Центры рекомбинации в нелегированном и сильно легированном акцепторами эпитаксильном GaAs тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Шарирзаев, Тимур Сезгирович

• Шарирзаев, Тимур Сезгирович
• кандидат физико-математических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Шарирзаев, Тимур Сезгирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Ненамеренно введенные дефекты в СаАэ

1.1. Мелкие фоновые примеси в нелегированном СаАэ

1.1.1. Приемы и механизмы уменьшения концентрации мелких

доноров и акцепторов в нелегированном СаАэ

1.2. Примесно - дефектные комплексы в сильно легированном СаАэ

1.2.1. Влияние условий роста легированного СаАэ на

концентрацию примесно - дефектных комплексов

ГЛАВА 2. Методические вопросы исследований

2.1. Методики получения образцов

2.2. Методика измерения спектров фотолюминесценции

2.2.1. Схема установки для измерения спектров фотолюминесценции

2.2.2. Выбор режима работы ФЭУ

2.3. Нормировка спектров фотолюминесценции на пропускание оптической системы и спектральную чувствительность ФЭУ

2.4. Разделение сложных спектров фотолюминесценции на элементарные составляющие. Определение относительной концентрации центров рекомбинации из спектров фотолюминесценции

ГЛАВА 3. Причины уменьшения концентрации мелких фоновых

примесей в слоях нелегированного СаАэ, полученного методом жидкофазной эпитаксии из расплава легированного редкоземельными элементами и методом молекулярно лучевой эпитаксии с использованием источника Аб2

3.1. Влияние легирования гадолинием висмутового раствора-расплава на концентрацию остаточных примесей в эпитаксиальном СаАэ

3.2. Механизмы изменения концентрации мелких фоновых примесей в СаАэ, полученном методом МЛЭ при изменении молекулярного состава потока мышьяка

3.2.1. Экспериментальные результаты

3.2.2. Обсуждение результатов

ГЛАВА 4. Ненамеренно введенные центры рекомбинации в сильно

легированном акцепторами СаАэ, полученном методом

ЖФЭ

4.1. Центры рекомбинации, образующиеся в слоях арсенида

галлия, сильно легированного цинком

4.1.1. Экспериментальные результаты

4.1.2. Обсуждение результатов

4.2 Центры рекомбинации, образующиеся в слоях арсенида

галлия, сильно легированных марганцем

4.2.1. Результаты эксперимента

4.2.2. Обсуждение результатов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Центры рекомбинации в нелегированном и сильно легированном акцепторами эпитаксильном GaAs»

ВВЕДЕНИЕ

Изучение поведения примесей в полупроводниковых материалах является одной из старейших и важнейших проблем физики полупроводников. В рамках этой проблемы особое внимание уделяется изучению фоновых примесей, определяющих электронные свойства нелегированного материала, и исследованию примесно-дефектных комплексов, которые, являясь центрами рассеяния и рекомбинации, оказывают существенное влияние на электронные свойства сильно легированного материала [1-4].

Состав и концентрации фоновых примесей и образующихся при высоких уровнях легировании примесно-дефектных комплексов неизвестны заранее и определяются условиями получения материала. Поэтому важными задачами являются идентификация фоновых примесей и введенных при намеренном легировании дефектов, выяснение влияния таких дефектов на электронные свойства материала, а так же развитие приемов уменьшения концентрации, ограничивающих области применения материалов, фоновых примесей в нелегированных и примесно-дефектных комплексов в сильно легированных полупроводниках.

К моменту начала работы были разработаны такие приемы уменьшения концентрации фоновых примесей в намеренно нелегированном СаАэ, как добавление в расплав редкоземельных элементов для материала, полученного методом жидкофазной эпитаксии и использование источника димеров мышьяка при получении материала методом молекулярно лучевой эпитаксии. Было показано, что применение этих приемов позволяет существенно уменьшить концентрацию остаточных примесей в эпитаксиальном СаАэ, однако причины уменьшения концентрации фоновых примесей окончательно установлены не были.

В сильно легированном СаАэ состав и энергетические параметры примесно-дефектных комплексов были хорошо изучены в эпитаксиальном материале п-типа проводимости. В то же время несмотря на то, что процессы образования комплексов и их параметры достаточно подробно изучены для эпитаксиального р+-6аАз, легированного германием и кремнием, к моменту начала данной работы, оставались открытыми вопросы о составе и параметрах комплексов, образующихся в эпитаксиальном баАв, легированном другими акцепторными примесями.

Цель работы состояла в изучении причин уменьшения концентрации мелких фоновых примесей в баАэ, полученном методом жидкофазной эпитаксии при легировании расплава гадолинием и методом молекулярно лучевой эпитаксии при использовании источника димеров мышьяка, а также в выявлении и исследовании дефектов, образующихся в сильно легированном акцепторами баАэ, полученном методом жидкофазной эпитаксии.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.

В первой главе дан обзор мелких фоновых примесей, обнаруженных в намеренно нелегированном СаАэ. Приведены развитые к моменту начала работы технологические приемы, позволяющие уменьшать концентрацию фоновых примесей в намеренно нелегированном эпитаксиальном СаАэ, рассмотрены механизмы изменения концентрации фоновых примесей при использовании этих приемов.

Рассмотрены зависимости концентрации собственных точечных дефектов (ТД) и примесно-дефектных комплексов в сильно

легированном мелкими донорами и акцепторами СаАэ, от условий получения материала. Обсуждаются механизмы образования ТД и их комплексов с атомами легирующей примеси.

Во второй главе приведены условия получения исследованных в работе слоев СаАэ. Описаны методики обработки спектров фотолюминесценции (ФЛ) и получения из них информации об относительных концентрациях центров рекомбинации.

Третья глава, посвящена исследованию механизмов «очистки» арсенида галлия, полученного методами жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ) из расплава висмута легированного редкоземельными элементами (РЗЭ) и молекулярно лучевой эпитаксии (МЛЭ) с использованием источника двухатомного мышьяка. Экспериментально установлена зависимость концентрации и подвижности носителей заряда, а также состава мелких акцепторов и доноров в слоях ОаАБ, выращенных методом ЖФЭ из расплава висмута, от содержания гадолиния в жидкой фазе. Проведено сравнение эффективности «очистки» СаАэ, полученного из расплава висмута, легированного различными РЗЭ. Рассмотрено влияние температуры зоны крекинга источника двухатомного мышьяка на концентрацию носителей заряда, состав мелких акцепторов и доноров в слоях намеренно нелегированного СаАэ, выращенного методом МЛЭ. Проведен анализ причин изменения концентрации мелких фоновых примесей при повышении температуры крекинга мышьяка.

В четвертой главе приведены результаты исследования по выявлению введенных при легировании дефектов в сильно легированных СаАэггп и СаАэгМп, полученных методом ЖФЭ. Сообщается об образовании в этих материалах ненамеренно введенных при легировании дефектов: центра излучательной рекомбинации, состоящего из собственных точечных дефектов кристаллической решетки в СаАз:гп, а также центров

излучательной и безызлучательной рекомбинации в 0аАз:Мп. Обсуждаются причины образования обнаруженных нами дефектов.

В заключении приводятся основные результаты и выводы настоящей работы. Оговорен личный вклад автора.

На защиту выносятся

1. Экспериментальные результаты по зависимости концентрации мелких фоновых примесей в слоях ОаАэ, полученных методом жидкофазной эпитаксии из расплава висмута, легированного гадолинием, от концентрации гадолиния в жидкой фазе.

2. Экспериментальные результаты по зависимости концентрации мелких фоновых примесей в слоях СаАэ, полученных методом молекулярно лучевой эпитаксии с использованием твердотельного источника димеров мышьяка, от температуры в зоне крекинга мышьяка.

3. Факт обнаружения неизвестного ранее центра излучательной рекомбинации, в слоях арсенида галлия, сильно легированных цинком, полученных методом жидкофазной эпитаксии и экспериментальные результаты по влиянию температуры роста, металла растворителя, уровня легирования на концентрацию этого центра.

4. Факт обнаружения двух неизвестных ранее центров, один из которых является центром излучательной, а другой безызлучательной рекомбинации, в слоях СаАэ, сильно легированных марганцем, полученных методом жидкофазной эпитаксии из расплава висмута и экспериментальные результаты по влиянию температуры роста и уровня легирования на концентрацию этих центров.

Научная новизна работы. Все основные результаты приведенные в данной работе получены впервые:

установлено влияние легирования висмутового расплава гадолинием на концентрацию мелких фоновых примесей в слоях СаАэ, полученного методом ЖФЭ.

определены механизмы изменения концентрации мелких фоновых примесей в полученном методом МЛЭ нелегированном СаАэ, при изменении молекулярного состава потока мышьяка путем термического разложения молекул Аб4 на молекулы Аз2. Показано, что изменение концентрации мелких фоновых доноров и акцепторов в слоях нелегированного СаАэ, полученных методом МЛЭ при различных соотношениях димеров и тетрамеров мышьяка в постоянном полном потоке мышьяка, не связано с изменением стехиометрии растущего слоя при повышении доли Аб2 в полном потоке мышьяка, а обусловлено разложением соединений примесь-мышьяк и взаимодействием углерода с элементами конструкции в высокотемпературной зоне твердотельного источника Аз2.

- установлено, что в сильно легированном цинком ОаАэ, полученном методом ЖФЭ, образуется неизвестный ранее центр излучательной рекомбинации, ответственный за появление в спектре низкотемпературной ФЛ линии с энергией в максимуме 1.35 эВ. Высказано предположение, что центр является электронейтральным комплексом, состоящим из собственных точечных дефектов арсенида галлия.

- установлено, что в слоях сильно легированного марганцем СаАг, полученного методом ЖФЭ из расплава висмута, в дополнение к акцепторам марганец на месте галлия образуются два неизвестных ранее рекомбинационных центра, один из которых является центром излучательной, а другой безызлучательной рекомбинации. Показано, что образование этих центров может быть

обусловлено предварительной ассоциацией атомов марганца и мышьяка в расплаве висмута.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в следующем:

1. Показано, что для уменьшения концентрации мелких фоновых примесей в слоях нелегированного GaAs, полученных методом ЖФЭ из расплава висмута, легированных редкоземельными элементами, использование иттербия более эффективно по сравнению с использованием гадолиния.

2. Установленные механизмы образования неизвестных ранее ненамеренно введенных при легировании дефектов в слоях GaAs:Zn и GaAs:Mn, полученных методом жидкофазной эпитаксии, могут быть использованы при оптимизации условий роста слоев GaAs:Zn и GaAs:Mn с цель уменьшения концентрации обнаруженных нами дефектов.

Апробация работы. Основные результаты диссертации были представлены на:

8-ой Всесоюзной конференции по росту кристаллов (Харьков,1992); Российской конференции Микроэлектроника-94 (Звенигород, 1994); 3-й Российской конференции по физике полупроводников (Москва, 1997); Ninth International Conference on Solid Films and Surfaces (Denmark, 1998); 8-st International Conference on "Shallow-level centers in semiconductors", (France, 1998), а также обсуждались на семинарах в Институте физики полупроводников СО РАН.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ [5-15].

Глава 1. Ненамеренно введенные дефекты в баАв.

В первом параграфе данной главы рассматриваются мелкие фоновые примеси в намеренно нелегированном СаАэ. Приведен обзор приемов, позволяющих уменьшать концентрацию мелких фоновых примесей в намеренно нелегированном эпитаксиальном СаАэ. Рассмотрены механизмы изменения концентрации мелких фоновых доноров и акцепторов в слоях намеренно нелегированного арсенида галлия, полученного методами ЖЭФ и МЛЭ при использовании таких приемов.

Второй параграф главы посвящен обзору введенных при легировании дефектов в сильно легированном СаАэ. Рассматриваются причины образования точечных дефектов (ТД), зависимость их концентрации от условий роста. Приводятся механизмы взаимодействия ТД с атомами легирующей примеси, приводящие к образованию примесно-дефектных комплексов.

§ 1.1. Мелкие фоновые примеси в нелегированном СаАэ.

В следствие большой ширины запрещенной зоны концентрация собственных свободных носителей в арсениде галлия, даже при комнатной температуре, мала 107 см""3 ) , поэтому электронные свойства этого материала определяются мелкими фоновыми примесями и собственными дефектами. Концентрации фоновых дефектов зависят от метода получения и условий роста слоев. Так, наиболее чистые слои п-СаАз полученные методом газофазной эпитаксии имели подвижность электронов до 200000 см2/(В - с) при

77 К [16] . Слои, полученные методом ЖФЭ, имели подвижность до 190000 см2/(В-с) [17], однако, степень компенсации этих слоев была велика и равна 0.5. Примерно те же значения подвижности 210000 см2/(В-с), но меньшую степень компенсации 0.2 имеют слои полученные методом МОС-гидридной эпитаксии [18,19]. Наиболее же чистые слои намеренно не легированного СаАэ как п- так и р-типа проводимости получены к настоящему времени методом МЛЭ [20-24] . Слои п-СаАэ, полученные этим методом в работе [22] , имели рекордную для этого материала подвижность до 220000 см2/(В-с) при 77 К и максимальную подвижность, ограниченную рассеянием на ионизированных фоновых примесях 402000 см2/(В-с), при температурах 28-42 К.

Основными мелкими фоновыми примесями в намеренно нелегированном СаАв являются: обладающие донорными свойствами, элементы VI группы Периодической системы сера, селен и теллур, источниками которых является мышьяк; обладающие амфотерными свойствами элементы IV группы Периодической системы (за исключением углерода, встраивающегося в СаАэ только как акцептор) кремний, германий, олово и являющиеся акцепторами элементы II группы Периодической системы бериллий, магний, цинк, источники которых зависят от метода получения материала[25].

Для уменьшения концентрации фоновых примесей в намеренно нелегированном СаАБ используются различные технологические приемы, основанные на очистке исходных материалов - галлия и мышьяка; создании таких ростовых условий, при которых подавляется встраивание в растущий слой фоновой примеси, концентрацию которой необходимо уменьшить.

§ 1.1.1. Приемы и механизмы уменьшения концентрации мелких доноров и акцепторов в нелегированном СаАэ.

При росте слоев баАэ методом ЖФЭ используются следующие приемы, позволяющие уменьшить концентрацию фоновых примесей:

1) Предростовой отжиг расплавов [26], позволяющий уменьшить концентрацию находящихся в расплаве элементов, с высоким давлением насыщенных паров, например, цинка.

2) Замена расплава, с галлиевого на висмутовый [26-33]. Замена галлиевого растворителя висмутовым, как известно, приводит к изменению коэффициентов распределения примесей [34]. Коэффициенты распределения уменьшаются для примесей, встраивающихся в подрешетку мышьяка, и возрастают для примесей, встраивающихся в подрешетку галлия. Поскольку основными примесями в материале, полученном методом ЖФЭ из расплава галлия, являются углерод и сера [28,32], встраивающиеся на место мышьяка, применение висмута уменьшает концентрацию фоновой примеси.

3) Легирование расплава, редкоземельными элементами. Механизм "очистки" полупроводникового соединения при добавлении в расплав РЗЭ, заключается во взаимодействии РЗЭ с остаточными примесями (в основном с элементами VI группы) с образованием тугоплавких химических соединений, которые остаются в жидкой фазе в виде шлаков и при малых уровнях легирования не проникают в объём растущей пленки [35,36]. В работе [37] В.Ф.Мастеровым и Л.Ф.Захаренковым было высказано предположение, согласно которому взаимодействие элементов VI группы с РЗЭ тем сильнее, чем меньше атомная масса донора и чем выше его химическая активность, т.е. уменьшение концентрации остаточных примесей в кристаллах А3-В5 ослабевает в ряду О-З-Бе-Те. При этом авторы

[37] основывались на экспериментальных результатах работы [38], в которой была определена концентрация электронов в эпитаксиальных слоях 1пР, выращенных методом ЖФЭ из расплава индия и легированных различными донорами совместно с РЗЭ диспрозием. Очевидно, однако, что эффективность очистки зависит, от очищаемого полупроводникового соединения, применяемого РЗЭ [35,39,40], металла, используемого в ЖФЭ в качестве растворителя, и др.

Используются также и различные комбинация этих приемов. В работах [26,32] для получения высокочистых слоев баАэ методом ЖФЭ, использовался предростовой отжиг висмутового расплава. Было показано, что замена галлиевого растворителя висмутовым приводит к уменьшению концентрации фоновых примесей и изменению их природы. Доминирующие в слоях, выращенных из галлиевого расплава акцепторы Сдз, и донор [26,28,32] практически

отсутствуют (за исключением Бдз, концентрация которой также сильно уменьшается) в слоях, выращенных из висмута, где доминируют примеси, встраивающиеся в подрешетку галлия акцепторы Ъп, Мд/Ве и донор Бп [28,32], что вполне согласуется с характером изменения коэффициентов распределения примесей при замене галлиевого расплава висмутовым. Уменьшение концентрации фоновых примесей в слоях, выращенных из расплава висмута, при увеличении времени предростового отжига, наблюдавшееся в этой работе [32], обусловлено тем, что основными акцепторными примесями являлись «летучие» элементы второй группы Периодической таблицы - цинк и магний.

Развитием работ по получению высокочистых слоев СаАБ из расплава висмута явилось легирование расплава РЗЭ иттербием [41]. Было показано, что добавление этого РЗЭ приводит к изменению типа проводимости слоев от п- к р- при суммарной

1 4 —

концентрации носителей заряда на уровне >10 см . Изменение типа проводимости сопровождалось заметным уменьшением интенсивности пиков связанных с переходами Цв—>2р+) Б и Бе в спектрах фотопроводимости, полученных методом субмиллиметровой лазерной магнитоспектроскопии, что свидетельствовало об уменьшении концентрации этих элементов и уменьшением полуширины линии связанных на мелких донорах экситонов (0°,Х) от 0.48 до 0.24 мэВ в спектрах ФЛ, что также свидетельствовало о понижении концентрации мелких фоновых примесей. В экситонной области спектра ФЛ слоев р-типа проводимости доминирует дуплет, идентифицированный как j =5/2 и j =3/2 состояния связанного на мелком акцепторе экситона (А°,Х). Наблюдение тонкой структуры линии (А°,Х), значение отношения интенсивностей линий (А°,Х) / ф°,Х) = 53, и данные электрических измерений при комнатной температуре, - концентрация дырок ~ 1014 см-3 и их подвижность ~ 420 см2/(В-с), свидетельствуют о получении в работе [41] слоев р-СаАг с рекордно низким для ЖФЭ остаточным фоном неконтролируемых мелких примесей.

К моменту начала данной работы оставалось неизученным влияние легирования висмутового расплава другими РЗЭ на содержание мелких фоновых примесей в слоях СаАз. Поскольку известно, что при легирование галлиевого расплава различными РЗЭ наиболее «чистый» по содержанию мелких фоновых примесей материал получается при использовании гадолиния [39], представлялось разумным ожидать более сильного уменьшения концентрации мелких фоновых примесей в слоях баАэ, выращенных из расплава висмута при легировании расплава гадолинием.

При росте слоев СаАБ методом МЛЭ, технологическим приемом, обеспечивающим повышение качества слоев, является замена Аг4 на

Аэ2. Показано, что этот прием может приводить к улучшению морфологии ростовой поверхности [42], понижению концентрации глубоких уровней, связанных с точечными дефектами [43,44], уменьшению концентрации мелкого фонового акцептора - углерода [45,46]. Получение рекордно «чистого» материала в работе [22] г также было достигнуто благодаря применению твердотельного источника Аб2, основанного на термическом разложении Аб4 [47] . Однако в ряде работ показано, что замена Аб4 на Аб2 может приводить не только к понижению, но и к повышению концентрации фоновых примесей [44] . Для объяснения изменения концентрации мелких примесей в слоях СаАэ, полученного методом МЛЭ, в литературе рассматриваются две основные гипотезы. Изменение концентрации примесей объясняется либо изменением потока фоновых примесей из источника мышьяка, либо изменением условий их встраивания вследствие изменения соотношения элементов третьей и пятой группы на ростовой поверхности [48] . Изменение концентрации углерода при замене Аб4 на Аб2 объясняется как уменьшением потока углерода из источника мышьяка вследствие уменьшения соотношения потоков Аб2 /ба (по сравнению с Аэ4 /Са) [24], так и изменением условий встраивания углерода при росте в потоке Аб2 [44,45]. Повышение концентрации мелких доноров связывается с развалом крупных молекул Б8 - Зб на молекулы 32, эффективность встраивания которых в слои СаАэ выше [22], с увеличением потока кремния из элементов конструкции при повышении температуры зоны крекинга источника мышьяка [23] и с появлением не идентифицированных точечных дефектов донорной природы с энергией ионизации 2.6 мэВ [47].

Таким образом видно, что причины изменения концентрации фоновых примесей и дефектов в нелегированном баАэ, полученном методом МЛЭ с использованием термического разложения четырех

атомных молекул мышьяка на двух атомные окончательно не установлены, а источники мелких фоновых примесей нуждаются в уточнении.

§1.2. Примесно-дефектные комплексы в сильно легированном ОаАэ.

Известно, что примеси встраиваются в СаАэ не только в виде простых доноров или акцепторов. При высоких уровнях легирования взаимодействие примесных атомов друг с другом и собственными точеными дефектами приводит к образованию комплексов и даже к выделению второй фазы преципитатов [2,49]. Исследования сильно легированных слоев СаАэ п- и р- типа проводимости показали, что образование комплексов легирующей примеси и точеных дефектов, приводит к появлению глубоких уровней в запрещенной зоне полупроводника, через которые идет излучательная и безызлучательная рекомбинация носителей заряда.

Удобной методикой для изучения комплексов является фотолюминесценция. Это связано с тем, что ФЛ позволяет получать информацию об электронной структуре центров излучательной рекомбинации [3], а также пространственной структуре [50,51] и составе [52] связанных с этими центрами комплексов. Особенно важным применение метода ФЛ становится при изучении свойств сильно легированного СаАэ р- типа проводимости, когда использование емкостных методик, так же применяемых для исследования глубоких уровней, затруднено из-за сложностей при создании барьеров Шоттки. Кроме того, одним из выдающихся достоинств метода ФЛ является возможность изучать состав примесей и дефектов бесконтактно и не разрушая образец.

§1.2.1. Влияние условий роста легированного ОаАэ на

концентрацию примесно - дефектных комплексов.

Образования примесно-дефектных комплексов и их влияние на свойства материала хорошо изучены для монокристаллического СаАэ, полученного методами Чохральского и Бриджмена, легированного мелкими донорными [3,51,53-55] и акцепторными примесями [3,56,57].

В этих материалах из-за высокой температуры получения велика концентрация собственных точечных дефектов, а поскольку концентрация комплексов пропорциональна концентрации собственных точечных дефектов, входящих в его состав, то велика и вероятность образования комплексов примесей с этими ТД. Поэтому в спектрах ФЛ монокристаллических образцов уже при низких уровнях легирования ( < 1016 см"3) наблюдалось появление длинноволновых полос, связанных с рекомбинацией через уровни примесно-дефектных комплексов [3,53-58]. Характерными признаками этих полос являются большая ширина на полувысоте (» кТ) и форма близкая к гауссовой. Было установлено, что состав и концентрация комплексов зависит от условий роста, режимов охлаждения, легирующей примеси и уровня легирования слоев [3,59,60].

В эпитаксиальных слоях, которые выращиваются при существенно более низких температурах по сравнению с монокристаллами, концентрация ТД и комплексов мала. Повышение концентрации комплексов до уровня, когда их влияние на электронные свойства материала становится заметным, и даже определяющим, наблюдается в эпитаксиальных слоях только при высоких ( > 1018 -т- Ю20 см~3) концентрациях легирующей примеси [61,62] .

Повышение концентрации комплексов в эпитаксиальных слоях GaAs при возрастании уровня легирования обусловлено повышением не только концентрации атомов примеси, но также повышением концентрации другой составляющей комплекса, - ТД [1,63,64], что подтверждается экспериментами по зависимости концентрации ТД от уровня легирования [1,65].

Экспериментально обнаруженное повышение концентрации ТД с возрастанием уровня легирования способствовало развитию теоретических методов для расчета концентраций ТД в сильно легированных полупроводниковых материалах. В GaAs элементарных точеных дефектов насчитывается шесть : вакансии мышьяка (V^ ) и галлия (VGa ) , междоузельный мышьяк (Asx ) и галлий (Gax ) и антиструктурные дефекты, - галлий на месте мышьяка (Ga^ ) , мышьяк на месте галлия (AsGa ). Для расчета концентрации ТД необходимо знать энтальпии и энтропии их образования. Определению этих величин посвящено большое количество расчетных работ [66-76]. Существенную роль при расчетах концентрации ТД играет их зарядовое состояние и энергетическое положение электронных уровней ТД в запрещенной зоне [73,74,77]. ТД, могут быть как донорами, так и акцепторами (нередко многозарядными) . Шеющимися в настоящее время расчеты [66-70,73] и экспериментальные данные [78,79] свидетельствуют о том, что донорами в GaAs являются вакансия мышьяка, мышьяк на месте галлия и галлий в междоузлие, а акцепторами вакансия галлия и галлий на месте мышьяка. Энергетическое положение уровней ТД в GaAs в настоящее время окончательно не установлено, а предполагаемые значения положений уровней ТД в запрещенной зоне, приведены в работах [79-83].

Теоретические расчеты показывают, что при повышении уровня легирования увеличивается вероятность образования ТД, несущих

заряд противоположного знака по отношению к заряду вводимой примеси, и уменьшается вероятность образования ТД заряженных также как и вводимая примесь [1,63,66,84,85]. Так в слоях р-типа проводимости увеличение концентрации легирующей примеси должно приводить к возрастанию концентрации ТД, являющихся донорами (V^, GaT, AsGa) , а в слоях п- типа проводимости концентрации ТД, являющихся акцепторами (VGa, Ga^) [1,63,66,70].

Необходимым условием для образования комплекса ТД и атомов примеси является уменьшение в результате этой реакции свободной энергии кристалла. Так, например, всегда выгодна ассоциация дефектов, несущих заряды разного знака [1,63], поэтому образовавшиеся при повышении уровня легирования кристалла ТД стремятся образовать комплексы с атомами примеси. В ряде случаев выгодна также ассоциация нейтральных и даже одноименно заряженных дефектов [1] .

Концентрации комплексов ТД с атомами легирующей примеси можно рассчитать использую метод квазихимических реакций [1,63]. Для этого необходимо при расчетах концентраций дефектов в кристалле учитывать реакции образования комплексов. Очевидно, что для этого необходимо знать состав, зарядовое состояние и энергию образования комплекса, а также энергии образования составляющих его элементов. Однако эти параметры для большинства комплексов неизвестны, а их определение расчетным путем сталкивается с еще большими трудностями, чем для ТД. Так что говорить о количественных расчетах концентрации как ТД так и их комплексов с атомами примеси представляется преждевременным. В настоящее время состав и концентрация примесно-дефектных комплексов образующихся в сильно легированном материале определяются экспериментально.

К моменту начала данной работы состав и энергетические параметры комплексов были хорошо изучены в эпитаксиальном п-ОаАэ, легированном донорными примесями, серой, теллуром, кремнием, оловом [50,86-88]. В тоже время процессы комплексообразования в эпитаксиальном р-СаАэ достаточно хорошо излучены лишь для материала легированного германием и кремнием [52,86-93]. Показано, что состав и параметры примесно-дефектных комплексов образующихся в р-СаАггСе, - бесаСеддУдд, СесаСедзАз! [52] и в р-СаАзгБл., - [3,93, 94] существенным образом зависит

от легирующей примеси даже при использовании элементов из одной группы Периодической системы. Состав и параметры комплексов, образующихся в эпитаксиальном СаАэ, легированном другими акцепторными примесями, в том числе такими как Ъп и Мп, широко используемыми для создания фотоприемных устройств, до сих пор не установлены.

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Шарирзаев, Тимур Сезгирович

Основные результаты и выводы диссертационной работы состоят в следующем:

1. Экспериментально установлено, что изменение электрофизических и люминесцентных характеристик GaAs, выращенного методом жидкофазной эпитаксии из расплава висмута, легированного гадолинием, обусловлено уменьшением концентрации доноров серы и селена, элементов VI группы Периодической системы, и незначительным уменьшением концентрации акцептора - цинка.

2. Экспериментально установлено, что при росте намеренно нелегированного GaAs методом МЛЭ с использованием твердотельного источника димеров мышьяка, повышение температуры в зоне крекинга до величены, соответствующей максимальной эффективности разложения As4—>As2, приводит к десятикратному уменьшению концентрации мелких фоновых акцепторов С, Zn, к трехкратному уменьшению концентрации мелкого фонового акцептора Мд и к повышению концентрации мелких фоновых доноров. Проведенный анализ механизмов встраивания и источников фоновых примесей позволил установить, что изменение концентрации мелких акцепторов и доноров при повышении температуры в зоне крекинга не связано с изменением стехиометрии растущего слоя при повышении доли As2 в полном потоке мышьяка, а обусловлено разложением соединений примесь-мышьяк и взаимодействием углерода со элементами конструкции в высокотемпературной зоне твердотельного источника As2.

3. Экспериментально обнаружено, что в легированном до уровня > 1019 см-3 цинком GaAs, полученном методом жидкофазной эпитаксии, образуется неизвестный ранее дефект, являющийся центром излучательной рекомбинации. На основе термодинамического анализа процессов образования собственных точечных дефектов GaAs высказано предположение, что дефект является электронейтральным комплексом, состоящим из собственных точечных дефектов, - антиструктурного дефекта галлий на месте мышьяка и пары вакансий мышьяка.

4. Экспериментально обнаружено, что легирование GaAs в процессе жидкофазной эпитаксии из расплава висмута акцепторной примесью марганцем приводит к образованию неизвестных ранее дефектов, концентрация которых возрастает при повышении уровня легирования быстрее концентрации акцептора замещения марганец на месте галлия. Показано, что один из обнаруженных дефектов является центром излучательной, другой центром безызлучательной рекомбинации. Анализ процессов происходящих при кристаллизации слоев GaAs:Mn, с позиций кристаллохимии, позволяет предполагать, что образование дефектов, связано с предварительной ассоциацией атомов мышьяка и марганца в расплаве висмута.

Диссертационная работа выполнена в Институте физики полупроводников Сибирского Отделения РАН. Личный вклад автора состоит в подготовке и проведении экспериментов, обработке и интерпретации экспериментальных данных. Автором собрана установка для измерения спектров фотолюминесценции. Написание статей проводилось автором совместно с научным руководителем К.С.Журавлевым и сотрудником ИФП СО РАН Н.А.Якушевой. Образцы нелегированного, а также сильно легированного цинком и сильно легированного марганцем GaAs были выращены методом ЖФЭ Н.А.Якушевой и В.Г.Погадаевым. Образцы нелегированного GaAs, полученного методом МЛЭ, были выращены в лаборатории А.И.Торопова Н.Т.Мошеговым и А.К.Калагиным. Идентификация мелких фоновых доноров в слоях намеренно нелегированного GaAs проводилась методом СЛМС О.А.Шегаем. Спектры ФЛ с задержкой после импульса возбуждения измерялись А.М.Гилинским. Содержание цинка в слоях GaAs:Zn определялось методом ВИМС И.П.Петренко.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю К.С.Журавлеву за постоянное руководство и помощь при выполнении работы, Н.А.Якушевой и С.И.Чикичеву за плодотворные дискуссии и помощь в интерпретации некоторых резуль-татов, сотрудникам лаборатории № 37 и сектора № 50 за повседневную помощь и поддержку, а также за обсуждение работы на семинарах.

Заключение

В настоящей работе, исследованы причины уменьшения концентрации фоновых примесей в нелегированном GaAs, полученном методом ЖФЭ из расплава, легированного гадолинием и МЛЭ с использованием источника димеров мышьяка. Выявлены и исследованы дефекты образующиеся в дополнение к акцепторам замещения в сильно легированных GaAs:Zn и GaAsrMn, полученных методом ЖФЭ.

Для определения причин уменьшения концентрации мелких фоновых примесей рассмотрено влияние условий эпитаксии на электрофизические свойства и концентрацию мелких доноров и акцепторов в слоях намеренно нелегированного GaAs. Проводился анализ механизмов встраивания и источников мелких фоновых примесей. Для выявления вводимых при легировании GaAs дефектов и определения их параметров исследовались электрофизические и люминесцентные характеристики слоев GaAsrZn и GaAsrMn, полученных при различных условиях эпитаксии. С позиций кристаллохимии и термодинамики анализировались процессы дефектообразования в исследованных кристаллах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Шарирзаев, Тимур Сезгирович, 1998 год

Литература.

[1] Ковтуненко П.В. Физическая химия твердого тела. Кристаллы

с дефектами. М: Высшая школа, 1993, 352с.

[2] Фистуль В.И. Сильно легированные полупроводники М.: Наука, 1967, 415с.

[3] Williams E.W., Bebb Н.В. Photoluminescence II: Gallium

arsenide - Semiconductors and Semimetals, 1972, v.8, p.321-392.

[4] Blakemore J.S. Semiconducting and other major properties

of gallium arsenide - J. Appl. Phys., 1982, v.53, N.10, p.R123-R181.

[5] Журавлев К.С., Якушева Н.А., Шегай О.А, Шамирзаев Т.С.,

Погадаев В.Г. Идентификация доноров и акцепторов в GaAs, выращенном из раствора-расплава висмута легированного гадолинием». - В сборнике тезисов докладов 4 международной конференции по физике и технологии тонких пленок, Ивано-Франковск, 1993, с.126.

[6] Журавлев К.С., Якушева Н.А., Шамирзаев Т.С.,

Погадаев В.Г., Шегай О.А. Влияние легирования гадолинием висмутового раствора-расплава на остаточные примеси в эпитаксиальном GaAs. - ФТП, 1993, т.27 в.9 стр.1473-1479.

[7] Shegai О.A., Zhuravlev K.S., Shamirzaev T.S., Yakusheva N.A. «Magnetospectroscopy of shallow donors in GaAs, doped by Yb and Gd». Sol. Stat. Comm., 1995, V.95 N.5 p.464.

[8] Журавлев К.С., Калагин А.К., Мошегов Н.Т., Торопов А.И., Шамирзаев Т.е., Шегай О.А. Влияние соотношения As4/As2 на примесный и дефектный состав не легированного GaAs. - В

сборнике тезисов докладов Российской конференции Микроэлектроника-94, Звенигород, 1994, т.2 с.395-396.

[9] Журавлев К.С., Калагин А.К., Мошегов Н.Т., Торопов А.И.,

Шамирзаев Т.С., Шегай O.A. Влияние температуры зоны крекинга твердотельного источника мыльяка на состав фоновых примесей в GaAs, полученном методом МЛЭ. - ФТП, 1996, т.30 в.9 стр.1704-1717.

[10] Журавлев К.С., Якушева Н.А, Шамирзаев Т.С.,

Погадаев В.Г., Петренко П.П. Исследование комплексов в сильно легированном GaAsrZn, полученном методом ЖФЭ из расплавов галлия и висмута. - В сборнике тезисов докладов 8 Всесоюзной конференции по росту кристаллов, Харьков, 1992, т.2 ч.2 с.259.

[11] Zhuravlev K.S., Shamirzaev T.S., Yakusheva N.A. Мп related recombination centers in epitaxial GaAs grown from bismuth melt. - В сборнике тезисов докладов Международной конференции Центры с глубокими уровнями в полупроводниках и полупроводниковых структурах, Ульяновск, 1997, с.55.

[12] Журавлев К.С., Шамирзаев Т.О., Якушева H.A. Новая линия в

спектрах фотолюминесценции эпитаксиального GaAsrMn. В сборнике тезисов докладов 3 Российской конференции по физике полупроводников», Москва, 1997, с.212.

[13] Журавлев К.С., Шамирзаев Т.С., Якушева H.A. Связанные с

марганцем центры рекомбинации в эпитаксиальном GaAs, выращенном из расплава висмута - ФТП, 1998, т.32 в.1 стр.50-56.

[14] Журавлев К.С., Шамирзаев Т.С., Якушева H.A. Свойства

легированных марганцем слоев арсенида галлия, выращенных

методом жидкофазной эпитаксии из расплава висмута - ФТП, 1998, т.32 в.7 стр.791-798.

[15] Shamirzaev T.S., Zhuravlev K.S., Yakusheva N.A.,

Petrenko I.P. New complex defect in heavily doped GaAs:Zn grown by liquid phase epitaxy. - in Abstracts of the 8-st International Conference on "Shallow-level centers in semiconductors", SLCS-98, Monpellier, France, July 27-30, 1998, p.95.

[16] Heim U., Hiesinger P. Luminescence and Excitation Spectra

of Exciton emission in GaAs. - Phys. Stat. Sol. В., 1974, v.66, N2, p.461-476.

[17] Lin L., Fang Z., Zhou В., Zhu S., Xiang X. Wu R. Growth and properties of high purity LPE-GaAs. - J. Cryst. Grouth, 1982, v.56, p.533-540.

[18] Black J., Norris P., Koteles E., Zemon S.

Photoluminescence and electrical characterisation of very high purity GaAs by low-pressure MOVPE -Inst.Phys.Conf.Ser. N.74, Chapter 9. International Symposium GaAs and related Compounds, Biarritz, 1984, p.683-684.

[19] Razeghi M., Qmnes F., Nagle J., Defour M., Acher 0., Bove P. High-purity GaAs layers grown by low-pressure metalorganic chemical vapor deposition. - Appl. Phys. Lett., 1989, v.55, N.16, p.1677-1679.

[20] Chand N. MBE grown of high-quality GaAs. - J. Cryst. Grouth, 1989, v.97, p.415-429.

[21] Larkins E.C., Hellman E.S., Schlom D.G., Harris J.S., Kim M.H., Stillman G.E. GaAs with very low acceptor impurity background grown by molecular beam epitaxy. -J. Cryst. Growth, 1987, v.81, p.344-348.

[22] Stenley C.R., Holland M.С., Kean A.H., Chamberlain J.M., Grimes R.T., Stanaway M.B. 4xl05 cm2 V"1 s_1 peak electron mobilities in GaAs grown by solid sorse MBE with As2. -J. Crys. Growth, 1991, v.Ill, p.14-19.

[23] Stenley C.R., Holland M.C., Kean A.H., Stanaway M.B., Grimes R.T., Chamberlain J.M. Electrical characterization of molecular beam epitaxial GaAs with peak electron mobilities up to 4xl05 cm2 V"1 s"1.- Appl. Phys. Lett., 1991, v.58, N.5, p.478-480.

[24] Stenley C.R., Holland M.C., Kean A.H. Peak electron mobilities between 2.75 and 3.32xl05 cm2 V"1 s_1 in GaAs grown by molecular beam epitaxy with As2. - Appl. Phys. Lett., 1990, v.57, N.19, p.1992-1994.

[25] Вуд K.E.K. Молекулярно-лучевая эпитаксия соединений A3B5:

свойства примесей и характерные черты процесса внедрения. В кн. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры, под ред. Ченга JI. и Плога К./Пер. с англ. - М.: Мир, 1989, стр.127-160.

[26] Yakusheva N.A., Zhuravlev K.S., Chikichev S.I., Shegai О.A. Liquid phase epitaxial growth of undoped gallium arsenide from bismuth and gallium melts. -Cryst. Res. Technol. 1989, v.24, N.2, p.235-246.

[27] Ганина H.B., Уфимцев В.В., Фистуль В.И. «Очистка»

арсенида галлия изовалентным легированием. - Письма в ЖТФ, 1982, т.8, в.10, стр.620-623.

[28] Биркшин Ю.Ф., Голубев Л.В. Новиков С.В., Чалдышев В.В., Шмарцев Ю.В. Влияние изовалентного легирования висмутом на концентрацию мелких акцепторов в арсениде галлия. -ФТП, 1987, т.21, в.5, стр.949-952.

[29] Бирюлин Ю.Ф., Воробьева В.В., Голубев В.Г., Голубев Л. В., Иванов-Омский В.И., Новиков C.B., Осутин A.B.,

Савель ев И.Г., Чалдышев В.В., Шмарцев Ю.В., Ярошевич О.В. Механизм «очистки» арсенида галлия висмутом. - ФТП, 1987, т.21, в.12, стр.2201-2209.

[30] Бирюлин Ю.Ф., Ганина Н.В., Чалдышев В.В., Шмарцев Ю.В. К

вопросу об «Очистке» арсенида галлия висмутом. - Письма в ЖТФ, 1986, т.12, в.5, стр.274-276.

[31] Бирюлин Ю.Ф., Никитин В.Г., Нугманов Д.Л., Чалдышев В.В. Компенсация остаточных примесей в эпитаксиальных слоях GaAs:Bi. - Письма в ЖТФ, 1987, т.13, в.20, стр.1255-1259.

[32] Якушева H.A., Журавлев К.С., Шегай O.A. Об «очистке»

арсенида галлия висмутом. - ФТП, 1988, т.22, в.11, стр.2083-2086.

[33] Saravanan S., Jeganathan К., Baskar К., Kumar J., Subramanian С., Soga T., Jimbo T., Arora B.M., Umeno M. High Quality GaAs Epitaxial Layers Grown from Ga-As-Bi Solution by liquid Phase Epitaxy. -Jpn. J. Appl Phys., 1997, v.36, Part 1. N.6A, p.3385-3388.

[34] Акчурин P.X., Донская И.О., Дулин С.И., Уфимцев В.Б.

Расчет изменения концентрации собственных точечных дефектов в арсениде галлия и индия при изовалентном легировании висмутом. - Кристаллография, 1988, т.33, в.2, стр.464-470.

[35] Беспалов В.А., Елкин А.Г., Журкин Б.Г. Квит A.B., Октябрьский С.Р., Перегожин Г.А. Механизм влияния редкоземельных элементов на свойства слоев GaAs, выращенных жидкофазной эпитаксией. - Краткие сообщения по физике М.ФИАН, 1987, в.9. стр.32-34.

[36] Воронина Т.И., Лагунова Т.С., Саморуков Б.Е.,

Стругов Н.А. Свойства эпитаксиальных слоев арсенида галлия легированных редкоземельными элементами. - ФТП, 1988, т.22, в.1, стр.147-150.

[37] Мастеров В.Ф., Захаренков Л.Ф. Редкоземельные элементы в

полупроводниках А3В5. - ФТП, 1990, т.24, в.4, стр.610-630.

[38] Гореленок А.Т., Груздов В.Г., Кумар Ракеш, Мамутин В.В., Полянская Т.А., Савельев И.Г., Шмарцев Ю.В. Концентрация и подвижность электронов в InP и In0,53Ga0,47As, легированных редкоземельными элементами. - ФТП, 1988,

т.22, в.1, стр.35-43.

[39] Кулиш У.М., Гамидов З.С. Влияние примесей Р.З.Э. на

электрофизические свойства эпитаксиальных слоев арсенида галлия. - Изв. АН СССР. Неорг. Материалы, 1989, т.25, в.5, стр.855-856.

[40] Касаткин В.А., Любченко А.В., Макаренко В.Г.,

Аннаев А.А., Целищева Н.С. Изменение примесного фона в фосфиде галлия при легировании редкоземельными элементами. - УФЖ, 1987, т.32, в.11, стр.1721-1725.

[41] Рудая Н.С., Болховитянов Ю.Б., Журавлев К.С., Шегай О.А., Якушева Н.А. Высокочистый p-GaAs, выращенный из раствора GaAs в Bi, легированного иттербием. - Письма в ЖТФ, 1990, т.16, в.9, стр.37-40.

[42] Erickson L.P., Mattord T.J., Palmberg P.W., Fischer R., Morkoc H. Growth of Alo.3Gao.7As by molecular beam epitaxi in the forbidden temperature range using As2. -Electron. Lett., 1983, v.19, N.16, p.632-633.

[43] Neave J.H., Blood P., Joyce B.A. A correlation between

electron traps and growth processes in n-GaAs prepared by

molecular beam epitaxy. - Appl. Phys. Lett., 1980, v.36, N.4 , p.311-312.

[44] Kunsel H., Knecht J., Jung H., Wunstel K., Ploog K. The effect of arsenic vapour species on electrical and optical properties of GaAs grown by molecular beam epitaxy. - Appl. Phys. A., 1982, v.28, p.167-173.

[45] Garcia J.C., Beye A.C., Contour J.P., Neu G., Massies J., Barski A. Reduced carbon acceptor incorporation in GaAs grown by molecular beam epitaxy using dimer arsenic. -Appl. Phys. Lett., 1988, v.52, N.19, p.1596-1598.

[46] Kerr T.M., Wood C.E.C., Newstead S.M., Wilcox J.D. On

residual carbon acceptors in molecular-beam epitaxial GaAs. - J. Appl. Phys., 1989, v.65, N.7, p.2673-2676.

[47] Chow R., Fernandez R., Atchley D., Chan K., Bliss D.

Characterization of high purity GaAs films grown by molecular beam epitaxy from solid As cracker. - J. Vac. Sci. Technol. B, 1990, v.8, N.2, 1990, p.163-167.

[48] Джойс В.А. Роль кинетики и структуры поверхности в МЛЭ. В

кн. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры, под ред. Ченга JI. и Плога К./Пер. с англ. - М.: Мир, 1989, стр.37-64

[49] Cockayne В., MacEwan W.R., Hope D.A.O., Harris I.R.,

Smith N.A. Precipitate identification in LEC-grown Si-doped GaAs. - J. Crys. Growth, 1988, v.87, p.6-12.

[50] Бобровникова И.А., Вилисова М.Д., Лаврентьева М.Г.,

Рузайкин М.П. Закономерности легирования и формирования примесно-вакансионных комплексов в условиях газовой эпитаксии арсенида галлия. - Томск, 1990, 23с, (Препринт/Томский Университет №9).

[51] Буянова И.Я., Остапенко С.С., Шейкман М.К. Поляризованная люминесценция глубоких центров в монокрислаллах GaAs:Те(Sn). - ФТП, 1985, т.27, в.З, с.748-756.

[52] Журавлев К.С, Чикичев С.И., Штаске Р., Якушева Н.А.

Исследование комплексообразования в эпитаксиальном сильнолегированном p-GaAs:Ge, методом фотолюминесценции. - ФТП, 1990, т.24, в.9, стр.1645-1649.

[53] Williams E.W. Evidence for self-activated luminescence in

GaAs: the gallium vacancy - donor center. - Phys.Rev

1968, v.168, p.922-928.

[54] Glinchuk K.D., Prokhorovich A.V. Effect of the

0.94,1.0,1.2, and 1.3 radiative centers on the intrinsic luminescence intensity in GaAs. - Phys.stat.sol.(a) 1977, v.44, p.777-785.

[55] Ky N.H., Reinhart F.K. Amphoteric native defect reactin

in Si-doped GaAs. - J. Appl. Phys. 1998, v.83 N.2, p.718-724.

[56] Hwang C.J. Evidence for Luminescence involving arsenic vacancy-acceptor centers in p-type GaAs. - Phys. Rev.,

1969, V.180, N.3, p.827-832.

[57] Glinchyk K.D., Prokhorovich A.V. Temperature quenching of

the copper-induced 1.35 eV emission band in p-GaAs. -Phys. stat. sol.(a), 1974, v.25, p.323-327.

[58] Suezawa M., Kasuya A., Nishina Y., Sumino K. Optical

studies of heat-treated Si-doped GaAs bulk crystal. -J. Appl. Phys., 1991, v.69, N.3, p.1618-1624.

[59] Tin C.C., Teh C.K., Weichman F.L. States of copper during diffusion in semi-insulating GaAs. - J. Appl. Phys., 1988, v.63, N.2, p.355-359.

[60] Guislain H.J., De Wolf L., Clauws P. Stoichiometry of melt-grown n-type GaAs as revealed by photoluminescence measurements J.Electronic Materials, 1977, v. 6, N.5, p.541-568

[61] Kressel H., Effenberg M. Electroluminescence and photoluminescence of GaAs:Ge prepared by liquid phase epitaxy. - Appl. Phys. Lett., 1973, v.23, N.9, p.511-513.

[62] Журавлев К.С, Морозов Б.В., Терехов A.C., Якушева H.A.

Механизмы снижения эффективности излучательной рекомбинации сильно легированного эпитаксиального р-GaAsrGe. - ФТП, 1990, т.24, в.4, стр.702-705.

[63] Крегер Ф. «Химия несовершенных кристаллов», М: МИР, 1969,

655с.

[64] Винецкий B.JI., Холдарь Г.А. Статистическое взаимодействие

электронов и дефектов в полупроводниках. Киев, «Наукова думка», 1969, 186с.

[65] Сакаласкас А., Янушкявичус 3. Точечные дефекты в полупроводниковых соединениях. Вильнюс, Мокслас, 1988, 155с.

[66] Van Vechten J.A. A simple man's view of the

thermochemistry of semiconductors. - Handbook on Semiconductors ed. S.P.Keller Amsterdam: North-Holland, 1980, v.3, p.1-111.

[67] Wager J.F. Enrgetics of self-diffusion in GaAs.

J.Appl.Phys. 1991, v.69 N.5, p.3022-3031.

[68] Baraff G.A., Schlüter M. Electronic structure, total

energy, and abundances of the elementary point defects in GaAs - Phys. Rev. Lett., 1985, v.55, N.12, p.1327-1330.

[69] Puska M.J. Electronic structures of point defects in III-V compound semiconductor - J.Phys.: Condens. Matter., 1989, v.1, p.7347-7366.

[70] Scherz U., Scheffler M. Density-functional theory of sp-bonded defects in III/V semiconductors - Semiconductors and semimetals (Academic press ed by Eicke R.Weber) , 1993, v.38, p.1-50.

[71] Walukiewicz W. Amphoteric netive defects in

semiconductors. - Appl. Phys. Lett., 1989, v.54, N.21, p.2094-2096.

[72] Walukiewicz W. Defect formation and diffusion in heavily

doped semiconductors. - Phys. Rev. B, 1994, v.50, N.8, p.5221-5225.

[73] Jansen R.W., Sankey O.F. Theory of relative native- and impurity-defect abundances in compound semiconductors and the factors that influence them. - Phys. Rev. B, 1989, v.39, N.4, p.3192-3206.

[74] Seong H., Lewis L.J. Tight-binding molecular-dynamics

study of point defects in GaAs. - Phys. Rev. B, v.52, 1995, N.8, p.5675-5684.

[75] Morozov A.N., Bublik T., Morozova O.Yu. Native point

defects and nonstoichiometry in GaAs(I). Cryst.Res.Technol., 1986, v.21, N.6, p.749-754.

[76] Hurle D.T.J. Revised calculation of point defect

equilibria and non-stoichiometry in gallium arsenide. -J.Phys.Chem.Solids, 1979, v.40, p.613-626.

[77] Xu H. Electronic structure of neutral and chaged vacancies in Ga-related III-V compound semiconductors. -J. Appl. Phys., 1990, v.68, N.8, p.4077-4086.

[78] Tan T.Y., Yu S., Gosele U. Determination of vacancy and

self-interstitial contributions to gallium self-diffusion in GaAs. - J. Appl. Phys., 1991, v.70, N.9, p.4823-4826.

[79] Yu P.W. Photoluminescence identification of 77 meV deep

acceptor in GaAs. - J. Appl. Phys., 1982, v.53, N.2, p.1263-1265.

[80] Elliot K.R. Residual double acceptors in bulk GaAs. -Appl. Phys. Lett., 1983, v.42, N.3, p.274-276.

[81] Mihara M., Mannoh M., Shinozaki K., Naritsuka S.,

Ishii M. - Photoluminescence of the 78 meV acceptor in GaAs layers grown by molecular beam epitaxy. -Jpn.J.Appl.Phys., 1986, v.25, N.7, p.L611-L613.

[82] Lengel G., Wilkins R., Brown G., Weimer G., Gryko J., Allen R.E. Geomerty and electronic structure of the arsenic vacancy on GaAs(110). - Phys.Rev.Lett. 1994, v.72, N. 6, p.836-839.

[83] Wager J.F., Van Vechten J.A. Atomic model for the EL2

defect in GaAs. - Phys. Rev. B, 1987, v.35, N.5, p.2330-2339.

[84] Tokumitsu E. Correlation between Fermi level

stabilization positions and maximum free carrier concentrations in III-V compound semiconductors -Jpn. J. Appl. Phys., 1990, v.29, N.5, p.L698-L701.

[85] Bugajski M., Ко K.H., Lagowski J., Gatos H.C. Native

acceptor levels in Ga-rich GaAs. - J. Appl. Phys., 1989, v.65, N.2, p.596-599.

[86] Чалдышев В.В., Якушева Н.А. Амфотерные свойства германия

в GaAs:Bi. - ФТП, 1989, т.23, в.1, стр.44-47.

[87] Чалдышев В.В., Якушева Н.А. Люминесценция глубоких уровней в n-GaAs:Ge,Bi. - ФТП, 1989, т.23, в.2, стр.221223.

[88] Чалдышев В.В., Якушева Н.А. Фотолюминесценция легированного оловом GaAs, выращенного жидкофазной эпитаксией из смешанного Ga-Bi растворителя. - ФТП, 1996, т.30, в.2, стр.335-345.

[89] Бирюлин Ю.Ф., Воробьева В.В., Голубев Л.В., Новиков С.В., Чалдышев В.В., Шмарцев Ю.В. Фотолюминесценция GaAs, легированного германием и висмутом. - Письма в ЖТФ, 1987, т.13, в.20, стр.1264-1267.

[90] Журавлев К.С., Терехов А.С., Якушева Н.А.

Фотолюминесценция комплексов в эпитаксиальном p-GaAs, сильно легированном германием - ФТП, том 22, вып.5, 1988, стр.777-779.

[91] Журавлев К.С., Якушева Н.А. Влияние состава Gai_xBix жидкой

фазы на образование комплексов в эпитаксиальном GaAs, сильнолегированном германием. ФТП, 1990, т.24, в.5, стр.829-835.

[92] Kasano Н. Diatomic-complex donor and acceptor model for Ge-doped vapor-grown GaAs - J. Appl. Phys., 1978, v.49, N.7, p.4021-4030.

[93] Uematsu M., Maezawa K. Compensation mechanism in heavily

Si-doped GaAs grown by MBE. - Jpn. J. Appl. Phys., 1990, v.29, N.4, p.L527-L529.

[94] McQuaid S.A., Newman R.C., Missous M., O'Hagan S. Heavily

Si or Be doped MBE GaAs grown at low temperatures. -J. Crys. Growth, 1993, v.127, p.515-518.

[95] Bolkhovityanov Yu.В., Bolkhovityanova R.I., Hairi E.H.,

Chikichev S.I., Yudaev V.I. A multipurpose graphite boat

for LPE growth of multilayer heterostructure. Gryst.Res.Techol. 1982, v.17, N.12, p.1491-1499.

[96] Miller D.L., Bose S.S., Sullivan G.J. Design and

operation of a valved solid-source As2 oven for molecular beam epitaxy. - J.Vac.Sci.Technol. B, 1990, v.8, N.2, p.311-315.

[97] Gouskov L., Bilac S., Pimentel J., Gouskov A. Fabrication and electrical properties of epitaxial layers of GaAs doped with manganese. - Sol. Stat. Electronics, 1977, v.20, p.653-656.

[98] Каррис Я.Э., Кангро A.P., Элерт M.A. Инфракрасный ФЭУ-83

в режиме счета фотонов. - ПТЭ, 1976, N1, с.160-161.

[99] De Vos J.A. A new determination of the emissivity of the tungsten ribbon. - Physica, 1954, v.20, p.690-701.

[100] Кузьмичев Д.Ф., Радкевич И.А., Смирнов А.Д. Автоматизация

экспериментальных исследований. - М: «Наука», 1983, 342с.

[101] Малышев В.И. Введение в экспериментальную спектроскопию

М: Наука, 1979, 480с.

[102] Ребане К.К. Элементарная теория колебательной структуры спектров примесных центров кристаллов, М. : Наука, 1968, 230с.

[103] Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) 2-е издание М: Наука, 1970, 720с.

[104] Glinchuk K.D., Prokhorovich A.V., ZayatsN.S.

Photoluminescence of copper-doped n-GaAs after irradiation by 2/2 Mev electrons. - Phys.stat.sol.(a), 1982, v.72, p.715-719.

[105] Vorobkalo F.M., Glinchuk K.D., Prokhorovich A.V. The

characteristics of the 0.93 to 1.0 eV luminescence bands in GaAs. - Phys.stat.sol.(a), 1971, v.7, p.135-140.

[106] Кравченко А.Ф., Конаныхин А.Б., Морозов Б.В.

Фотолюминесцентный метод определения диффузионной длины не основных носителей заряда в эпитаксиальных структурах на широкозонных подложках. - ФТП, 1980, т.14, в.2, с.311-315.

[107] Reynolds D.C., Bajaj К.К., Litton C.W. Study of shallow

impurity states in compound semiconductors using high resolution photoluminescence spectroscopy. -Sol.St.Commun. 1985, v.53, p.1061-1067.

[108] Rossi J.A., Wolfe C.M., Stillman C.E., Dimmock J.O.

Indetificationm of exciton-neutral donor complexes in the photoluminescence of high purity GaAs. - Sol.St.Commun. 1970, v.8, p.2021-2024.

[109] Almassy R.J. Reynolds D.C., Litton C.W,, Bajaj K.K.,

McCoy G.L. - Observation of shallow residial donors in high purity epitaxial GaAs by means of photoluminescence spectroscopy. - Sol.St.Commun. 1981, v.38, p.1053-1056.

[110] Ashen D.J., Dean P.A., Hurle D.T.J., Mullin J.В., White A.M., Green P.D. The incorporation and characterisation of acceptors in epitaxial GaAs. J.Phys.Chem.Sol. 1975, v.36, N.10, p.1041-1053.

[111] Rao E.V.K., Alexandre F., Masson J.M., Allovon M.,

Goldstein L. Low-temperature photoluminescence properties of high-quality GaAs layers grown by molecular-beam epitaxy. - J.Appl.Phys., 1985, v.57, N.2, p.503-508.

[112] Skromme B.J., Bose S.S., Lee В., Low T.S., Lepkowski T.R., DeJule R.Y., Stillman G.E., Hwang J.C.M. Characterization of high-purity Si-doped molecular beam epitaxial GaAs - J.Appl.Phys., 1985, v,58, N.12, p.4685-4702.

[113] Elman B.S., Koteles E.S., Zemon S.A., Chi Y.J. Very high purity GaAs: Free exiton dominated 5-K photoluminescence and magneto photoluminescence spectra. -

J.Vac.Sci.Technol. B, 1987, v.5, N.3, p.757-758.

[114] Heiblum M., Mendez E.E., Osterling L. Growth by molecular beam epitaxy and characterization of high purity GaAs and AlGaAs. - J.Appl.Phys., 1983, v.54, N.12, p.6982-6988.

[115] Lee J., Koteles E.S., VassellM.O., Salerno J.P.

Influence of elastic scattering from neutral impurities on the exiton-polariton photoluminescence lineshape in GaAs. - J. Luminescence, 1985, v.34, p.63-75.

[116] Schultheis L., Tu C.W. Influence of a surface electric

field on the line shape of the excitonic emission in GaAs. - Phys. Rev. B, 1985, v.32, N.10, p.6978-6981.

[117] Sang Boo Nam, Langer D.W., Kingston D.L., Luciano M.J. Determination of concentrations of donors and acceptors in GaAs by an optical method. - Appl.Phys.Lett., 1977, v.31, N. 10, p.652-654.

[118] Lu Z.H., Hanna M.C., Szmyd D.M., Oh E.G., Majerfeld A. Determination of donor and acceptor densities in high-purity GaAs from photoluminescence analysis. -

Appl.Phys.Lett., 1990, v.56, N.2, p.177-179.

[119] Gilinsky A.M., Zhuravlev K.S. Characterization of shallow acceptors in GaAs by microsecond-scale time-resolved photoluminescence. - Appl.Phys.Lett., 1996, v.68, N.3,

p.373-375.

[120] Naganuma M., Takahashi K. GaAs, GaP, GaAsi_xPx films deposited by molecular beam epitaxy. - Phys.Stat.Sol. (a), 1975, v.31, p.187-200.

[121] Рцхиладзе В.Г.. Мышьяк. М:"Металлургия", 1969, 187с.

[122] Chand N., Miller R.C., Sergent A.M., Sputz S.K.,

Lang D.V. Effect of arsenic source on the growth of high-purity GaAs by molecular beam epitaxy. - Appl.Phys.Lett., 1988, v.52, N.20, p.1721-1723.

[123] Larkins E.C., Hellman E.S., Schlom D.G., Harris J.S. Jr.,

Kim H.H., Stillman G.E. Reduction of the acceptor impurity background in GaAs grown by molecular beam epitaxy - Appl.Phys.Lett., 1986, v.49, N.7, p.391-393.

[124] Andrews D.A., Heckingbottom R., Davies G.J. The influence

of growth conditions on sulfur incorporation in GaAs grown by molecular beam epitaxy. - J.Appl.Phys., 1985, v.54, N.8, p.4421-4425.

[125] Хекингботтом P. Применение термодинамики для описания

процесса молекулярно лучевой эпитаксии. - В кн. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетеро-структуры. (под редакцией Л.Ченга и К.Плога) М:"Мир", 1985, стр.65-92.

[126] Hoke W.E., Lemonias P.J., Lyman P.S., Hendriks H.T., Weir D., Colombo P. Carbon doping of MBE GaAs and Gao.7Alo.3As films using a graphite filament. -

J.Cryst.Growth, 1991, v.Ill, p.269-273.

[127] Nagle J., Malik R.J., Gershoni D. A comparison of atomic

carbon versus beryllium acceptor doping in GaAs grown by molecular beam epitaxy. - J.Cryst.Growth, 1991, v.Ill, p.264-268.

[128] Материалы в машиностроении T.3., Под редакцией

Ф.Ф.Химушина., М: "Машиностроение" ,1968, 446с.

[129] Кейси X., Паниш М. Лазеры на гетероструктурах М., Мир,

1981), т.2., 364с.

[130] Ettenberg M., Nuese C.J. Comparison of Zn-doped GaAs

layers prepared by liquid-phase and vapor-phase technique, including diffusion length and photoluminescence - J.Appl.Phys, 1975, v.46, N.8, p.3500-3508.

[131] Якушева H.A. Влияние растворителя при жидкофазной

эпитаксии GaAs на коэффициенты распределения легирующих примесей. - Тез. докл. VI Всесоюз. конф. по физико-химическим основам легирования полупроводниковых материалов - М.: Наука, 1988, с.51.

[132] Бирюдин Ю.Ф., Воробьева В.В., Новиков С.В., Шелковников Д.Н. Двойное легирование эпитаксиального GaAs изовалентной примесью - висмутом и акцепторной примесью -цинком. - ФТП, 1990, т.24, в.12 стр.2217-2222.

[133] Якушева Н.А., Созинов В.Н. Легирование GaAs теллуром в процессе жидкофазной эпитаксии из расплава висмута - Изв. АН СССР. Неорг. Материалы, 1986, т.22, в.4, стр.544-547.

[134] Yakusheva N.A, Pogadaev V.G. Doping of GaAs with donor

impurities Те and Sn during liquid phase epitaxy from mixed gallium-bismuth melt. - Cryst. Res. Technol., 1992 v.27, p.21-30.

[135] Якушева H.A., Белобородое Г.М. Легирование GaAs оловом в процессе жидкофазной эпитаксии из расплава висмута - Изв. АН СССР. Неорг. Материалы, 1990, т.26, в.1, стр.9-13.

[136] Ishii М., Tanaka Т., Susaki W. Liquid phase epitaxial growth of Zn and S doped GaAs. - J. Cryst. Growth, 1979, v.46, p.265-268.

[137] Якушева H.A., Сикорская Г.В., Созинов В.Н. Электрические

свойства легированных германием слоев GaAs, полученных из

висмутовогшо раствора-расплава. - Изв. АН СССР. Неорг. Материалы, 1985, т.21, в.4, стр.534-538.

[138] Мильвидский М.Г., Пелевин О.В. Сахаров Б.А. физико-

химические основы получения разлагающихся полупроводниковых соединений. М: Металлургия, 1974, 292с.

[139] Dowsett M.G., Clark Е.A. Practical Surface Analysis (Ion and Neutral Spectroscopy) ed. D.Briggs and M.P.Seah, New York: John Wiley&Sons Ldt., 1992, v.2, p.229.

[140] Glinchuk K.D., Prokhorovich A.V. The characteristics of the copper-induced 1.35 eV emission band in p-GaAs. -Phys.stat.sol. (a), 1975, v.29, p.339-345.

[141] Klick C.C., Shulman J.H. Luminescence in Solids - In:

Sol.St.Phys., ed. by F.Seitz, D.Turnbull, New York: , 1957, v.5, p.97-173.

[142] Леванюк А.П., Осипов В.В. Краевая люминесценция

прямозонных полупроводников. - УФН, 1981, т.133, в.З, стр.427-477.

[143] Ридли Б. Квантовые процессы в полупроводниках. М.: Мир, 1986, 304с.

[144] Адирович Э.М. Некоторые вопросы теории люминесценции

кристаллов. М., Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1956, 350с.

[145] Кукк П.Л. Комплексный метод определения системы энергий

активации образования дефектов в полупроводниках А2Вб. -Изв. АН СССР. Неорг. Материалы, 1980, т. 16, в. 9, стр.1509-1513.

[146] Kitano Т., Watanabe Н., Matsul J. Existence of

interstitialcy Zn atoms in GaAs:Zn grown by the liquid-

encapsulated Czochralski technique. - Appl.Phys.Lett., 1989, v.54, N.22, p.2201-2203.

[147] Bösker G., Stolwijk N.A., Hettwer H.-G., Rucki A.,

Jäger W., Södervall U. Use of zink diffusion into GaAs for determineting properties of gallium interstitials. -Phys.Rev.B, 1995, v.52, N.16, p.11927-11931.

[148] Kordos P., Jansak L., Вепс V. Preparation and properties

of Mn-doped epitaxial gallium arsenide. Sol. Stat. Electronics, 1975, v.18, p.223-226.

[149] Bilac S., Arguello Z.P., Arguello C.A., Leite R.C.C.

Photoluminescence of Mn doped epitaxial GaAs. Sol. Stat. Electronics, 1978, v.25, p.755-758.

[150] Половинкин В.Г. Прямая и обратная задачи теории

кинетических коэффициентов в изотропном приближении, Новосибирск, 1984, (препринт/ ИФП СО АН СССР 9-84).

[151] Dujardin F., Stebe В. Neutral acceptor bound exitons: interparticle distances and validity of the pseudo-donor model. - Phys. Stat. Sol. (b), 1987, v.140, p.K117-K120.

[152] Suffczynski M., Wolniewicz L. Size of exiton bound to a neutral impurity. - Phys. Rev. B, 1989, v.40, N9., p.6250-6257.

[153] Нокс P. - Теория экситонов (M.: Мир), 1966, 219с.

[154] Sell D.D., Stokowski S.E., Dingle R., DiLorenzo J.V. Polariton reflectance and photoluminescence in high purity GaAs. - Phys. Rev. В, 1973 v.7, N.10, p.4568-4586.

[155] Ашкинадзе Б.М., Бельков В.В., Красинская А.Г. Воздействие

горячих электронов на люминесценцию GaAs. - ФТП, 1990, т.24, в.5, стр.883-891.

[156] Шкловский Б.И., Эфрос А. А. - Электронные свойства

легированных полупроводников. М.: Наука, 1979, с.416.

[157] Ilegems М., Dingle R., Rupp L.W. Jr. Optical and electrical properties of Mn-doped GaAs grown by molecular-beam epitaxy. - J. Appl. Phys., 1975, v.46, N.7, p.3059-3065.

[158] Lee T.C., Anderson W.W. Edge emission involving manganese

impurities in GaAs at 4.2 K. - Solid State Commun., 1964, v.2, p.265-268.

[159] Yu P.W., Park Y.S. Photoluminescence in Mn-implanted GaAs-An explanation on the 1.40-eV emission. -

J.Appl.Phys., 1979, v.50, N.2 , p.1097-1103.'

[160] Look D.C., Pomrenke G.S. A study of the 0.1 eV conversion

acceptor in GaAs. - J.Appl.Phys., 1983, v.54, N.6, p.3249-3254.

[161] Yu P.W. Photoluminescence excitation of the 1.441-eV

cation antisite emission in p-type GaAs. - Phys.Rev.B, 1983, v.27, N. 12, p.7779-7781.

[162] Dexter D.L. Optical properties of Imperfection - In: Sol.St.Phys., ed. By F.Seitz, D.Turnbull, New York:, 1958, v.6, p.355-411.

[163] K.D.Glinchuk, A.V.Prokhorovich, Rodionov V.E., Vovnenko V.I. Study of non-linear extrinsic luminescence" in GaAs. - Phys.Stat.Sol.(a), 1978, v.48, p.593-602.

[164] Blakemore J.S., Brown W.J., Stass M.L., Woodbury D.A.

Thermal activation energy of manganese acceptors in gallium arsenide as a function of impurity spacing -J.Appl.Phys., 1973, v.44, N.7 , p.3352-3354.

[165] Андреев В.М., Долгинов Л.М., Третьяков Д.Н. Жидкостная

эпитаксия в технологии полупроводниковых приборов. М. : Советское радио, 1975, с.328.

[166] Montelius L., Nilsson S., Samuelson L. Hole ionization of

Mn-doped GaAs: Photoluminescence versus space-charge techniques - Phys. Rev. B, 1989, v.40, N.8 , p.5598-5601.

[167] Строителев С.А. Кристаллохимический аспект технологии полупроводников. Новосибирск, Наука, 1976, 198с.

[168] Hansen М., Anderko К. Constitution of binary alloys , McGraw-Hill Book Company, Inc., New-York Toronto London, 1958.

[169] Якушева H.A., Чикичев С.И. N-образные изотермы ликвидуса

в системе Ga-GaAs-Bi. - Изв. АН СССР. Сер. Неорган, материалы, 1987, т.23, в.10, стр.1607-1609.

[170] Джафаров Т.Д. Дефекты и диффузия в эпитаксиальных

структурах. Ленинград: Наука, 1978, 208с.

[171] Зи С. Физика полупроводниковых приборов т.1, М. : Мир,

1984, 455с.