Доставка цветов в Севастополе: SevCvety.ru
Главная -> Конструктирование оптикоэлектронной аппаратуры

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [18] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78

да, см-с-; 5 - вероятность рекомбинации носителя заряда на дислокации при первом столкновении.

Экспериментальные данные для GaP, приведенные в обзоре [67], хорошо описываются зависимостью (2.24) при =1. В то же время в работе [68] показано, что если принять специальные технологические меры по резкому уменьшению концентрации вакансий, то в GaP -0,3. В целом все же следует считать, что при обычной автоэпитаксии ««1,0.

В автоэпитаксиальных слоях плотность линейных дислокаций определяется плотностью дислокаций в подложке [68, 69] и плотностью дислокационных петель, попадающих на границу раздела «эпитаксиальный слой - подложка» [68]. Использование подложек с малой плотностью дефектов структуры может в значительной степени предотвратить уменьшение тт и т]Енут-

Вместе с тем при выращивании твердых растворов Ini-xGaP, GaAsi-жРж и Ini-jcGaxPi-zAsz на подложках GaP или GaAs возникает принципиально новый источник линейных дислокаций - несоответствие параметров решетки подложки и эпитаксиального слоя заданного постоянного состава. Плотность наклонных дислокаций несоответствия, попадающих в слой постоянного состава, описывается [39] формулой

где Да •- разность параметров решетки подложки и слоя постоянного состава; Дл:/Д/-градиент состава в слое переменного состава, %/мкм; т - коэффициент (в GaAsi a;Px. Ini a;Gaa:P m«<8); Oq - среднее значение постоянной решетки слоя и подложки.

В эпитаксиальных структурах высокого качества наклонные дислокации выстраиваются в ряды и образуют на поверхности слоя постоянного состава четкую рельефную сетку [если плоскость роста (100), то ряды дислокаций идут в двух взаимно перпендикулярных направлениях (ПО)].

С хорошим приближением ячейку сетки можно рассматривать как квадрат со стороной Гс.

В серии работ, например в [71], показано, что при четкой рельефной сетке средняя плотность дислокаций внутри ячейки в 10... 100 раз меньше, чем плотность дислокаций внутри ряда. В pGaAso,6Po,4, например, при Дл:/Д/= 1 %/мкм внутри ячейки pd= = (1... 5)-105 см-2, а внутри ряда сетки p<ji= (5 ... 10) • 10 см-. Типичный размер ячейки Гс=40... 60 мкм.

Таким образом, в твердых растворах АВ, выращенных на подложках с отличающейся постоянной решетки, появляется новый механизм безызлучательной рекомбинации - захват носителей заряда на стенки наклонных дислокаций.

Основными рабочими формулами при этом являются [45]

A + tnimDr.) Р.+ 16 ( D) (2.26)

n;„y, = W[l + £"(JPd+16(TDJr-2]- . (2.27)



Расчет по формулам (2.26) -• (2.27) при Гс = 50 мкм показывает, что основную роль играет безызлучательная рекомбинация на стенках наклонных дислокаций. В рассматриваемом случае присутствие стенок эквивалентно присутствию равномерно распределенных дислокаций с плотностью р<г=7-10* см-.

Увеличить размеры ячейки г с можно за счет уменьшения Дл;/Л/ (2.25). Экономические соображения, однако, не позволяют безгранично уменьшать градиент состава в переходном слое, оптимальная величина Дл:/Л/~ 1 %/мкм. Таким образом, рекомбинация на стенках наклонных дислокаций является тем принципиальным механизмом безызлучательной рекомбинации, который нельзя подавить применением бездислокационных подложек.

Влияние дислокаций на величину внутреннего квантового выхода в прямозонных полупроводниках АВ в предположении, что других каналов безызлучательной рекомбинации нет, показано на рис. 2.12 и 2.13.

В твердых растворах AUGai-As плотность наклонных дислокаций мала (при Г=300К Аа=8-10-* нм) и ячеистая структура практически отсутствует. При плотности равномерно распределенных дислокаций p(j<; (10 ... 10) СМ- можно получить Г]внут~

- 100%, что и было впервые достигнуто в работе [61] (на рис. 2.12 кривая 1 относится к pAlo.iGao.gAs с pd=103 см-, в nAlo.iGao.gAs влияние дислокаций еще меньше, так как

В прямозонных твердых растворах GaAsi-жРж (л; = 0,30 ... 0,45) и Ini-jcGajcP (x=0,60... 0,70) характерный размер ячейки наклонных дислокаций Гс = 40... 60 мкм. На рис. 2.12 (кривая 2) и на рис. 2.13 (кривая /) приведены зависимости, рассчитанные для случая Гс = 50 мкм и pd=0. Эти зависимости представляют собой


/бнут

Рис. 2.12. Зависимости теоретически достижимого внутреннего квантового выхода в полупроводниках Aiiigv р.гипа от концентрации акцепторов при плотности дислокаций Pd (размерах дислокационной сетки Гс):

•f-103 см-= (оо); 2-0 (50 мкм); 3 - 5-10= см- (50 мкм)


Рис. 2.13. Зависимости теоретически достижимого внутреннего квантового выхода в полупроводниках АВ и-типа от концентрации доноров при размерах дислокационной сетки 50 мкм и плотности линейных дислокаций:

; -0: 2 - 5-105 СМ-



абсолютные верхние пределы т]внут. которые могут быть получены в эпитаксиальных слоях р- и п-типа с идеальной рельефной сеткой, выращенных на бездислокационных подложках. В реальных структурах р<г= (1... 10) -10 см. Кривая 5 на рис. 2.12 и кривая2 на рис. 2.13 относятся к случаю Гс=50 мкм и pd = 5-10 см Сравнение этих кривых с экспериментальными данными показывает, что в стандартных структурах GaAsi-P* и Ini-GajcP рекомбинация носителей заряда на дислокациях может являться определяющим каналом безызлучательной рекомбинации, в особенности при Na{Nd)<ZI-10 см~з.

Ш-ЦЕНТРЫ

Из литературы хорошо известно, что в соединениях ABv п-типа, легированных примесями VI группы, при Nd> 10* см~з внутренний квантовый выход сильно уменьшается (рис. 2.11). Это уменьшение твнут в твердых растворах, содержащих Ga, очевидно, связано с образованием комплексов типа Са2{0)з или более сложных, плотность которых по данным рентгеноструктур-ного анализа резко возрастает при iVjr,>10* см-з [14]. Таким образом, использование п-слоя с Лв>10з см- в качестве активной области ПЗСИ имеет фундаментальное ограничение.

Задолго до этого ограничения в ряде соединений и твердых растворах АВ п-типа наблюдается появление центров безызлучательной рекомбинации, сопутствующее легированию мелкими донорными примесями. Так например, в nGaP, выращенном по методу Чохральского под флюсом, газофазной эпитаксией и жидкофазной эпитаксией легирование донорами S, Se, Те в диапазоне 10... Юз см~з сопровождается появлением рекомбинационных центров [67]. Параметры центра: глубина залегания от дна зоны проводимости Ех-£ш~0,4 эВ; сечение захвата электрона а„<г=«7-10- см; концентрация ЛшЮ" Nd (при Nd 5-10 см-2). Точная природа этого центра не установлена, хотя есть предположение, что этот центр является комплексом Тер-Vca (Vgb - вакансия галлия) [67]. Подобный центр, включающий атом легирующей примеси и «термодинамический» дефект структуры, мы будем называть Drf-центром. Присутствие Ь-центров в nGaP резко снижает время жизни неосновных носителей заряда [59] и внутренний квантовый выход ([59], рис. 2.11) при Nd>W см-з.

Во многих бинарных соединениях и твердых растворах А"В и АВ*! давно известно явление «замороженной» фотопроводимости; для объяснения этого явления в [72] была предложена модель нового Drf-центра (в дальнейшем DXd-центра), имеющая, на наш взгляд, принципиальное значение и для светоизлучающих приборов. Подробное экспериментальное изучение ряда DXd-центров (центр, включающий атом S в GaAsi-jcPjc, центры, включающие атомы Те, Se, Sn и Si в AljcGai-xAs) позволило авторам обосновать теоретическую модель DXJ-центра в А"В, основ-60



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [18] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78



0.0092
Яндекс.Метрика