Галлий және индий антимонидінің фотолюминесценциясы

Жоспар

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
І. Галлий және индий антимонидінің фотолюминесценциясы
1.1 Индий антимонидінің қоспа күшті ендірілген кристалдарын зерттеу ... ... ..8
1.2 Индий антимонидінің рекомбинациялық сәулеленуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1.3 Галлий антимонидінің зоналық құрылымының ерекшеліктері ... ... ... ... ... .12
1.4 Галлий антимонидінің кристалдарының фотолюминесценциясы ... ... ... ...13
1.5 Гетероструктураларда ішкі кернеудің пайда болу себептері ... ... ... ... ... ... .16
1.6 Дислокацияның пайда болуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 19
1.7 InAs және GaSb негізінде алынған қатаң ерітінділердің люминесценциялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 21

ІІ. Галлий және индий антимонидінің фотолюминесценциясын
зерттейтін қондырғының сипаттамасы
2.1 Таңдау және үлгілерді дайындау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...24
2.2 Фотолюминесценцияны зерттеу үшін қондырғының сипаттамасы ... ... ... .24

ІІІ. Галлий және индий антимонидінің фотолюминесценциясын
зерттеу нәтижелері
3.1 n . типті индий антимонидінің қоспа ендірілген кристалдарының
фотолюминесценциясының спектрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...27
3.2 Қоспа ендірілген галий антимонидінің кристаллдарының фотолюминесценциясын зерттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 35
3.3. GaSb(Se) кристалының фотолюминесценциясына бір осьті деформация
әсері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..40
3.4 In As Sb P/In As градиентті структураларындағы қалдық деформацияны
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .41
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 43
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Кіріспе

Ғылым мен техника салаларында жартылай өткізгіш материалдан жасалған құралдарды және қондырғыларды қолдану кеңінен өріс алуда. Техникалық прогресстің өркендеп даму кезеңінде жартылай өткізгіштердің маңызы ары қарай арта түсетіні бәрімізге белгілі.
Кейбір материалдарға жартылай өткізгіштік қасиеті аморф күйінде де сұйық күйінде де тән болады. Сұйық жартылай өткізгіштер ғылым саласында қызықтырғанына қарамастан техника саласында аса көп қолданылмайды. Техника саласында қолданылатын жартылай өткізгіштердің көпшілігі кристалдардан тұрады.
Жартылай өткізгіштің анықтамасы заттардың электр өткізгіштік қасиеттеріне негізделген. Әдетте жақсы электр өткізгішті материал ретінде металдар қарастырылады, оның меншікті электр өткізгіштігі ден жоғары болады. Меншікті өткізгіштігі ге тең және одан кіші болған материалдар изоляторға (диэлектриктерге) жатады. Меншікті электр өткізгіштігі арасында болатын материалдар жартылай өткізгіштерге жатады. Бұл анықтама жартылай өткізгіштерді зерттеу ғылымының дамуына және оның түрлі қасиеттерін толығымен анықтаған сайын жеткіліксіз екендігін көрсетеді.
Металдардың жартылай өткізгіштерден айырмашылығы меншікті өткізгіштіктің шамасымен анықталмайтындығын, ал ол меншікті өткізгіштіктің температураға байланыстылығының сипаттамасымен анықталатынын
А.Ф. Иоффе көрсеткен болатын.
Жартылай өткізгіштер электролиттерден зарядтарды тасымалдаушының түрлерімен ерекшеленеді: жартылай өткізгіштерде тоқ электрондар арқылы, ал электролиттерде – иондар арқылы тасымалданады. А.Ф. Иоффенің анықтамасына сәйкес жартылай өткізгіштерге электр өткізгіштігі электрондардың тасымалдануы арқылы жүзеге асатын және өткізгіштігі температураның өсуіне байланысты артатын материалдар жатады. Қазіргі кезде көп мөлшерде қоспа ендірілген жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі температура өскенде өспейтіндігі және төтенше өткізгіштік құбылысы болмайтындығы анықталып отыр.
Қоспалардың әсерінен жартылай өткізгіштердің өткізгіштігі артады. Қоспаның әсерінен пайда болған өткізгіштікті қоспалы өткізгіштік деп атайды. Кейбір қоспа жартылай өткізгіштердегі электрондар санын көбейтсе, ал басқа біреулері кемтік санын көбейтеді.
Жұмыстың өзектілігі:
Бұл жұмыста индий мен галий антимонидтерінің қоспа ендірілген кристалдарын зерттеу қарастырылған. Индий антимониді зоналық құрылымының ерекшеліктерімен қатар концентрацияның үлкен интервалында монокристалдар алу мүмкіндігінің болуымен ерекшеленеді . Индий антимониді жақсы зерттелген
Пайдаланылған әдебиеттер

1. Becher W.M., Romdos A.K., Fan H.Y. Energy Band Strueture of Gallium Antimonide, Journ, Appl, Phys, 1961, V.32, N10, P 2094-2088
2. Cordana N. Fundamental Reflectivity Spectrum of Semiconductors with zine-Blede Structure J.Appl. Phys, 1961, V.32, N10, P2151-2155
3. Cahn R.N,Cohen M.H. Hocol Pseudopotehtial Model for GaSb: Eletronc and Optical Properties Phys. Rev.B, 1970, V.1, №6. P 2569-2573
4.Вуль А.Я.,Голубаев Л.В., Полянская Е.А., Шмарцев Ю.В. К вопросу о струкруре зоны проводимости GaSb ФТТ,1989, т 3, №2,с 301-305
5.Liang G.J., Piller H., Sticrwalt D. L. Faraday Rotation Spertal Emittance and Holl Effect of Gallium Antimonide, Appl. Phys. Letters, 1968, V.12, №1, p 49-52
6.Парфеньев Р.В., Матвеенко А.В., Векшина В.С. Ланг И.Г., Павлов С.Т. Определение параметров зоны проводимости GaSb из термомагнитных эффектов. ФТТ, 1969, т.11, №11, с. 3287-3299
7.Брондт Н.Б., Диляшиев С.В., Дмитриев А.А.,Мощаяков В.В., Колова Э. М., Примесные донорные состояния в GaSb ФТП,1983, т.17, вып 4, с.664-672
8. Borlyre G. Investigation of the Energy Band Structure of GaSb By seme-Empirical Kohn-Rostorer Method. Phys Stat. Sol, 1989, V.31, №2, Р673-680
9. Johnson E.I., Fan H.Y. Jmpurity and Exciton Effects on the Infrared Apsorption Eolges of III –V Compounds Phys. Hev, 1975, V.139, Nga, A. 1991-2001
10. Лазерова И.К., Стучебников В.М. Фотолюминесценция антимонида галлия легированного теллуром. ФТП. 1989. Т.4. вып4 с.649-655
11.Краузе А.С., Шретер Ю.Г. Фотолюминесценция р- GaSb в условиях одноосного сжатия ФТП, 1971, т.5, №10, с.1912-1916
12. Рогачев А.А. Уменьшение ширины запрещенной зоны полупроводников при сильном легирований ФТТ, 1967, т.9, №1, с.369-375
13.Moss T.S., Hawkins T.H. Recombination radiation form InSb Phys, Rev 1976, V.101, №5, p 1609-1610
14. Брондт Н.Б., Диляшиев С.В., Дмитриев А.А.,Мощаяков В.В., Колова Э. М., Примесные донорные состояния в GaSb ФТП,1983, т.17, вып 4, с.664-672
15.Braunstein R., Kane e.O. The Valence Band Structuree of the III-V Compounals Phys.Chem Sol, 1962, V. 23, №10, P1423-1431
16.Коджор Ч.О., Мусаев С.А. Салаев Э.Р. Высокочастотный синхронный детектор с широким динамическим диапозоном ЖТФ, 1992, №5,с.103-104
17.Mooradion A., Fan H.Y. Recombination Emission in InSb Phys. Pev, 1966, V.148, №2, p 873-885
18. Вуль А.Я., Бир Г. Л. Шмарцев Ю.В. Донорные состояния серы в антимониде галлия. ФТП, 1986, т.4, вып 12, с. 2331-2346
19. Zhang H.J. Callaway J. Energy Band Structure and Optical Properties of Ga Sb. Phys.Rev., 1987, v.181, № 3, p. 1163-1172.
20. Филипченко А.С., Чайкина Е.И. Кристаллы антимонида галлия легированных селеном и теллуром при гидростатическом давлении. ФТП, 1989, т.16, вып.3, с.492-494.
21. Chaikina E.I., Egemberdieva S.Sh., Filipchenko A.S. Potoluminescence of Te doped Gallium Antimonide Crystals Phys.Stat.Sol (a), 1984, v.83, p. 541-545.
22. Зотова Н.В. и др. Письма в ЖТФ, 1988, т.12, № 13. с.1444-1447.
23. Матвеев Б.А. и др. ФТП, 1988, т.27, № 7, с.1244-1247.
24. Берт Н.А., Гореленок А.Т. и др. ФТП – 1982 – т.16. вып.1. с. 60-67.
        
        Жоспар
Кіріспе ………………………………………………………………………….…..5
І. Галлий және индий антимонидінің фотолюминесценциясы
1. Индий антимонидінің қоспа күшті ендірілген кристалдарын зерттеу……....8
2. Индий антимонидінің ... ... ... ... ... ... ... кристалдарының
фотолюминесценциясы...............13
1.5 Гетероструктураларда ішкі кернеудің пайда болу
себептері.........................16
1.6 Дислокацияның пайда
болуы.......................................................................
.....19
1.7 InAs және GaSb ... ... ... ерітінділердің
люминесценциялық
қасиеттері..................................................................
..............21
ІІ. Галлий және индий антимонидінің фотолюминесценциясын
зерттейтін қондырғының сипаттамасы
2.1 Таңдау және үлгілерді
дайындау....................................................................
...24
2.2 Фотолюминесценцияны зерттеу үшін қондырғының
сипаттамасы.............24
ІІІ. Галлий және ... ... ... ... n - типті индий антимонидінің қоспа ендірілген кристалдарының
фотолюминесценциясының спектрлері
...........................................................27
3.2 Қоспа ендірілген галий антимонидінің кристаллдарының
фотолюминесценциясын
зерттеу.....................................................................
.......35
3. GaSb(Se) ... ... бір ... ... In As Sb P/In As ... ... ... деформацияны
анықтау.....................................................................
............................................41
Қорытынды
............................................................................
................................43
Пайдаланылған әдебиеттер ..........................................
Кіріспе
Ғылым мен техника салаларында ... ... ... ... және ... ... ... өріс алуда.
Техникалық прогресстің өркендеп даму кезеңінде жартылай ... ары ... арта ... ... ... ... жартылай өткізгіштік қасиеті аморф күйінде де
сұйық күйінде де тән ... ... ... ... ғылым саласында
қызықтырғанына қарамастан техника саласында аса көп ... ... ... ... ... көпшілігі кристалдардан
тұрады.
Жартылай өткізгіштің анықтамасы заттардың электр өткізгіштік
қасиеттеріне негізделген. Әдетте жақсы электр өткізгішті материал ретінде
металдар ... оның ... ... ... ден ... ... ... ге тең және одан кіші болған материалдар
изоляторға (диэлектриктерге) жатады. Меншікті электр өткізгіштігі
арасында болатын материалдар жартылай ... ... Бұл ... ... ... ... дамуына және оның түрлі
қасиеттерін толығымен анықтаған сайын жеткіліксіз екендігін көрсетеді.
Металдардың жартылай өткізгіштерден айырмашылығы меншікті
өткізгіштіктің шамасымен ... ал ол ... ... ... сипаттамасымен анықталатынын
А.Ф. Иоффе көрсеткен болатын.
Жартылай өткізгіштер электролиттерден зарядтарды тасымалдаушының
түрлерімен ерекшеленеді: жартылай өткізгіштерде тоқ электрондар арқылы, ал
электролиттерде – иондар ... ... А.Ф. ... ... жартылай өткізгіштерге электр өткізгіштігі электрондардың
тасымалдануы арқылы жүзеге асатын және өткізгіштігі температураның өсуіне
байланысты артатын материалдар жатады. ... ... көп ... қоспа
ендірілген жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігі температура өскенде
өспейтіндігі және төтенше өткізгіштік құбылысы болмайтындығы ... ... ... ... ... ... әсерінен пайда болған өткізгіштікті қоспалы өткізгіштік деп
атайды. Кейбір қоспа жартылай өткізгіштердегі электрондар санын көбейтсе,
ал басқа ... ... ... ... ... ... индий мен галий антимонидтерінің қоспа ендірілген
кристалдарын зерттеу қарастырылған. Индий ... ... ... ... концентрацияның үлкен интервалында монокристалдар
алу мүмкіндігінің болуымен ерекшеленеді . ... ... ... ... ... түрі болып есептеледі. Дегенмен, индий
антимонидінің фотолюминесценциясының зерттеуге ... ... ... электрондардың концентрациялары аз кристалдар ғана
зерттелген. Қоспасы күшті ендірілген индий антимонидінің
фотолюминесценциясын зерттеу бойынша мәліметтер жоқ. ... ... ... ендірілген индий антимонидінің кристалдарының
фотолюминесценциясын тереңірек зерттеудің маңызы зор. Индий антимонидінің
қоспа ... ... ... ... оның ... ... ... қатар қоспаның табиғатына және ендірілу дәрежесіне
байланысты көптеген қызықты эффектілердің пайда болатынын ... ... ... ... ... ... ... болғанның өзінде өткізгіштік зонасының параболалық
заңдылықтан ауытқып, Ферми энергиясы тиым салынған зонаның еніне
жуықтайтындығын көрсетеді.
Галий антимонидінің негізгі минимумға жақын ... ... ... минимумы бар, сондай - ақ спин ... ... тиым ... ... ... ... тең. Бұл ... А3В5 қосылыстарының бірқатарынан ерекшелейді.Мысалы, бір ості
деформация нәтижесінде өткізгіштік зонасының экстремумдарының инверсиясын
жасауға ... ... ... ... ... ... ең қызықты материалдардың бірі болып табылады. Оны қолданудың
келешегі бұл материалдың шеткі сәулелену толқынының ұзындығы қазіргі кезде
қолданылатын ... ... ... минималь шығынына сәйкес келетін
спектральды облыста жататындығымен байланысқан. Осы ... ... ... антимонидтерінің ерекшеліктері жұмыстың өзекті екендігін көрсетеді.
Жұмыстың мақсаты:
Индий мен галлий антимонидтерінің ... ... ... ... GaSв ... бір ... деформациалау
нәтижесінде экстремумын алмастыру нәтижесінде өткізгіштік зонасының
экстремумын алмастыру арқылы L - минимумының кристалдың оптикалық
қасиеттеріне әсерін зерттеу және осы ... бір ось ... ... ... оның ... зонасының минимумдарының ығысу
жылдамдығын анықтау.
Ғылыми жаңалығы:
Индий антимонидінің қоспа ендірілген кристалдарының
фотолюминесценциясын қарастыру n – ... ... ... ... сәулелену сызығы Ферми денгейінде орналасқан электрондардың
валенттік зонаның төбесіндегі кемтіктермен рекомбинациялануы нәтижесінде
пайда болатындығын көрсетті. GaSb кристалын бір ... ... оның ... ... әр ... ... яғни өткізгішті
зонасының Г және L – минимумдарының деформация потенциалдарының тұрақтылары
анықталды.
Практикалық құндылығы:
Жұмыста қарастырылған сұрақтар ғылыми мақсатымен қатар ... ... ... ... және ... жартылай өткізгіш құралдарда кеңінен қолданылуы көрсетеді.
Қарастырылған кристалдарды қолдана отырып когеренттік сәулелену ... кең ... ... ... дайындалады. Бұл
кристалдарға практикалық қызығулар олардың жартылай өткізгіштер
электроникасында кең қолданылумен де байланысты.Галлий антимониді әдеттегі
жартылай өткізгішті оптоэлектроникада пайдаланылатын ең ... бірі ... ... Оның қолдану мүмкіндіктері бұл
иатериалдың шеткі сәулелену толқын ұзындығы қазіргі кезде қолданылатын
талшықты байланысты сызығының минималь шығынына сәйкес ... ... ... ... ... және ... антимонидінің фотолюминесценциясы
3. Индий антимонидінің қоспа күшті ендірілген кристалдарын зерттеу
Индий антимониді А3В5 типті жартылай өткізгішті қосылыстардың көбірек
зерттелген ... Бұл оның тек ... ... ғана емес ( ... ... ені кішкене электрондардың эффективті массасы аз), сонымен
қатар монокристалдарға ... кең ... ... ... см-3, ... ... см-3) қосу ... қарапайымдылығымен байланысқан.
Қоспаның үлкен концентрациясы бар, яғни қоспа күшті ендірілген ... ... ... үлкен ғылыми маңызы бар. Қоспа күшті
ендірілген n-типті индий антимонидінің кристалдарындағы әр түрлі
эффекттерді зерттеу кезінде бірқатар аномалиялар ... олар ... ... ғана ... ... ... ... қоспаның сортына
да (яғни химиялық табиғатына) байланысты.
Қоспа ендірілген n-типті ... ... ... ... температураға тәуелділігін 400К ( температураларда
зерттегенде n≥1018см-3 кристалдарында Rх-тың аномаль қасиеті байқалады. Бұл
Rх=f(Т) тәуелсіздігін ... ... ... ... жатқан
өткізгіштік зонасының екінші минимумының әсері деп түсіндіруге әрекет
жасалды. Бұл ... ... ... ... жүргізіледі.
Әр түрлі донорлық қоспалар бар, қоспа күшті ендірілген индий
антимонидінің кристалдарында Холл коэффициентінің ... ... ... ... ... Бұл ... ... қосымша минимумдарының әсерімен қаншалықты
байланысса, осы минимумдармен байланысқан қоспалы күймен соншалықты
байланысқан ... ... ... Бұл ... өткізгіштік зонасының негізгі
минимумының түбінен жоғары болады және олардың энергетикалық күйлері
қоспаның сортына тәуелді.
Әдебиетте осы қоспалы күйлердің (әдетте оларды резонансты деп ... ... ... әр түрлі эффектілерге әсерін зерттеуге
арналған бірқатар жұмыстар бар. Әр түрлі донорлық қоспалар бар (теллур,
селен, сера) қоспа қүшті ендірілген индий ... ... ... массасының температураға тәуелділігін зерттеу
кезінде, авторлар [1,2] тәжірибе нәтижелерін өткізгіштік зонасының қосымша
минимумдарымен байланысқан резонансты қоспалы күйлердің әсерін қатыстырып
қана ... ... ... ... ... ... ... және күкірттің резонансты қоспалы күйлерінің
энергетикалық күйлеріне бағалау жүргізілді. Гидростатикалық қысым шартында
күшті ... ... ... ... ... эффектісін зерттеуге
арналған бірқатар жұмыстар белгілі [1,2,3].
Қоспа күшті ендірілген кристалдардағы (n>1018см-3) Холл коэффициентінің
гидростатикалық қысымға тәуелділігі ендірілетін ... ... ... ... және ... ендірілген кристалдар үшін Rx=f(g(
тәуелдіріктерінен өткізгіштік зонасының қосымша (L) минимумдармен
байланысқан осы ... ... ... қоспалы деңгейлерінің
энергетикалық күйлері анықталды.
∆Ете=0,6эв; ∆Еse=0,5эв ∆Es=0,4эв
Энергия өткізгіштік зонасының негізгі минимумының түбінен бастап
есептелді. Әр түрлі ... ... бар, ... ... ендірілген индий
антимонидінің кристалдарын гидростатикалық қысым түсіру арқылы зерттеу
нәтижелерін электрондардың қоспа иондарынан, тордың оптикалық, акустикалық
тербелістерінен, шашырау теориясымен түсіндіруге болмайтындығы анықталды.
Тәжірбиелердің нәтижелерін ... ... ... ... ... қоспаның қысқа-әсер ететін потенциялындағы шашырауын ескеретін
қосымша шашырау механизмі [4] ендірілген.Әр түрлі донорлық қоспалары ... ... ... ... ... ... ... термоЭҚК-
нің үлкен гидростатикалық қысымға байланыстылығын тереңірек зерттеу, ... ... ... ... ... ... ... мүмкіндік берді. Электрондардың қозғалғыштығы мен термоЭҚК
гидростатикалық қысымға байланыстылығы резонансты шашырауды, яғни
өткізгіштік зонасының әр түрлі қосымша минимумдарымен байланысқан ... ... ... күйлердің беттесуін ескеріп түсіндіруге
мүмкіндік болды.
Қоспа күшті ендірілген индий антимонидінің кристалдарына Кейннің
зоналық моделінің ... ... ... бірқатар жұмыстарды айта
кеткен жөн. Осы зерттеулердің нәтижесінде, қоспа күшті ендірілген ... ... ... ... қоспаның ендірілу дәрежесінің
Ферми деңгейінің күйіне және тиым салынған зонасының еніне әсерін
ескергенде ғана қолдануға болатындығы анықталды.
4. Индий антимонидінің рекомбинациялық ... ... ... сәулеленуі әлсіз және қиын
бақыланады. n-типті индий антимонидінің кристалдарының фотолюмин-
есценциясын зерттеу бойынша жүргізілген жұмыстар әдебиетте аз кристалдарды
зерттеуге арналған.
Индий антимонидінің ... ... ... рет ... Ол үшін таза кристалдардан бөлме температурасындағы оптикалық
қозуды пайдаланды. Сәулелену максимумы 7-8 мкм толқын ұзындығына сәйкес
келетін жолақ байқалды. Бұл ... ... ... ... ... сәулелену спектрінің максимумының орналасуы таза
индий антимонидінің тиым салынған зонасының еніне жуықтап сәйкес келеді.
Кейінгі жұмыста [6] электрлік инжекция көмегімен ... ... ... ... сәулеленуі зерттелді. 20 К температурада индий антимонидінің
оптикалық сәулелену рекомбинациясын зерттегенде ... ... және ... ... екі ... ... және
Һ(3=0,216эв, Һ(4=0,230эв болатын қоспалы сызықтары бақыланады.
Жұмыстың авторлары [7] сәулелік ауысулардың қозу ... ... ... ... ... ... индий анитимонидінің таза
кристалдарының фотолюминесценция спектрлерін зерттеп авторлар сәулелену
спектрінің кеңейетінін байқады.
Индий антимонидінің төмен температуралық шеткі люминесценциясын зерттеу
жұмыстарында, жұту ... ... ... ... ... жолақ
байқалды. Максимумдар энергиясы қысқа толқынды бөлігіне 0,236 эв және ұзын
толқынды бөлігі үшін 0,233 эв ... ... бұл ... ... ... комплексінің рекомбинациясының нәтижесі деп тұжырымдайды.
Төмен температураларда индий антимонидінің таза кристалдарындағы
сәулелену рекомбинациясының ерекшеліктері [8] жұмыстың авторымен
қарастырылған.
Индий ... ... ... ... екі ... ... ... Мурадьян және Фэн [17] оптикалық
қозу әдісімен 77 К мен 4,2 К температураларында n және р ... ... ... ... зерттеді. Зона аралық
ауысулармен байланысты сәулелену, оптикалық фононның қатысуымен сәулелену
және акцепторлық қоспалары бар ауысу байқалды. Сұйық азот ... ... ... үшін ... спектрі негізінен ұзын
толқынды меншікті сәулеленуден тұрады. nЕg тең кең жолақты береді.
Сәулелену спекрінің максимумы температураның төмендеуімен ... ... ... Сәулелену спектрінің төменгі энергиялы шетінің
нөлге экстрополяциясы кезінде, 300 К - 177 мЭв, ал 200 К - 196 ... ... ... Бұл ... ... ... ... тиым салынған зонасының еніне сәйкес келеді. Бұл басқа
сәулелену ... ... қоса ... ... ... ... ... байланысқан деп айтуға мүмкіндік береді.
[11] жұмыстың авторы 215, 228, 209, 186 және 193 мэв ... ... ... сериясын бақылады. Сәулелену сызығының
интенсивтілігінің қоздырушы жарықтың интенсивтілігіне тәуелділігін зерттеп
және оптикалық ... ... ... ... ... 215 ... ... фононның сәулеленуімен тікелей емес зона аралық
рекомбинацияның нәтижесі болып табылады деп болысады.
Алтын мен күміс ендірілген ... ... ... ... осы ... бар ... байланысты сызықтар
табылды. Күміс ендірілген кристалдарда сәулелену максимумы 209 және 186 Mэв
сызықтар бақыланды, ал алтын ендірілген кристалдарда энергиясы 192 ... ... ... ... антимонидінің кристалдарының сәулелену
спектрінде энергиясы 228 мэв сызық байқалды. Бұл сызық зона мырыштың ұсақ
акцепторлық деңгейімен сәулеленіп ... ... ... ... ... ... ... және Фэн бақылаған.
Қоспа көп ендірілген индий антимонидінің кристалдарының сәулелену
спектрі (n=4,8(1017 см-3 теллур ендірілген) таза кристалдардың сәулелену
спектрінен кеңірек. ... ... ... сызығының ені
60 мэв құрайды, ал сәулеленудің максимумы 297 мэв энергияға сәйкес келеді.
Сәулелену спектрінде үлкен шұңқыр СО2 жұтылуына сәйкес келеді. ... ... ... ... 222 мэв ... ... ... толқынды қанатында иілу түріндегі әлсіз сызыққа рұқсат
етіледі. Қоспа көп ендірілген ... ... ... ... ... күйімен өзара әсерлесу нәтижесінде ұлғаятындығын және тиым
салынған зонаның енінің таралатындығын көрсетеді. Бұл ... 12 К және ... ... ... ... ... спектрінің ерекшеліктері
зерттелді. Жоғарыда айтылғандардан индий антимонидінің (сәулелену
спектрінің) ... ... ... жүмыстарының көбінде, не
таза кристалдарға не 4,8(1017 см-3 аспайтын концентрацияға дейін қоспа
ендірілгендер туралы мәліметтер бар. Біз концентрациясы 5(1017 см-3, ... ... ... ... ... ... ... әсіресе n>10 см-3 кристалдарына тереңірек зерттеу
жүргізілу керек деп есептейміз. Дәл ... ... ... ... және ... ... байланысқан бірқатар қызықты
эффекттер [12] табылды. Қоспа күшті ендірілген n-типті индий антимонидінің
кристалдары, сәулелену процестерін зерттеу үшін n ... ... ... ... ... ... ... тудырады.
Ферми энергиясы тиым салынған зонаның ((0,22эв) еніне жақын болады. Тағы да
бір қызығы күшті қоспа ендірілген индий ... ... ... ... шама ... тиым ... ... еніне
жуықтайды.
1.3 Галлий антимонидінің зоналық құрылымының ерекшеліктері
Алмаз құрылымы тәрізді, периодтық жүйенің үшінші және бесінші
топтарының ... ... ... ... кристалдық қүрылым
өзара кіріспелі екі гранецентрленген кубтық торлардан тұрады. Бұл құрылым
екі тор атомдарының түрліше болуымен алмаздан ерекшеленеді. Көп жағдайда
құрылымы мырыш тәрізді ... ... ... спектріне
ұқсас келеді. Негізгі ерекшеліктері инверсияға қатысты симметрияның
шоқтығымен түсіндіріледі.
Егер спин-орбиталдық әсерлесуді ... онда ... ... X
және L нүктесіндегі экстремумдармен ажыратылады ІnSb, ІnАs, GаSЬ, ІnВ ... ... ... ... ең ... ... ... GаSЬ және GаАs сияқты осы қосылыстардың кейбіреуінде X және L
нүктесіндегі басқада жоғарғы ... ... ... ... минимумға жақындығы соншалықты бұл тасмалдау құбылыстарында
оптикалық процестер ... тағы ... ... роль атқарады.
Галлий антимонидін қысымға байланыстылығын [13] зерттеу барысында
Брилиюэн зонасының орталығында ... ... ... ... ғана ... сонымен қатар және бағытындағы қосымша
минимумдарды да ескеруді қажет етеді. Галлий антимонидінің термоЭҚК, Холл
тұрақтысының электр кедергісінің ... ... ... мен ... ... Р ... пайда болады.(с- негіз қалыңдығы).
Эпитаксиалдық қабатты өсірудің бастапқы кезеңінде, гетероструктураның
бос энергиясының минимум болуына тырысатындығын ... ... ... деп ... Шындығнда, негіздің бетінде тор түйіндерінде
атомдардың периодты орналасуынан болатын потенциалды бедер ... ... ... жеке ... ... торын жалғастыра құрып, потенциалдық
шұңқырларға орналасқан энергетикалық тиімді. Атомдар тығыздығының өсуіне
байланысты қабат затына тән атом аралық өзара әсерлесу күші ... ... ... ... ... ... атом ... қашықтықтар
бірдей болатындай эпитаксиалдық қабат пен негіздің деформациясына әкеледі,
яғни
аi1 = аi2 ...... ... бен ... ... ... ... бір- біріне жуық болғанда, бөліну шекарасында деформацияның
секірмелі өзгерісі
ε2іі–ε1іі ≈ ≡-f1
(1.5.3)
1-сурет. Гетероструктура қалыңдығы бойымен қоспа концентрациясының ... ... (б) ... координаттарға тәуелді емес. f1- тор периоды сәйкессіздігі. εхх, εуу
деформациясы ... ... ... ... =- ... ... ... Сондықтан, егер қабаттың бастапқы торы кубтық
симметриялы болса, онда тордың тетрогональдық ауытқуы пайда ... 2 = ау 2 ≈ а2 (1+ ... аz 2=(1+ εуу) ... ... мен ... ... арасындағы айырмашылық
белгілі бір дәрежеде шартты екендігін ескертеміз. Бұл олардың пайда ... ... және ... релаксациялану шартының
әртүрлілігін көрсетеді. Термиялық кернеу өзінің максимал мәніне жоғары емес
температураларда, көбінесе А3 В5 ... ... ... ... аз ... ... температурасында жетеді, ал
сәйкессіздік кернеуі эпитаксиалдық қабат өсу барысында, яғни жоғары
температурада, гетероструктура жеткілікті иілгіш болған жағдайда пайда
болады. ... екі ... де болу ... бір тор ... ... ... ... таралуы бірдей сипатта болады. (тек
∆α ∙ ∆Т ∆а / а-ға ... ... ... ... ... ... ... берілген материалда дислокация болуына
сәйкес келетін шектік кернеу шамасынан артық болатын болса, онда ... ... ... ... ... айтылғандай,
эпитаксиалдық структураларда дислокация пайда болуының негізгі себебі
сәйкессіздік кернеуі болып табылады. Бұндай дислокацияларды сәйкессіздік
дислокациясы (СД) деп атайды.
Сәйкессіздік дислокациясы бөліну ... ... ... және
түзу сызықты дислокациялық сызықтар торын түзеді деп есептелінеді. Сонымен
қатар дислокациялар бөліну шекарасына негізден келіп түсуі немесе
өсірілетін қабатқа ... ... ... ... ... арқылы өтуі
мүмкін. Бұндай жағдайда сәйкес ... ... ... ... ... және ... ... бұрыш жасай бағытталады.
Гетероструктураларда серпімді кернеудің релакциялану процесін сипаттау
үшін ... ... ... бірі ... пен Ваньдер-Мервенің 1969
жылы жарық көрген жұмысы [5] болып табылады. Бұл жұмыста қарастырылған
теорияның ... ... ... ... бір ... ... жеткенде
біртекті серпімді деформацияланған күйден бөліну шекарасы жазықтығында
сәйкессіздік дислокациясы пайда болатын күйге өту байқалатын қалыңдық
болатындығын алдын ала ... ... оның ... ... ... онша дәл ... ... қабаттың қалыңдығы мен қалдық
серпімді деформация нақты ... ... ... ... ... анағұрлым үлкен болады. Бұндай жағдайлар А3
В5 тобы негізінде алынған гетероструктураларға тән ... ... ... ... болуының негізгі механизмі Бюргерс
векторы бөліну шекарасына көлбей ... ... ... өсіп ... ... ... ... Бұндай жағдайда өсіп шығатын
дислокация, оның бір бөлігі бөліну ... ... ... ... ... ... ... орын алатындай болып
иіледі. Дислокацияның керілу күші мен дислокацияға эпитаксиалдық қабат
жағынан әсер ... ... ... ... ... қабатының критикалық
қалыңдығы үшін мынадай өрнек алынған:
фотолюминесценция сызығы максимумының 77 және 300К ... ... ... да орын ... ... ћv max (77К)- ћv max ... шамасы дислокация тығыздығының N мәні аз ... ... мЭв ... = ... b- ... Бюргерс векторы шамасы, α- дислокация
сызығы мен Бюргерс векторы арасындағы бұрыш, λ- сырғанау бағыты мен бөліну
шекарасы жазықтығындағы, осы ... пен ... ... ... перпендикуляр бағыты арасындағы бұрыш.
Эксперимент нәтижелері t0 - ның нақты мәні (1.5.2) формуласымен
есептелген ... ... ... ... ... ... және де ... шамасы кеміген сайын бұл алшақтықтың
өсетінін көрсетеді. Бұндай алшақтықтың (1.5.2) ... ... ... ... ... ... эпитаксиалдық қабатқа өсіп шығатын дислокацияның майысуынан
болатын сәйкессіздік дислокациясының түзілуі, көптеген зерттеу
жұмыстарында байқалған. ... ... ... түрде экспериментті
қанағаттандырарлық теория жоқ. Оның себебі теориялық қарастыруларда
көптеген жеңілдіктер жіберілуден.
Эпитаксиалдық структуралардағы серпімді кернеудің релаксациялану
ерекшеліктерін қарастырғанда ... ... ... ... ... де ... ескеру қажет. Көптеген эксперимент нәтижелері,
структураны өсіру барысында, әсіресе ... ... ... ... елеулі қайта таралуын болдыратын, негіздің
пластикалық иілетіндігін көрсетеді. Системада серпімді кернеудің
релаксациялану процесіне негіздің пластикалық деформациясының қосатын ... ... ... ... ... ... және де ... температурасындағы олардың механикалық
қасиеттерінің қатынастарымен анықталады.
Практикада гетероструктураның ... ... ... ... өтуінің критериіне эпитаксиалдық қабаттың белгілі бір
қалыңдығындағы кризистік сәйкессіздік ... ... ... Дислокация
тығыздығының бөліну шекарасында тор периоды сәйкессіздігіне тәуелділігін
зерттеуге ... ... ... Бұл жұмыстар зерттеулерінің
нәтижесінен кристалдық торы ең жоғары жетілген эпитаксиалдық қабат
эпитаксия ... ... ... тор периоды сәйкессіздігі
нольге жуық немесе тең болғанда алынады деп қорытындыланады.
∆а≈0 аймағында көлбеулік ... ... да, ... тығыздығы да минимал болады.
1.7 InAs және GaSb ... ... ... ... қасиеттері
А3 В5 тобы қатаң ерітінділерінің ішінде ерекше орын алатын ... тиым ... ... ені 2 ÷5 мкм ... ... ... келетін
қатаң ерітінділер. Бұндай қоспаларға InAs, InSb және GaSb ... ... ... ... қатаң ерітіндісі тиым салынған зона енінің өзгеру аймағының
кеңдігімен (1,5÷5 мкм) көңіл ауарады. ... ... ... GaSb және ... изопериодты қатаң ерітінділер өсіруге мүмкін болады.
Құрамы жағынан GaSb-ге жуық In1-x GaxAsySb1-у ... ... ... [6,7] ... ... ... құрамы х = 0,91 ÷ 0,92, у = 0,07 ÷ 0,08, GaSb ... ... ... әдісімен алынған GaSb және In1-x GaxAsySb1-у
эпитаксиалдық қабатының фотолюминесценция спектрі зерттелген. Қоспа
ендірілмеген GaSb эпитаксиалдық қабаттың 4К ... ... ... мен ұсақ ... ... ... ... бірқатар максимумдары байқалған. Ал қоспа
ендірілмеген InGaAsSb қатар ерітіндісінің (4-300К) температура
аймағындағы спектрінде бір ғана сәулелену ... және оның ... ... ... еместігі байқалған. 300К температурада
ћvmax=0,64эВ, бұл зерттелініп отырған қатаң ерітіндінің теориялық
есептелген тиым салынған зона еніне Еg сәйкес ... ... ... ћvmax 710 ... ... ... (4К). Бұл ... ерекшеліктері [7] авторларына оның максимумы күй тығыздығы шеті
қатысуымен болатын квази зона ... ... ... ... негіз болады. Осыған байланысты, қатаң ерітіндіде ең жақын ұқсас
GaSb -ге тән, структураның меншікті нүктелік ақауларымен байланысқан
акцепторлық ... ... деп ... ... жұмыстың авторлары сонымен қатар n және p типті ... мен GaSb ... ... ... спектрін
қоспалау дәрежесіне байланысты қарастырған. Зерттеу нәтижесінде p-
InGaAsSb қатаң ерітіндісінің фотолюминесценция спектрі NGe =1 ∙ 1019см-3
жеткенде ... ... ... ... ... осындай
жағдайлардың болуы ұсақ акцепторлар қатысуымен болатын шектік сәуллену
өтуінің үлес көрсетеді. Бұл 4К ... анық ... ... онда бл
өтулер басым болады. Ал n- InGaAsSb эпитаксиалдық қабатының
фотолюминесценция спектрінде NTe өсуіне ... ... ... ~ ... ... ... центрлердің қатысуымен болатын өту пайда болады
және 77К ... ... ... интенсивтігі кемитіндігі
байқалады. NTe артқанда интенсивтіліктің кемуі төмен температураларда Еg ... =75-80 мэВ ... ... ... ... ... қосатын үлесі
артатындығынан түсіндіріледі.
[7] жұмыстың нәтижелерінен изовалентті ауыстыру рекомбинацияланатын
центрлер концентрациясын елеулі кемітеді, бұндай центрлер структурадағы
меншікті нүктелік ақаулар ... ... ... ... ... қатар
изовалентті ауыстыру қоспа ендіргенде рекомбинациялану центрлері
түзілуінің ықтималдығын ... [7] ... ... ... А3 ... басқа элементтерінде және олардың негізінде алынған қатаң
ерітінділерінде де орын алады және ұқсас болады.
[6] жұмыста Ga1-у Inх Sb1-уAsу /GaSb (х=0,08, ... ... ... қабат пен негіз
торлары периодының сәйкессіздігінің әсері қарастырылған. Қоспа ендірілмеген
Ga0,92 In0,08 ... ... ... фотолюминесценциялық
спектрінде зона аралық ћv1 өту жолағымен ... ... ... ... ... ... ... келетін у-тің шамасына
байланысты ћv1-ден 24-29 мэВ аралықта ћv2 сызығы бар. Бұл [7] ... ... ... келеді. Сәйкессіздік дислокациясы жоқ
структуралардың зона –зона жолағы фотолюминесценция максимумы
интенсивтілігі сәйкессідік дислокациясы бар структуралардағыға қарағанда
2÷ 5 есе ... ... ... ... ... псевдоморфты өсіру
аймағында фотолюминесценция интенсивтілігі эпитаксиалдық қабат пен негіз
торлары период ... ... ... ... елеулі кемитіндігі
байқалады.
Фотолюминесценция спектрінің түрі [6] жұмыстың авторларына зона- зона
жолағы интенсивтілігінің сәйкессіздіктің өсуіне байланысты кемуін сәуле
шығарусыз өту ролінің ... ... ... ... жұмыста сәйкессіздік дислокациясының жоқ болуы псевдоморфты (=
10-3) өсу ... ... кең ... ... ... алу үшін жеткілікті қажетті шарт бола алмайтындығы
көрсетілген.
Тар зоналы жартылай өткізгіштерде сәулелік рекомбинацияның кванттық
шығысының кемуінің негізгі механизмі тиым ... ... ені Еg спин ... ...... жуық қоспаларда ықтималдығын артатын сәуле
шығаруынсыз Оже-рекомбинациясы болып табылады. Бұндай ... InAs, GaSb және ... ... жасалған InGaAsSb
қатаң ерітінділері жатады. Сонымен қатар тиым салынған зонасы ені 1,6 мкм-
ден (InAs) ... ... Ga1-у Inх ... ... ... ... ... өзгеруіне байланысты Оже- рекомбинациясы
әлсірейтіндігін күтуге болады.
Құрамы ... жуық InGaAsSb ... ... алу ... ... ... ... приборлар жасауда қолдануды қарастыруға
бірнеше жұмыстар арналған. Дегенмен, λ= 3,0-4,5 мкм ... ... InGaAsSb / InAs ... люминесценциялық
қасиеттері туралы мәлімет жоқ. InGaAsSb қатаң ерітіндісіне ұқсас ... ... InAsSb ... орын ... Бұл қатаң ерітінді
қасиеттерін зерттеуге жеткілікті дәрежеде көптеген жұмыстар жасалынған.
[8] ... ... ... ... ... InAs1-х Sbх қатаң
ерітіндісінің фотолюминесценция спектрі өлшенген. Бұл жұмыста 0≤х≤0,12
аралығында тиым ... зона ені 300К ... ... 0,27 ... өзгеретіндігі, және де тек тасмалдаушылар рекомбинациясы индий
арсенидтегідей Оже механизмімен анықталатындығы ... ... 77, 195, 300К ... InAs0.87 ... ... фотолюминесценциялық спектрін зерттей отырып,
температура 77-ден 300К –ге дейін өзгергенде ... ... 4,20 ... дейін ығысатындығы алынған. Авторлар 77-300К
температура интервалында фотолюминесценция спектрі максимумының
энергетикалық орнының температуралық ығысуы онша ... емес (~11 ... тиым ... зона ені ... осы қатаң ерітіндіге өте жақын, ұқсас
InAs –тегіде әлдеқайда үлкен және ~60 мэВ ... ... осы ... тән деп ... ... InGaAsSb қатаң ерітіндісінің люминесцен-циялық
қасиеттері туралы мәлімет жеткілікті зерттелмеген. Ал 3-5 мкм ... ... ... ... жоқ ... осы ... ... зерттеуге көңіл аударуды қажет етеді.
ІІ. Галлий және индий антимонидінің фотолюминесценциясын
зерттейтін қондырғының сипаттамасы
2.1 Таңдау және үлгілерді дайындау
Жартылай ... ... ... ... ... ... үлгілердің мынандай параметрлерін білу қажет.
Тасымалдаушылардың концентрациясы Холл коэффицентінің ... ... ... Ол үшін ... ... бойынша қорытпадан
өсірілген монокристалдардың бойынан оське көлденең қалыңдығы d=1мм шайбалар
кесіліп алынады.
Үлгінің геометриялық ... ... ... ... ... ... әсер ететіндігі эксперименттік және теориялық түрде
көрсетілді. Холл кернеулігінің де шамасы үлгінің пішініне қатты тәуелді.
Тек үлгінің ұзындығы | l | оның ... | d | ол төрт есе ... ... ... ЭҚК шын мәні ... барлық зерттелген үлгілер
1/d>=3 шартын қанағаттандыратын өлшемдерге ие болды.
Дайындалғаннан соң үлгілер біртектілікке тексерілді. Кесу және өңдеу
жолымен үлгілерге өлшемі ... ... ... ... беті М14 және М17 ... ... ... Содан соң
үлгілер ағын сумен, спиртпен жуылады және кептірілгеннен кейін ... ... ... сумен жуылғаннан және
кептірілгеннен кейін үлгілерге электрлік өлшеулер паяльниктің көмегімен
таза индиймен дәнекерленген. Оптикалық зерттеулер үшін ең біртекті ... ... Холл ... және ... ... бойынша қозғалғыштығын бірнеше рет өлшеулердің нәтижесі бойынша
жүргізілді. Осындай тәсілмен таңдалған үлгілердің контактілері алынып
тасталды және үлгілер 200 мкм қалыңдыққа дейін ... ... ... ... ... айнадай жалтырағанша 1:1:5 дайындалған уксус және
азот қышқылдарының қорытпа ерітінділеріне салынады. Осылайша дайындалған
үлгілерде индий және галлий антимонидінің ... ... ... зерттеу үшін қондырғының
сипаттамасы
Сұйық азоттың температурасында индий антимонидінің кристалдарын зерттеу
үшін оптикалық ... ... ... ... арнайы криостат
пайдаланылады. (2-сурет).
Үлгі жоғарғы және ашық Дьюар ыдысының ішіндегі жез ваннада орналасқан.
Дьюар ыдысы тігінен және көлденеңінен ... бар ... ... ... ... әр ... қалыңдықтағы
үлгілердің беттерін монохроматордың саңылауынан бірдей қашықтықтан
орналастыру үшін қажет.
2- ... ... ... зерттейтін қондырғы схемасы
Кристалл шығаратын сәуле беті ашық ... ... ... ... ~18 см) ... айнамен жиналады. Қосылатын сәулелер сфералық
айнадан кейін жазық айнаның көмегімен монохроматор жаққа қарай бағытталады
және оның саңылауына фокусталады. Сфералық айнаның ... ... ... ... ... ... бөлігін жинауға мүмкіндік береді.
Индий антимонидінің кристалдарындағы люминесценция толқын ұзындығы
1,0648 мкм, сәулелену ... – 1,5 Вт АТ – 2 ... ... ... жою үшін (Н2О және СО2) барлық оптикалық жүйе
(кристалы бар Дьюар ыдысы, монохраматор және қабылдағыш) ... ... ... және ... ... тазартылады.
Үрлеу басталғаннан бір сағаттан кейін су буының және СО2-нің жұтылу
сызықтары толығымен жойылады. ... ... оның ... ... ... бірнеше үлгінің фотолюминесценция спектірлерін
алуға мүмкіндік береді. Лазердің сәулесін кристалл бетіне туралы Дьюар
ыдысы орналасқан тіреудің көлденең регулировкасы арқылы іске асырылады.
Корпустың ... ... ... бар, ол арқылы азот ваннаға және
Дьюар ыдысына, сондай-ақ эксперимент кезінде қабылдағышқа қойылады.
Фотолюминесценцияның спектрлерін зертеу үшін ... ... және ... ... байланспайды. Ваннадағы азот Дьюар ыдысындағы азотпен
байланспайды, сондықтан сыртқы ыдыстағы ... ... ... беті ... ... сәулесі және люминесценциялық сәулену тыныш-шекара азот ауа
арқылы өткенде ... ... ... және ... ... ... болатын сәулелердің флуктуациясынан пайда
болатын қосымша шудың көзі жойылады.
Қоздыратын жарық түсіретін кристалдың беті арқылы шығатын
рекомбинициялық сәулелену тіркелді және ... ... (2-7) ... ... зерлеленуді зерттеуге мүмкіндік беретін 100 штр 1мм
торы бар торлы монохраматор МДР-2 мен анализ жасалды.
Фотолюминесценцияның сигналы 77 К ... ...... тіркелді. Үздікті сәулеленудің әсерімен қабылдағышта
төртбұрышты пішіндегі сигнал қалыптасады. Радиациялық шуды әлсірету және
жарық түспес үшін қабылдағыш ... ... ... ... ... үшін алдын-ала кішірейткіш пайдаланылады. Лазердің
сәулесі, жиілігі 1350 Гц механикалық модулярмен бөлінеді.
Галлий антимонидінің фотолюминесценциясын сұйық азоттың
температурасында зерттеу үшін ... ... ... ... ... галий антимонидінің сәуле шығару спектрлеріндегі облысқа
сәулеленуді жақсы өткізеді. Бұл ... ... ... үшін және ... ... үшін тігінен орналастырылған сфералық айнамен шектеледі.
GаSb кристалындағы тепе-теңсіз тасымалдаушылардың қозу сәулелену қуаты
10мВт толқын ұзындығы 1,15 мкм ... ... ЛГ-126 ... сәулелену жиілігі 650 Гц механикалық модулятормен бөлінеді.
Рекомбинацияның сәулелену толқын ұзындықтары 0,4 мкм -12 мкм дейінгі
кең интервалындағы сәулеленуді жіктеуге ... ... 600.300 және ... 1мм алмастырғыш репликасы бар СГ-50 (Жапония) торлық ... ... ... ... ... ... ... РbS қабылдағышын пайдаланды.
Сигнал күшейтілгеннен және синхорнды детектрленгеннен кейін
өздігінен жазатын құралда тіркеледі. (3-сурет)
3- сурет. ... ... жөне ... ... ... ... ... сигнал көзі
6-синхронды детектор 7-белгі көзі 8-сигнал жазғыш
ІІІ. Галлий және индий ... ... ... n - ... ... антимонидінің қоспа ендірілген кристалдарының
фотолюминесценциясының спектрлері
4-суретте 77 К температурада жазылып алынған индий антимонидінің
кристалдарының фотолюминесценциясының спектрлері келтірілген .
77 К температурада ... ... In ... [1] ... ... ... ... см-3 концентрациясы
бар индий антимонидінің сәулелену спектрлерінің максимум hv=244мЭв бір ... ... ... жартысындағы сызықтың ені шамамен 30мэв
құрайды. Бұл сызық электрондардың өткізгіштік зонадан валенттілік ... ... ... пайда болады деп айтады. Осы жұмыста n-типті
индий антимонидінің n>8,5·10см-3 концентрациясынан фотолюминесценция
спектрлерінің ұзын ... ... және т.б ... бақылаған жаңа
сәулелену сызығы пайда болды. Осылайша, донорлық қоспалардың
концентрациясының артуымен негізгі сәулелену қоспа ендірілу
дәрежесінің ... ... ... ... ... ... ... екі
сызықтан тұрады.
5-суреттерде бірнеше n-типті индий антимонидінің фотолюминесценция
спектрлері келтірілген. 4-суретте екі энергетикалық ... ... 13·1018 см-3 ... дейін шамамен тұрақты (30-40 мЭв)
болып қалады, ал содан соң ... ... ~80 мЭв ... ... бастайды. Ұзын толқынды қанаты донорлық қоспалардың концентрацияның
артуымен спектрдің үлкен энергиялар жағына қарай ығысады. Сәулелену
сызығының интегралды интенсивтілігі ... ... ... ... энергиялар жағына қарай ығысады. Сәулелену сызығының
интегралды интенсивтілігі электрондардың концентрацияның өсуімен
төмендейді.
Эксперименттік нәтижелерді индий антимонидінің зоналық құрылымының
ерекшеліктерін: зонадағы электрондардың спектрлерінің ... ... - ауыр ... эффективті массасы) ескеріп
түсіндіруге болады. Біріншіден егер кемтіктердің температурасы тордың
температурасы мен бірдей және фотолюмин-есценцияның ... ... ... ... ... ... ... пайда болады десек,
онда жолақтың максимумы тиым салынған зонаның енінің ~Eg энергиясына жақын
болуы керек еді, ол экспериментте ... ... тепе – тең ... ... ... ... температурасынан едәуір
айырмашылығы бар және осының нәтижесінде К ... ... ... – тең ... векторы бар валенттік зонада кемтіктердің
жеткілікті саны болады десек, басқаша ... ... ... ... жолағының максимумы Eg – ға қарағанда мысалы n~1018 см-3 болғанда
5-суретте максимум осы концентрация үшін эксперименттік берілгендерге
сәйкес келетін ~2Eg – ға тең ... ... ... ... ... ... бұл үшін кемтіктердің эффективті температурасы мынаған тең
болады деп болжау керек.
Спектрдің қысқа толқынды бөлігі, егер ол Ферми деңгейінде
орналасқан электрондардың валенттік ... ... ... ... яғни тікелей емес ауысулар нәтижесінде,
пайда болады десек экспериментпен дәлірек келеді. Мұндай процесте импульс
фотоқыздырылған кемтіктерден зарядталған донорларға беріледі. Ауыр
кемтіктердің еркін жүру ... ... l – ді ...... ... анықтауға болады.
Мұндағы έ – кемтіктің энергиясы, ND – ... ... ... ΔЕ – Ф(U) ≈ln U ... кемтігінен берілген
энергия Е ≈K0T – ны қойып ND =1019 см-3 та l=4·10-8 см аламыз, ... ... ... ... ... емес ... ... берілуін
қамтамасыз етеді. Өткізгіштік зонасының параболалық заңдылықтан ауытқуын
ескеріп және жеңіл кемтіктердің үлесін ескермей, оптикалық ауысулардың І
салыстырмалы интенсивтілігі үшін өрнекті ... ... ...
ЕF – Ферми энергиясы, Еg –тиым салынған зонаның ені, Т –
температура, l+х/l+3 ... ... ... ... ... - ... зонадағы күйлердің тығыздығы.
- электрондардың энергия бойынша таралуының Ферми функциясы
параболалық емес өткізгіштік зонасы үшін ЕF мынаған тең
(4)
5 – суреттерде бірқатар зерттелген ... үшін (3) ... ... нәтижелері келтірілген. Бұл формула ~2·1018 см-3
концентрацияға дейін сәулелену спектрінің қысқа ... ... ... ... тұр. ... ... донорлық
қоспалардың концентрациясын ары қарай арттырғанда (n>2·1011 см-3)
эксперименттік максимумының теориялық есептеулереден қалып қалатындығы
көрініп тұр. Бұл қалып қою, n≈1,3 ∙ 1019 см-3 ... E=100 мЭв ... ... ... Т=77 К ... антимонидінің фотолюминесценциясының спектрі
а) n = 2-1016см -3; б) n = 5,4-
1016см -3; в) n = ... ... Тура ... а) ... ... 1-1,25-1018см-3;2-4Д-1018см-3; 3-9,6-1018см -3
6-сурет. n-типті индий антимонидінің фотолюминесценциясының
спектрі,
hν, мЭв
hν, мЭв
280 ... п- ... ... ... фотолюминесценциясының спектрі, Т=77
К
а) 4,4- 1017см-3; б) 5,8- 10 17 см -3 ... ... ... Үзікті
сызық-теория.
hν, мЭв
8-сурет. Тура 7-суреттегідей. а) n = 1,68-10 18см -3; б) n = 9.8-
1018см -3
9-сурет. Тура 7-суреттегідей. а) 9,8∙10 18 см -3; б)1,3 ... ... • -) - ... ... дәрежесіне тәуелділігін ескеріп жүргізілген
фотолюминесценция спектрі;
(- х -) - қисығын есептеу кезінде донорлар концентрациясы
флуктуациясының ... ... ... ... ... ендірілген германийдің жұтылу спектрін
түсіндірген модель арқылы көрсетуге болады.
InSb кристалының сәулелену сызығының қысқа толқынды бөлігінің
теориядан ауытқуы фотоқоздырылған ... ... ... ... ... n – типті InSb кристалындағы
фотоқоздырылған кемтіктердің энергетикалық бөлінуін ... ... оң ... ... босап қалады да, өткізгіштік зонада
теріс электрондар пайда болады. InSb – де ... ... ... 4 – 15 мЭв, эффективті Бор радиусы ~ 500 Å ... ... кез – ... бір ... ... фонының
әсерінен оң немесе теріс зарядтардың пайда болуы мүмкін. Валенттік зонада
кемтіктер осындай бос орындармен байланысады да, тиым салынған зонада
деңгейлер пайда болады. ... ... ... ... өзгерісі
төмендегі формуламен анықталады.
мұндағы Н0 – кемтіктің орналасу деңгейі.
Егер ... ... ... онда , яғни ауыр ... түбінде орналасады да болады. шамасы үлкейген сайын
флуктуация да артып отырады.
Есепті жеңілдету үшін флуктуация кезінде ... ... жоқ ... ... еді, ал ... болу мүмкін емес. Сондықтан фотокемтіктердің
басым көпшілігі байланысқан ... ... ... яғни ол
Сөйтіп, InSb кристалында донорлар концентрациясы артқан сайын,
қоспалардың әсерінен байқалатын флуктуацияны есептеу ... ... ... ... ... оның ... толқынды
бөлігінің максимумының қоспалар флуктуациясын есептеу нәтижесінде теориямен
сәйкес келуін көрсетпейді, дегенмен біршама жақындатады.
InSb фотолюминесценция спектрін ... ... тиым ... ені ... деп алынады. Шындығында қоспа концентрациясы артқан
сайын жартылай өткізгіштердің тиым ... ... ені ... ... фотолюминесценция спектрі (1) формула арқылы тиым
салынған зонаның енінің концентрацияның ... ... ... ... зонаның түбіндегі электрондардың эффективтік массасының азаюын
ескеріп есептегенде де экспериментпен толығымен сәйкес келмейді.
Мосс – Бурштейн эффектісін зерттеу нәтижесінде қоспа көп ... ... ... ... ... ... сәйкес келуі Ферми энергиясының заряд тасымалдаушылар мен ... ... ... ... ... [9.10] көп ... ендірілген жартылай өткізгіш
қоспаларында электрон мен электронның, электрон мен қоспаның әсерлесуі
нәтижесінде Ферми энергиясының эффективті ... ... ... ... мен ... ... мен ... ескерілмеген Ферми деңгейінің энергиясы.
- электрон мен электронның әсерлесуі ескерілген түзеткіш
мұндағы Ферми деңгейіндегі электрондардың ... ... мен ... ... енгізілген түзеткіш
мұндағы
- қоспа ионның экрандау радиусы
- Бор ...... ...... ... ...... тұрақтысы
e0 – электрон заряды
mn – Ферми деңгейіндегі электрондардың эффективті массасы
Ферми деңгейі энергиясының қоспа концентрациясына байланыстылығын
ескеру InSb кристалының теориялық фотолюминесценция ... ... ... жақсарта түседі.
Жоғарыда көрсетілген теориялық есептеулер, яғни:
а) донорлар концентрациясының флуктуациясы
б) тиым салынған зона енінің қоспа концентрациясына байланыстылығы
в) көп қоспа ендірілген ... ... ... ... ... фотолюминесценция спектрінің қысқа толқынды бөлігінің
энергияның кему жағына ... ... ... мүмкіндік береді.
3.2 Қоспа ендірілген галий антимонидінің кристаллдарының
фотолюминесценциясын зерттеу
Селен және теллур (77 К температурада Sе және Те ... ... ... 9 ∙1017 см-3 және 1,8 ∙1017 - ... см-3 құрайды) ендірілген n-типті галлий антимонидінің кристалдарының
фотолюминесценция спектрлері зерттелді. ... ... ... ... ... сәйкес келеді.
Көрсетілген жағдайлардағы фотолюминесценция спектрлері
құрамдық емес кең сызықты сипаттайды. 10,11-сурет. ... ... ... ... ... сызығының максимумы үлкен энергиялар
жағына қарай ығысады, ал сызық кеңейеді. Сәулелену сызығының максимумының
энергиясы әрқашан тиым салынған зонаның оптикалық енінен едәуір ( ... кіші ... Бұл ... ... ... ... ... акцепторлық деңгейге ауысуы нәтижесінде пайда болуымен
түсіндіріледі, мысалы галлий ... ... да ... ... ... ... ... ауысуымен; Егер n-GaSb (Nx=2 1017 см-3 Е f
=0,029 эв) азғындауға дейін қоспа ендірілген болса, онда акцепторлар екі
рет теріс зарядталған болып ... ... ... яғни (∆n, ... ... ... бір рет теріс зарядталатын акцепторлармен тез
қамтылады. Демек тасымалдаушылардың рекомбинациясы кулондық ... ... ... ол сәулелену сызығының пішіні және сәулеленудің
максимумының өзгергендігінен көрінеді.
12,13 - суреттерде Sе және Те ... ... ... ... ... енінің және сәулелену максимумының концентрациялық
тәуелділіктері келтірілген. Суреттерден 5∙1017см-3 концентрацияға дейін
екі тәуелділікте бірдей болады да, ал қоспа ендірілу дәрежесін ... ... ... ... ... галлий антимонидінің кристалдары
үшін,
Nх > 1∙1018см -3 кезінде ... ... ... ... ... ... ... қысқа толқындар
жағына қарай ығысады, ол кезде Е Sеmах ... NХ ~ 7-1017 см-3 ... ... ... ол NХ > 7∙10 см-3 ... ұзын ... ... ығысады. Сәулелену сызығының жартылай енінің концентрацияға
байланыстылығы Еmах байланыстылығына ұқсас.
Өткізгіштік ... ... ... үшін сәулелену сызығының пішіні
келесі өрнекпен сипатталады.
І(Е) = р(Е)F(Е)N- (Е) (1)
р(Е)- өткізгіштік зонадағы күйлердің ... егер ... ... және ... деп есептесек, онда р(Е)~, Е
-электрондардың кинетикалық энергиясы:
Ферми ... ... ... үшін ... көбейткіші:
N (E) көбейткіші ауысулар акцептордың иондалған ... ... ... ... ... ескереді. Демек, үлкен
кинетикалық энергиясы бар электрондар үшін ... ... ... ... ... ... ... нәтижесі 10-суретте келтірілген.
Сәулеленудің максимумы орналасуы және сәулелену сызығының қысқа толқынды
қанаты Ферми деңгейінің орналасуымен ... ал ... ... ... ... күрт артуына байланысты болады.
12,13-суреттерде Ферми деңгейінің заряд тасымалдаушылардың
концентрациясына тәуелділігі келтірілген
(3Nx:8П)2/3
Концентрация Холл коэффициентін ... ... ... ... ... ... тұрғандай, сәулеленудің максимумының концентрацияға
байланысты қысқа толқынды жаққа қарай ығысуы ЕТеmax үшін Nx~1∙1018 см-3,
ЕSеmах үшін NХ~7∙1017 см-3 ... ... ... деңгейінің күйінің
өзгеруіне ұқсас.
Nх~1∙1018 см-3 болғанда, ЕТеmах тәуелділігі қанығады, ол өткізгіштік
зонаныңі L- аймағының толтырылуымен байланысты, себебі берілген
концентрацияда Ферми деңгейі L-минимумға ... Бір ... ... ... ... ... ... пайда болу керек.
Бұл спектрдің қысқа толқынды қанатындағы облыстың, тасымалдаушылардың ... ... мен ... ... ... ... тұр. Есептеулерде L-минимумдарда ауысулардың
қосатын үлесі ескерілген жоқ.
Сәулелену ... ұзын ... ... негізінен мына екі фактормен
анықталады: өткізгіштік зонасының түбіне жақын күйлердің тығыздығының
таралуымен және қоспа центрінің кулондық потенциалының экрандалуымен.
Галлий антимонидінде әрқашанда табиғи ... ... саны ... ) ... ... ... ... дәрежесіне дейін енгізгенде едәуір компенсациялану
процесі болады және нәтижесінде тиым салынған зонада қосымша күйлер
тығыздығы пайда болады. Бұл күйлердің ... ... ... Nх аб ... ... Статикалық экрандау потенциалы бұл жағдайда
мына түрде берілуі мүмкін.
Экрандалуды ... бұл ... ... ... ... өрнекті қосуға әкеліп соғады
яғни электронның энергиясын санаудың бастапқы нүктесінің ығысуына алып
келеді. Экрандаудың әсерін гэ 2 1018см -3 индий ... ... ... ... ... сызығының табиғатын түсіндіру үшін донорлардың
концентрациясының флуктуациясын тиым салынған зона ... ... ... ... сондай-ақ концентрацияның артуымен Ферми
энергиясының эффективті азаюын ескеру қажет екендігі анықталды.
Сәулеленудің ұзын толқынды шетінің концентрациясының артуымен үлкен
энергиялар жағына қарай ығысуы ... ... ... ... ... әдебиеттер
1. Becher W.M., Romdos A.K., Fan H.Y. Energy Band ... of ... Journ, Appl, Phys, 1961, V.32, N10, P ... Cordana N. ... Reflectivity Spectrum of Semiconductors with
zine-Blede Structure J.Appl. Phys, 1961, V.32, N10, P2151-2155
3. Cahn R.N,Cohen M.H. Hocol Pseudopotehtial Model for GaSb: ... Optical ... Phys. Rev.B, 1970, V.1, №6. P ... ... Л.В., ... Е.А., ... Ю.В. К вопросу о
струкруре зоны проводимости GaSb ФТТ,1989, т 3, №2,с 301-305
5.Liang G.J., Piller H., Sticrwalt D. L. Faraday Rotation ... and Holl Effect of Gallium ... Appl. Phys. ... V.12, №1, p ... Р.В., Матвеенко А.В., Векшина В.С. Ланг И.Г., Павлов С.Т.
Определение ... зоны ... GaSb из ... эффектов.
ФТТ, 1969, т.11, №11, с. 3287-3299
7.Брондт Н.Б., Диляшиев С.В., Дмитриев А.А.,Мощаяков В.В., ... Э. ... ... состояния в GaSb ФТП,1983, т.17, вып 4, с.664-672
8. Borlyre G. Investigation of the Energy Band ... of GaSb ... ... Method. Phys Stat. Sol, 1989, V.31, №2, Р673-
680
9. Johnson E.I., Fan H.Y. Jmpurity and Exciton Effects on the ... Eolges of III –V ... Phys. Hev, 1975, V.139, Nga, ... ... И.К., ... В.М. Фотолюминесценция антимонида галлия
легированного теллуром. ФТП. 1989. Т.4. вып4 с.649-655
11.Краузе А.С., Шретер Ю.Г. Фотолюминесценция р- GaSb в ... ... ФТП, 1971, т.5, №10, ... ... А.А. ... ... ... зоны полупроводников при
сильном легирований ФТТ, 1967, т.9, №1, с.369-375
13.Moss T.S., Hawkins T.H. ... ... form InSb Phys, ... V.101, №5, p 1609-1610
14. Брондт Н.Б., Диляшиев С.В., Дмитриев А.А.,Мощаяков В.В., ... ... ... ... ... в GaSb ... т.17, вып 4, ... R., Kane e.O. The Valence Band Structuree of the III-V
Compounals Phys.Chem Sol, 1962, V. 23, №10, ... Ч.О., ... С.А. ... Э.Р. ... синхронный
детектор с широким динамическим диапозоном ЖТФ, 1992, №5,с.103-104
17.Mooradion A., Fan H.Y. Recombination Emission in InSb Phys. ... V.148, №2, p ... Вуль А.Я., Бир Г. Л. ... Ю.В. ... ... серы ... ... ФТП, 1986, т.4, вып 12, с. 2331-2346
19. Zhang H.J. Callaway J. Energy Band ... and Optical ... Ga Sb. ... 1987, v.181, № 3, p. ... ... А.С., ... Е.И. Кристаллы антимонида галлия легированных
селеном и теллуром при гидростатическом давлении. ФТП, 1989, т.16, вып.3,
с.492-494.
21. Chaikina E.I., ... S.Sh., ... A.S. ... Te doped Gallium ... Crystals Phys.Stat.Sol (a), 1984, v.83, p.
541-545.
22. Зотова Н.В. и др. Письма в ЖТФ, 1988, т.12, № 13. ... ... Б.А. и др. ФТП, 1988, т.27, № 7, ... Берт Н.А., ... А.Т. и др. ФТП – 1982 – т.16. ... с. 60-67.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 42 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 1 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Сирек металдар8 бет
Автоматты басқару және ақпараттар теориясынан мәліметтер19 бет
Өндірістік қалдықтардан галийді алу жолдары57 бет
"Атмосферадағы оттегі эволюциясы және фотосинтез."9 бет
III - XI ғасырлардағы индияда феодалдық қатынастардың қалыптаса бастауы46 бет
Əлеуметтік статистика индикаторы6 бет
Абзимдер – каталитикалық белсенді антиденелер6 бет
Автоотмосферадағы оттегі эволюциясы және фотосинтез9 бет
Адамға қатысты түсініктер: индивид, жеке тұлға, даралық ұғымдарындағы көлемдік және мазмұндық айырмашылықтар жайлы6 бет
Антибиотиктер30 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь