Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 |

При анодном окислении поверхности GaAs вблизи его границы с окислом образуется дефектная область шириной 10 нм [9]. Если в процессе окисления эта область достигает КЯ, то происходит сильное гашение ФЛ. В исследованных структурах с покровным слоем толщиной 20 нм при оптимальной для проявления сенсорных свойств толщине окисла 5нм (на образоРис. 4. Зависимость эффекта гашения ФЛ в квантовых ямах вание слоя окисла расходуется слой GaAs толщиной при нанесении Pd электрода от расстояния до КЯ (dQW) (1), от 0.65dox) практически не наблюдалось гашения ФЛ в толщины слоя Pd (dPd) (2), от толщины окисного слоя (dox) (3).

КЯ. Однако уже при толщине окисла 12 нм происходило Для кривых 2 и 3 показан эффект гашения в первой КЯ.

полное гашение ФЛ в 1-й от поверхности КЯ.

Было обнаружено, что нанесение Pd-электрода при T = 100C не только на естественную поверхность ФЛ до и после нанесения Pd, в 1-й КЯ увеличивается GaAs, но и на анодный окисел также вызывает значис увеличением толщины Pd (dPd), достигая насыщения тельное гашение ФЛ в КЯ, расположенных под элекпри толщине 10 нм (рис. 4, кривая 2), и уменьшается тродом (рис. 3). О том, что это явление не связано при увеличении толщины слоя окисла, отделяющего с оптическими свойствами электрода и с увеличенислой Pd от GaAs (кривая 3). Видно, что при толщине ем скорости поверхностной рекомбинации на границе окисла 13 нм ФЛ в 1-й КЯ практически не изменяется окисел / GaAs, свидетельствует тот факт, что эффект при нанесении Pd, что, по-видимому, означает полное гашения ФЛ уменьшался для более удаленных от попрекращение химического взаимодействия Pd и GaAs.

верхности КЯ и практически не проявлялся на краевой С другой стороны, параметры ВАХ диодных структур ФЛ GaAs. Нанесение Pd, как и анодное окисление с очень тонким окисным слоем свидетельствуют о том, поверхности, приводит к образованию в приповерхностчто концентрация дефектов, возникающих при нанесеной области GaAs дефектов, которые являются центрании Pd, все же не очень велика и вряд ли может ми безызлучательной рекомбинации, что подтверждает быть обнаружена другим, менее чувствительным, чем предположение о химической природе взаимодействия ФЛ в КЯ, методом.

Pd с GaAs [15]. Однако возникающие при нанесении Pd На рис. 4 кривая 1 показывает зависимость эффекта первичные дефекты (возможно, вакансии в подрешетке гашения ФЛ в КЯ при нанесении Pd от расстояния до КЯ Ga) обладают более высоким коэффициентом диффузии, (dQW), которая близка к экспоненциальной. Если исхочем дефекты при анодировании, и достигают по крайней дить из естественного предположения, что зависимость мере 3-й КЯ, т. е. они проникают на глубину 100 нм.

отражает пространственное распределение дефектных Эффект гашения ФЛ, который можно характеризовать комплексов Ч центров гашения, то из нее можно отношением IPL/I0, где I0 и IPL Ч интенсивности PL PL определить длину диффузии LD первичных дефектов, образовавших эти комплексы. Расчет дает LD 50 нм, что согласуется с приведенной выше грубой оценкой.

Заметим, что сильное гашение ФЛ в 1-й КЯ наблюдалось также при нанесении на GaAs слоя никеля и не наблюдалось при нанесении золота. Поскольку постоянные решеток Pd, Ni и Au довольно близки, дефектообразование при нанесении металлов имеет в основном химическую природу.

На рис. 5 показано влияние на спектр ФЛ термообработки диодных структур в водороде при атмосферном давлении. В первой от поверхности КЯ обработка в водороде при всех температурах приводит к почти полному гашению ФЛ. Эффект увеличения ФЛ, связанный с пассивацией дефектов, наблюдается только во 2-й и 3-й КЯ, причем во 2-й КЯ после термообработки при 200-250C Рис. 3. Влияние нанесения Pd-электрода на спектр ФЛ диод- интенсивность ФЛ увеличивается более чем на поряной структуры: 1 Ч до нанесения Pd, 2 Ч после нанесения Pd. док, однако при дальнейшем повышении температуры Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. 586 И.А. Карпович, С.В. Тихов, Е.Л. Шоболов, Б.Н. Звонков Список литературы [1] А.В. Евдокимов, М.Н. Муршудли, А.В. Ржанов, С.Б. Фоменко, В.И. Филипов. Зарубеж. электрон. техн., вып. 2, (1988).

[2] Г.Г. Ковалевская, М.М. Мередов, Е.В. Руссу, Х.М. Салихов, С.В. Слободчиков. ЖТФ, 63, 185 (1993).

[3] С.В. Тихов, В.П. Лесников, В.В. Подольский, М.В. Шилова.

ЖТФ, 65, 120 (1995).

[4] В.И. Гаман, М.О. Дученко, В.М. Калыгина. Изв. вузов.

Физика, вып. 1, 69 (1998).

[5] H.C. Card, E.H. Rhoderick. J. Phys. D, 4, 1589 (1971).

[6] G. Lewicki. J. Appl. Phys., 47, 1552 (1976).

[7] V. Kumar, W.E. Dahlke. Sol. St. Electron., 20, 143 (1977).

[8] И.А. Карпович, А.В. Аншон, Д.О. Филатов. ФТП, 32, (1998).

[9] И.А. Карпович, А.В. Аншон, Н.В. Байдусь, Л.М. Батукова, Ю.А. Данилов, Б.Н. Звонков, С.М. Планкина. ФТП, 28, (1994).

Рис. 5. Влияние температуры обработки диодных структур [10] M. Stavola. Acta Phys. Polon. A, 82, 585 (1992).

с КЯ в водороде при атмосферном давлении на спектры ФЛ.

[11] Y.-L. Chang, I.-H. Tan, E. Hu, J. Merz, V. Emeliani, A. Frova.

Температура обработки, C: 2 Ч 200, 3 Ч 250, 4 Ч 350.

J. Appl. Phys., 75, 3040 (1994).

1 Ч спектр ФЛ до обработки.

[12] Ю.А. Бумай, Б.С. Явич, М.А. Синицын, А.Г. Ульяшин, Н.В. Шлопак, В.Ф. Воронин. ФТП, 28, 276 (1994).

[13] S.M. Lord, G. Roos, J.S. Harris, N.M. Johnson. J. Appl. Phys., 73, 740 (1992).

происходит гашение ФЛ. И только в 3-й КЯ при всех [14] С.В. Тихов, Б.И. Бедный, И.А. Карпович, В.В. Мартынов.

температурах имеет место эффект пассивации. Краевая Микроэлектроника, 10 (3), 250 (1981).

ФЛ GaAs при этом почти не изменяется. Заметим, что на [15] Л.М. Красильникова, И.В. Ивонин, М.П. Якубеня, участках образца без Pd-электрода указанные обработки Н.К. Максимова, Г.К. Арбузова. Изв. вузов. Физика, вып. 3, не оказывали существенного влияния на ФЛ. Гашение 60 (1989).

ФЛ, вероятно, связано с дефектообразованием при хи- [16] С.В. Тихов, В.В. Мартынов, И.А. Карпович, Б.И. Бедный.

Электрон. техн., сер. 2, 6 (157), 18 (1982).

мическом взаимодействии Pd с GaAs, так как после [17] Л.Л. Одынец, В.М. Орлов. Анодные окисные пленки (Л., обработки теряется чувствительность диодных структур Наука, 1990).

к водороду. Спектры ФЛ на рис. 5 отражают, таким Редактор Л.В. Шаронова образом, конкуренцию процессов дефектообразования и водородной пассивации дефектов на разном удалении от контакта с изменением температуры. Effect of hydrogen on properties of the Pd/GaAs/InGaAs quantum well diode structures I.A. Karpovich, S.V. Tikhov, E.L. Shobolov, 4. Заключение B.N. Zvonkov University of Nizhny Novgorod, Проведенные исследования показали, что диодные структуры с квантовыми ямами Pd/GaAs/InGaAs об- 603590 Nizhny Novgorod, Russia ладают повышенной чувствительностью к водороду и

Abstract

The effect of hydrogen on the photoelectrical propперспективны для создания газовых датчиков. Показано erties and on the photoluminescence of the Pd/GaAs/InGaAs также, что встроенные в приповерхностной области quantum well diode structures was investigated. The effect of GaAs квантовые ямы могут служить весьма чувствительthe GaAs anodic oxide thickness on the structure parameters ными индикаторами процессов дефектообразования при was found and its optimal thickness for the hydrogen sensors поверхностных химических реакциях, сопровождающих, was determined. The essential importance of the metal bridges в частности, окисление поверхности, нанесение металin the thin oxide layers for the currentЦvoltage characteristic лов на GaAs. Продемонстрирована возможность пассиwas established. It was shown that quantum wells increase the вации дефектов в диодных структурах путем введения sensitivity of the structures to hydrogen. The defect formation атомарного водорода в эти структуры через Pd-электрод during the deposition of the Pd electrode on the natural and anodized GaAs surface was investigated using the quantum wells при обработке их в атмосфере молекулярного водорода.

as the local defect probes. The possibility of the hydrogen Работа выполнялась при финансовой поддержке passivation of the defects in the diode structures by introduction РФФИ (грант № 00-02-17598) и программы ДУнивер- of the atomic hydrogen through the Pd electrode in a molecular hydrogen atmosphere was proved.

ситеты РоссииУ (проект № 015.06.01.37).

Физика и техника полупроводников, 2002, том 36, вып. Pages:     | 1 | 2 |    Книги по разным темам