Распределение потенциала и анизотропия свойств дифосфида и диарсенида цинка тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ХУХРЯНСКШ Михаил Юрьевич

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА И АНИЗОТРОПИЯ СВОЙСТВ ДИФОСФИДА И ДИАРСЕНВДА ЦИККА

01.04.07 - Физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Воронеж - 1995

Работа выполнена на кафедре физики полупроводников и микроэлектроники Воронежского государственного университета

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ:

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Доктор технических наук, профессор В.Ф.СЫНОРОВ;

кандидат химических наук, доцент Л.А.БИТЩКАЯ

Доктор физико-математических наук,профессор В.И.БЕЛЯВСКИЙ

Кандидат физико-математических наук, доцент Н.Н.ПРИБШЮВ

Санкт-Петербургский электротехнический университет (г.Санкт-Петербург)

Защита состоится " 3 " но^рд 1995 г. в чаео:

на заседании диссертационного совета К063.48.02 в Воронежском г сударственном университете по адресу: 394693, г. Воронеж, Униве' ситетская пл.,1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежског госуниверситета.

Автореферат разослан " 2Я " г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА, Кандидат технических на/к,

доцент Ад,

В.И.КЛШИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

? ^

Бинарные полупроводниковые соединения группы А В ,в частности дифосфид и диарсенид цинка, представляют большой научный и практический интерес. Эти соединения имеют низкосимметричную слоистую кристаллическую структуру, что обусловливает ряд интересных свойств: высокую степень анизотропии, размерные эффекты, устойчивые экситон-ные образования. Кроме того, указанные полупроводники являются пря-мозонными с шириной запрещенной зоны порядка I эВ, что представляется интересным с точки зрения создания устройств твердотельной опто-и микроэлектроники.

Тензорный характер свойств дифосфида и диарсенида цинка зна -чительно усложняет описание явлений переноса и обусловливает су -щественные трудности определения электрофизических параметров этих анизотропных веществ. В частности, анизотропия свойств оказывает сильное влияние на распределение электростатического потенциала . Поэтому исследование распределения потенциала дает принципиальную возможность изучения электрофизических свойств анизотропных материалов: компонент тензора удельного сопротивления, термоэпс, по -стоянной Холла и 'т.д.

Стационарное распределение потенциала в анизотропном образце описывается краевой задачей эллиптического типа со смешанными граничными условиями. Решение такой задачи сопряжено со значительными математическими трудностями, которые, супя по литературным данным, не были преодолены для плоских образцов прямоугольной формы с произвольной ориентацией главных осей тензора электропроводности и омическими контактами произвольной геометрии.

При электродинамическом описании распределения потенциала в анизотропных веществах не учитывается, однако, физическая природа носителей заряда и анизотропии, информация о которой позволяет глубже изучить свойства этих веществ, например, зонную структуру, кинетику переноса носителей заряда и т.д. В этом отношении удачным дополнением к макроскопическому (электродинамическому) описанию явлений переноса служит метод катодолюминесценции, который позво -ляет исследовать электронное строение вещества, т.е. конкретную природу носителей заряда.

Таким образом, с учетом вышеизложенного, тема диссертации , которая посвящена исследованию распределения потенциала и катодолюминесценции дифосфида и диарсенида цинка, является актуальной.

Диссертация выполнена в соответствии с Координационным плано! научно-исследовательских работ АН СССР на 1986-1990 гг. в облает] естественных наук по направлению 1.3 "Физика твердого тела", разд лы 1.3.3.3 "Реальные структуры и физические свойства кристаллов кристаллических плёнок и поверхностей; исследование электро-, упр; гооптических, люминесцентных свойств и энергетического спектра кр таллов в связи с их реальной и атомной структурой", 1.3.7.2 "Иссл дование в полупроводниках оптического поглощения,люминесценции,ко бинационного рассеяния, фотопроводимости в различных частях спект и по планам госбюджетных НИР кафедры физики полупроводников и мик электроники физического факультета ВГУ "Явления переноса в упоря доченных и неупорядоченных средах и разработка физических основ т нологии новых материалов и устройств" (номер госрегистрации 0186.0123106) и "Явления переноса в полупроводниках и полупроводн новых структурах и разработка физических основ технологии новых материалов и устройств с использованием низкотемпературной ллазмь для радио-, опто- и акустоэлектроники " (номер госрегистрации 0187.0021247).

Целью настоящей работы является исследование влияния т£ зорного характера электропроводности на распределение электростат ческого потенциала и связанные с этим свойства и эффекты в анизол ропных ограниченных полупроводниках.

В рамках сформулированной цели решались следующие задач моделирование распределения потенциала в плоском анизотропном о< разце с произвольной ориентацией главных осей тензора электропроводности и двумя омическими контактами,расположенными по периметр образца; экспериментальное исследование анизотропии электропрово, ности и катодолвминесценции дифосфида и диарсенида цинка.

Научная новизна результатов исследования определяется тем, что в работе впервые:

- методом конформных отображений решена смешанная задача по распределению потенциала в плоском анизотропном образце прямо -угольной формы с двумя контактами произвольной геометрии, распо ложенными по периметру образца;

- получены формулы для асимптотического приближения распре деления потенциала у края контакта к анизотропному образцу;

- проведено моделирование гальвано-анизотропного эффекта в дифосфиде цинка;

- модифицирована формула Келдыша-Седова для расчета распре-

деления потенциала в плоском анизотропном образце;

- предложен и реализован на ЭВМ численный метод обращения интеграла Кристоффеля-Шварца;

- на ориентированных кристаллах проведено исследование като-долюминесценции дифосфида цинка, легированного медью. Определена энергия ионизации атомов меди в дифосфиде цинка;

- предложены материалы и разработана лабораторная технология получения невыпрямляющих контактов с малым переходным сопротивлением к диарсениду цинка. Определены главные значения тензора удельного сопротивления диарсенида цинка.Определен температурный коэффициент и энергия тушения основного максимума катодолюминесценции диарсенида цинка.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Решение смешанной задачи для потенциала в плоском анизотропном образце с произвольной геометрией контактов методом конформных отображений.

2. Моделирование гальвано-анизотропных эффектов в плоских анизотропных образцах прямоугольной формы.

3. Результаты экспериментальных исследований распределения потенциала и катодолюминесценции в отфосфиде и диарсениде цинка.

Научное и практическое значение работы состоит в том, что она является необходимым этапом в исследовании явлений переноса в анизотропных полупроводниках. Разработанная в диссертации методика расчета потенциала на основе теории конформных отображений может быть обобщена на случай плоских анизотропных образцов в форме многоугольников с произвольным числом контактов. Результаты,полученные в диссертации, могут служить теоретической основой для разработки методик и установок для измерения электрофизических параметров анизотропных полупроводников.

В практике научных исследований при вычислении комплексных интегралов целесообразно использовать предложенный в диссертации . обобщенный метод Гаусса.

Результаты диссертации можно использовать в учебных спецкурсах при подготовке специалистов в области физики твердого тела и физики полупроводников.

Основные результаты, представленные в диссертации, докладывались на: Третьей Всесоюзной конференции "Термодинамика и материаловедение полупроводников" (Москва-1986); Четвертой Всесоюзной конференции "Термодинамика и материаловедение полупровод-

ников"(Москва-1989); УП Всесоюзном координационном совещании "Материаловедение полупроводниковых соединений группы А^В^" (Воронеж-1987); УН! Всесоюзном координационном совещании "Материаловедение полупроводниковых соединений А^В^ (Черновцы-1990)¡Первой межвузовской конференции "Материаловедение и физика полупроводниковых фаз переменного состава" (Нежин-1991); The Thild Jnteinaiiona£ Seminal on SLmutationojdevices and Technologies L0SnLn$t< -4В9Ч).

По теме диссертации опубликовано 10 статей и тезисов докладов конференций различного уровня.

Личный вклад автора в работы, опубликованные в соавторстве, состоит в получении теоретических соотношений, моделировании, проведении экспериментов и написании статей и тезисов.

Структура и объем диссертации:

.Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем диссертации составляет 149 страниц, включая оглавление, S3 рисунка, 12 таблиц и список литературы из 69 источников.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Для анизотропной проводящей среды в изотермических стационарных условиях уравнение непрерывности при отсутствии генерации и рекомбинации носителей заряда имеет вид

dLvrf-QzcL&v) - о, (I)

где 6" - тензор электропроводности, if - электростатический потенциал. В двумерном случае, реализуемом на пластинах, перпендику' лярных одной из главных осей тензора электропроводности, для одно' родной естественно-анизотропной среды (б"Ху = б*ух ) уравнение (I) упрощается

я 0V +9/Г № Л

Оххда +20хтш + б^^у =0. (2)

В общем случае граничные условия для уравнения (2) запишем следую щим образом

= 1(Х'У)1КУеГ ■ (3)

где Г - граница области определения функции ф(Х, У) ;

- некоторые заданные функции; -нормальная производ-

ная от потенциала. Выражения (2) и (3) представляют собой двумерную краевую задачу эллиптического типа со смешанными граничными условиями по распределению потенциала в однородной анизотропной

среде. Наиболее эффективным методом решения таких задач является метод конформных отображений. Суть этого метода заключается в конформном преобразовании области определения исходной краевой задачи к более простому виду (круг,квадрат, полуплоскость и т.д.), для которого решение известно или может быть относительно легко найдено дане при сложных граничных условиях. Важно отметить, что уравнение Лапласа инвариантно относительно конформных преобразований.

Рассмотрим токопрохождение в плоском прямоугольном образце, ориентированном под углом к главным осям тензора электропроводности (рис.1). у

Б С

о а. х

Рис.1. Геометрия плоского анизотропного образца,ориентированного под углом к главным осям тензора электропроводности .

(Гх » бу - главные значения тензора электропроводности; V,, , - потенциалы контактов.

Граничные условия (3) сформулируем следующим образом

с- дч> г. д<р _ п Охч-Т-Г + 0чУ"аТ7~ ~ О

ах

ду

У =0,6

(4)

V,

1

л •

х= о

(5)

Уг . Х=а .

Условие (4) отражает тот факт, что нормальная составляющая плотности тока равна нулю на свободных гранях образца (стороны АВ и и СД,рис.1). Выражение (5) подразумевает эквипотенциальность омических (токовых) контактов (стороны ВС и ДА). Приведем краевую задачу (2),(4),(5) к каноническому виду. Для этого используем новые переменные

-¡¿^У > Ч у » 9=1/5«*«

Оуу ОУУ

Л у

(6)

В этих переменных краевую задачу (2),(4),(5) запишем следующим образом

V

(7)

дц* + д*1г

Й Ф <3

аГ0'

\уг, 5 + ц/д = а

(8)

(9)

Решение краевой задачи (7)-(9) описывает распределение потенциала в изотропном параллелограмме (рис.2).Формулы (7)-(9) представ-

а дВ/$уу

А ОРТ

о а

Рис.2. Геометрия изотропного образца после приведения исходной краевой задачи к каноническому виду,

ляют собой смешанную задачу теории гармонических функций.

Теорема Келдыша-Седова позволяет найти гармоническую функцию при смешанных граничных условиях для верхней полуплоскости. С помощью дополнительного конформного отображения решаемая нами задач (7)-(9) сводится к вышеуказанному случаю и тогда распределение по генциаяа в верхней полуплоскости дается формулой

{"Г I-1"

ъ

где а.| , , с

(10)

точки на действительной оси, являющиеся

образами вершин параллелограмма (рис.2) при конформном отображении его на верхнюю полуплоскость; , В - константы,определяемые из системы уравнений 4

В формуле (II) "У^ и V) — потенциалы отрезков ( , % ) и ( , ) соответственно. Нормальная производная от потенциала на отрезках ( ^ . ) и ( ^а > ^ ^ равна нулю в силу соотношений (8).

Остановимся теперь на конформном отображении верхней полуплоскости на внутренность параллелограмма. Вид функции,реализующей такое конформное отображение, дается интегралом Кристоффеля-Шварца (г ос

где Ы/1Г -величина внутреннего угла при вершине параллелограмма, являющейся образом точки ( 2.- ), и, аналогично,

( I -сС )ЗГ - величина угла при вершине, соответствующей точке

г«а,,( г=аг); азг= (0 <ос< I).

Согласно теореме Римана три из четырех точек , В^ > , &г можно задать произвольно. Для упрощения интеграла (12) выберем = 0, й2 = I, оо , Тогда

6) = т* + Щ «с ^ (г +л Г012'-г)"* сСг + с2,

,13)

где Л^-О.^,( Л>0 ), С , -неизвестные константы,подлежащие определению.Положив, что образом точки 2=0 является точка й) =0, получим Сг = 0.Константу Л найдем из трансцендентного уравнения И . , .

и _ ._ ------ . (14)

8 Г<гУЧ с" г*"'(4+Л2)~л('1-г)"лс1г

где О. и 8/б*х-длины сторон параллелограмма (рис.2),кото -рый получается при аффинном преобразовании (6) прямоугольника со сторонами а и В (рис.1). Далее, при известном параметре .Л находим константу г * тН

с = а

(15)

• А

Для вычисления несобственных интегралов в формулах (14),(15) был использован метод Гаусса с выделением особенности по Канторовичу, который был обобщен нами для вычисления комплексных интегралов вида (13). Контрольные вычисления этих интегралов показали высокую точность примененного в работе метода.

С учетом конкретного выбора точек ^, , ^ > 2 фор-

мулы (10) и (II)

преобразуются к випу

(17)

В итоге получаем решение краевой задачи (7)-(9) в параметрической форме, в виде двух интегралов Кристоффеля-Шварца, где в качестве

(1тг>о

(18)

(19)

параметра выступает переменная верхней полуплоскости 2.

Формула (18) описывает распределение потенциала а верхней полуплоскости. Преобразование (19) отображает эту же полуплоскость на параллелограмм, который является деформированным с помощью преобразования (6) прямоугольником, причем степень деформации определяется анизотропией и ориентацией исходного образца относительно главных осей тензора электропроводности.

Соотношения (18),(19) с учетом (б) являются решением ( в параметрическом виде) краевой задачи (2),(4),(5) по распределению потенциала в плоском анизотропном образце. Для того, чтобы полу -чить решение в явном виде, необходимо обратить интеграл Кристоф-феля-Шварца (19), т.е. получить функциональную заЕисимостьЕггСц) , реализующую конформное отображение параллелограмма на верхнюю полуплоскость. Из литературных источников известно, что в общем виде проблема обращения интеграла Кристоффеля-Шварца не решена,получено лишь решение в виде двухпериодных функций Якоби для частного случая отображения прямоугольника на верхнюю полуплоскость.Мы проводили обращение интеграла (19) численно, путем решения системы двух нелинейных уравнений относительно и 1т2

5 = Йе

сСг!

(20)

- заданная точка параллелограмма (рис.2), для которой нужно найти образ 2 в верхней полуплоскости. Для решения системы (20) наш был использован метод линейной аппроксимации,который оказался более эффективным по сравнению с традиционными мет(

дами решения систем нелинейных уравнений (метод итераций, метод Ньютона, метод скорейшего спуска).

Резюмируя вышеизложенное, выделим основные этапы вычисления потенциала некоторой точки ( Ко , У0 ) плоского анизотропного образца с омическими контактам (краевая задача (2),(4),(5) ).

1. Вычисление по формулам (6) координат соответствующей точки изотропного параллелограмма Со о = };„■+

2. Нахождение констант интеграла Кристоффеля-Шварца (195(решение уравнения (14), формула (15) ).

3. Обращение интеграла Кристоффеля-Шварца, т.е. нахождение точки 7.о верхней полуплоскости, которая конформно отображается в точку СО о (решение системы (20) ).

4. Вычисление констант в формуле Келдыша-Седова (формулы (17)).

5. Вычисление потенциала в точке 2.0 по формуле Келдыша-Сецо-ва (формула (18) ).

По вышеизложенной схеме нами были промоделированы гальвано -анизотропные эффекты в дифосфиде цинка моноклинной модификации.Распределение потенциала,рассчитанное нами методом конформных отоб -ражений, показано на рис.3 (сплошные линии).Точками на рис.3 обоз-

моделирование методом конформных отображений-сплош-ные линии; литературные данные - точки I - у = 0; 2 - У = в/2 - 0,15 см, 3 - у =6 =0,3 см

начены экспериментальные данные, взятые из литературных источников.

Результаты моделирования и экспериментальные данные хорошо согласуются между собой: рассогласование по величине поперечной квази -холловской эдс, обусловленной недиагональными компонентами тензора бху= 0 ,не превышает I % (1,65 В из эксперимента 1,643 В из расчета),

Распределение потенциала в образце было рассчитано

также методом сеток. Согласование с экспериментом в этом случае хуже, чем для метода конформных отображений (Цу =1,7 В), особенно в приконтактной области, где распределение потенциала су -щественно нелинейно.

Важно отметить, что решение (18),(19) полученное методом конформных отображений, легко обобщается на случай произвольного расположения двух контактов по периметру плоского образца. Модификации решения (18),(19) еля некоторых частных вариантов расположе -ния контактов показаны на рис.4.

Метод конформных отображений позволяет также получить распределение потенциала вблизи края контакта к анизотропному образцу в виде простого степенного выражения. Для этого рассмотрим поведение интеграла Кристоффеля-Шварца (19) вблизи особой точки 2-0 , т.е. положим ПНП{А,4 ] . В этом случае л

Аналогично получаем для формулы (18)

Исключая переменную 2 из формул (21)(22), запишем

= № ,*) = Яе [ад +в]. <гз>

При переходе к анизотропному прямоугольнику получим распределение потенциала в окрестности точки X =0, У = 0 (рис.1) в слелующем виде

^PCX,У)=Re 2в0(сс/с)^{х-^У+С^г^^^ +В .<24)

В частном случае, когда образец ориентирован вдоль главных осей тензора электропроводности и имеет контакты малых размеров, распрецеление потенциала в плоском анизотропном образце можно найти методом разделения переменных. При этом предполагается, что вследствие малости контактов нормальная составляющая плотности

ИС-А)

г

АС о) ВО)

СИ

о

\>0.

2 Ф(2) = - Рс\ [(г+А) ^с!г+8,

о

Д(О) ВЦ)

Р(-А) СИ

4 <АЧ <Аг.

Ф(2) =

Е(Л^)

, о <Аг<Л ; .

А (о) ВО)

Р(-А) СС00) г Ф(г)-В =

А®-«<мМ(-Лз> ^(^кл),

0<Л3<Ач<А ; 0<А^<-<<Аг.

Рис.4. Выражения для комплексного потенциала Ф(2) в некоторых случаях расположения контактов

тока через контакт постоянна. Полученное наш методом разделения переменных решение выглядит следующим образом

«¿.(csh^na

(25)

+ Во

о J - -j .-.

где Q. > о , а. - длина, ширина и толщина образца, Ххубу/б* ,

<ГХ, (Гу - главные значения тензора электропроводности, оСк=: КЗГ/в, ßn-ii Г' » ^г ~ РазмеРы контактов, - координаты контак -

tob, "t - полный ток через образец, ßo - некоторая постоянная. Использование условия постоянства плотности тока через контакт при -водит к неэквипотенциальности контакта, поэтому метоп разделения переменных применим в случае , £г < 0,4 6 > когда влиянием неэквипотенциальности контакта можно пренебречь. При этом результаты расчета по формуле (25) хорошо согласуются с решением, полученным метолом конформных отображений и экспериментальными данными.

В экспериментальной части работы проведено изучение распределение потенциала в образцах Zfl AS^ , определены главные значения тензора удельного сопротивления, исследована катодолюминесценция дифосфида и диарсенида цинка.

С целью подбора материала для омического контакта к диарсени-ду цинка и построения тензора удельного сопротивления были исследованы вольт-амперные характеристики и распределение потенциала в образцах HnASi с токовыми контактами из различных металлов (Сц , Ag ,1п ,АС ). Исходные образцы вырезались из монокристаллов ZnAS > полученных из расплава под давлением летучего компонента (2 * sf атм) в ИОНХ АН СССР Ориентация кристаллов проводилась рентгенографическим методом. Образцы имели форму прямоугольных параллелепипедов размерами Q. = 0,1*0,2 см, 8 - 0,3 f 0,7 см, С = 0,44-0,7 см, ориентированных вдоль кристаллофизических осей , Х^.ЭС^ в обычной кристаллографической установке для моноклинной сингонии ( ¿НХ^ )• Контакты из Ад , Си и

Af создавались методом термического напыления в вакууме. При изготовлении контактов из In жидкий индий наносился на поверхность ZnAS^ при температуре 170-

Монокристаллы 7flAsa были любезно предоставлены Маренкиным СЛ. .(ИОНХ, г.Москва).

-180° С.

При исследовании вольт-амперных характеристик образцов с контактами была выявлена линейность В АХ для всех исследуемых металлов ( Ад , Си , 1п , АI ) и всех ошентаций образца. Плотность тока через образец не превышала I А/см .

В результате проведенных наш исследований распределения потенциала можно сделать следующие выводы. Медь или серебро, напыленные в'вакууме на ЕпА$г , пают невыпрямляющие контакты с малым переходным сопротивлением, при этом была выявлена анизотропия пере -ходного сопротивления. В пределах ошибки опыта, связанной, в ос -новном, с ориентацией образцов, главные оси тензора удельного со -противления совпадают с кристаллофизичеекими направлениями. Средние величины главных значений тензора удельного сопротивления, полученными по нашим измерениям, равны: 50 , $>г2~ 230 , рз}= 20 Ом"см.

С учетом полученных данных нами было исследовано распределение потенциала в плоских образцах диарсенида цинка, вырезанных з плоскости максимальной степени анизотропии (плоскость) с двумя контактами малых размеров. Результаты экспериментальных исследований с точностью до 10 % согласуются с результатами моделирования распределения потенциала, разработанными в диссертации методами.

Наш были также исследованы спектры катодолюминесценции кристаллов моноклинного дифосфида цинка, легированного медью и проведен сравнительный анализ спектров легированных и нелегированнья образцов. Исследуемые кристаллы были выращены методом направленной кристаллизации под давлением летучего компонента с исходной кон -центрацией меди в расплаве (10^ см~^) (0,05 ат.%). По данным электронного парамагнитного резонанса медь является примесью замещения в -2п Рг . Электрофизические измерения показали, что при легировании медью дифосфида цинка сохраняется Р - тип провопи -мости и концентрация свободных носителей возрастает с 5*10 по б'10^ см~^, значения компонент тензора удельного сопротивления уменьшаются, но анизотропия сохраняется. Спектры катодолюминесценции были получены при ускоряющем напряжении 40 кВ, токе в пучке электронов 1ср = 0,5 * 1,0 мкА и температурах 4,2, 77 и 293 К. Результаты исследования катодолюминесценции нелегированного позволяют сделать следующие качественные выводы. Люминесцентное излучение Р2 поляризовано вдоль направления [001] , наиболее

сильно поляризовано излучение свобоиных экситонов ( X = 7925 А , степень поляризации Р = 0,9 при Т = 4,2, и X = 7940 А, Р = = 0,85 при Т = 77 К), хотя с ростом температуры степень поляризации уменьшается.Поляризация излучения, соответствующего другим механизмам излучательной рекомбинации (длинноволновая часть спектра) слабее и с увеличением температуры уменьшается быстрее, чем для свободных экситонов.

Сравнение спектров легированных медью и нелегированньгх кристг лов fi~2.X\Pz показывает, что в спектре j3-Znf^: Gu полностью исчезает линия свободного экситона, сильно уменьшается интенсив -ность экситонно-примесной полосы 7950-8100 К, а в области 8200 -9000 А возникает несимметричная полоса. Анализ спектров легированных и нелегированных кристаллов J5-Zn Р^ в совокупности с результатами электрофизических исследований позволяет заключить следующее: атомы меди в разрушают экситонную структуру спектра катодолюминесценции и создают акцепторные центры с энергией ионизации АЕ& = 0,12 эВ, которые служат центрами рекомбинации не -равновесных носителей заряда по механизму зона-примесь.

В спектре катодолюминесценции ZtlAS^ при Т = 4,2 К наиболе интенсивной является полоса II900-I2I50 А, в которой разрешены че тыре линии: 1,031 эВ, 1,034 эВ, 1,037 эВ и 1,039 эВ. При среднем токе возбуждающих электронов больше 10 мкА вышеуказанные линии сл ваются в одну общую полосу с максимумом 1,031 эВ. В длинноволновой части спектра ZflAS2 имеет место еще одна, менее интенсив -ная полоса с максимумом, которому соответствует энергия кванта I.011 эВ. С повышением температуры весь спектр катоцолюминесценци

смешается в сторону больших длин волн, исчезает тонкая структура основной полосы. С коротковолновой стороны основного максимума начинает проявлятся новая полоса, которая при Т = 160 \ вполне разрешима и имеет максимум 1,023 эВ (I2II0 А).

Из температурной зависимости интенсивности основной полосы была определена энергия теплового тушения основного максимума, равная 30 мэВ. Полученная нами температурная зависимость положе -ния максимума основной полосы катодолюминесценции ZnAS£ позволила определить температурный коэффициент смещения максимума сС = 3,2*Ю-4 зВ/К и параметр 9 = 105 К в формуле

Е(Т) - АТг(Т + еГ" ; E(0) = i,03l3В. (2б)

Исходя из полученных данных, можно предположить, что основная юлоса обусловлена рекомбинацией экситонно-примесных комплексов с энергией связи экситона в комплексе ~30 мэЗ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

На основе проведенных в диссертации исследований можно сделать ;ледущие основные выводы.

1. Методом конформных отображений решена смешанная краевая зада-1а по распределению потенциала в плоском анизотропном образце с двумя сонтактами, расположенными по периметру образца. Решение получено в ¡араметрической форме в виде двух интегралов Кристоффеля-Шварца.

2. Получены частные случаи формулы Келдыша-Седова для вычислеши потенциала в плоском анизотропном образце с двумя контактами.

3. Распределение потенциала у края контакта к анизотропному об-)азцу аппроксимируется степенным выражением

4>(ы) = в + Йе[г Ро(«.ы>/с)4/гл]

4. Предложен и реализован численный метод обращения интеграла [ристоффеля-Шварца для решения в явном виде смешанной краевой задачи [о распределению потенциала в плоском анизотропном образце.

5. Разработанными в диссертации методами проведено моделирова-ме гальвано-анизотропных эффектов в образцах дифосфида цинка. Покато, что в приконтактных областях образца распределение потенциала ущественно нелинейно.

6. Экспериментально установлено, что серебро или медь, напыле-ие в вакууме на диарсенид цинка, образуют невыпрямляющий контакт с :алым переходным сопротивлением. Главные значения тензора удельного опротивления равны рн = 50, рг2 = 230, рз3 = 20 Ом см.

7. При исследовании катодолюминесценции диарсенида цинка в диа-азоне температур 4,21-160 К определены температурный коэффициент и нергия тушения основного макст^ма спектра катодолюминесценции диар-енида цинка, равные 3,2*10"^ эВ/К и 30 мэВ соответственно.

8. Атомы меди разрушают экситонную структуру спектра катодолю-инесценции дифосфида цинка моноклинной модификации и создают акцеп-орные уровни с энергией ионизации ДЕ^ = 0,12 эВ.

Содержание диссертации отражено в следующих работах:

ЬХакимов К.,Вавилов В.С.»Маренкин С.Ф.,Хухрянский М.Ю., укичев М.В. Катодолюминесценции кристаллов ХпАб^ // ФТП.- 1987.-.21.-вып.8.- С.1447-1450.

2. Вавилов В.С.,Чукичев M.B.,Хакимов К.,Битюцкая Л.А.,Ки-тин Д. В., брянский М. JD. Исследование спектров катодолюминесцен-ции кристаллов моноклинного дифосфида цинка..легированного медью //ФТП.- 1990.-т.24.- вып. 12.-С.2132-2135.

3. Чукичев М.В..Битюцкая Л.А.,Китин Д.В..Хухрянский М.Ю. Электрофизические свойства и спектры катодолюминееценции кристаллов моноклинного дифосфида цинка, легированного медью //Материаловедение и физика полупроводниковых фаз переменного состава: Тез.докл.первой межвуз.конф.-Нежин,1991.- С.86.

4. Вавилов В.С.,Чукичев М.В..Хакимов К.,Битюцкая Л.А., Ки-тин Л.В..Хухрянский М.Ю. Исследование спектров катодолюминееценции кристаллов дифосфида цинка моноклинной модификации //Материаловедение полупроводниковых соединений группы А^З^:Тез. докл. УШ Всесоюз.координационного совещания.-Черновцы,1990.-С.12.

5. Маренкин С.Ф.,Пищиков Д.И.,Бормонтов E.H.,Вагина З.А., Хухрянский М.Ю. Численное моделирование гальвано-анизотропных эффектов в ограниченных полупроводниках с симметричным' тензором электропроводности // Материаловедение полупроводниковых соединений группы Тез.докл. Ж Всесоюз.координационного совещания.- Черновцы,1990.-0.24.

6. Битюцкая Л.А.,Бормонтов E.H..Хухрянский М.Ю. Вихревые токи электропроводности и магнитный момент в анизотропных полупроводниковых средах// Материаловедение полупроводниковых соединений группы А^В^: Тез.докл. УШ Всесоюз.координационного совещания.- Черновцы. 1990.- С.99.

7. Битюцкая Л.А.,брянский М.Ю. Особенности токопрохождения - в анизотропных полупроводниках// Физика и технология материалов

электронной техники: Межвуз.сб.науч.тр.-Воронеж: 1992,- С.28-32.

, 8.'Чукичев М.В..Пищиков Д.И..Хакимов К..Хухрянский М.Ю., Маренкин С.Ф. Катодолюминесценция монокристаллов ZrtAs2 . ZnAS // Материаловедение полупроводниковых соединений группы А%5 : Тез.докл. УП Всесоюз.координационного совещания.- Воронеж, 1987.- С.35.

9. Khukhzy ап$ку М.The simulation oi potential cListzibuti-on in the anisottopic samples, oziented undez the angte to axes e>i conductivity tensoz jf The Thizd Inteznational Seminal on Simulation ojJ)eu4ces and Technologies s Aßstiacts. — O&ntnSK. иоэч.-рр. SS-56.

10. Хухрянский М.Ю. Моделирование распределения потенциала в анизотропных полупроводниковых образцах // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: Труды второй Всероссийской научно-технической конференции с международным участием.- Таганрог, 1995.- С.120.

Заказ 239 от 25*9,95 г» Тир. 100 экз. Формат 60 X 90 I/I6. Объем I п»л» Офсетная лаборатория ВЕУ.