Влияние деформации и случайных полей, создаваемых заряженными примесями, на электронную структуру глубоких акцепторов в полупроводниках тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи УДК 538.9,537.311.322

Сорокина Наталия Олеговна

ВЛИЯНИЕ ДЕФОРМАЦИИ И СЛУЧАЙНЫХ ПОЛЕЙ, СОЗДАВАЕМЫХ ЗАРЯЖЕННЫМИ ПРИМЕСЯМИ, НА ЭЛЕКТРОННУЮ СТРУКТУРУ ГЛУБОКИХ АКЦЕПТОРОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

м*

Санкт-Петербург 2004 г.

Работа выполнена на кафедре физики Череповецкого государственного университета

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор

Евгений Борисович Осипов

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Андрей Абрамович Гуткин

кандидат физико-математических наук Татьяна Петровна Яковлева

Ведущая организация: Вологодский государственный технический

университет

Зашита диссертации состоится '.2004г. в. часов

на заседании диссертационного Совета Д 212.199.21 по присуждению ученой степени доктора наук в Российском государственном педагогическом университете по адресу: 191186, г. Санкт-Петербург, набережная реки Мойки, 48, корпус 3, аудитория 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат диссертации разослан Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь

диссертационного Совета Д 212.199.21 кандидат физико-математических наук, доцент

/ Н.И. Анисимова/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации определяется необходимостью объяснения и прогнозирования свойств полупроводников, легированных центрами с глубокими уровнями, при внешних воздействиях (изотропная и одноосная деформация, магнитное поле) Неослабевающий интерес к полупроводникам с глубокими примесными центрами обусловлен существованием у них целого ряда физических свойств важных с точки зрения их практического использования. В последнее время расширился класс полупроводниковых соединений, увеличилось число дефектов, которые можно отнести к глубоким центрам, дальнейшее развитие получили методы расчета их электронной структуры.

Существуют два подхода к рассмотрению процессов, происходящих в полупроводниках с участием глубоких примесей, - микроскопический и модельный феноменологический. В микроскопической теории был достигнут значительный прогресс в понимании электронных состояний примесных центров (в частности, имеющих незаполненные d-оболочки), а также мультиплетной структуры уровней. Но, так как в этом случае электронные состояния находятся численными методами, их использование для анализа конкретных физических явлений затруднительно, особенно при многообразии воздействий на центры.

Поэтому в диссертации рассмотрение тех или иных экспериментальных данных базируется на использовании метода эффективного (эквивалентного) гамильтониана, в котором внешние воздействия трактуются как малые операторные добавки к основному гамильтониану центра. Структура гамильтониана определяется требованиями симметрии, а его параметры (константы деформационного потенциала) берутся из сопоставления с опытом. Немаловажным преимуществом такого подхода является сохранение физической наглядности рассматриваемых вопросов и простота интерпретации экспериментальных результатов. Цель и задачи работы состоят в следующем:

1. В объяснении пьезоспектроскопических свойств глубокого акцептора Бпд! в GaAs в рамках одной модели центра.

2. В рассмотрении влияния внешней одноосной деформации на проявление электронно-колебательного взаимодействия в примесных комплексах полупроводниковых кристаллов

3. В выяснении влияния случайных полей на структуру нейтрального акцептора и поляризацию люминесценции при переходах зона проводимости - акцептор в условиях внешней деформации

Научная новизна работы состоит, во-первых, в том, что в отличие от предшествующих исследовали впервые удалось объяснить все известные пьезоспектроскопические данные по центру Бп/^ в GaAs в рамках единой модели.

Во-вторых, удалось исследовать вид и поведение адиабатического потенциала примесного центра для полупроводников кубической симметрии с <2 основным термом в поле внешней пе-формации и определить количественно величину одноосной птЬ^пмапии. при которой происхо-

дит подавление тригональных ян-теллсровских искаже!

» ^^гЛАЦИОйлльна» I , БИМИОТСКЛ I

¡птт

В-третьих, если влияние случайных полей на характеристики низкотемпературной люминесценции в предыдущих работах рассматривалось в основном эмпирически и при анализе экспериментальных результатов сводилось к введению эффективной температуры, превышающей температуру реального эксперимента. В данной работе предлагается модель описания деполяризации, в которой учтено влияние на этот эффект кулоновского поля случайно расположенных заряженных центров, а вид функции их распределения получен из первых принципов.

Теоретическая значимость результатов диссертационного исследования заключается в том, что предлагаемая модель глубокого центра 5пд5 в GaAs может способствовать дальнейшему развитию теории примесных полупроводников с глубокими центрами.

Практическая значимость результатов диссертационного исследования состоит в следующем:

- Рассчитанная величина нагрузки, при которой происходит подавление эффекта Яна-Теллера, позволяет в экспериментальных условиях определить, какой вид искажений является преимущественным в данном центре полупроводника, и оценить величину энергии внутренних искажений.

- Предлагаемый в работе способ учета влияния полей, создаваемых заряженными примесными центрами, позволяет определить концентрацию неконтролируемой примеси.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модель глубокого примесного центра Бпд| в GaAs, согласно которой замещение мышьяка атомом олова ведет к возникновению в запрещенной зоне полупроводника двух близлежащих Га-уровней - основного и возбужденного, дает возможность объяснить экспериментальные данные по смещению линии и поляризации рекомбинационного излучения в поле внешней деформации

РРС1]ИР||[Ш].

2. Эта же модель объясняет экспериментальные данные по рекомбинации экситона, связанного на акцепторном центре Блд! в GaAs. Зависимость сдвига экситонной линии от величины давления Р для случаев с учетом обменного взаимодействия дырок центра и эк-ситона, полученная в рамках модели удовлетворительно согласуется с экспериментом.

3. Внешнее одноосное давление Р||[001] приводит к углублению и смещению минимума адиабатического потенциала на ось [001] в случае взаимодействия с тетрагональными искажениями (Е-типа) и к подавлению виброннсго взаимодействия при некоторой деформации в случае взаимодействия с тригональными искажениями ^-типа). И, наоборот, одноосная деформация

подавляет тетрагональные искажения при определенном давлении и приводят к углублению и смещению минимума АП на ось деформации в случае взаимодействия с искажениями F-типа.

4. Предлагаемая модель учета влияния кулоновского поля случайно расположенных заряженных центров на основное состояние акцептора позволяет оценить концентрацию заряженных центров в полупроводнике. Оценка концентрации про «водится при сопоставлении рассчитанных в данной модели поляризационных характеристик люминесценции при давлении вдоль оси [100] с экспериментальными данными при низких температурах.

Апробация работы. Отдельные результаты диссертации на Всероссийской конференции «Химия твердого тела и новые материалы» (Екатеринбург, 1996г.), на VII международной научно-технической конференции (Череповец, 1997г.), на Международной конференции OS-98 (Ульяновск, 1998) и обсуждались на научных семинарах кафедры теоретической физики и астрономии -ЧГПИ им. А. В. Луначарского, кафедры физики ЧГУ, кафедры физической электроники РГПУ им. А.И. Герцена.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано четырнадцать печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем. Диссертация состоит из введения и четырех глав, изложенных на 104 страницах машинописного текста. Она содержит 16 рисунков и список литературы из 91 наименования. Общий объем диссертационной работы 111 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели работы, раскрыты новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены' основные положения, выносимые на защиту.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ «Основные модели для описания глубоких центров в полупроводниках и методы расчета их электронной структуры)» рассматриваются основные модели глубоких центров в полупроводниках (двухзонное приближение Келдыша, модель потенциала нулевого радиуса), методы расчета электронной структуры (метод псевдопотенциала, зонный метод и квазизонный метод кристаллического поля). В конце главы обсуждается вопрос об описании энергетического спектра электронов и дырок в условиях внешней деформации. Определяется вид эффективного гамильтониана, характеризующего изменение энергии электрона в точке Г валент ной зоны, в приближениях предельно сильного и предельно слабого спин-

орбитального расщепления.

Во ВТОРОЙ ГЛАВЕ «Модель центра Sn^ в GaAs в условиях внешней деформации» рассматривается модель глубокого акцептора SíJaj в GaAs, объясняющая его пьезоспектро-скопические свойства. Экспериментальной базой для ее создания послужили исследования, выполненные авторами [1].

Четырехвалентный атом олова, замещая пятивалентный мышьяк в GaAs, приводит к обра-зозаниюо в запрещенной зоне акцепторного уровня, который расположен на расстоянии примерно 0.17 эВ выше потолка валентной зоны. Этот уровень, как показывает эксперимент, расщепляется одноосной деформацией на два подуровня, а магнитным полем на четыре, то есть является четырехкратно вырожденным Предположение об образовании в запрещенной зоне лишь одного при легировании GaAs оловом приводит к линейной зависимости от давления частоты люминесцентного излучения, обусловленного переходами электронов со дна зоны проводимости на основной подуровень расщепленного деформацией акцепторного уровня. Между тем, экспериментальные данные указывают на нелинейный характер этой зависимости. Это связано с

б

нелинейностью движения примесного уровня в поле внешней деформации, объяснение которой возможно следует искать в существовании наряду с данным Г|*уровнеМ Другого, "С, достаточно близко лежащего от основного. В связи с этим в основу исследований была Г0Л05гс1.<. модель, предполагающая возникновение при легировании GaAs оловом двух акцепторных 1 8* уровней: основного и возбужденного. Расстояние между уровнями мало по сравнению с энергией связи дырки и в отсутствие внешнего возмущения равно Д. Одноосная деформация расщепляет каждый из них на два двукратно вырожденных подуровня, взаимодействие которых определяет нелинейную зависимость их энергий от давления с сохранением линейности расщепления уровней в квадратичном по деформации приближении. Для объяснения в рамках описанной модели центра Бпа! в GaAs особенностей сдвига полосы рекомбинационного излучения при наложении внешней одноосной деформации необходимо определить зависимость энергий подуровней основного состояния от давления. Это можно сделать, построив матрицу гамильтониана взаимодействия центра с деформацией на башенных функциях основного и возбужденного состояний с учетом их перепутывания. Из равенства нулю определителя матрицы в квадратичном по деформации приближении дл 2 2 «2 2 «дуровней основного уровня: Е] =3']-8рЕ+->/3<11ЕХу--=а^5рЕ—л/З«^™--, (1)

Д А

где ат - константа изотропной деформации, (]| - константа деформационного потенциала основного уровня, 8 - константа, характеризующая перепутывание основного и возбужденного состояний в случае РЦ[111], БрВ^яс+^ууНп (£«х> Еуу> Еи, Еку - компоненты тензора деформации). Соответствующая выражениям (1) расчетная зависимость от давления энергии излучения, обусловленного переходами электронов со дна зоны проводимости на подуровень приведена на рис. 1.

В этой же главе модель примесного центра предполагающая

щенной зоне двух близко лежащих Г|-ур08НеЙ при легировании GaAs оловом, развита на случай

связывания акцептором экситона, дающего линию рекомбинационного излучения с Й<В"1.507 эВ. Авторы [1]

изучили изменение с давлением положения линии люминесценции (ее расщепленных компонент), расщепление линии в магнитном поле и высказали предположение о существовании обменного взаимодействия дырок центра и экситона. Это предположение привлекалось ими лишь для объяснения наличия в спектре линии рекомбинации возбужденного состояния экситона (с полным моментом системы двух дырок F=2), отстоящего от основного (с F=0) на 1.3 мэВ. Однако детального исследования возбужденного состояния проведено не было.

Для объяснения экспериментальных данных мы считаем, что вначале (до рекомбинации эк-ситона) обе дырки находятся в основном а их полный момент равен нулю или двум.

Рядом с этим основным двухдырочным состоянием на расстоянии 1.3 мэВ расположено возбужденное состояние. Предположение о том, что его существование связано с переходом одной из дырок на возбужденный Г&-уровень (при сохранении величины F), приводит к параболической зависимости от давления Р энергии рекомбинационного излучения (в случае малых Р).

л

Рис.1. Расчетная зависимость энергии максимума люминесцентного излучения ЙСО от давления РЦ[111]. Точки - экспериментальные данные [1].

р.%

Рис.2. Расчетная зависимость поляризационного отношения р от давления Точки - экспериментальные данные [1].

Между тем, экспериментальные данные свидетельствуют о нелинейном, но непараболическом характере этой зависимости. Поэтому объяснение наличия в спектре линии рекомбинаци-онного возбужденного состояния экситона следует искать в обменном взаимодействии дырок, которое расщепляет состояния с F=0 и F=2. При этом обе дырки и в том и в другом случае (и когда Р=0 и когда Р=2) находятся на одном и том же основном Гг-уровне.

Для нахождения зависимости ЙО^Йй^Р) необходимо определить энергию начального (с двумя дырками и глектроном) состояния в поле деформации. С учетом обменного взаимодействия для случая получается следующее выражение для энергии системы двух дырок в состоянии с F=0:

(2)

где Ео - энергия дырок при Р=0, З^рЬЗ мэК - величина обменного расщепления состояний с F=0 и р-*2, A, Ь - константы деформационного потенциала системы двух дырок, - относительная деформация вдоль оси z. После рекомбинации экситона на центре остается одна связанная дырка, уровечь энергии которой расщеплен одноосной деформацией на два подуровня и С учетом переходов на оба подуровня конечного состояния получаются две линии рекомбинаци-онного экситонного излучения.

Результаты расчетов для случая РЦ[001] приведены на рис.3.

При этом значения феноменологических параметров (константы деформационного потенциала однодырочного состояния центра [2], расстояние между основным и возбужденным Г»-уровнями фигурирующих в модели не изменяются. Так как формулы для движения уровней в поле деформации оказывается инвариантными относительно знака константы обменного взаи-

модействия I, данный эксперимент не позволяет определить, которое из состояний (с F=0 или F=2) является основным.

Полученное удовлетворительное согласие расчетных и экспериментальных пьезоспектро-

скопических и зависимостей в рамках одной модели центра БПа!, учитывающей близость возбужденного уровня к основному, позволяет надеяться на адекватность данной модели физической ситуации.

Большое количество феноменологических параметров, используемых в модели акцептора Бпа* в GaAs, не позволяет, к сожалению, однозначно определить их значения Тем не менее, многочисленные расчеты на ЭВМ показывают, что наилучшее согласие с экспериментальными данными достигается при

- расстояние между основным и возбужденным в отсутствие внешнего возмущения).

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ «Подавление эффекта Яна-Теллера в примесных комплексах полупроводников» рассматривается влияние внешней одноосной деформации на проявление электронно-колебательного взаимодействия в примесных комплексах полупроводниковых кристаллов.

Многие физические свойства примесных центров в полупроводниках связаны с формой адиабатического потенциала (АП), вид которого определяется особенностями взаимодействия частиц, связанных на центре, с неполносимметричными искажениями ближайшего окружения

Вырожденное состояние примесного центра, например акцептора в полупроводнике, вследствие взаимодействия с неполносимметричными колебаниями ближайшего окружения является ян-теллеровски неустойчивым [3,4] Поле внешней деформации приводит к перестройке волновой функции дырки, связанной на центре, что отражается на характере электронно-колебательного взаимодействия и приводит к изменению формы АП. Наложение одноосной деформации делает центр «нечувствительным» к колебаниям определенного типа симметрии, смещает минимумы АП и при некоторой критической величине может подавлять эффект Яна-Теллера.

При этом для акцепторов полупроводников возможно в экспериментальных услозиях добиться сравнимости электронно-колебательного и внешнеполевого воздействия на глубокие примесные центры в моменты, далекие от их хрупкого разрушения [5]

Рассматриваем центры в полупроводнике кубической симметрии с трехкратно вырожденным основным термом. Электронное вырождение снимается под влиянием взаимодействия с тет-

йш.эВ

1 я ч и

2

/мм

РисЗ. Расчетная зависимость энергии рекомбинационного экситонного излучения ЙШ от давления РЦ[001]. Точки • экспериментальные данные [1].

рагональными искажениями Е-типа, описываемыми нормальными координатами <2г и <3з, и триго-нальными искажениями Б-типа, описываемыми координатами (^4, (2$, (2б-

Форму АП вдоль различных кристаллографических осей можно найти, решая секулярное уравнение и добавляя к полученным решениям Е слагаемое, описывающее энергию упругого

взаимодействия атомных остовов

мо1±о1г моЬоЬоЬ

. Координаты экстремальных

2 2

точек АП, энергию в них и величины потенциального барьера между минимумами АП в условиях внешней деформации можно определить методом Опика-Прайса [6].

Из-за сложности наглядного представления вида АП в пятимерном пространстве координат (З2, (Зз, (24, (Ь, Об разбиваем задачу на две: 1г-Е, в которой определяющими являются лишь тетрагональные искажения, и в которой центр взаимодействует в основном с тригональными искажениями.

Расчеты показали, что в условиях взаимодействия центра с тетрагональными искажениями без учета внешней деформации АП имеет форму трех пересекающихся между собой параболоидов с

координатами минимумов

_В

о! -1- ( В л/зв]

' Д 2кЕ~2кЕ>)Х2кЕ'2кЕ>)

и значение АП в них:

2к*

Параболоиды пересекаются друг с другом вдоль осей и имеют

минимумы на них в так называемых перевальных точках с координатами

в Тзв") ( в Тзв! „ АП .,,Е в2 Э „

и с величиной АП в них Ц ^ = ^ . Энергия ян-теллеровской ста-

Е В

билизации равна При этом, центр с равной вероятностью может находиться в одном

2кг

из трех главных минимумов, потенциальный барьер между которыми равен

При взаимодействии центра с тригональными искажениями, АП имеет минимумы в точках с координатами и шесть переваль-

ных точек (КЗп.0,0), (0,±<3п,0), (0,0,±(2п), где (2„ =—. Величина АП в точках минимума

= ^ , а в перевальных точках У/Ц потенциальный барьер между минимумами АП

Д'Л'р энергия ян-теллеровской стабилизации =

2Р ЗкР

. Здесь В и Б - константы взаимо-

действия электронов с тетрагональными и тригональными искажениями соответственно, которые можно рассматривать как "эффективные" константы внутреннего деформационного потенциала, которые приводят к смещению центра из точки электронного вырождения вследствие электронно-колебательного взаимодействия.

Наложение внешней одноосной деформации может приводить либо к эффективному "уменьшению" констант В и Б, при этом вибронное взаимодействие будет подавляться при некоторой критической деформации, либо к проявлению их действия, что приводит к углублению АП на выделенной оси. и, следовательно, к переориентации центра на эту ось [5]. Причем, форма АП будет различной при сжатии и растяжении вдоль выбранной кристаллографической оси.

Расчеты, выполненные методом сечений АП и методом Опика-Прайса [6], приводят к следующим результатам. В случае взаимодействия центра с только тетрагональными колебаниями при наложении внешней одноосной деформации происходит опускание одного параболоида АП с поднятием двух других при сжатии и, наоборот, углубление двух параболоидов АП с поднятием третьего при растяжении, то есть приводит к «перестраиванию» центров на ось деформации при сжатии и на оси [100] и [010] при растяжении.

Определить качественно, как изменяется форма АП в случае задачи при наложении внешней одноосной деформации можно рассмотрев сечение АП в этом случае вдоль лю-

бой тетрагональной оси. На рис.4 (а,б,в) показаны сечения АП вдоль направления [001] для различных величин нагрузок при сжатии и на рис.4 (где) - при растяжении.

Количественные характеристики поведения АП можно определить методом Опика-Прайса. При сжатии кристалла 12-ПерМ расщепляется в точке отсутсгвия вибронных и с к а ж е Оа^й(Т очку нуля) на три подуровня, причем один из них понижается, а два других - повышаются, и «скорость» углубления АП в этой точке выше «скорости» углубления АП в точках минимума и перевальных

точках.

Это приводит к тому, что при <1е =

звг 8кЕ

чины АП в точке нуля и в минимумах становятся равными и эффект Яна-Теллера подавляется. На рис.5 показана зависимость величины потенциального барьера от давления, рассчи-Рис5 Изменение величины потенци- такого мегодом °пика-Прайса.

ального барьера меаду минимумами ПРИ растяжении два подуровня расщепленно-

адиабатического потенциала в случае го в точке нуля понижаются, а один повыша-взаимодействия центра с тетраго- ется. Причем «скорость» углубления АП в точке нуля нальными искажениями в поле и перевальных точках одинакова и несколько вышевнешней одноосной деформации «скорости» углубления АП в точках минимумов. При

Р111111].

вели

величины АП в минимумах и перевальных точках совпадают, но глубже на

чем в точке нуля, что приводит к изменению формы АП в виде «мексиканской шляпы,>.

В случае, когда тригональные искажения центра намного больше тетрагональных Ог-И задача), АП является функцией трех координат = Наглядно представить вид АП можно только с помощью сечений вдоль различных направлений. Форма АП определяется

уравнением В=0.

2

Здесь Е* - решение электронной з а д|Й—р и

Решая <2-Р задачу, получаем, что в случае сжатия при некоторой критической деформации происходит подавление электронно-колебательных искажении, однако несколько иначе.

Если подавление тетрагональных искажений (Ьб1>0 - сжатие) происходит равномерно (то есть минимумы АП смешаются вдоль осей [100], [010], [001]), то при взаимодействии тригональ-ных искажений с деформацией вначале практически подавляются искажения,

обусловленные а затем при , то есть центр вначале практически смещается в

кристаллографическую плоскость, нормальную деформации, в данном случае - в плоскость (001), а затем только в точку нуля. Координаты минимумов АП, рассчитанные методом Опика-Прайса, изменяются по закону

д^гл^ 20

4 Зкр 20 4 Зкр

Зк,Ье, Уд) ЗкгЬе, 1

402 А 2Ъ2 )

(3)

Зк

А потенциальный барьер между ними ДW=-У ЬБ)

320 1

При растяжении (Ьб]<0), как видно из выражений (3) происходит подавление только

201

- искажений, а минимумы АП смещаются на оси [001] и [00 1 ] п рЬв(^о в п а д а ю т с пе-

Зкр

ревальными точками, лежащими на этих осях. С дальнейшим увеличением нагрузки происходит лишь углубление АП в точках минимумов..

Наложение внешней одноосной деформации сжатие) в случае задачи

приводит к смещению центров на ось нагрузки. При растяжении в этом случае происходит углубление и смешение минимумов АП, лежащих на осях [11 1 ], [ 1 11], [XI причем потенциальный барьер между ними уменьшается. Минимум, находящийся на оси [111], повышается.

Используя полученные в данной главе результаты, возможно в экспериментальных исследованиях в условиях внешней деформации позволяют определить, какой вид искажений является преимущественным в данном центре полупроводника, а также можно оценить величину

энергии внутренних искажений, зная, при кахой нагрузке происходит подавление эффекта Яна-Теллера.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ «Модель случайных полей, создаваемых заряженными примесями в кристаллах» выясняется влияние случайных полей на структуру нейтрального акцептора и поляризацию люминесценции при переходах зона проводимости - акцептор в условиях внешней деформации.

Внутрикристаллические случайные электрические и деформационные поля, искажающие периодичность решетки, создаются заряженными примесями и другими неоднородностями в кристалле. Влияние этих полей на характеристики низкотемпературной люминесценции рассматривается в основном эмпирически и при анализе экспериментальных результатов сводится к введению эффективной температуры, превышающей температуру реального эксперимента. В работе предлагается модель описания деполяризации, в которой учтено влияние на этот эффект кулонов-ского поля случайно расположенных заряженных центров, оказывающих наиболее сильное воздействие на основное состояние акцептора в поле внешней одноосной деформации.

Действие на акцепторный центр случайного поля (т.е. кулоновское взаимодействие заряженного примесного центра и дырки, связанной на нейтральном акцепторе) описывается операто-

ром:

4ябЕ0 Я-?1

т, где Й(11,е,ф) и г'(г',0',ф')-

радиус-вектора заряженного акцептора и

дырки соответственно. Используя разложение г;-т по сферическим функциям [7], можно запи-

сать матрицу оператора энергии дырки с учетом действия на акцептор заряженного центра с координатами в поле внешнего давления, приложенного вдоль оси Решая секулярное уравнение, для собственных значений гамильтониана, учитывающего влияние случайного поля и внешней деформации, получаем выражение

где Ь-константа деформационного по-

тенциала,

С,,-С,2

стояния дырки нейтрального акцептора. Е- диэлектрическая проницаемость материала (для GaAs

-упругие модули кристалла.

4лес,

-радиус связанного со-

в численных расчетах принимаем £ =3 4).

Функцию распределения случайных полей по величине и направлению dW выбираем следующим образом.

Пусть N заряженных центров в кристалле распределены квазинепрерывно с плотностью

N N

V

.Здесь V-объем кристалла (шар с центром в начале координат, помещаемом

в точку расположения нейтрального центра). В случае не очень больших концентраций примесей (меньших для компенсированных полупроводников считаем, что наиболее сильное

расщепление нейтрального акцептора вызывает наиболее близко расположенный к нему заряженный центр. При этом в силу редкости расположения акцепторов действием других заряженных центров можно пренебречь.

N 4

Полагая число N достаточно большим, получаем с учетом того что —г-=—ЯП,

где п- концентрация заряженных центров, следующее соотношение: =ехр(-у лпЯ 3 )2тпЛ 2сЖ зт 0(30

Выполнив интегрирование по координатам случайных заряженных центров, находим интегральные интенсивности поляризованных компонент излучения, которые определяют поляризационное отношение.

Интегральное поляризационное отношение люминесценции, обусловленной излучательной рекомбинацией электронов зоны проводимости и дырок нейтральных ян-теллеровских акцепто-

ров, определяется в ы р а ж е

г-Л.

Ц

3 Д еЦ,1р- интенсивность излучения с вектором

1*1ЛП( /Л * - / *

электрической напряженности перпендикулярным и параллельным оси. давления. Интенсивность излучения прямо пропорциональна вероятностям переходов электронов со дна зоны проводимости на акцепторные уровни и заселенности этих уровней.

Результат произведенного расчета г для ян-теллеровского центра в GaAs {8} при Т=2К и

различных значениях концентрации заряженных примесей приведен на рис.6. Из рисунка видно, что расчетная зависимость хорошо согласуется с экспериментальной при значении концентрации П=2-1016СМ \ Некоторое отклонение экспериментальных точек от рассчитанной кривой может быть объяснено проявлением электронно-колебательного взаимодействия, приводят его к ян-теллеровским искажениям нейтрального акцепторного комплекса.

Рис 6. Расчетная зависимость интегрального поляризационного отношения г от величины Ь£|при давлении вдоль оси [001]. Кривые 1,2,3,4 - расчетные зависимости, построенные для значения параметра и

концентраций заряженных центров

соответственно.

• - экспериментальные точки [8].

Основные результаты и выводы: 1. Показано, что предлагаемая модель глубокого примесного центра Sn*, в GaAs, дает возможность объяснить экспериментальные данные по смешению линии и поляризации рекомби-национного излучения в поле внешней деформации РЦ[001] и Р||[111].

- 2. Установлено, что эта же модель объясняет экспериментальные данные по рекомбинации экситона, связанного на акцепторном центре Siia« в GaAi.

3. Выяснено, что внешнее одноосное давление Pj|[001) приводит к углублению и смешению минимума адиабатического потенциала на ось [001] в случге взаимодействия с тетрагональными искажениями (Е-типа) и к подавлению вибронного взаимодействия при некоторой деформации в случае взаимодействия с тригональными искажениями (F-типа). И, наоборот, одноосная деформация подавляет тетрагональные искажения при опрелеленном давления и приводит к углублению и смещению минимума АЛ на ось деформации в случае взаимодействия с искажениями F-типа.

4. Показано, что предлагаемая модель учета влияния кулоновского поля случайно расположенных заряженных центров на основное состояние акцептора позволяет оценить концентрацию заряженных центров в полупроводнике.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. И.В. Костин, Е.Б Осипов, НА. Осипова, Н.О. Сорокина. Роль возбужденного состояния в пьезоспектроскопических свойствах акцептора Siia» в GaAs // ФТП. -1995. -Т. 29. - № 8. - С. 1382-1387. (0,17 пл. / 0,04 пл.)

2. Е.Б. Осипов, О.В. Воронов, И.В. Костин, НА. Осипога, Н.О. Сорокина. Модель акцептора 5пл1в GaAs в условиях внешней деформация и магнитного поля // ФТП.-1996. - Т, 30. - №. 12. - С. 2149-2153. (0,14 пл. / 0,03 пл.)

3. Е.Б. Осипов, О.В. Воронов, И.О. Сорокина, В.Б. Борное. Влияние полей случайно расположенных в кристалле полупроводника заряженных центров на электронную структуру нейтральных акцепторов и поляризацию люминесценции при переходах зона проводимости акцептор//ФТП.-1999.-Т.ЗЗ.-№5.-С.580-582.(0,17пл./0,04пл.)

4. Осипов Е.Б., Воронов О.В., Сорокина Н.О., Борисов В.Б. Влияние полей случайно расположенных заряженных центров на поляризацию люминесценции // ФТТ.-2000. - Т.42. № 3. -С.446-448. (0,17 пл. / 0,04 пл.)

5. Костин И.В., Осипов ЕБ, Осипова НА., Сорокина И.О. Поляризация люминесценции при переходах электронов на уровень глубокого акцептора при замещении атомом олова атоме, мышьяка в GaAs // Депонировано в ВИНИТИ 05.07.94. № 1665-В94.-12с. (0,69 пл. / 0,17 г л

6. Воронов ОЗ., Костин И.В., Осипов Е.Б., Осипова НА.. Сорокина Н.О Влияние обменного взаимодействия дырок центра SnM в GaAs на особенности движения и расщепления экси -тонной линии излучения в поле деформации // Депонировано в ВИНИТИ 02.03.95, № 593-В95. - 1Зс (0,75пл. / 0,15 пл.)

7. Воронов О.В., Костин И.В., Осипов Е.Б., Осипова НА., Сорокина Н.О. Магнитооптические свойства центра Sn«, связывающего экситон э GaAs // Депонировано в ВИНИТИ 02.03.95. № 594-В95.-7с. (0,40 пл. / 0,08 пл.)

8. Осипов Е.Б., Воронов О.В., Костин И.В.,, Осипова НА., Сорокина Н.О. Проявление взаимодействия с колебаниями Е-типа в примесных центрах полупроводников в условиях внешней деформации //Депонировано в ВИНИТИ 30.11.95. № 3172-В95.-12с. (0,69 пл. / 0,14 пл.)

9. Осипов Е.Б., Воронов О.В., Костин И В.,, Осклова Н.А, Сорокина Н.О. Проявление взаимодействия с колебаниями F-типа в примесных центрах полупроводников в условиях внешней деформации //Депонировано в ВИНИТИ 17.04.96. № 1259-В96.-11с. (0,64 п.л. / 0,13 ил.)

10. Осипов Е.Б., Воронов О.В., Костин И.В.,, Осипова НА., Сорокина Н.О. Определение экстремальных точек адиабатического потенциала центра, взаимодействующего с неполносим-метричными колебаниями в условиях внешней деформации // Депонировано в ВИНИТИ 26.06.96. № 2113-В96.-23С. (1,33 п.л. /0,27 п.л.)

11. Костин И.В., Осипов Е.Б, Осипова Н.А., Сорокина Н.О. Поляризация люминесценции при переходах электронов на уровень глубокого акцептора в GaAs: Тезисы докл. XXXII научной конф. студентов и преподавателей ЧГПИ. - Череповец, 1994,- С.86-87. (0,06 пл. / 0,015 пл.)

12. Осипов Е.Б. ,Воронов О.В., Костин, И.В.,, Осипова Н.А., Сорокина Н.О. Особенности виб-ронного взаимодействия в примесных центрах полупроводников в условиях внешней деформации: Тезисы докл. всероссийской конф. «Химия твердого тела И новые материалы». -Екатеринбург, 1996.-Т.2. -С.212. (0,06п.л./0,012 п.л.)

13. Осипов Е.Б., Воронов О.В., Осипова НА., Осипова И.Е., Сорокина Н.О. Влияние случайных полей, создаваемых несовершенствами в кристаллах, на поляризацию люминесценции при одноосных давлениях в полупроводниках: Тезисы докл. VII . Междунар. научно-технической конф. «Оптич., радиоволн., тепловые методы и средства контр, природной среды, матер, и пром. изделий».- Череповец, 1997.- С159-161. (0,17 пл. / 0,03 п.л.)

14. Осипов Е.Б., Борисов В.Б., Осипова Н.А., Сорокина Н.О. Влияние полей случайво расположенных в кристалле полупроводника заряженных центров на поляризацию люминесценции в условиях одноосной деформации при переходах с-зона - акцептор: Сборник трудов Международной конференции OS-98.- Ульяновск: изд-во УлГУ, 1998. - С.194. (0,06 пл. / 0,015пл.) .

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.

1. Schairer W., Bimberg D., Kottler W., Cho K., Schmidt M. Piezospectroscopic and magneto-optical study of Sn acceptor in GaAs // Phys.Rev.B.-1976.- Vol.13, № 8. - P.3452-3466.

2. Осипов Е.Б.. , Костин И.В., Осипова НА. Константы деформационного потенциала глубоких акцепторов в модели короткодействующего потенциала центра // ФТП. - 1993. - Т. 27. - № 10. -С. 1743-1746.

3. Д.Ландау, Е.М.Лифшиц. Квантовая механика. Нерелятивистская теория. - М.:Нгука,1989.-767с.

4. И.Б.Берсукер. Строение и свойства координационных соединений. - Ленинград.: Химия,1971.-312с.

5. Аверкиев Н.С., Гуткин А.А., Осипов Е.Б., Седов В.Е. Адиабатические потенциалы и примесная фотолюминесценция связывающего две дырки глубокого ян-теллеровского центра при одноосном давлении //ФТП.-1987.-Т.2!. - №3. -С.415-420.

6. U.Opik, M.H.LPryce: Proc.Roy.Soc-London, 1957. - Р.425.

7. ГЛ. Бир, Г.Е. Пикус. Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках. - М.: Наука, 1972. -584с

8. Аверкиев Н С, Адамия ЗА., Аладашвили Д.И., Аширов Т.К., Гуткин АА., Осипов Е.Б., Седов В.Е Константы деформационного потенциала и зарядовое состояние ян-теллеровского центра Cue, в GaAs // ФТП.-1987. - Т.21. - №.З. - С.421-426.

Личный вклад автора.

Личный вклад автора состоит в том, что им самостоятельно получены и проанализированы все теоретические расчетные зависимости. Научный руководитель Осипов Е.Б. принимал участие в постановке задачи исследования, обсуждении полученных результатов и выводов работы, кандидат физико-математических наук, доцент Осипова Н.А. принимала участие в обсуждении методов расчета и полученных результатов. аспирант Борисов В.Б. разработал компьютерную программу для расчета зависимости поляризационного отношения от давления, аспирант Воронов О.В. разработал компьютерную программу для построения сечений АЛ, кандидат физико-математических наук, доцент Костин И.В. принимал участие в расчете и анализе результатов для модели Shas- Публикации достаточно полно отражают основные положения и результаты исследования. .

Подписано в печать £ 04 Формат бумаги 60x84/16. Бумага офсетная. Объём 1,06 печ. л. Тираж /00 экз. Заказ №._ /8

. 191023, Санкт-Петербург, наб. реки Фонтанки 78. Ризограф НОУ «Экспресс»

Iß - 9 4 0 Ô

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ГЛУБОКИХ

ЦЕНТРОВ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА ИХ

ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ.

§ 1. Метод псевдопотенциала.

§2. Квазизонный метод кристаллического поля.

§3. Двухзонное приближение Келдыша.

§4. Модель потенциала нулевого радиуса.

§5. Эффективный гамильтониан для описания электронов и дырок в условиях внешней деформации.

ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ ЦЕНТРА 8пА8 В ваАБ В УСЛОВИЯХ ВНЕШНЕЙ

ДЕФОРМАЦИИ.

§1. Смещение максимума полосы люминесценции в поле внешней одноосной деформации.

§2. Расчет зависимости поляризационного отношения излучения от давления.

§3. Влияние обменного взаимодействия дырок центра и экситона на особенности движения и расщепления линии излучения. в поле внешней одноосной деформации.

Основные результаты главы.

ГЛАВА 3. ПОДАВЛЕНИЕ ЭФФЕКТА ЯНА-ТЕЛЛЕРА В ПРИМЕСНЫХ КОМПЛЕКСАХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ.

§1. Проявление взаимодействия с колебаниями Е-типа в примесных центрах полупроводников в условиях внешней деформации.

§2. Проявление взаимодействия с колебаниями Р -типа в примесных центрах полупроводников в условиях внешней деформации.

§3. Определение экстремальных точек адиабатического потенциала центра, взаимодействующего с тетрагональными колебаниями (^-Е задача) в условиях внешней деформации.

§4. Определение экстремальных точек адиабатического потенциала центра, взаимодействующего с тригональными колебаниями в условиях внешней деформации Оз-Б задача).

Основные результаты главы

ГЛАВА 4. МОДЕЛЬ СЛУЧАЙНЫХ ПОЛЕЙ, СОЗДАВАЕМЫХ ЗАРЯЖЕННЫМИ

ПРИМЕСЯМИ В КРИСТАЛЛАХ.

§1. Влияние случайных полей на электронную структуру нейтральных акцепторов.

§2. Влияние случайных полей на поляризацию люминесценции при переходах зона проводимости - акцептор.

Основные результаты главы

Неослабевающий интерес к глубоким примесным центрам в полупроводниках, нашедший отражение в ряде обзоров [1-5], монографии Милнса [6] и других публикациях [7], обуславливает их интенсивные теоретические и экспериментальные исследования. В последнее время расширился класс полупроводниковых соединений, увеличилось число дефектов, которые можно отнести к глубоким центрам, дальнейшее развитие получили методы расчета их электронной структуры. Такое повышенное внимание к этому виду примесных полупроводников связано с существованием у них целого ряда физических и химических свойств важных с точки зрения их практического использования.

Понимание структуры глубоких уровней, вводимых примесями и дефектами, относится к одной из наиболее актуальных проблем современной физики полупроводников. Отличительными особенностями подобных центров являются короткодействующий (по сравнению с кулоновским) характер потенциала и малый размер орбиты локализованного состояния. В связи с этим возникают трудности с определением вида волновой функции глубокого дефекта, которая должна содержать вклады от большей (по сравнению с мелким примесным центром) части к-пространства и от нескольких зон. Кроме того, вследствие значительной энергии ионизации, сравнимой с шириной запрещенной зоны, глубокий уровень уже невозможно связать с тем или иным экстремумом валентной зоны или зоны проводимости. Дополнительные сложности описания физических процессов, протекающих с участием глубоких примесей, обусловлены сильным искажением кристаллической решетки вблизи дефекта, большим электрон-фононным взаимодействием, существованием в ряде случаев незаполненных ё-состояний, возможной многозарядностью центров. Наконец, обменное взаимодействие частиц, связанных на центре, также может существенным образом сказываться на особенностях электронной структуры примесных атомов в полупроводниках. Все эти причины вели к поиску простых моделей глубоких центров, наиболее распространенной из которых стала модель потенциала нулевого радиуса, использованная Луковским при рассмотрении процесса фотоионизации глубоких примесей [8]. В рамках этой же модели впоследствии были получены формулы для поляризации среды вблизи центра [9], учтена роль дальнодейст-вующей кулоновской составляющей примесного потенциала в процессе фотоионизации [10], рассмотрено влияние электрон-фононного взаимодействия [11,12], рассчитано примесное поглощение в электрическом [13,14] и магнитном полях [15,16]. В.Л. Бонч-Бруевич использовал модель потенциала нулевого радиуса при изучении безиз-лучательных переходов на глубокие уровни [17,18]. Перель и Яссиевич [19] обобщили модель Луковского на случай взаимодействия центра с двумя зонами, их идеи получили дальнейшее развитие при учете конкретной зонной структуры [20-23], возможной многозарядности [24], при анализе многофононных явлений [25].

Наряду с феноменологическим модельным подходом к рассмотрению явлений в примесных полупроводниках с глубокими уровнями шло развитие и микроскопической теории [26-33]. Здесь был достигнут существенный прогресс в понимании электронных состояний примесных центров (в частности имеющих незаполненные с1-состояния), мультиплетной структуры уровней. Но, так как в микроскопической теории электронные состояния находятся численными методами, их использование для анализа конкретных физических явлений затруднительно, особенно при многообразии воздействий на центры.

Поэтому в диссертации рассмотрение тех или иных экспериментальных данных базируется на использовании метода эффективного (эквивалентного) гамильтониана, в котором внешние воздействия трактуются как малые операторные добавки к основному гамильтониану центра. Структура гамильтониана определяется требованиями симметрии, а его параметры (константы деформационного потенциала, g-фaктopы дырок) берутся из сопоставления с опытом. Немаловажным преимуществом такого подхода является сохранение физической наглядности рассматриваемых вопросов и простота интерпретации экспериментальных результатов.

Актуальность темы определяется необходимостью объяснения и прогнозирования свойств полупроводников, легированных центрами с глубокими уровнями, при внешних воздействиях (изотропная и одноосная деформации, магнитное поле). Подобный анализ возможен на основе феноменологических моделей центров.

Цель работы состоит:

1. В объяснении пьезоспектроскопических свойств глубокого акцептора 8пАя в ваАв в рамках одной модели центра.

2. В рассмотрении влияния внешней одноосной деформации на проявление электронно-колебательного взаимодействия в примесных комплексах полупроводниковых кристаллов.

3. В выяснении влияния случайных полей на структуру нейтрального акцептора и поляризацию люминесценции при переходах зона проводимости - акцептор в условиях внешней деформации.

Практическая и научная ценность работы обусловлена тем, что предлагаемая модель глубокого центра 8пм в ваАэ хорошо описывает имеющиеся экспериментальные данные и может способствовать дальнейшему развитию теории примесных полупроводников с глубокими уровнями.

Рассчитанная величина нагрузки, при которой происходит подавление эффекта Яна-Теллера, позволяет в экспериментальных условиях определить, какой вид искажений является преимущественным в данном центре полупроводника, и оценить величину энергии внутренних искажений.

Предлагаемый в работе способ учета влияния полей, создаваемых заряженными примесными центрами, позволяет определить концентрацию неконтролируемой примеси.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые удалось объяснить все известные пьезоспектроскопические данные по центру 8пАз в ваАэ в рамках единой модели.

В отличие от работ, встречавшихся нам ранее, вид функции распределения случайно расположенных заряженных центров, позволяющей учесть их влияние на поляризационное отношение, получен из первых принципов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модель глубокого примесного центра 8пАз в ваАв, согласно которой замещение мышьяка атомом олова ведет к возникновению в запрещенной зоне полупроводника двух близлежащих Г8-уровней - основного и возбужденного, дает возможность объяснить экспериментальные данные по смещению линии и поляризации ре-комбинационного излучения в поле внешней деформации Р||[001] и Р||[111] .

2. Эта же модель объясняет экспериментальные данные по рекомбинации эк-ситона, связанного на акцепторном центре 8пА8 в ваАв. Зависимость сдвига экситон-ной линии от величины давления Р для случаев Р||[001] и Р||[111] с учетом обменного взаимодействия дырок центра и экситона, полученная в рамках модели хорошо согласуется с экспериментом.

3. Внешнее одноосное давление Р||[001] приводит к углублению и смещению минимума адиабатического потенциала на ось [001] в случае взаимодействия с тетрагональными искажениями и к подавлению вибронного взаимодействия при некоторой деформации в случае взаимодействия с тригональными искажениями. И, наоборот, одноосная деформация Р||[111] подавляет тетрагональные искажения при определенном давлении и приводит к углублению и смещению минимума АП на ось деформации в случае взаимодействия с искажениями F-типа.

4. Предлагаемая модель учета влияния кулоновского поля случайно расположенных заряженных центров на основное состояние акцептора позволяет оценить концентрацию заряженных центров в полупроводнике. Оценка концентрации производится при сопоставлении рассчитанных в данной модели поляризационных характеристик люминесценции при давлении вдоль оси [001] с экспериментальными данными при низких температурах.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. И.В. Костин, Е.Б Осипов, H.A. Осипова, Н.О. Сорокина. Роль возбужденного состояния в пьезоспектроскопических свойствах акцептора SnAs в GaAs // ФТП. - 1995. Т. 29, в.8. - С. 1382-1387. (0,17 п. л. / 0,04 п. л.)

2. Е.Б. Осипов, О.В. Воронов, И.В. Костин, H.A. Осипова, Н.О. Сорокина. Модель акцептора SnAs в GaAs в условиях внешней деформации и магнитного поля // ФТП. -1996. - Т. 30, в.12 - С.2149-2153. (0,14 п. л. / 0,03 п. л.)

3. Е.Б. Осипов, О.В. Воронов, Н.О. Сорокина, В.Б. Борисов. Влияние полей случайно расположенных в кристалле полупроводника заряженных центров на электронную структуру нейтральных акцепторов и поляризацию люминесценции при переходах зона проводимости - акцептор // ФТП.-1999. Т.ЗЗ, в. 5- С.580-582. (0,17 п. л. / 0,04 п. л.)

4. Костин И.В., Осипов Е.Б, Осипова H.A., Сорокина Н.О. Поляризация люминесценции при переходах электронов на уровень глубокого акцептора при замещении атомом олова атома мышьяка в GaAs // Депонировано в ВИНИТИ 05.07.94. № 1665-В94.-12с. (0,69 п. л./0,17 п. л.)

5. Воронов О.В., Костин И.В., Осипов Е.Б., Осипова H.A., Сорокина Н.О Влияние обменного взаимодействия дырок центра SnAs в GaAs на особенности движения и расщепления экситонной линии излучения в поле деформации // Депонировано в ВИНИТИ 02.03.95. № 593-В95. -13с. (0,75 п. л. /0,15 п. л.)

6. Воронов О.В., Костин И.В., Осипов Е.Б., Осипова H.A., Сорокина Н.О. Магнитооптические свойства центра SnAs, связывающего экситон в GaAs // Депонировано в ВИНИТИ 02.03.95. № 594-В95.-7с. (0,40 п. л. / 0,08 п. л.)

7. Осипов Е.Б., Воронов О.В., Костин И.В.,, Осипова H.A., Сорокина Н.О. Проявление взаимодействия с колебаниями Е-типа в примесных центрах полупроводников в условиях внешней деформации // Депонировано в ВИНИТИ 30.11.95. № 3172-В95-12с. (0,69 п. л./0,14 п. л.)

8. Осипов Е.Б., Воронов О.В., Костин И.В.,, Осипова H.A., Сорокина Н.О. Проявление взаимодействия с колебаниями F-типа в примесных центрах полупроводников в условиях внешней деформации // Депонировано в ВИНИТИ 17.04.96. № 1259-В96.-11с. (0,64 п. л./0,13 п. л.)

9. Осипов Е.Б., Воронов О.В., Костин И.В.,, Осипова H.A., Сорокина Н.О. Определение экстремальных точек адиабатического потенциала центра, взаимодействующего с неполносимметричными колебаниями в условиях внешней деформации // Депонировано в ВИНИТИ 26.06.96. № 2113-В96.-23с. (1,33 п. л. / 0,27 п. л.)

10. Осипов Е.Б., Воронов О.В., Сорокина Н.О., Борисов В.Б. Влияние полей случайно расположенных заряженных центров на поляризацию люминесценции // ФТТ,-2000.-t.42, №3-с.446-448. (0,17 п. л. / 0,04 п. л.)

11. Костин И.В., Осипов Е.Б, Осипова H.A., Сорокина Н.О. Поляризация люминесценции при переходах электронов на уровень глубокого акцептора в GaAs: Тезисы докл. XXXII научной конф. студентов и преподавателей ЧГПИ. - Череповец, 1994. -с.86-87. (0,06 п. л. / 0,015 п. л.)

12. Осипов Е.Б.,Воронов О.В., Костин И.В.,, Осипова H.A., Сорокина Н.О. Особенности вибронного взаимодействия в примесных центрах полупроводников в условиях внешней деформации: Тезисы докл. всероссийской конф. «Химия твердого тела и новые материалы». - Екатеринбург, 1996. -Т.2. - С.212. (0,06 п. л. / 0,012 п. л.)

13. Осипов Е.Б., Воронов О.В., Осипова H.A., Осипова И.Е., Сорокина Н.О. Влияние случайных полей, создаваемых несовершенствами в кристаллах, на поляризацию люминесценции при одноосных давлениях в полупроводниках: Тезисы докл. VII

1еждунар. научно-технической конф. «Оптич., радиоволн., тепловые методы и тства контр, природной среды, матер, и пром. изделий».- Череповец, 1997.- С.159-1,17 п.л./0,03 п.л.) чпов Е.Б., Борисов В.Б., Осипова Н.А, Сорокина Н.О. Влияние полей слу-толоженных в кристалле полупроводника заряженных центров на поляри-несценции в условиях одноосной деформации при переходах с-зона -^ник трудов Международной конференции OS-98.- Ульяновск: изд-во 194. (0,06 п. л. / 0,015п. л.)

Основные результаты главы:

1. Случайные поля в кристаллах, создаваемые заряженными примесями дают дополнительное расщепление уровня акцептора, которое, в силу хаотичности направления этих полей приводит к уменьшению степени поляризации люминесценции в условиях внешней одноосной деформации полупроводника.

2. Вместо обычного описания деполяризации излучения методом эффективной температуры, в главе предложена модель учета влияния кулоновского поля случайно расположенных заряженных центров на основное состояние акцептора в поле внешней одноосной деформации.

3. Вид функции распределения случайно расположенных заряженных центров, позволяющей учесть их влияние на поляризационное отношение, получен из первых принципов.

4. Сопоставление рассчитанных в данной модели поляризационных характеристик люминесценции при давлении вдоль оси [001] с экспериментальными данными при низких температурах позволяет оценить концентрацию заряженных центров.

1. Queisser H.J. Festkörperprobleme X1. - Berlin, 1971. - S. 45-65.

2. Ройцин А.Б. Теория глубоких центров в полупроводниках // ФТП.- 1974. -Т.8. -№ 1.-С.З-29.

3. Bassani F., Landonisi G., Preriosi В. // Rep. Progr. Phys.-1974. -Vol.37- P.l 101.

4. Мастеров В.Ф., Саморуков Б.Е. Глубокие центры в соединениях А all ФТП,-1978. Т.12. - № 4.-С.625-652.

5. Мастеров В.Ф., Саморуков Б.Е. Глубокие центры в соединениях A B // ФТП,-1978. Т.12. - № 4. - С.625-652.

6. Мастеров В.Ф. Глубокие центры в полупроводниках // ФТП.-1984. Т.18. - № 1.-C.3-23.

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

8. Совещание по глубоким центрам в полупроводниках: Краткое содерж. докл. -Одесса.: 1972. 127с.

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

10. Карпов В.Г., Колесников H.B. Расчет сечений фотоионизации некоторых примесных центров в кремнии // ФТП,- 1974. Т.8. № 10.- С.1987-1989.

11. Ярцев В.М. К теории оптического поглощения в полупроводниках с однооименно заряженными примесными центрами // Вестн. Моск. ун-та. Физ., астрон. 1974. - Т .15. - № 5. - С. 520-524.

12. Копылов A.A., Пихтин А.Н. Влияние температуры на спектры оптического поглощения глубокими центрами в полупроводниках// ФТТ.- 1974. Т. 16. - № 7.- С.1837-1843.

13. Ярцев В.М. К теории оптического поглощения в полупроводниках с глубокими уровнями в запрещенной зоне // Вестн. Моск. ун-та. Физ., астрон. 1975. -Т.16.- № 1.-С .3-8.

14. Виноградов B.C. Теория поглощения света в постоянном электрическом поле примесным центром с глубоким уровнем // ФТТ. 1971. - Т.13. - № 11.- С.3266-3274.

15. Осипов Е.Б., Яковлев В.А. О влиянии штарковского квантования на поглощение света глубокими примесями // ФТП,- 1974. Т.8. - № 8. - С. 15771582.

16. Гринберг В.А. Фотоионизация глубоких примесных центров в квантующем магнитном поле // ФТП,- 1974. Т.8. - № 5. - С.1000-1003.

17. Осипов Е.Б., Яковлев В.А. О влиянии магнитного и электрического полей на поглощение света глубокими примесями. // ФТП,- 1974. Т.8. - № 12.- С.2325-2328.

18. Бонч-Бруевич B.JI. К теории захвата носителей заряда глубокими ловушками в гомеополярных полупроводниках // Вестн. Моск. ун-та. Физ., астрон. 1971. -Т.12. - № 5. - С.586-593.

19. Бонч-Бруевич B.J1. К теории захвата носителей заряда глубокими ловушками в гомеополярных полупроводниках. Захват горячих электронов // Вестн. Моск. ун-та. Физ., астрон. 1971. - Т.12. -№ 6. - С.631-636.

20. Перель В.И., Яссиевич И.Н. Модель глубокого примесного центра в полупроводниках в двухзонном приближении // ЖЭТФ.- 1982. Т.82. № 1.-С.237-245.

21. Колчанова Н.М., Логинова И.Д., Яссиевич И.Н. Фотоионизация глубоких h-центров в полупроводниках // ФТТ.- 1983. Т.25. - № 6. - С. 1650-1659.

22. Осипов Е.Б., Осипова H.A. Двухфотонные межзонные переходы электронов через глубокие примесные уровни в узкозонных полупроводниках // ФТП.-1983. Т.17. - № 12. - С.2216-2218.

23. Колчанова Н.М., Сиповская М.А., Сметанникова Ю.С. Экспериментальное определение характеристик глубоких центров в кристаллах АШВУ на основе двухзонной модели // ФТП,- 1982. Т.16. - № 12.- С.2194-2196.

24. Имамов Э.З., Пахомов А.А., Яссиевич И.Н. Модель глубокого примесного центра в многодолинных полупроводниках // ЖЭТФ.- 1987. Т.93. - №10.-С.1410-1418.

25. Аверкиев Н.С., Ребане Ю.Т., Яссиевич И.Н. Потенциал ионизации многозарядных глубоких примесей в кубических полупроводниках // ФТП,-1985. Т.19. - № 1.-С.96-100.

26. Абакумов В.Н., Меркулов И.А., Перель В.И., Яссиевич И.Н. К теории многофононного захвата электрона на глубокий центр // ЖЭТФ.- 1985. Т.89. -№10. - С.1472-1486.

27. Lindefelt U., Zunger A. Quasibands in Green's function defect models // Phys. Rev. -1981, Vol.24, № 10. P.5913-5931.

28. Lindefelt U., Zunger A. Quasiband cristal-field method for calculating the electronic structure of localized defects in solids // Phys. Rev.-1982. Vol.26, № 2. - P.846-895.

29. Fazzio A., Caldas M.J., Zunger A. Many electron multiplet effects in the spectra of 3d impurities in heteropolar semiconductors // Phys. Rev. -В., 1984. Vol.30, № 6. -P.3430-3455.

30. Caldas M.J., Fazzio A., Zunger A. A universal trend in the binding energies of deep impurities in semiconductors // Appl. Phys. Lett. 1984. - Vol.45, № 6. - P.671-673.

31. Katayama-Yoshida H., Zunger A. Calculation of the spinpolarized electronic structure of an interstitial iron impurity in silicon // Phys. Rev. B. 1985. - Vol.31, № 12. - P.7877-7899.

32. Haldane F.D.M., Anderson P.W. Simple model of multiple charge state of transition-metal impurities in semiconductors // Phys. Rev. B. 1976. - Vol.24, № 6. - P.2553-2559.

33. Fleurov V.N., Kikoin К. A. On the theory of the deep levels of transition metal impuries in semiconductors // J. Phys. C. 1976. - Vol.9, № 9. - P. 1673-1683.

34. Ильин Н.П., Мастеров В.Ф. Электронная структура глубоких центров в GaAs // ФТП,- 1977.- Т.П. № 8. - С.1470-1477.

35. Рantelides S.T. // Rev. Mod. Phys. 1978. - Vol.50, № 4. - P.797-858.

36. Jaros M. // Adv. Phys. 1980. - Vol.29, № 2. - P.409-525.

37. Pantelides S.T. // Sol. St. Commun. 1973. - Vol.14. - P.1255.

38. Pantelides S.T, Sah C.T. // Sol. St. Commun. 1972. - Vol.11. - P.1713.

39. Pantelides S.T, Sah C.T. // Phys. Rev. 1974. - Vol.lOB. - P.621.

40. Jaros M, Ross S.F. J. // Phys. C: Sol. St. Phys.-1973. Vol.6. - P.3451.

41. Ross S.F, Jaros M. // Phys. Lett. -1973. Vol.45A. - P.355.

42. Jaros M. J. // Phys. C: Sol. St. Phys. 1975. - Vol.8. - P.2455.

43. Jaros M. J. // Phys. C: Sol. St. Phys. 1975. - Vol.8. - P.2550.

44. Ross S.F, Jaros M. // Sol. St. Commun. 1973. - Vol.13. - P.1751.

45. Jaros M. J. // Phys.C: Sol. St. Phys. 1971. - Vol.4. - P.2979.

46. Animaly A, Heine V. // Phil. Mag. 1965. - Vol.12. - P. 1249.

47. Abarenkov J, Heine V. // Phil. Mag. -1965. Vol.12. - P.529.

48. Cohen M.L, Bergstresser Т.К. // Phys. Rev. 1966. - Vol.141. - P.789.

49. Lannoo M„ Decarpigny J.N. // Phys. Rev. 1973. - Vol.8. - P.5704.

50. Decarpigny J.N, Lannoo M. // J. de Phys. 1973. - Vol.34. - P.651.

51. Lannoo M. // J. de Phys. 1973. - Vol.34. - P.869.

52. Lohez D, Lannoo M. // J.de Phys. 1974. - Vol.35. - P.647.

53. Kane E.O. Band Structure of indium antimonide // J. Phys. Chem. Sol. 1957. -Vol.1, № 4. - P.249-261.

54. Келдыш Jl.B. Глубокие уровни в полупроводниках // ЖЭТФ.- 1963. Т . 45. -№.1,- С.364-375.

55. Kohn W, Luttinger J.M. // Phys. Rev. 1955. - Vol.97. - P.869.

56. Kohn W, Luttinger J.M. // Phys. Rev. 1955. - Vol.97. - P. 1727.

57. Kohn W., Luttinger J.M. // Phys. Rev. 1955. - Vol.98. - P.915.

58. Lax M. // Phys. Rev. 1960. - Vol.119. - P. 1502.

59. Bethe H., Peierls R. Quantum theory of the deuteron // Proc. Roy. Soc. 1935. -Vol.148, № 1. - P.146-152.

60. Базь A.M., Зельдович Я.Б., Переломов A.M. Рассеяние, реакции и распады в нерелятивистской квантовой механике. М.: Наука, 1966.- 340с.

61. Демков Ю.Н., Островский В.Н. Метод потенциалов нулевого радиуса в атомной физике. JL: Изд. Ленингр. ун-та, 1975,- 240с.

62. Берестецкий В.Б., Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Квантовая электродинамика. -М.: Наука, 1989.- 728с.

63. Burstein Е., Picus G., Henvis В., Wallis R.J. J. // Phys. Chem. Sol. 1956. - Vol.1. -P.65.

64. Newman R. // Phys. Rev. 1955. - Vol.99. - P.465.

65. Messenger R.A., Blakemore J.S. // Sol. St. Comm. 1971. - Vol.9. -P.319.

66. Zavadskii Ju.J., Kornilov B.V. // Phys. St. Sol. 1970. - Vol.42. - P.617.

67. Messenger R.A., Blakemore J.S. //Phys. Rev. B: Sol. St. 1971. - Vol.4, № 6. -P.1873-1876.

68. Завадский Ю.Н., Корнилов Б.В. Оптическое поглощение в кремнии п-типа, легированном цинком // ФТП. 1971. - Т.5. - № 1. - С.69-76.

69. Rosier L.L., Sah C.F. // J. Appl. Phys. 1971. - Vol. 42. - P.4000.

70. Blatte M., Willmann F. // Opt. Communs. -1971.-Vol.4. P. 178.

71. Burstein E., Picus G., Sclar N. // Photoconductivity Conference. 1956. -Wiley, NewJork. - P.353.

72. Blakemore J.S., Sarver C.E. // Phys. Rev. 1968. - Vol.173, № 3. - P.767.

73. Перель В.И., Яссиевич И.Н. // Материалы X Зимней школы по физике полупроводников. 1983. - Ленинград. - С.4-25.

74. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. Нерелятивистская теория. -М.: Наука, 1989.- 768с.

75. Luttinger J.M. Quantum theory of cyclotron resonance in semiconductors: general theory // Phys. Rev. 1956. - Vol.102, № 4. - P. 1030-1041.

76. Conrott S., Kleiman L. //Phys. Rev.-1963. Vol.132. - P.1080.

77. Schairer W., Bimberg D., Kottier W., Cho K., Schmidt M. Piezospectroscopic and magneto-optical study of Sn acceptor in GaAs // Phys. Rev. В.- 1976.- Vol.13, № 8. -P.3452-3466.

78. Костин И.В., Осипов Е.Б., Осипова H.A., Сорокина H.O. Роль возбужденного состояния в пьезоспектроскопических свойствах акцептора SnAs в GaAs// ФТП.-1995. Т.29. - № 8.- С.1382-1387.

79. Осипов Е.Б., Воронов О.В., Костин И.В., Осипова Н.А, Сорокина Н.О. Модель акцептора SnAs в GaAs в условиях внешней деформации и магнитного поля// ФТП. 1996. - Т.30. - № 12,- С.2149-2153.

80. Костин И.В., Осипов Е.Б, Осипова H.A. Константы деформационного потенциала глубоких акцепторов в модели короткодействующего потенциала центра // ФТП,- 1993. Т.27. - № 10,- С.1743-1746.

81. И.Б.Берсукер. Строение и свойства координационных соединений. -Ленинград.: Химия, 1971.-312с.

82. Аверкиев Н.С., Гуткин A.A., Осипов Е.Б., Седов В.Е. Адиабатические потенциалы и примесная фотолюминесценция связывающего две дырки глубокого ян-теллеровского центра при одноосном давлении // ФТП,- 1987. -Т.21. № 3. - С.415-420.

83. Бир Г.Л., Пикус Г.Е. Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках. М.: Наука, 1972,- 584с.

84. U.Opik, M.H.L.Pryce // Proc.Roy.Soc. 1957. - А. 238. - Р 425.

85. Б.И.Шкловский, А.Л.Эфрос. Электронные свойства легированных полупроводников.- М.: Наука, 1979. 416с.

86. Аверкиев Н.С., Адамия З.А., Аладашвили Д.И., Аширов Т.К., Гуткин A.A., Осипов Е.Б., Седов В.Е. Константы деформационного потенциала и зарядовое состояние ян-теллеровского центра Cuoa в GaAs // ФТП,-1987. Т.21. - № 3.-С.421-426.

87. Аверкиев Н.С., Аширов Т.К., Гуткин A.A. Анизотропное подавление эффекта Яна-Теллера в глубоких примесных центрах в полупроводниках при одноосном давлении // ФТТ.-1982. Т.24. - № 7,- С.2046-2052.

88. Аверкиев Н.С., Гуткин A.A., Осипов Е.Б., Седов В.Е. Адиабатические потенциалы и примесная фотолюминесценция связывающего две дырки глубокого ян-теллеровского центра при одноосном давлении // ФТП.-1987. -Т.21. № 3. - С.415-420.

89. Аверкиев Н.С., Гуткин A.A., Осипов Е.Б., Рещиков М.А. Роль обменного взаимодействия в пьезоспектроскопических эффектах, связанных с центром Мп в GaAs // ФТП. -1987. Т.21. - № 10. - С. 1847-1853.

90. Аверкиев Н.С., Гуткин A.A., Осипов Е.Б., Седов В.Е., Цацульников А.Ф. Оценка величины статического искажения и нелинейности ян-теллеровского взаимодействия для глубокого центра CuGa в GaAs // ФТТ.-1990.- Т.32. № 9. -С.2667-2676.