МОДЕЛЮВАННЯ ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЦЕНТРУ EL2 В АРСЕНІДІ ГАЛІЮ ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОЇ ДИФУЗІЇ ДОМІШОК

Анотація

Вивчено природу впливу відпалу та дифузії домішок атомів кадмію і селену на зміну квантової ефективності випромінювання, що індукується центрами EL2 в монокристалах арсеніду галію. Використано порівняльну методику високотемпературної дифузії домішок в умовах вакууму і атмосфери миш'яку. За одержаними результатами здійснено моделювання структурних, випромінювальних та інших фізичних властивостей центрів EL2 в монокристалах арсеніду галію. Встановлено, що характер і степінь зміни квантової ефективності випромінювання через ці центри визначаються вакансійним складом кристалів і обумовлено вірогідністю формування комплексів EL2-домішка. Для досліджень були використані кристали напівізолюючого нелегованого GaAs n-типу провідності, що вирощені методом Чохральського з орієнтацією (100) і питомим опором ρ=7×107-2×108 Ом×см. Концентрація центрів ЕL2, що є глибокими донорами, в них становила N=(1.2-1.8)×1016 см-3. Уведення домішки селену або кадмію здійснювалося в зразки товщиною ~2 мм при температурі 900°С протягом 4-8 годин з подальшим загартуванням. Також проводився контрольний відпал зразків без уведення домішок. Він відбувався у вакуумі та при надмірному тиску парів миш'яку в тих же умовах, що і при дифузії селену та кадмію. Вивчення та моделювання механізмів формування спектрів фотолюмінесценції, селективного збудження люмінесценції та фотогасіння випромінювання через центри EL2 проводилося за стандартними методиками. Зроблений аналіз отриманих даних з позиції моделювання структури центрів EL2. Встановлено, що в кристалах з дефіцитом галію поблизу антиструктурних дефектів AsGa (атоми миш'яку на позиції галію) знаходяться вакансії Ga. У той самий час збільшення концентрації вакансій миш'яку визначає саме їх локалізацію поблизу антиструктурних дефектів AsGa. Отже найбільш вірогідним вирішенням питання стосовно складу центру EL2 є те, що ймовірність утворення комплексів певного складу визначається концентрацією тих чи інших точкових дефектів в кристалі. Зміна концентрації точкових дефектів обумовлює зміну структури комплексу AsGa-точковий дефект на користь домінуючого дефекту або відсутність точкового дефекту поблизу AsGa.