Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 |

Преобразуя каждое из равенств (3)Ц(5), легко полуВ случае, когда направление электрического вектора чить возбуждающего света совпадает с направлением наблю1 - 22 r1 - 1 дения, излучение не поляризовано.

A =, (6) 1 + 2 r1 + Рассмотрим теперь поляризацию излучения в случае ( 2 sin 2 + cos 2) cos одноосного давления. Пусть при возбуждении фото1 - 22 8(r2 - 1) люминесценции за счет межзонных переходов относиA =, (7) 1 + 2 B - 2r2(3 sin2 2 - 1) тельное число переориентирующихся дефектов, захватывающих дырки, в общем числе дефектов, дающих 1 - 2A вклад в полосу фотолюминесценции 1.2 эВ, составля1 + ет A. Анализ поляризации фотолюминесценции 1.2 эВ в n-GaAs:Te при поляризованном резонансном возбу- 8(r3 - 1) =, (8) ждении в однодипольном приближении [17] показывает, B+r3(5cos2 2+6 2 sin 2 cos 2+2 sin2 2) Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. Сопоставление поляризации полосы фотолюминесценции 1.2 эВ в n-GaAs:Te при одноосном... где 1.2 эВ полосы излучения в n-GaAs:Te, характеризуются следующими величинами параметров:

B = 7cos2 2 + 6 2 sin 2 cos 2 - 2 sin2 2.

1 9, 1 = 0-0.26, 2 29, 2 = 0.26-0.

При измерениях величин r2 и r3 используется один образец в виде прямоугольного параллелепипеда, граДоля переориентирующихся дефектов A для каждого из ни которого соответствуют плоскостям (110), (110) и исследованных образцов может быть оценена из (6), (7) (001) [6,7]. Поэтому относительный вклад переориили (8) с использованием экспериментальных значений ентирующихся дефектов для этих измерений одинаков.

r1, r2 или r3 и оценок 2 и 2. Для образца, испольТогда, приравнивая правые части равенств (7) и (8), зовавшегося для измерений r2 и r3 в работах [6,7], это получим уравнение для определения 2, соответствудает значение A = 0.83-0.32. Для образцов 1Ц3 на ющего измеренным значениям r2 и r3. Подстановка в рис. 1 величины A соответственно лежат в диапазонах это уравнение величин r2 1.37 и r3 1.95 [6,7] 0.55Ц0.21, 0.44Ц0.17, 0.31Ц0.11.

дает одно из решений 2 2840. Другое решение 2 145 не может удовлетворить равенству (6) при экспериментальных значениях r1 = 1.3-1.5 (рис. 1 и ра4. Обсуждение результатов боты [6,7]), поскольку согласно определению 0 A и заключение и 0 2 1. Физический смысл этого результата состоит в том, что при 2 145 ось оптического диполя в любой конфигурации близка к исходной триго- Прежде всего отметим, что приведенный выше анализ нальной оси переориентирующегося комплекса VGa-TeAs поляризации фотолюминесценции позволил однозначно и индуцированный давлением переход этих комплексов определить положение осей оптических диполей излув конфигурацию с меньшей энергией (выстраивание чающего и поглощающего состояний исследуемых дедисторсий) слабо меняет суммарную поляризацию излу- фектов, несмотря на то что использованные для этого чения всей системы, т. е. r1 должно оставаться близким уравнения имеют несколько действительных решений.

к 1 (меньше 1.3) даже при A = 1 и 2 = 0.

Полученные результаты свидетельствуют, что оси диС другой стороны, решая систему равенств (1) и (2) полей, описывающих поглощение и излучение света, заотносительно 1 и 1, можно получить метно различаются и в обоих случаях сильно отклонены от направления исходной тригональной оси комплекса tg VGaTeAs. Подобное поведение связано со статическим эффектом ЯнаЦТеллера. Действительно, если этот эф1 tg 2 tg2 2+ (2tg2 2-1) 1+ (2tg2 2-1) 2 2 фект и вызванные им три эквивалентные моноклинные =, конфигурации отсутствуют, то ось оптического дипо(2tg2 2 - 1) ля должна совпадать с тригональной осью комплекса (9) VGa-TeAs. В противоположном случае, когда влияние донора в комплексе пренебрежимо мало по сравнению с 1 3(1 + 2) 1 = -, (10) янЦтеллеровским взаимодействием, поведение комплек2 2(1 + 2) +C(1 - 22) са становится подобным поведению изолированной вагде кансии VGa, которая, согласно результатам [20], благодаря эффекту ЯнаЦТеллера искажена тригонально. Отсюда C = 3- cos 1 cos 2(cos 1 cos 2+4 sin 1 sin 2).

1 следует, что в этом случае направление оси оптического диполя в каждой из трех эквивалентных конфигураций Подстановка в (9) 1 0.28 и 2 0.08 (рис. 3) должно стремиться к одной из осей 111 кристалла, и полученного выше значения 2 2840 дает две не совпадающих с осью VGa-TeAs. Таким образом, величины для 1: 855 и 137. Использование этих направление оптического диполя позволяет качественно значений в соотношении (10) показывает, что условию судить об относительной роли влияния донора и эффек0 1 1 при 0 2 1 удовлетворяет только та ЯнаЦТеллера в формировании электронных свойств значение 1 = 855. При этом из (10) следует, что комплекса.

Оцененное в предыдущем разделе значение 1 0.91 - 3.51 =. (11) показывает, что в поглощающем состоянии влияние 3.5 - 5.32донора и ян-теллеровского искажения сравнимы, хотя первое несколько меньше второго (ось оптического Это соотношение с учетом ограничений, накладываемых диполя отклонена на значительный угол как от оси на 1 и 2 по определению, позволяет установить, что величина 1 лежит в диапазоне 0Ц0.26, а величи- VGa-TeAs, так и от другой тригональной оси, лежащей на 2 Ч соответственно в диапазоне 0.26Ц0. Таким обра- в плоскости симметрии (рис. 5), хотя и находится ближе зом, диполи, описывающие поляризационные свойства к последней). Этот вывод совпадает с результатами Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. 1206 А.А. Гуткин, М.А. Рещиков, В.Е. Седов работы [19], в которой соотношение между эффектом Список литературы ЯнаЦТеллера и влиянием донора оценивалось по рас[1] E.W. Williams. Phys. Rev., 168, 922 (1968).

щеплению энергии янЦтеллеровских конфигураций при [2] E.W. Williams, H.B. Bebb. Semiconductors and Semimetals, одноосных давлениях.

ed by R.K. Willardson, A.C. Beer (Academic Press, N.Y.ЦLonИзлучающее состояние в отличие от поглощающеdon, 1972) v. 8, p. 321.

го в значительно большей степени испытывает влия[3] Ф.М. Воробкало, К.Д. Глинчук, А.В. Прохорович. ФТП, 7, ние эффекта ЯнаЦТеллера, поскольку характеризуется 896 (1973).

диполем, ось которого близка к оси тригонального [4] H.G. Guislain, L. De Wolf, P. Clauws. J. Electron. Mater., 7, янЦтеллеровского искажения изолированной вакансии 83 (1978).

(1 29). Подобное различие согласуется с общими [5] И.Я. Буянова, С.С. Остапенко, М.К. Шейнкман. ФТТ, 27, 748 (1985).

представлениями о величине эффекта ЯнаЦТеллера и [6] Н.С. Аверкиев, А.А. Гуткин, Е.Б. Осипов, М.А. Рещиков, возможном числе дырок, локализованных на вакансиВ.Р. Сосновский. ФТП, 26, 1269 (1992).

онных орбиталях комплекса VGaTeAs в излучающем и [7] A. Gutkin, M. Reshchikov, V. Sedov, V. Sosnovski. Proc.

поглощающем свет состояниях [19], а также подтверEstonian Acad. Sci. Phys. Math., 44, 212 (1995).

ждается существованием низкотемпературных переори[8] A.A. Gutkin, N.S. Averkiev, M.A. Reshchikov, V.E. Sedov.

ентаций дисторсий комплекса только в поглощающем Proc. 18th Int. Conf. on Defects in Semicond. (Sendai, состоянии [18].

Japan, July 23Ц28, 1995), ed. by M. Suezawa, H. Katayama - Природа непереориентирующихся дефектов неизвест- Yoshida [Mater. Sci. Forum., 196Ц201, pt. 1, 231 (1995)].

[9] N.S. Averkiev, A.A. Gutkin, E.B. Osipov, M.A. Reshchikov, на. Близость их характеристик к характеристикам переV.R. Sosnovki. Proc. 1st Nat. Conf. on Defects in Semicond.

ориентирующихся комплексов позволяет предположить, (St.Petersburg, Russia, April 26Ц30, 1992), ed. by N.T. Bagчто эти дефекты также содержат VGa и донор, и связыraev [Def. Dif. Forum, 103Ц106, 31 (1993)].

вают дырку на вакансионном состоянии. Этим условиям [10] G.D. Watkins, J.W. Corbett. Phys. Rev., 134, A1359 (1964).

удовлетворяет дефект, в котором донор (TeAs) находится [11] E.L. Elkin, G.D. Watkins. Phys. Rev., 174, 881 (1968).

не в ближайшем к VGa узле анионной подрешетки, а в [12] А.А. Гуткин, М.А. Рещиков, В.Е. Седов. Тр. межд. конф.

узле, следующем за ним. Возможно также, что вблизи ФФизические процессы в неупорядоченных полупровод(в подобном же узле или следующих за ним) находится никовых структурахФ (Ульяновск, Изд-во УГУ, 1999) еще один донор или другой дефект.1 с. 12.

[13] Н.С. Аверкиев, А.А. Гуткин, Е.Б. Осипов, М.А. Рещиков, Низкая исходная симметрия подобных дефектов и В.Е. Седов, В.Р. Сосновский. ФТП, 25, 58 (1991).

достаточно сильное влияние доноров, находящихся на [14] Н.С. Аверкиев, А.А. Гуткин, Е.Б. Осипов, М.А. Рещиков, небольшом расстоянии от VGa, может привести к знаВ.Е. Седов, В.Р. Сосновский. ФТП, 25, 50 (1991).

чительному расщеплению энергии ранее эквивалентных [15] П.П. Феофилов. Поляризованная фотолюминесценция янЦтеллеровских конфигураций и отсутствию переориатомов, молекул, кристаллов (М., Физматгиз, 1959).

ентации даже при одноосных давлениях. Спектры излуче[16] Е.Е. Букке, Н.Н. Григорьев, М.В. Фок. Тр. ФИАН, 79, ния и поглощения такого дефекта, по-видимому, близки (1974).

к спектрам исходно тригонального комплекса VGaTeAs, [17] А.А. Гуткин, М.А. Рещиков, В.Е. Седов. ФТП, 31, (1997).

поскольку влияние донора не является доминирующим.

[18] A.A. Gutkin, M.A. Reshchikov, V.E. Sedov. Zeitschrift fr Действительно, как следует из работ [8,22], спектры Physikalische Chemie, 200, 217 (1999).

излучения и поглощения комплексов VGaSnGa, VGaSiGa [19] Н.С. Аверкиев, А.А. Гуткин, М.А. Рещиков. ФТП, 33, и VGaTeAs практически совпадают, хотя в первых двух (1999).

дефектах донор находится в узле катионной подрешетки [20] Y.Q. Jia, H.J. von Bardeleben, D. Stievenard, C. Delerue. Phys.

и потому более удален от VGa. Одинаковые спектры Rev. B, 45, 1645 (1992).

излучения наблюдались также в ZnSe для френкелев[21] В.И. Вовненко, К.Д. Глинчук, А.В. Прохорович. ФТП, 10, ских пар VZn-Zni, в которых Zni находился в раз1097 (1976).

ичных, но близких к VZn междоузлиях [23]. Однако [22] Н.С. Аверкиев, А.А. Гуткин, М.А. Рещиков, В.Е. Седов.

ФТП, 30, 1123 (1996).

возможность существования описанных выше дефектов [23] F.C. Rong, W.A. Barry, J.F. Donegan, G.D. Watkins. Phys. Rev.

в исследованных кристаллах n-GaAs:Te в достаточно B, 54, 7779 (1996).

большой концентрации неясна и требует дальнейших исследований.

Редактор Т.А. Полянская Работа поддержана РФФИ (грант № 98-02-18327).

Отметим, что в работе [21] для объяснения небольших вариаций параметров полосы фотолюминесценции 1.2 эВ в различных образцах предполагалось, что эта полоса обусловлена различными модификациями ассоциаций комплекса VGaTeAs с другими дефектами.

Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. Сопоставление поляризации полосы фотолюминесценции 1.2 эВ в n-GaAs:Te при одноосном... Comparison of polarizations of the 1.2 eV photoluminescence band in an n-type GaAs:Te caused by application of a uniaxial pressure or by resonant polarized excitation A.A. Gutkin, M.A. Reshchikov, V.E. Sedov Ioffe Physicotechnical Institute, Russian Academy of Sciences, 194021 St.Petersburg, Russia

Abstract

It is shown that 1.2 eV photoluminescence (PL) band in n-type GaAs:Te, which is related to emission of the reorienting VGaTeAs JahnЦTeller complexes, contains a contribution from nonreorienting defects. The parameters of the optical dipoles of both types of the defects are close. Assuming that these parameters are the same, we have obtained an analytical expression, which links the values of polarization of the 1.2 eV PL band at uniaxial pressure or at resonant polarized excitation with dipole parameters and with relative contribution from reorienting and non-reorienting defects into the PL. The method is developed to estimate mentioned characteristics from the experimental data. It is shown that relative contributions from defects of each type into the 1.2 eV PL band is comparable being different for diferent samples. Analysis of the obtained angles which characterize the directions of the optical dipoles axes for the defects in the light-absorbing and light-emitting states indicates that in the first state the effects of the donor and the JahnЦTeller distortion on the vacancy orbitals of the VGaTeAs complex are comparable, while in the later state the JahnЦTeller distortions contribution is dominant.

Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. Pages:     | 1 | 2 |    Книги по разным темам