зоокСио) (рис.3). Зависимости Д}оок(«о) и АЕ^ткЫо) имеют немонотонный характер.

Анализ температурной эволюции спектральной зависимости краевой ФЛ, проведенный в настоящей работе, показал, что во всех исследуемых образцах краевая ФЛ не описывается с помощью fifi-модели во всем исследуемом температурном диапазоне: температурная зависимость спектрального максимума не воспроизводит температурные изменения ширины запрещенной зоны и имеет немонотонный вид; температурная зависимость полуширины спектров не воспроизводит температурные изменения химического потенциала и имеет немонотонный вид. Более того, существуют температуры, при которых в спектре явно проявляются два конкурирующих канала излучательной рекомбинации.

Сделано предположение, что в исследуемых образцах с уменьшением температуры с йб-каналом начинает конкурировать ВТ-канал, который при низкой температуре становится доминирующим.

На рис.4 представлены результаты подгонки низкотемпературных спектров краевой ФЛ с использованием ВТ-модели. Видно, что учет распределения дырок по энергиям акцепторноподобных состояний в хвосте плотности состояний у края валентной зоны, позволяет достаточно хорошо описать спектраль-

-—^/Ч \б

—ч \ к 5

—

у / -Л V

—/ \\_ 2

—^ . VI

Рис.З. Концентрационная зависимость сужения запрещенной зоны в монокристаллах л-боЛл: 1 - ЛЕе<бк, 2 - АЕг^ш, 3 - теоретическая зависимость ЛЕг, обусловленной многочастичными эффектами.

1.40 1.45 1.50 1.55 1.60

На, Л

Рис.4. Экспериментальные (сплошная линия) и теоретические (штриховая линия) спектральные зависимости краевой ФЛ образцов ОаАз:Те при Т= 6К. па: 1 - 9,9-10псм"3, 2 - 1,4-1018см"3, 3 -2,3-1018см"3, 4 - 2,5-1018см'3, 5 - 2,710|8см~3, 6 - З,61018см~3.

ную зависимость межзонной ФЛ в районе максимума. На рисунках 2,3,5 представлены концентрационные зависимости подгоночных параметров А£г,бк, параметра спада ПС валентной зоны у^бк, Дбк- Видно, что концентрационные зависимости /4к(«о) и бк(йо), полученные при подгонке низкотемпературных (6К) спектров ФЛ с использованием ВГ-модели качественно согласуются с концентрационными зависимостями этих параметров, полученными при подгонке комнатнотемпературных (300К) спектров ФЛ с использованием ВВ-модели. Можно даже говорить и о количественном согласии, если учесть, что при и0~1018см"3 еще проявляется зависимость химического потенциала от температуры, т.е. теоретические значения //30ок меньше значений /4к- И в том, и в другом случае в области ио<2-1018см"3 значение подгоночных параметров АЕЯ и ¡1 лежат ниже теоретических, что свидетельствует о наличии дополнительного искажения закона дисперсии и кристаллической решетки. Как сказано выше, в области спектрального максимума спектр краевой ФЛ обусловлен рекомбинацией свободных электронов с дырками, локализованными в состояниях «гауссова хвоста» валентной зоны, и поэтому подгоночный параметр ун определяется величиной среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала. Из рис.5 видно, что значения ул, лежат выше теоретических значений среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала в области и0<2-1018см~3 и свидетельствуют о том, что в этой концентрационной области имеют место крупномас-

штабные флуктуации в распределении примесных дефектов.

В области концентраций и0>2-Ю18см"3 значение параметров АЕШ и // указывает на уменьшение степени искажения закона дисперсии, а уменьшение величины %/Л: свидетельствует о коррелированном распределении доноров.

Третья глава "Исследование особенностей энергетического спектра носителей заряда в монокристаллах €аАя:Те методом абсорбционной спектроскопии" посвящена исследованию влияния уровня легирования на спектральную зависимость коэффициента поглощения электромагнитного излучения под краем фундаментального поглощения (КФП) в образцах СаАя:Те из вышеуказанной серии. Данный метод исследования, как и анализ формы спектров краевой фотолюминесценции, является традиционным методом изучения влияния сильного легирования на электронную структуру материала. В работе изучались спектры поглощения при Г=300К в области А=0,8-5-2,5мкм.

Обычно экспериментально наблюдаемый спектр межзонного поглощения на частотах ниже пороговой хорошо описывается простой экспоненциальной зависимостью:

а ~ ехр

Псо„ор-НоА

\

(2)

где Е0 - характерная энергия, не зависящая от частоты, а под пороговой частотой понимается оптическая ширина запрещенной зоны (Ег+/и),

Принято считать, что этот экспоненциальный низкоэнергетичный профиль а(йю) в СЛП обусловлен образованием хвостов плотности состояний. Причем, в СЛП я-типа хвост ПС вблизи дна зоны проводимости в поглощении практически не проявляется. Напротив, а(йш) при Ьсо<Ьатр воспроизводит плотность состояний неосновных носителей заряда - дырок. Тогда Е0 характеризует параметр хвоста плотности состояний у края зоны неосновных носителей заряда.

Часто параметр Ео идентифицируют как оценку величины среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала. Однако многочисленные теоретические модели относительно функции ПС неосновых носителей заряда дают более сложные зависимости чем, простая экспоненциальная (соотношение (1)). Тогда такая интерпретация параметра Ео некорректна.

В данной работе рассчитывались теоретические спектры поглощения с участием флуктуационных уровней. Причем в работе сделано предположение, что хвост ПС у края валентной зоны обусловлен флуктуациями в распределе-

Рис.5. Среднеквадратичная флуктуация примесного потенциала в п-ваАх-. 1 - д^к, 2 - теоретическая зависимость величины среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала упри М„р = «о [9].

нии легирующей примеси, т.е. для выражения ПС у края валентной зоны использовался гауссовский участок.

Из процедуры подгонки экспериментальных и теоретических спектров поглощения определялись параметры %_зоок и АЕ^ Для величины химического потенциала использовались значения //зоок* полученные из анализа спектров ФЛ.

На рис.6 представлены эмпирические концентрационные зависимости

60

40

а

¡4

X

К

20

0

10" 10" 10" "о.см 3

Рис.6. Концентрационная зависимость величины среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала в монокристаллах СаЛз'.Те: 1 - параметр 2 - теоретическое значение ^при М„р = л0 [9]; 3 - обобщение экспериментальных литературных данных относительно параметра Ец.

Рис.7. Концентрационная зависимость сужения запрещенной зоны в монокристаллах ОаАл'.Те: 1 - результаты анализа спектров ФЛ; 2 - результаты анализа спектров поглощения; 3 - теоретическая зависимость Щ.

%,зоок("о), а также параметра Е0(п0), построенного на основании литературных данных для п-ваАз при 300К. Видно, что зависимость %,зоок(ио) имеет немонотонный характер: в области концентраций Ло>2'1018 см"3 величина %,зоок в исследуемом материале уменьшается. Т.е. характер поведения зависимости %зоок(«о) повторяет характер поведения зависимости уь,бк(щ), полученной из анализа низкотемпературных спектров ФЛ. Однако количественного согласия нет. Это, по-видимому, объясняется тем, что в эксперименте по исследованию поглощения под КФП в данной работе зондируется более глубокий хвост ПС у края валентной зоны.

На рис.7 представлены концентрационные зависимости величины сужения запрещенной зоны ЛЕе{щ), полученные на основе анализа спектров поглощения и спектров ФЛ. Эти параметры хорошо согласуются между собой.

В четвертой главе "Рассеяние электронов проводимости на пространственно коррелированной системе зарядов в сильно легированном СаАз:Те" приводятся результаты исследования доминирующих механизмов рассеяния свободных носителей заряда в образцах СаАв\Те из вышеуказанной серии на основе изучения спектров инфракрасного (ИК) поглощения и отражения.

В работе исследовались спектральные зависимости коэффициента поглощения свободными носителями заряда при Т=300К и в диапазоне йю=0,113-Ю,207эВ. Расчет проводился в рамках традиционного подхода к процессам переноса - нестационарной теории возмущения 2-го порядка. При расчете Одхеог; обусловленного двумя конкурирующими механизмами рассеяния -

2

10" 10" 10" "о.

Рис.8. Экспериментальные и расчетные концентрационные зависимости спектрального параметра г в монокристаллах СаЛь'.Те: 1 - эксперимент; 2 - литературные данные; штриховая линия - расчет.

i

0.70 0.80 0.90 1.00 1.10

Ы

Рис.9. Расчетные спектральные зависимости коэффициента поглощения, обусловленного рассеянием на ионах примеси: 1 - без учета корреляции в расположении примесей, гс- 0; 2, 3 - с учетом корреляции ближнего порядка: 2 - rc - 40Á, 3 - rc = 50Á. Полученные значения спектрального параметра: 1-3,7,2-3,3,3-2,3.

рассеянием на ионах примеси и рассеянием на полярных фононах, - использовались соотношения для полупроводников с вырожденным электронным газом с учетом непараболического закона дисперсии и экранирования.

Спектральную зависимость коэффициента поглощения свободными носителями заряда принято аппроксимировать зависимостью

а~Н(йг, (3)

где г - спектральный параметр, характеризующий доминирующий механизм рассеяния.

На рис.8 представлена экспериментальная концентрационная зависимость спектрального параметра гар в исследуемом материале. Также на рис.8 штриховой линией представлена концентрационная зависимость расчетного значения у[Ъеог- Монотонный рост гЛах демонстрирует возрастающую роль ионов примеси в рассеянии электронов с ростом уровня легирования. Из рис.8 видно, что концентрационная зависимость экспериментального значения гар немонотонна. В интервале 5-1017<ио<1,51018 см"3 £^хр(йо)) имеет более сильную спектральную зависимость, чем а^^йт), указывающую на наличие дополнительных рассеивающих центров, имеющих более сильную спектральную зависимость офш).

При ло>2-1018см"3 а^ф(йси) имеет более слабую спектральную зависимость, чем а^еоХйю), т.е. > Последнее может быть проинтерпретирова-

но и как снижение рассеяния на ионах примеси, и как увеличение рассеяния на дефектах с более слабой спектральной зависимостью, а именно увеличением рассеяния на акустических фононах. Для того чтобы рассеяние на акустических фононах могло конкурировать с рассеянием на ионах примеси, нужно чтобы величина деформационного потенциала и пьезоэлектрической константы в исследуемых образцах в данном концентрационном диапазоне значительно превышали величины данных параметров для слаболегированных образцов. Однако весь набор экспериментальных данных не представляет объективных свидетельств такого увеличения.

В данной работе предполагается, что упорядочение дефектов, позволяющее объяснить экспериментальные данные, можно рассматривать как переход из состояния с неоднородным распределением примесных дефектов в состояние с их пространственно коррелированным распределением - структурный переход с перестройкой ближнего порядка.

Влияние пространственной корреляции на спектральную зависимость коэффициента поглощения свободными носителями заряда учитывался при помощи структурного фактора (равного 1 при случайном распределении примеси), который определяет обратное время релаксации импульса вырожденных электронов проводимости:

где ¥(д) - Фурье образ примесного потенциала.

Структурный фактор выражался через функцию парной корреляции ¿(г), предполагающую, что в результате отталкивания между заряженными донорами существует область с радиусом гс, окружающая каждый ионизованный донор, в которой нет других доноров.

Коэффициент поглощения в рамках квазиклассического приближения непосредственно связан с действительной частью динамической проводимости или динамического сопротивления. В данной работе для расчета спектральной зависимости коэффициента поглощения свободными носителями заряда использовалась его связь с действительной частью динамического сопротивления. Для вычисления действительной части динамического сопротивления использовалось квантово-механическое кинетическое уравнение для электронов с учетом их столкновений с ионами и с учетом структурного фактора.

На рис.9 приведены результаты расчета коэффициента поглощения свободными носителями заряда при рассеянии на ионах примеси с учетом пространственной корреляции. Видно, что учет корреляции ближнего порядка в распределении примесных дефектов позволяет объяснить снижение величины спектрального параметра г и уменьшение коэффициента поглощения, обусловленного рассеянием на ионах примеси.

(4)

(5)

Как известно, реальная часть динамическои проводимости определяется средним временем релаксации импульса. Часто для оценки среднего времени релаксации импульса свободных носителей заряда используют время жизни длинноволнового плазмона свободных носителей 1/%, где ур - величина затухания плазменных колебаний. В данной главе приводятся результаты исследования связанных плазмон-фононных мод по спектрам ИК - отражения. В работе изме-

б|- 100 |-

• •

-N 90 -

2

0

10" 10" 10" "о. см~!

Рис.10. Зависимость величины затухания оптических колебаний решетки от концентрации свободных носителей заряда.

80

Ъ 70 60 50 40

10" 10" 10" л0, см"1

Рис.11. Зависимость обратного времени жизни плазменных колебаний от концентрации свободных носителей заряда.

рялись спектры отражения исследуемых образцов на Фурье - спектрометре ШБ в диапазоне г^ЮООО/^ЮО+ТООсм"1. Из процедуры подгонки теоретических и экспериментальных спектров, проводимой методом наименьших квадратов, определялись концентрационные зависимости подгоночных параметров: Х"о) -величина затухания оптических колебаний решетки (рис.10), %(»о) - обратное время жизни плазменных колебаний (рис. 11).

Из рис.10 видно, что величина затухания оптических колебаний решетки при ио>1018см'3 начинает уменьшаться и при «о>2-1018см"3 достигает значений, характерных для нелегированных монокристаллов (~2см"'). Рис.11 демонстрирует обратную тенденцию концентрационной зависимости обратного времени жизни плазменных колебаний, т.е. значение ур возрастает и при ло>2-1018см"3 - максимально.

В работе [10] обнаружено, что в полупроводниковых системах при случайном распределении примеси в области плазменной частоты обратное время релаксации импульса имеет ярко выраженный максимум. Пространственная корреляция в распределении рассеивающих примесных центров изменяет структуру данной зависимости, сглаживая этот максимум. Вышеизложенное позволило связать наблюдаемое увеличение значения подгоночного параметра ур при «0^2-1018см"3 с подавлением генерации плазмонов вследствие коррелированного распределения примесных дефектов.

Таким образом, методами стационарной фотолюминесценции и инфракрасной спектроскопии было показано, что в монокристаллах ваАз'.Те, выращенных методом Чохральского, в области концентраций свободных носителей

заряда ло=10п-5-5-1018см'3 наблюдаются немонотонные изменения величин химического потенциала, среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала, сужения запрещенной зоны и спектрального параметра коэффициента поглощения свободными носителями заряда. В интервале 74017<я0<1,5-1018 см поведение этих параметров свидетельствует о значительном искажении закона дисперсии свободных носителей заряда. При ио>2-10,8см"3 значения параметров указывают на снижение эффективности рассеяния электронов на ионах примеси и уменьшение степени искажения закона дисперсии.

Для удобства интерпретации полученных результатов в работе условно выделено три концентрационных интервала, в которых зависимости имеют различных характер: I - 1017<ио<1018см"3, II - 1018<ио<2-Ю|8см"3, III -2'10|8<и0<5-1018см'3.

В интервале / доминирующими примесными дефектами в ОаАя-.Те являются доноры ТеА; и примесные комплексы (УсаТеЛ!)г. Концентрация последних монотонно возрастает с ростом уровня легирования, однако остается на порядок ниже, чем концентрация легирующей примеси. В литературе отсутствуют точные сведения о конфигурации данного комплекса, однако экспериментальные данные, полученные различными авторами, позволяют им предполагать, что данный дефект действует как точечный, например, при рассмотрении эффектов рассеяния электронов проводимости, при анализе данных по исследованию микромеханических свойств и т.д. Поэтому, для того, чтобы объяснить значительные искажения закона дисперсии и кристаллической решетки, превышающие эффект, обусловленный действием только ионов доноров, необходимо предположить наличие больших неоднородностей в распределении как доноров Тел/, так и в распределении акцепторов (УСаТеЛ!)'2.

В области II наблюдается смена состава доминирующих рекомбинацион-ных центров: комплекс (УсаТе,и)'2 сменяется комплексом(УсаТе^Ул:У- Увеличение концентрации вакансий в обеих подрешетках с ростом уровня легирования стимулирует процесс диссоциации неоднородностей по вакансионному механизму. Наряду с этим, кулоновское взаимодействие между примесными дефектами ТеА^ и (УваТе^У^У приводит к эффектам спаривания с образованием крупномасштабных пар, которые ведут себя как диполыше рассеивающие центры с малой эффективностью рассеяния и меньшей величиной спектрального параметра. В отношении упругого взаимодействия дипольные компоненты создают деформацию разного знака и, взаимно уравновешивая друг друга, сводят к минимуму искажение кристаллической решетки.

Интервал III соответствует области концентрированного твердого раствора примесных дефектов, т.е. твердого раствора с пространственно коррелированным распределением дефектов.

Предположения и выводы согласуются с результатами изучения микромеханических свойств исследуемого материала [11].

В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертационной работы, изложена научная и практическая ценность, приведены данные об апробации работы и публикациях.

Основные результаты и выводы

1. На основании исследования спектральной зависимости краевой фотолюминесценции серии монокристаллов СаАя'.Те, выращенных методом Чох-ральского, с концентрацией свободных носителей заряда 10п<ио<5-1018см"3 установлено, что краевая люминесценция при температуре 300 К определяется только рекомбинацией свободных электронов и свободных дырок и полуширина спектра определяется величиной химического потенциала, а краевая люминесценция при температуре 6 К определяется только рекомбинацией свободных электронов и дырок, локализованных в состояниях «гауссова хвоста» валентной зоны и полуширина спектра определяется величиной среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала.

2. На основе анализа спектральной зависимости краевой люминесценции монокристаллов ОаА$:Те при температурах 6 и 300 К обнаружено, что концентрационные зависимости величин химического потенциала Д«о)> сужения запрещенной зоны А£^(«о) и среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала #бк("о) имеют немонотонный характер. В интервале концентраций 7-1017<И0<1,5-1018 см"3:

- экспериментальные значения // и Длежат ниже теоретических, что свидетельствует о дополнительном искажении закона дисперсии и искажении кристаллической решетки с доминированием деформации сжатия;

- экспериментальные значения %>6К превышают теоретические, что свидетельствует об увеличении неоднородности в распределении примеси.

3. На основе анализа спектральной зависимости коэффициента поглощения электромагнитного излучения под краем фундаментального поглощения монокристаллов (гаЛ^Ге при 300 К показано, что:

- концентрационная зависимость величины сужения запрещенной зоны, количественно согласуется с аналогичной зависимостью, полученной из анализа спектров фотолюминесценции;

- концентрационная зависимость среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала %зо»к(«о) у края валентной зоны качественно согласуется с зависимостью %,бк(«о), полученной из анализа спектров фотолюминесценции;

- в области концентраций и^ Ю^см'3 значения у^шк и %6к уменьшаются, что свидетельствует об уменьшении вероятности больших флуктуаций в распределении примесных дефектов.

4. На основании теоретического изучения спектральной зависимости коэффициента поглощения свободными носителями заряда показано, что привлечение модели корреляции ближнего порядка позволяет объяснить уменьшение величины коэффициента поглощения, обусловленного рассеянием на ионах примеси и ослабление его спектральной зависимости в области поглощения свободными носителями заряда.

Личный вклад автора в получение результатов настоящей работы заключается в подготовке образцов, проведении измерений спектров фотолюминесценции, пропускания и отражения, обработке экспериментальных данных, разработке программного обеспечения для анализа спектров, анализе и обсужде-

нии результатов, формулировке выводов, подготовке публикаций к печати.

Список публикаций по теме диссертации

Статьи:

1. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, М.М. Нукенов, H.A. Семиколенова, E.H. Сидоров. Изменение механизмов рассеяния электронов проводимости в монокристаллах GaAs:Te при примесном упорядочении // Сборник трудов НИИ СО РАН «Микросенсорика (материалы и элементная база)», Омск, 2002, С.70-79.

2. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, H.A. Семиколенова, E.H. Сидоров. Эффективная масса электронов в сильно легированном арсениде галлия при упорядочении примесных комплексов // ФТП.-2002.-Т.36.-Вып.4.-С.407-411.

3. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, E.H. Сидоров, H.A. Семиколенова. Влияние пространственной корреляции примесных дефектов на поглощение свободными носителями заряда в n+-GaAs II Вестник Омского университета-2004.-№4 -С.З 7-39.

4. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, E.H. Сидоров, H.A. Семиколенова. Влияние пространственной корреляции примесных дефектов на оптическое поглощение с участием флуктуационных уровней в n+-GaAs // Вестник Омского университета-2005.-№2 .-С .30-32.

5. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, М.М. Нукенов, H.A. Семиколенова, E.H. Сидоров. Влияние пространственной корреляции примесных дефектов на снижение уровня упругих напряжений в n+-GaAs. И Вестник Омского универси-тета.-2005.-№4 .-С.45-47.

6. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, H.A. Семиколенова, E.H. Сидоров. Рассеяние электронов проводимости на пространственно коррелированной системе зарядов в сильно легированном GaAs\Te // ФТП.-2006.-Т.40.-Вып.2-С. 166-168.

7. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, А.О. Мельшин, H.A. Семиколенова, E.H. Сидоров. Влияние пространственной корреляции примесных дефектов на спектральную зависимость краевой фотолюминесценции монокристаллов GaAs-.Те // Вестник Омского университета.-2009.-№.2.-С.122-126.

8. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, H.A. Семиколенова, E.H. Сидоров. Влияние корреляции в распределении примесных дефектов на параметры связанных плазмон-ХО-фононных мод в монокристаллах GaAs:Te II Вестник Омского университета.-2009.-№.2.-С. 127-131.

Доклады и тезисы докладов:

1. E.H. Сидоров. Исследование примесного упорядочения в GaAs(Te) методом фотолюминесценции // Программа XXIV научной студенческой конференции ОмГУ - Омск: Омский госуниверситет, 2000. - 47с.

2. E.H. Сидоров. Эффективная масса электронов в n-GaAs при упорядочении примесных комплексов // Тезисы докладов Второй всероссийской моло-

дежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто-и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 4-8 декабря 2000 г.) - Санкт-Петербург: Изд-во НЕСТОР, 2000. - С.12.

3. E.H. Сидоров. Изменение эффективной массы электронов в n-GaAs при упорядочении примесных комплексов // Физика конденсированных сред: Тезисы докладов IX Республиканской научной конференции студентов, магистрантов и аспирантов (Гродно, 2-4 мая 2001 г.) - Гродно: Гродненский государственный университет имени Янки Купалы, 2001. - С.279-280.

4. V.A. Bogdanova, N.A.DavletkiIdeev, A.A. Korotenko, N.A. Semikolenova, E.N. Sidorov. Study of electron-impurity interaction in n-type GaAs single crystals at ordering of impurity complexes. // The abstract of the 21ri International Conference on Defects in Semiconductors. Giessen Germany, July 2001, PA124.

5. B.A. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, A.A. Коротенко, М.М. Нукенов, H.A. Семиколенова, E.H. Сидоров. Исследование рассеяния свободных электронов в монокристаллах GaAs:Te при примесном упорядочении // Физика электронных материалов: материалы Международной конференции 1-4 октября 2002 года, Калуга, Россия. / Под ред. К.Г. Никифорова. - Калуга: Издательство КГПУ имени КЗ. Циолковского, 2002. - С.204-205.

6. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, A.A. Коротенко, М.М. Нукенов, H.A. Семиколенова, E.H. Сидоров. Совершенство кристаллической структуры монокристаллов GaAs:Te при примесном упорядочении. // Материалы Восьмой Российской конференции "GaAs-2002". Томск, 2002. - С.11-13.

7. E.H. Сидоров. О природе искажения закона дисперсии в монокристаллах n-GaAs II Тезисы докладов Четвертой всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 3-6 декабря 2002 г.) - Санкт-Петербург: Изд-во СПбГПУ, 2002.-С.4.

8. В.А. Богданова, E.H. Сидоров. Уменьшение примесного рассеяния в монокристаллах GaAs:Te в области примесного упорядочения // Сборник тезисов Девятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых: Тезисы докладов: В 2т. Т. 1. - Екатеринбург-Красноярск: Издательство АСФ России, 2003. - С.212-213.

9. E.H. Сидоров, H.A. Семиколенова. Снижение примесного рассеяния в монокристаллах GaAs'.Te в области примесного упорядочения // Материалы всероссийской научной молодежной конференции «Под знаком Сигма», Омск. -2003.-С.44-45.

10. E.H. Сидоров. Уменьшение примесного рассеяния в монокристаллах GaAs:Te в области примесного упорядочения // Физика конденсированного состояния: Тезисы докладов XI Республиканской научной конференции студентов, магистрантов и аспирантов (Гродно, 23 - 25 апреля 2003 г.) - Гродно: Гродненский государственный университет имени Янки Купалы, 2003. - С.215-216.

11. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, H.A. Семиколенова, E.H. Сидоров. Пространственная самоорганизация примесного компонента VI группы в мат-

рице GaAs II Тезисы докладов VI Международной конференции «Опто-, нано-электроника, нанотехнологии и микросистемы». Ульяновск-Сочи, 2004.

12. В.А. Богданова, E.H. Сидоров. Исследование спектров края фундаментального поглощения в объемных сверхструктурах на основе n-GaAs И Материалы Ш всероссийской научной молодежной конференции «Под знаком Сигма», Омск. - 2005. - С. 113-114.

13. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, М.М. Нукенов, H.A. Семиколенова, E.H. Сидоров. Самоорганизация примесных дефектов при распаде твердого раствора на основе соединения GaAs:Te. II Девятая конференция «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V» (Томск, 3-5 октября 2006).

Список цитируемой литературы

1. Н.М. Богатов, Э.Н. Хабаров. Взаимодействие структурных компонентов в полупроводниковых твердых растворах // Краснодар: Кубанский университет, 2001.-112с.

2. Е.А. Балагурова, Э.Н. Хабаров. Упорядочение твердых растворов в системах Ge-Si, InAs-CdTe, HgTe-CdTe Н свойства полупроводниковых твердых растворов, обусловленные структурными компонентами.- Томск: ТГУ, 1978, с.3-21.

3. Балагурова Е.А., Греков Ю.Б., Кравченко А.Ф., Прудникова И.А., Прудников В.В., Семиколенова H.A. Изменение механизма рассеяния в арсениде галлия п-типа с легированием // Физика и техника полупроводников.-1985.-Т.19-Вып.9.-С. 1566-1570.

4. Семиколенова H.A. Поляритоны в арсениде галлия я-типа II Физика и техника полупроводников.-1988.-Т.22.-Вып.1.-С.137-140.

5. Богданова В.А., Семиколенова H.A. Фотолюминесценция сильно легированного арсенида галлия при упорядоченном распределении примесных комплексов // Физика и техника полупроводников.-1992.-Т.26.-№5.-С. 818-821.

6. В.А Богданова. Оптические свойства сильно легированного арсенида галлия я-типа II Автореферат на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук.-Омск-1994.

7. Прудников В.В., Прудникова И.А. Фазовые переходы в пьезоэлектриках, обусловленные системой дипольных центров //Кристаллография - 1992.-Т.37.-№5.-С.1093-1099.

8. А. П. Леванюк, В.В. Осипов. Краевая люминесценция прямозонных полупроводников // Успехи физических наук.-1981.-ТЛЗЗ.-Вып.З.-С.427-477.

9. Б.И. Шкловский, А.Л. Эфрос. Электронные свойства легированных полупроводников // М., Наука, 1979.

10. W. Szuszkiewicz, P. Sobkowicz, В. Witkowska, W. Bardyszewski, С. Julien and M. Balrfnski. Influence of impurity charge correlation on free-carrier absorption // Acta Physica Polonica A, Vol. 84, No. 3,1993.

11. B.A. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, M.M. Нукенов, H.A. Семиколенова. Влияние корреляции в распределении примесных дефектов на микромеханические свойства монокристаллов GaAsiTe II ФТТ.-2008.-Т.50.-вып.2.-С.236-241.

Подписано в печать 17.05.2010. Формат 60x84 1/16. Печ.л. 1. Уч. - изд. л. 1. Тираж 120 экз. Заказ 945

ООО «Полиграфический центр «Татьяна» 644020, г. Омск, пр. К. Маркса, 82, каб. 4П тел. (3812) 48-10-39, факс (3812) 46-21-15

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1.

КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ.

1.1. Эффекты упорядочения в полупроводниковых твердых растворах.

1.2. Немонотонные концентрационные зависимости физических свойств твердых растворов указывающие на их неидеальность.

1.3. Особенности и закономерности дефектообразования в СаЛя.

1.3.1. Собственные точечные дефекты.

1.3.2. Влияние легирования на дефектообразование.

1.3.2.1. Влияние легирования на ансамбль собственных точечных дефектов.

1.3.2.2. Комплексообразование.

ГЛАВА 2.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В МОНОКРИСТАЛЛАХ СаА8:Те МЕТОДОМ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ.

2.1. Особенности энергетического спектра и основные каналы излучательной рекомбинации сильно легированных полупроводников.

2.2. Спектральная зависимость интенсивности краевой фотолюминесценции.

2.3. Анализ спектров краевой фотолюминесценции ОаАБ'.Те при 300 К.

2.4. Исследование изменения спектров краевой фотолюминесценции GaAs:Te в температурном диапазоне 6-ь300К.

2.5. Анализ спектров краевой фотолюминесценции GaAsiTe при 6К

ГЛАВА 3.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В МОНОКРИСТАЛЛАХ GaAs:Te МЕТОДОМ АБСОРБЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ.

3.1. Край фундаментального поглощения.

3.2. Анализ зависимости коэффициента поглощения электромагнитного излучения под краем фундаментального поглощения в GaAsiTe.

ГЛАВА 4.

РАССЕЯНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ПРОВОДИМОСТИ НА ПРОСТРАНСТВЕННО КОРРЕЛИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ

ЗАРЯДОВ В СИЛЬНО ЛЕГИРОВАННОМ GaAs:Te.

4.1. Влияние корреляции в распределении примесных дефектов на поглощение свободными носителями заряда, обусловленное рассеянием па ионах примеси.

4.2 Влияние корреляции в распределении примесных дефектов на параметры связанных плазмон-.£Офононных мод в монокристаллах GaAs:Te.

Полупроводниковые твердые растворы привлекли к себе большое внимание возможностью образования непрерывных твердых растворов — кристаллических материалов, в которых происходит плавное изменение физических свойств в зависимости от состава, что обеспечивает получение полупроводниковых фаз с нужными и воспроизводимыми характеристиками. Однако, как справедливо отмечается в работе [1], практически полученные растворы не оправдали надежд, поскольку с потерей сингулярности состава была утеряна самостабилизация роста, обеспечиваемая постоянством температуры кристаллизации. Материалы росли негомогенными (кваз и гомогенными)1 вследствие процессов ассоциации и диссоциации структурных компонентов твердых растворов.

Избыточное дефектообразование и неоднородное распределение растворенного компонента - это далеко не единственные особенности, характеризующие структуру полупроводниковых твердых растворов. Кулонов-ское, упругое, химическое взаимодействие с участием атомов основного вещества, атомов легирующих, остаточных примесей и собственных точечных дефектов приводит к образованию комплексов, которые также рассматриваются как структурные компоненты твердых растворов [I, 2]. Взаимодействие структурных компонентов (в том числе линейных плапар-ных дефектов) обуславливают различные механизмы релаксации неравновесного состояния полупроводникового твердого раствора [3]:

1. фазовый переход, обусловленный кооперативным изменением структуры в целом при сохранении неупорядоченного распределения компонентов твердого раствора;

I Под словом «гомогенный» понимается равновероятное распределение химически разнородных атомов, образующих твердый раствор.

2. упорядочение компонентов твердого раствора с образованием сверхструктур - фаз дальнего порядка (например, химически разнородных атомов по собственным подрешеткам);

3. распад твердых растворов, приводящий к самым разнообразным структурным состояниям.

Необходимо отметить, что термин «упорядочение» понимается в литературе неоднозначно. При распаде твердых растворов могут образовываться, так называемые, моделированные структуры при сегрегации точечных дефектов по периодическому или квазипериодическому типу. Образование моделированных структур, тоже зачастую относят к процессам упорядочения. В данной работе моделированные структуры не рассматриваются.

Широкое использование полупроводниковых твердых растворов в структуре современных электронных компонентов выдвинуло проблему синтеза полупроводниковых систем с переменным составом в число наиболее актуальных задач. Детальное изучение процессов взаимодействия структурных компонентов, комплексообразования, упорядочения и фазовых превращений в полупроводниковых твердых растворах является важным для разработки и совершенствования технологии получения полупроводниковых материалов с заданными свойствами.

Наиболее подробно явления упорядочения и их влияние на свойства материала изучены в сплавах металлов. Фазам упорядочения с образованием сверхструктур соответствуют особенности на зависимостях свойство-состав. Исследования концентрационных зависимостей свойств показали, что в ряде полупроводниковых твердых растворов AwBv-AnBv\ Ge-Si обнаруживаются особенности, свидетельствующие об неидеальности этих твердых растворов: особые точки разрыва или перегиба в окрестности некоторой критической концентрации. Предполагается, изменение парамег ров полупроводникового твердого раствора связано с упорядочением примесного компонента.

Обычно легированные полупроводники с примесями замещения рассматриваются как квазибинарные сильно разбавленные (статистические) твердые растворы, концентрационные свойства которых меняются монотонно. Поэтому, предположение о случайном распределении примеси лежит в основе теории энергетического спектра сильно легированных полупроводников и процессов рассеяния свободных носителей заряда в них. Однако исследование эффектов легирования в соединениях АП1ВУ с примесью шестой группы показало, что зависимости ряда параметров от концентрации примесей теряют свое монотонное поведение в области концентра

18 3 19 3 ции примеси 10 см" <Л^< 10 см" .

Так, при изучении спектров инфракрасного отражения и поглощения, стационарной фотолюминесценции в монокристаллах СаАя'.Те при концентрациях свободных носителей заряда щ=2- 1018см° было обнаружено уменьшение спектрального параметра, характеризующего доминирующий механизм рассеяния свободных носителей заряда [4], увеличение времени жизни плазмонов [5], увеличение интенсивности краевой фотолюминесценции [6], появление новой полосы фотолюминесценции с энергией максимума /?й)тах^1,48эВ при Т=77К [7].

Такие изменения интерпретируются с точки зрения упорядочения в примесной подсистеме. Для интерпретации привлекаются различные предположения: в твердых растворах в результате взаимодействия между донорами возможно образование фазы упорядочения в виде сверхрешетки доноров при критических концентрациях примеси N„¡,-{2^3)-10,8см"3 [4, 5]; в монокристаллах СаАя легированных примесью VI группы донор-новакансионные комплексы Ус,аобладают свойствами дипольных центров; в системе дипольных центров РсйД/* возможен фазовый переход в состояние с ненулевой поляризацией (сегнетоэлектрический-сегнегоэластический фазовый переход) при критической концентрации

18 3 свободных носителей заряда щ=2-\0 см"" и критической температуре Г0~ЗООК [8].

Однако существующие модели не учитывают всех наблюдаемых изменений свойств материала с ростом уровня легирования или предсказывают такие изменения параметров материала, которые в эксперименте не наблюдаются.

В данной работе сделано предположение, что упорядочение дефектов, позволяющее объяснить экспериментальные данные, можно рассматривать как переход из состояния с неоднородным распределением примесных дефектов в состояние с их пространственно коррелированным распределением. Такой переход рассматривается как структурное превращение, так как корреляция в распределении примесей и примесных дефектов, т.е. их взаимодействие (например, кулоновское отталкивание и притяжение), приводит к перестройке ближнего порядка.

Цель настоящей работы заключается в исследовании особенностей концентрационных зависимостей параметров, описывающих энергетический спектр и процессы рассеяния свободных носителей заряда в монокристаллах ОаАБ'.Те, выращенных методом Чохральского, с концентра* 17 18 Я цией свободных носителей заряда 10 <я0<5-10 см"", и в объяснении этих особенностей с привлечением модели корреляции ближнего порядка.

В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:

1. Исследование влияния уровня легирования на спектральную зависимости краевой фотолюминесценции в температурном диапазоне 6-^-3 00К серии монокристаллов СаАз:Те.

2. Исследование влияния уровня легирования па спектральную зависимость коэффициента поглощения электромагнитного излучения вблизи края фундаментального поглощения при ЗООК в серии монокристаллов СаАя'-Те.

3. Исследование доминирующих механизмов рассеяния при ЗООК в серии монокристаллов Ga.As-.Te на основе анализа спектров инфракрасного (ИК) поглощения и отражения.

Научная новизна работы заключается в следующем. Для монокристаллов СаАБ'.Те, выращенных методом Чохральского, с концентрацией

17 18 3 свободных носителей заряда 10 <щ<5• 10 см" впервые:

- обнаружено, чго во всем исследуемом концентрационном диапазоне высокотемпературные (ЗООК) спектры фотолюминесценции обусловлены только рекомбинацией свободных электронов со свободными дырками, а низкотемпературные спектры (6К) — только рекомбинацией свободных электронов с дырками, локализованными в состоянии гауссова хвоста плотности состоянии валентной зоны;

- обнаружено, что концентрационные зависимости параметров, описывающих энергетический спектр свободных носителей заряда, а именно: химического потенциала, среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала, сужения запрещенной зоны имеют немонотонный-характер;

- показано, что учет корреляции ближнего порядка в распределении примесных дефектов позволяет объяснить снижение величины спектрального параметра и уменьшение коэффициента поглощения, обусловленного рассеянием на ионах примеси, в области концентраций свободных носителей заряда /7()>2-10'8см~"\

На защиту выносятся следующие положения:

1. В монокристаллах арсенида галлия, выращенных методом Чохральского, легированных теллуром, в области концентрации свободных

17 3 13 3 носителей заряда 7-10 см"</7о<2-10 см" значения химического потенциала и сужения запрещенной зоны лежат ниже теоретических. Уменьшение данных параметров обусловлено дополнительным искажением закона дисперсии у дна зоны проводимости и искажением кристаллической структуры вследствие наличия крупномасштабных флуктуаций в распределении примесных дефектов.

2. В монокристаллах арсенида галлия, выращенных методом Чох-ральского, легированных теллуром, в области концентрации свободных

I ^ 3 носителей заряда ио>2-10 см" обнаружено уменьшение величины среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала. Кулоновское взаимодействие между примесными дефектами инициирует переход от состояния с неоднородным распределением примесных дефектов в состояние с их пространственно коррелированным распределением.

3. В монокристаллах арсенида галлия, выращенных методом Чох-ральского и легированных теллуром, уменьшение величины коэффициента поглощения инфракрасного излучения свободными носителями заряда и ослабление его спектральной зависимости при л0>2-Ю18см"3 обусловлено корреляцией ближнего порядка в распределении примесных дефектов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 138 страницах текста и включает 53 рисунка, I таблицу, список литературы из 164 наименований.

Основные результаты и выводы диссертационной работы заключаются в следующем:

1. На основании исследования спектральной зависимости краевой фотолюминесценции серии монокристаллов ОаАя:Те, выращенных методом

17 18

Чохральского, с концентрацией свободных носителей заряда 10 <я()<5-10 о см" установлено, что краевая люминесценция при температуре 300 К определяется только рекомбинацией свободных электронов и свободных дырок и полуширина спектра определяется- величиной химического потенциала, а краевая люминесценция при температуре 6 К определяется только рекомбинацией свободных электронов и дырок, локализованных в состояниях «гауссова хвоста» валентной зоны и полуширина спектра определяется величиной среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала.

2. На основе анализа спектральной зависимости краевой люминесценции монокристаллов СаАх'.Те при температурах 6 и 300 К обнаружено, что концентрационные зависимости величин химического потенциала /и(щ), сужения запрещенной зоны АЕё(щ) и среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала к(яо) имеют немонотонный характер. В ин

17 1 о тервале концентраций 7-10 <щ<\,5-10 см"': экспериментальные значения /л и Алежат ниже теоретических, что свидетельствует о дополнительном искажении закона дисперсии и искажении кристаллической решетки с доминированием деформации сжатия; экспериментальные значения уьм превышают теоретические, что свидетельствует об увеличении неоднородности в распределении примеси.

3. На основе анализа спектральной зависимости коэффициента поглощения электромагнитного излучения под краем фундаментального поглощения монокристаллов ОаАя:Те при 300 К показано, что: концентрационная зависимость величины сужения запрещенной зоны, количественно согласуется с аналогичной зависимостью, полученной из анализа спектров фотолюминесценции; концентрационная зависимость среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала ^/,.зоок(^о) У края валентной зоны качественно согласуется с зависимостью Уш<(Ро), полученной из анализа спектров фотолюминесценции;

1Я 3 в области концентраций «о>2-10 'см" значения ун.шж и Жбк уменьшаются, что свидетельствует об уменьшении вероятности больших флук-туаций в распределении примесных дефектов.

4. На основании теоретического изучения спектральной зависимости коэффициента поглощения свободными носителями заряда показано, что привлечение модели корреляции ближнего порядка позволяет объяснить уменьшение величины коэффициента поглощения, обусловленного рассеянием на ионах примеси и ослабление его спектральной зависимости в области поглощения свободными носителями заряда.

Научная ценность и практическая значимость работы. Арсенид галлия, в т.ч. монокристаллический, остается одним из основных материалов в современной микро- и оптоэлектронике, а также является модельным объектом для изучения различных оптических и кинетических явлений в соединениях АтВу, твердых растворах и структурах на их основе. Особенностью легированного п-ОаАБ является наличие избыточного дефскгооб-разования и неоднородного распределение примеси, что ухудшает его эксплуатационные качества. Процессы корреляции и упорядочение в распределении примесных дефектов, обнаруженные в легированном GaAs:Te, уменьшают градиенты внутренних механических напряжений в кристалле, делая данный материал более привлекательным с практической точки зрения.

В работе на примере GaAs:Te получено экспериментальное подтверждение теории краевой люминесценции сильно легированных полупроводников [103], согласно которой, вклад переходов, связанных с рекомбинацией носителей, локализованных в состояниях хвостов плотности состояний, в формирование спектров фотолюминесценции возрастает с понижением температуры. Поэтому практический интерес представляет исследование спектров фотолюминесценции легированных полупроводников при температуре вблизи абсолютного нуля, анализ которых позволяет экспериментально определять величину среднеквадратичной флуктуации примесного потенциала.

В работе на примере GaAs:Te развит подход к учету влияния корреляции в примесной подсистеме на спектральную зависимость коэффициента поглощения свободными носителями заряда на основе структурного фактора. Данный подход может быть использован при анализе корреляционных явлений в других полупроводниковых системах.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на следующих научных форумах: XXIV научной студенческой конференции ОмГУ (Омск, 2000); Второй всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2000); IX Республиканской научной конференции студентов, магистрантов и аспирантов (Гродно, 2001); 21rd International Conference on Defects in Semiconductors (Giessen Germany, 2001); Международной конференции «Физика электронных материалов» (Калуга, 2002); Восьмой Российской конференции "GaAs-2002" (Томск,

2002); Четвертой всероссийской молодёжной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2002); Девятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург-Красноярск, 2003); VI Международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск-Сочи, 2004); XI Республиканской научной конференции аспирантов, магистрантов и студентов по физике конденсированного состояния (Гродно, 2003); Всероссийской молодежной конференции "Под знаком "сигма" (Омск, 2003, 2005); Девятой конференция «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы I1I-V» (Томск, 2006).

Публикации. Материалы диссертационной работы изложены в 21 работах, 2 из которых представляют публикации в рецензируемых научных журналах.

Личный вклад автора в получение результатов настоящей работы заключается в подготовке образцов, проведении измерений спекфов фотолюминесценции, пропускания и отражения, обработке экспериментальных данных, разработке программного обеспечения для анализа спектров, анализе и обсуждении результатов, формулировке выводов, подготовке публикаций к печати.

Благодарности. Автор глубоко признателен научному руководителю Давлеткильдееву H.A., коллегам и соавторам Богдановой В.А., Коро-тенко A.A., Нукенову М.М. за плодотворное творческое общение, постоянную и разностороннюю помощь и поддержку во время работы над диссертацией. Автор чтит светлую память о первом наставнике, докторе физико-математических наук, профессоре Семиколеновой Надежде Александровне, идеи и советы которой оказали огромное влияние на постановку задач исследования, а ценные замечания и постоянное внимание к работе способствовали се позитивному развитию и совершенствованию.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей диссертационной работе было проведено исследование особенностей концентрационных зависимостей параметров, описывающих энергетический спектр и процессы рассеяния свободных носителей заряда в монокристаллах ОаАБ'.Те, выращенных методом Чохральского с концентрацией свободных носителей зарядов 10|7<я0<1019 см"3, и указанные особенности были объяснены с привлечением модели корреляции ближнего порядка.

1.М. Богатов, Э.Н. Хабаров. Взаимодействие структурных компонентов в полупроводниковых твердых растворах. Краснодар: Кубанский университет, 2001. -112с.

2. Е.А. Балагурова, Э.Н. Хабаров. Упорядочение твердых растворов в системах Ge-Si, InAs- CdTe, HgTe-CdTe // свойства полупроводниковых твердых растворов, обусловленные структурными компонентами. Томск: ТГУ, 1978, с.3-21.

3. C.B. Цибуля. Рентгеноструктурный анализ нанокристаллов: развитие методов и структуры метастабильных состояний в оксидах металлов несте-хиометрического состава. Автореферат на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук. Новосибирск, 2004.

4. Балагурова Е.А., Греков Ю.Б., Кравченко А.Ф., Прудникова H.A., Прудников В.В., Семиколенова H.A. Изменение механизма рассеяния в арсени-де галлия я-типа с легированием // Физика и техника полупроводников— 1985.-Т.19.-Вып.9.-С. 1566-1570.

5. Семиколенова H.A. Поляритоны в арсениде галлия «-типа // Физика и техника полупроводников-1988.-Т.22.-Вып.1.-С. 137-140.

6. Богданова В.А., Семиколенова H.A. Фотолюминесценция сильно легированного арсенида галлия при упорядоченном распределении примесных комплексов // Физика и техника полупроводников—1992.—Т.26.-№5.-С. 818-821.

7. В.А Богданова. Оптические свойства сильно легированного арсенида галлия я-типа // Автореферат на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук.-Омск.-1994.

8. Прудников В.В., Прудникова И.А. Фазовые переходы в пьезоэлектриках, обусловленные системой дипольных центров //Кристаллография.— 1992.— Т.37.-№5.-С. 1093-1099.

9. И.Е. Рогачева, H.K. Жигарева, А.Б. Иванова. Изв. АН СССР. Неорг. Матер., 24, 1629(1988).

10. И.Е. Рогачева. Изв. АН СССР. Неорг. Матер., 25, 754 (1989).

11. E.I. Rogacheva, N.A. Sinelnik, O.N. Nashchekina. Acta Phys. Polon. (A), 84, 729,(1993).

12. И.Е. Рогачева, И.М. Кривулькин. Температурные h концентрационные зависимости подвижности носителей заряда в твердых растворах РЬТе-МпТе // Физика и техника полупроводников.-2002.- Том 36.- Вып. 9.-С. 1040-1044.

13. E.I. Rogacheva, I.M. Krivulkin, V.P. Popov, T.A. Lobkovskaya. Phys. St. Sol. (a), 148, K65 (1995).

14. E.I. Rogacheva, I.M. Krivulkin. Inst. Phys. Conf., No 152, 831 (1998).

15. E.I. Rogacheva, A.S. Sologubenko, I.M.Krivulkin. Inorg. Mater., 34, 545 (1998).

16. E.I. Rogacheva. Japan. J. Appl. Phys., 32, Suppl. 32-3, 775 (1993).

17. Т.Судзуки, X. Есинага, С. Такеути. Динамика дислокаций пластичность. (М., Мир, 1989).

18. Б.И. Шкловский, A.J1. Эфрос. Электронные свойства легированных полупроводников (М., Наука, 1979).

19. Дж. Займан. Модели беспорядка. Теоретическая физика однородно неупорядоченных систем: Пер. с англ. -М.: Мир, 1982. 592 с.

20. Келдыш JI.B., Прошко Г.П. Инфракрасное поглощение в сильно легированном германии. ФТТ, 1963, т.5,с. 3378.

21. Балагурова Е.А., Греков Ю.Б., Прудникова И.А., Семиколенова H.A., Шабакин В.П. Поглощение инфракрасного излучения свободными носителями в соединениях типа AmBv // 1984,-Физика и техника полупроводников.- Том 18.- Вып. в.- С. 1011-1015.

22. Haga Е., Kimura H., J.Phys.Soc.Japan, 1964,v.l9,№4, p.471-481.

23. Spitzer W.G., Whelan J.M. Phys.Rev., 1959, v.l 14, №1, p.59-63.

24. Несмелова И.М., Барышев H.C., Пырегов Б.П. Оптические свойства ар-сеиида индия п-типа. Опт. и спектр., 1969, т.27, в.4, с. 661-664.

25. Кесаманлы Ф.П., Мальцев Ю.В., Наследов Д.Н., Николаева Л.А., Пивоваров М.Н., Скрипкин В.А., Уханов Ю.И. О структуре зоны проводимости арсенида индия. ФТП, 1969, т.З., в.6, с. 1182-1187.

26. Демиденко З.А. О поглощении света свободными носителями в полупроводниках с непараболической зоной. ФТП, 1970, т.4, в.11, с.2106-2114.

27. Балагурова Е.А., Греков Ю.Б., Прудникова H.A., Семиколенова H.A., Шляхов А.Т. Природа фазового перехода в арсениде галлия, легированном элементами VI группы // 1986.- Неорганические материалы.- Том 22.- №4.-С.540-543.

28. H.R. Chandrasekhar, A.K. Ramdas. Nonparabolicity of the conduction band and the coupled plasmon-phonon modes in n-GaAs // Phys.Rev.В.-1980.-V.21.-№4.-P.1511-1515.

29. Евдокимов B.M., Кухарский A.A., Субашиев B.K. Зависимость времени жизни оптических фононов в арсениде галлия от концентрации дырок и электронов. ФТП, 1970, т.4, в.З, с.573-576.

30. Kukharski A.A. Sol.St.Commun., 1973, v. 13, p.l 761-1765.

31. Давлеткильдеев H.A. Исследование эффекта спонтанного упорядочения примесных комплексов в арсениде галлия п-типа // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук.-Омск —2000.

32. Хабаров Э.Н. Области примесных твердых растворов на основе матрицы собственного полупроводника// Свойства полупроводниковых твердых растворов, обусловленные структурными компонентами. Томск: ТГУ, 1978, с.22-34.

33. Несмелова И.М., Семиколенова H.A., Хабаров Э.Н. Исследование механизма взаимодействия примесей а арсениде индия. // ФТП.- 1978.- Т. 12,-В.Ю.- С.1915-1920.

34. Prudnikov V.V. et al. Phys. Stat. Sol. (b), 181, 87 (1994).

35. Емцев B.B., Машовец T.B. Примеси и точечные дефекты в полупроводниках. М.: Радио и связь, 1981, 248 е., ил.

36. Бублик В.Т., Мильвидский М.Г., Освенский В.Б. Изв. вузов. Физика, 1980, №1, с.7-22.

37. Мильвидский М.Г. Стехиометрия и дефектообразование в соединениях А1ИВУ. Итоги науки и техники, сер. Электроника и ее применение. М.: ВИНИТИ, 1979, т.11, с.105-141.

38. Miller M.D., Olsen G.N., Ettenberg М. Appl. Phys. Lett., 1977, v.31, p. 538-540.

39. Bhattacharya P.K., Ku J.W., Owen S.J. e.a. Appl. Phys. Lett., 1980,, v. 36, p.304-306.

40. Воронов И.Н., Смирнов B.A., Эйдензон A.M. Кристаллография, 1979, т. 24, с. 1259-1266.

41. Blom G.M. J. Crystal Growth, 1976, v. 36, p. 125-137.

42. Инденбом B.Jl., Житомирский И.С., Чебанова T.C. Кристаллография, 1973, т. 18, с. 39-48.

43. Jordan A.S., Von Neida A.R., Caruso R. Electrochem. Soc., 1974, v. 121, p. 153-159.

44. Вильке Ю., Бублик В.Т., Брагинская А.Г. и др. — Расширенные тезисы VI Международной конференции по росту кристаллов. М.: Изд-во АН СССР, 1980, т. 4, с. 328-329.

45. Holt D.L. J. Appl. Phys., 1970, v. 41, p. 3197-3204.

46. Morgan D.V., Wood D.R. Phys. Stat. Sol. (a), 1974, v. 23, p. 325-329.

47. Освенский В.Б., Холодный Л.П. ФТТ, 1972, т. 14, с. 3330-3335.

48. Driscoll С. M. Н., Willoughby A. F. W. In: Defect in Semicond., Conf. Ser. L.: Institute of Physics, 1972, p. 377-382.

49. Driscoll С. M. H., Willoughby A. F. W. J. Materials Sci., 1974, v. 9, p. 1615-1623.

50. Мильвидский М.Г., Пелевин О.В., Сахаров Б.А. Физико-химические основы получения разлагающихся полупроводниковых соединений. М.: Металлургия, 1974, 391с., ил.

51. Анастасьева Е.М., Бублик В.Т., Мильвидский М.Г. и др. Кристаллография, 1978, т. 23, с. 314-319.

52. Mullin J.B., Stranghan B.W., Driscoll С.М.Н. е.а. J. Appl. Phys., 1976, v. 47, p.2584-2589.

53. Hutchinson P.W., Dobson P.S. Interstitial condensation in n-GaAs // J. Mater. Sci.-1975 .-V. 10.-№9.-P. 163 6-1641.

54. Dobson P.S., Fewster P.F., Hurle D.T.J., Hutchinson P.W., Mullin J.B., Straughan B.W., Willoughby A.F.W. In: Defects and radiation effects in scmi-cond., 1978, Conf.Ser.№45. Bristol-L, The Inst, of Phys., 1979.-№45, P. 163172.

55. Fewster P.F. A defect model for undoped and tellurium doped gallium arsenide//J.Phys.Chem.Solids.-1981.-V.42.-№10.-P.883-889.

56. Мильвидский М.Г., Пелевин O.B. Поведение легирующих примесей элементов VI группы в арсениде галлия // Изв. АН СССР. Неорганич. матер. 1967.- Т.З. - №7. - С.1159-1164.

57. Фистуль В.И. Сильно легированные полупроводники. М.:Наука, 1967. -415с.

58. Глазов В.М., Смирнова Е.Б. Исследование взаимосвязи концентрации электронов с растворимостью селена в антимониде индия // ФТП.-1983.-Т.19.-№9.-С. 1592-1595.

59. Глазов В.М., Нагиев В.Н. Концентрационная зависимость числа носителей заряда при легировании арсенида индия элементами донорного и акцепторного типа и ее связь с пределом растворимости // ФТП.-1974.-Т.8.-№1.-С.131-136.

60. Глазов В.М., Нагиев В.А. Исследование легирования фосфида индия. В сб. Легированные полупроводники. М.: Наука.-1975.-С.56-60.

61. Глазов В.М., Нагиев В.А. Рзаев Ф.Р. О взаимосвязи между растворимостью и концентрацией носителей заряда при сильном легировании фосфида индия элементами донорного и акцепторного типов // ФТП.-1963.-Т.7.-№2.-С.280-285.

62. Фистуль В.И. Распад пересыщенных полупроводниковых твердых растворов. М.: Металлургия, 1977.-240 с.

63. Уфимцев В.Б., Крестовников А.И. К физико-химической природе по-литропии примесей в полупроводниках // Изв. АН СССР. Неорганич. матер.- 1968 .-Т.4.-№9.-С. 1578-1583.

64. Уфимцев В.Б., Гимельфарб Ф.А. Исследование характера химических взаимодействий в сильно легированных кристаллах типа AmBv // Изв. АН СССР. Неорганич. матер.-1973.-Т9.-№12.-С.2073-2077.

65. Бульянков Н.А., Фистуль В.И. О механизме образования донорных комплексов в сильно легированном германии и кремнии // ДАН СССР.-1968.-Т. 180.-№6.-С.1415-1418.

66. Williams E.D. Evidens for self-activated luminescence in GaAs: the gallium vacancy-donor center // Phys.Rev.-1968.-V.168.-№3.-P.922-928.

67. Glinchuk K.D., Prokhorovich A.V. The role of different local centers in the determination of the concentration dependence of the intrinsic emission intensity in n-type GaAs // Phys.Stat.Sol.(a).-1978.-V.45.-P.K91-K94.

68. Освенский В.Б., Холодный Л.П., Мильвидский М.Г. Исследование дефектов в арсениде галлия методом внутреннего трения // ФТТ.-1971 .-Т. 13.-№7.-С.2135-2138.

69. Мильвидский М.Г., Освенский В.Б., Фистуль В.И., Омельяновский Э.М., Гришина С.П. Влияние термообработки на электрические свойства сильно легированного арсенида галлия п-типа // ФТП.-1967.-Т. 1.-№7.-С.969-974.

70. Logan R.M. Analysis of heat treatment and formation of gallium-vacancy-tellurium complexes in GaAs // J.Phys.Chem.Sol.-1971.-V.32.-№8.-P. 17551760.

71. Hurle D.T.J. Solubility and point defect-dopant interaction in GaAs // J.Phys.Chem.Sol.-1979.-V.40.-№8.-P.627-637.

72. Hwang C.J. Effect of heat treatment on photoluminescence of Те doped GaAs // J.Appl.Phys.-1969.-V.40.-№4.-P.1983-1984.

73. Hwang C.J. Optical properties of n-type GaAs // J.Appl.Phys.-1969.-V.40.-№11.-P.4584-4590.

74. Nishizawa J., Otsuka H., Yamakochi S., Ishida K. Nonstoichiometry of Те doped GaAs // Jap.J.Appl.Phys.-1974.-V.13.-№l .-P.46-56.

75. Hutchinson P.W., Dobson P.S. The nature of defects in n gallium arsenide // Phil.Mag.-1974.-V.30.-№1.-P.65-73.

76. Hurle D.T.J. Revised calculation of point defect equilibria and nonstoichiometry in GaAs // J.Phys.Chem.Solids.-1979.-V.40.-P.613-623.

77. Chiang S.Y., Pearson G.L. Photoluminescence of vacancies and vacancy-impurity complexes in annealed GaAs // J. of Luminescence.-1975.-V. 10.-№5.-P.313-322.

78. Алферов Ж.И., Гарбузов Д.З., Морозов Е.П., Третьяков Д.Н. Спектры фотолюминесценции GaAs при высоких уровнях легирования некоторыми элементами IV и VI группы // ФТП.-1967.-Т.1.-№11.-С. 1702-1705.

79. Вакуленко О.В., Новиков Н.Н., Скрыщевский В.А. Фотолюминесценция арсенида галлия, легированного теллуром // ФТП.-1981.-Т.15.-№5.-С. 10051008.

80. Буянова И.Я., Остапенко С.С., Шейкман М.К. Поляризованная люминесценция глубоких центров в монокристаллах GaAs:Sn(Te) // ФТТ.-1985.-Т.27.-№3.-С.748-756.

81. Schaefer Th., Knauf H., Lohmann E., Vianden R., Frcitag K. PAC investigation of the shallow donor environment in GaAs // Nucl.Instr. and Meth. in Phys.Res.-1992.-V.63.-№ 1-2.-P.227-230.

82. Sette F., Pearton S J., Poate J.M., Rowe J.E. Local structure of S impurities in implanted GaAs // Nucl.Instr. and Meth. in Phys.Res.-1987.-№ B19-20.-P.408-412.

83. Delerue C. Electron structure and electron-paramagnetic-resonance properties of intrinsic defects in GaAs // Phys.Rev.B.-l 99 l.-V.44.-№19.-P. 1052510535.

84. J. Gebauer, M. Lausman, T.E.M. Staab, R. Krause-Rehberg, M. Hakala, M.J. Puska. Phys. Rev. B.-1999.-V.60.-P.1464.

85. J. Gebauer, E.R. Weber, N.D. Jager, K. Urban, Ph. Ebert. Determination of the charge carrier compensation mechanism in Te-doped GaAs by scanning tunneling microscopy // Appl.Phys.Let.-2003.-V.82.-№3.-P.2059-2061.

86. G. Dlubek, R. Krause, Phys. Stat. Sol. A.-1987.-V.102.-P.443.

87. Glinchuk K.D., Prokhorovich A.V., Zayats N.S. A new (non-copper-induced) 1.35eV emission band in n-type GaAs // Phys. St. Sol. (a).-1984.-V.82.-P.503.

88. Глинчук К.Д., Коваленко В.Ф., Прохорович А.В. О природе центров, обуславливающих появление полосы люминесценции с ЙшП1ах=1.35эВ в сильно легированных кристаллах «-GaAs // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника. Киев.—1992.—№22— С.46-50.

89. Н.С. Задорожпый, В.Ф. Коваленко, В.Д. Лисовенко, М.Г. Мильвидский, А.В. Прохорович. Кристаллография, 36, 958 (1991).

90. J. Kossut, W. Dobrowolski, Z. Wilamowski, Т. Dietl, К. Swiatek. Correlation of donor electrons in diluted magnetic semiconductors with iron // Semi-cond.Sci.Technol.-1990.-№.5.-P.260-265.

91. H.C. Casey, Jr. Stern, F. Stern. J. Appl. Phys., 47, 631 (1976).

92. D. Olego, M. Cardona. Phys. Rev. B, 22, 886 (1980).

93. J. De-Sheng, Y. Machita, K. Ploog, H.J. Queisser. J. Appl. Phys., 53, 999 (1982).

94. G. Borhgs, K. Bhattacharyya, K. Deneffe, P. Van Mieghem, R. Mertens. J. Appl. Phys., 66, 4381 (1989).

95. T. Lideiskis, G. Treideris. Semicond. Sci. Technol., 4, 938 (1989).

96. S.I. Kim, M.S. Kim, S.K. Min, C. Lee. J. Appl. Phys., 74, 6128 (1993).

97. N.-Y. Lee, K.Y. Lee, C. Lee, J.-E. Kim, H.Y. Park, D.-H. Kwak, H.-C. Lee, H. Lim. J. Appl. Phys., 78^ 3367 (1995).

98. G.C. Jiang, Y. Chang, L.-B. Chang, Y.-D. Juang, S. Lu. Jpn. J. Appl. Phys., 34, 42 (1995).

99. B.A. Вилькоцкий, Д.С. Доманевский, C.B. Жоховец, М.В. Прокопеня. Энергетический спектр электронных состояний в сильно легированных кристаллах арсенида галлия // ФТП.-1984.-Т.18.-№12.-С.2193-2198.

100. D.M.Szmyd, p. Porro, A. Majerfeld, S. Lagomarsino. J. Appl. Phys., 68, 2367(1990).

101. Wigner E.P. Phys. Rev., 1934, v. 46, p. 1002.

102. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. ФТП, 1970, т. 4, с.305.

103. А. П. Леванюк, В.В. Осипов. Краевая люминесценция прямозонных полупроводников. // Успехи физических наук. — т. 133. вып. 3. — с.427-477.- 1981.

104. H.B. Bebb, E.W. Williams. Semicondactors and Semimetals (N.Y., Academic Press, 1972) p276.

105. E.H. Сидоров. Исследование примесного упорядочения в GaAsÇTe) методом фотолюминесценции // Программа XXIV научной студенческой конференции ОмГУ Омск: Омский госуниверситет, 2000. — 47с.

106. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, H.A. Семиколенова, E.H. Сидоров. Эффективная масса электронов в сильно легированном арсениде галлия при упорядочении примесных комплексов // ФТП.-2002.-Т.36.-Вып.4.-С.407-411.

107. М.Е. Levinshtein, S.L. Rumyantsev, M. Shur. Handbook Series on Semiconductor Parameters (London World Scientific, 1996) v.l, p.79.

108. S.C. Jain, D.J. Roulston. Solid State Electron., 34, 453 (1991).

109. R.A. Abram, G.N. Childs, P.A. Saunderson. J. Phys. C, 17, 6105 (1984).

110. B.E. Sernelius. Phys. Rev. B, 33, 8582 (1986).

111. H.S. Bennett. J. Appl. Phys., 60, 2866 (1986).

112. P. Van Mieghem. Rev. Mod. Phys., 64, 755 (1992).

113. B.JT. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. Физика полупроводников // М-Наука—1977.-С.626.

114. Р.А. Wolff. Phys. Rev., 126, 405 (1962).1 17 A. Glodeanu. Rev. Roum. Phys., 26, 945 (1981).

115. В.А. Богданова, Н.А. Давлеткильдеев, Е.Н. Сидоров, II.А. Семиколе-нова. Влияние пространственной корреляции примесных дефектов на оптическое поглощение с участием флуктуационных уровней в n+-GaAs П Вестник омского университета—2005—№2.-С.30-32.

116. В.А. Богданова, Е.Н. Сидоров. Исследование спектров края фундаментального поглощения в объемных сверхструктурах на основе n-GaAs // Материалы III всероссийской научной молодежной конференции «Под знаком Сигма», Омск. -2005. С. 113-114.

117. А.Л. Эфрос. Плотность состояний и межзонное поглощение света в сильнолегированных полупроводниках. УФН, 111, 451 (1973).

118. A. Iribarren, R. Castro-Rodriguez, V. Sosa, J.L. Репа. Band tail parameter modeling in semiconductor materials. Phys. Rev. 58, 1907 (1998).

119. Van Meighem P. Theory of band tails in heavily doped semiconductors. Reviews of Modern Physics. 64, 755 (1992).

120. B.I. Halperin, M. Lax Impurity-Band Tails in the High-Density Limit. I. Minimum Counting Methods. Phys. Rev.148, 722 (1966).

121. Джонсон E. Оптические свойства полупроводников / Под. ред. Р. Уил-лардсона, А. Бира. М.: Мир, 1970, С.263.

122. E.H. Сидоров, H.A. Семиколенова. Снижение примесного рассеяния в монокристаллах GaAs:Te в области примесного упорядочения // Материалы всероссийской научной молодежной конференции «Под знаком Сигма», Омск. 2003.- С.44-45.

123. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, E.H. Сидоров, H.A. Семиколенова. Влияние пространственной корреляции примесных дефектов на поглощение свободными носителями заряда в n+-GaAs // Вестник омского университета—2004.—№4.—С.37-39.

124. S. Visvanathan. Phys. Rev. 120, 276(1960).

125. В.Л. Гуревич, И.Г. Ланг, Ю.А. Фирсов. ФТТ, 4, 1252(1962).

126. Е.П. Рашевская, В. Фистуль. ФТП, 9, 3618(1964).

127. К. Зеегер. Физика полупроводников (М., Мир, 1977).

128. Б. Ридли. Квантовые процессы в полупроводниках (М., Мир, 1986).

129. Т.А. Алиев, Ф.М. Гашимзаде. ФТП, 6, 458(1972).

130. Е.П. Рашевская, В.И. Фистуль. ФТТ, 9, 3618 (1967).

131. R. Krause-Rehberg, H.S. Leipner, A. Kupsch, A. Polity, Th. Drost. Phys. Rev. В, 49, 2385(1994).

132. J. Mycielski. Solid State Communication, 60, 165(1986).

133. J. Kossut, Z. Wilamowski, T. Dietl, K. Swiatek. Acta Physica Polonica. A, 79, 49(1991).

134. A.F. Levi, S.L. McCall, P.M. Platzman. Appl. Phys. Lett., 54, 940(1989).

135. B.A. Вилькоцкий, Д.С. Доманевский, C.B. Жоховец, M.B. Прокопеня. Природа неосновных примесных состояний в сильно легированных кристаллах // ФТП.-1985.-Т.19-№9.-С.1660.

136. Monroe Don. Intersite Coulomb repulsion and intrasite attraction for DX centers in GaAs // J.Phys.Lett.-1991.-V.59.-№18.-P.2293-2295.

137. E. Gerlach, P. Grosse. Festkörperprobleme XVII (Braunschweig, F. Vieweg & Sohn, 1977) p. 157.t

138. A. Ron, N. Tzoar. Phys. Rev., 131, 1943 (1963).

139. B.A. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, H.A. Семиколенова, E.H. Сидоров. Рассеяние электронов проводимости на пространственно коррелированной системе зарядов в сильно легированном GaAs'.Te II ФТП.-2006-Т.40.-Вып.2.-С.166-168.

140. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела // М.: Наука.—1978.-751 С.

141. Ю.И. У ханов. Оптические свойства полупроводников // М.: Наука — 1977.-366С.

142. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, H.A. Семиколенова, E.H. Сидоров. Влияние корреляции в распределении примесных дефектов на параметры связанных плазмон-^О-фононных мод в монокристаллах GoAs:Te II Вестник омского университета.-2009.—№.2.-С. 127-131.

143. A. G. Kozorezov, J. К. Wigmore and M. Giltrow. Decay of coupled Plas-mon-phonon modes in heavily doped semiconductors // J. Phys.: Condens. Metter 9 (1997) 4863-4874.

144. Jerzy Mycielski, Andrzej Mycielski. Free-carrier absorption by photon-ionized-impurity-plasmon processes in polar semiconductors // Phys.Rev.B, V. 18, Number 4, 1978, pp. 1859-1867.

145. Stefan Goettig. Optical absorption by electron plasma in multivalley polar semiconductors with impurities // J. Phys. C. : Solid State Phys., vol. 17, 1984, pp. 4463-4478.

146. W. Szuszkiewicz, A.M. Witowski and K. Karpierz. (Tu-P-18) transmission and reflectivity measurements in highly doped GaAs in the infrared II Acta Physica Polonica, v. A69, No. 5, 1986, pp. 893-896.

147. K. Karpierz, W. Szuszkiewicz, A.M. Witowski. (We-P-20) far-infrared optical properties of highly doped n-GaAs // Acta Physica Polonica, v. A71, No. 2, 1987, pp. 311-313.

148. Vu Hai Son, K. Karpierz, W. Szuszkiewicz. (Tu-P-13) free-carrier absorption in GaAs at 77K and 300K // Acta Physica Polonica, v. A73, No. 3, 1988, pp. 353-356.

149. W. Szuszkiewicz, P. Sobkowicz, B. Witkowska, W. Bardyszewski, C. Julien and M. Balrfnski. Influence of impurity charge correlation on free-carrier absorption // Acta Physica Polonica A, Vol. 84, No. 3, 1993.

150. B.A. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, M.M. Нукенов, H.A. Семиколе-нова, E.H. Сидоров. Влияние пространственной корреляции примесных дефектов на снижение уровня упругих напряжений в n+-GaAs. II Вестник Омского университета.-2005.-№4.-С.45-47.

151. В.А. Богданова, Н.А. Давлеткильдеев, М.М. Нукенов, Н.А. Семиколе-нова, Е.Н. Сидоров. Самоорганизация примесных дефектов при распаде твердого раствора на основе соединения GaAs:Te. II Девятая конференция

152. Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V» (Томск, 3-5 октября 2006).

153. В.А. Богданова, H.A. Давлеткильдеев, М.М. Нукенов, H.A. Семиколенова. Влияние корреляции в распределении примесных дефектов на микромеханические свойства монокристаллов GaAs'.Te // ФТТ.-2008.-Т.50,-вып.2.-С.236-241.