砷化镓中某些缺陷低温光致发光光谱的解释

第5卷

第2期

应

用

科

学

学

报

V o l

.

5

,

o N

.

2

9 7 1 8年4月

JOU R N A L OF人 PP L工 D S C工 N CE S E E

A P il 1 9 8 7r,

砷化稼中某些缺陷低温光致发光光谱的解释重基邹(上海科学技术大学 )

邹元燎(中国科学院上海冶金研究所 )

提、

要.

将该法应用于文献中报道的非掺 L E O半绝缘砷化稼的低温光致发光光谱得到了一些有用的结果然后对某些有关缺陷的本性提出了一些看法,.

本文对某些缺陷的低温光致发光光谱的解释提出了一种经验方法.

,

一PL

、

引

言,.

用光致发光技术测量半导体材料中的杂质和缺陷近年来得到很大发展

对微量杂

质来说要从、,

,

光谱得出定量的结果

,

往往须先测定一条校准曲线例如对硅中的微量.

,

杂质硼磷山和砷化嫁中的微量汞即都是如此量关系.

对半导体材料中的缺陷或络合缺陷本性进行推测PL

,

有时可以借助于不同缺陷间的定,

光谱法的一个缺点是只能给出某种缺陷浓度的变化而不能对不同缺陷的浓.

度进行定量比较

我们认为在一定条件下这个问题可以借助于一个常数值以照顾到发,.

,

光效率的不同而得到解决

下面将举例予以说明认

二:将两种缺陷刀和,

、

深能级 PL谱的一种解释方法,

几的浓度进行加或减时作为初步近似可将某缺陷的强度 (任意,

单位 )乘以常数乃从而得出二者之和或差为另~刀1士无

马,

1 ()

然后从实验数据和预期的刃的变化规律来检验正是否守常T a im j,沪测定了不掺杂半绝缘.

并求出另和无的值,.

.

、

旧 LE O Ga为.

的低温光致发光光谱.

发现有三个发射.

带

,

分别位于 1

49

,

0

.

0 8和

O 65 V.

e

其强度随样品位置而变化6决V

对样品 L E O 3号来因此,

说沿样品直径的强度剖面呈 U形 ( 0,

.

)和 n形 ( 0无 Da,

8加

) V)

,

规律性颇为良好

我们推测可能存在着下列关系即召~ D、,

,

不随样品沿直径位置而变化度值 (任意单位 ) (助的要求0.

.

0 (肠 e )+ V.

0 (

.

s o eV

2 (),

然后

从

T

j a

im

文中图 3读出不同位置上几可见数据点能符合于直线关系,.

D,

,

的强

.

将读出的数值作图 (见图

1 ),

即满足式,

.

图中直线的斜率是用最小二乘方的方法借助于一个计算器求得的其 k值为.

7 4

.

然后用

式 (求出各径向位置的召值 (意单位 )得平均值为 9 2 ) 2任年 3月邵日收到,

将另对径向位

1986

1986

年

6

月2

1

日收到修改稿

2

期.

砷化稼中某些缺陷低温光致发光光谱的解释

置作图(图 2)见

从该图可见,.

,

另值仅在靠,

。 ( o? )半妞粕踌透七户

近样品周缘处略有上升其它大致守常与我们的上述假设相符我们认为这一符合也.

,

反过来表明上述假设的合理性,

当有三种缺陷相干时式 (应写成 ) 1召二

几+.

文孟刀 B+肠D

。.

3 ()0石枯 ( 8 0eV ).

式中人与肠值可用试与改法求得 1画在 T a m[另文图 2中丁出了 1号样 i j a 4品中两个能级 ( 0,

任意单位

74e V和 o 6 7.

v e

)的径向分,,

图I

D

滋

(0 6 5 V )与刀武 O e.

.

8

e 0 V )峰强的关系

布分别呈 M型和得无值为 0.

W型.

.

用同样的方法求

a依 T a幻[数据画出 j刀 9 1.

9 4.

,

与上面得出的正值基本相同从而进一步支持了上述假设67

将另( 7 4 V和 o 0 e,

v e )对样品径向位置作图,.

,

如图 3可见也是两端向上翘的一条、

,

水平线其中一端因数据不足故用虚线表示0 )乒。怕 K。召卜...

. A O?。卜 0. (内井 A.

2 3 0 4

电倾哥划

出顺挤翻

\

o

,

10

20

图2

刃 (o 6 5 V e.

,

0 8 0e V.

)沿径向的变化

图 3

召( O 6 7 e V.

,

0 74 V e.

)沿径向的变化

依

T a jm a幻 i[

数据画出

a依 T j a 4数据画出加[ )

三1.

、

讨

论LZ

.

0

.

盯/ 0a

.

6砧e V,

:。发射带本性和 B O中水分影响

Ta j0 6砧e V

恤,

囚指出 Y,

存在着两个稍微不同的 E指出 O 65 V e,.

缺陷.

,

其发射带分别为0和0.

.

6 7e V,

和

u

和刃V滋士 s幻 r e t

发射带

由 O 63 V e

8 6

者与氧有关液封剂时,

后者则由 E L Z.

引起

.

Oh

v

a:: 6 r e等 t和 K业毗等卿发现用高含水量 B

v e

两条带组成前

a O为

O 66

。 I莫培根等闭指出在 L E F (晶体与几 O接触时间较长 )生长的 S G拟油晶体中用变,,

V e

带较强0 65.

.

温霍尔法测得有该能级为 V系.

V e

能级存在该能级视拉晶条件不同与 E L Z互为消长,

.

他们提出

a G

q

砚

a,

它与 E L Z都来源于 (V,

e

a

)

,

,

从而解释了该能级与

E L Z互为消长的关

, 0 e几O (喊 1 0 p p m H O )及 P B N柑涡拉制的晶体中 0 8 0 V带 a占优势结合本文指出的 O 8 0 V与 0 6 6 e两条带间的反相干关系也可认为 O 6 5 V e e Va o Z与氧间的关系还

可从 m等 t的氧注入 L 3 9带与氧有关层作者之一咧 k I L E E as P GA

K i耐 a等还发现用干 k. .

,

.

.

.

,

.

J

a等的高位错衬底上生长的 L P E层和 K m i s n k

。

等山的加氧 H,

B G

a

劫

晶体等的实验中

应

用

科

学

学

报

5

卷

得到证明从以上讨论2.

.

,

A飞我们认为 0肠 e V发射带可能由 E L Z (奴下 V。 )和.

.

几

.

q

o y.

a

引起

.

〕由于是三元络合物在空间各有三种不同排列方式山从而增加了该带的复杂性,

,

气氛钳锅磁场和位错对发射带的影响,等哪测定了不同气氛下生长的,

、

、

Em o i r

LE O.

1 5Kr

GaA

s

中的位错和发射带

,

发现不同,.

气氛能形成不同温度梯度从而对位错产生影响r氛下最多 A气氛在二者之间,.

a气氛中生长的晶体位错最少 N气:

与此相应他们发现 N气氛下生长的晶体中 0,.

6

加V发

射带较强0.