Введение к работе
Актуальность темы. Работа посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию межпримесной и экситоянон ремкомбинашш в монокристаллическом фосфиде галлия (GaP) и арсениде галлия {GaAs).
Интерес к этим исследованиям основывается на том, что еше не до конца выяснена природа излучательиой рекомбинации при различных уровнях возбуждения, что проявляется в изменении структуры спектров излучения из-за кулоновского экранирования, влияния плазменного экранирования и вкладов различных механизмов электронных переходов в излучательную рсюшбинзцию при различных (інтенсивностях возбуждения и температурах.
Исследования пористого кремния, как возможной альтернативы глассических материалов GaP и с7<i.-ts. для изготовления эффективных ветодиодов на основе кремниевой технологии продолжаются оставаться ктуальными.
К настоящему времени, несмотря на большое число работ, носвяшенных следованию фотолюминесценции {ФЯ) GaP и GaAs и электролюминесценции )Л) светодиодов на их основе, неясны многие детали механизмов ілучательной рекомбинации.
В частности, представляет интерес выяснение особенностей донорно-кепторной рекомбинации в зависимости от размера пары донор-акцептор г не тько с точки зрения зависимости вероятности рекомбинации электрона и ркн, захваченных, соответственно, на донор и акцептор. Важной, по нашему гнию, является также и зависимость сечения захвата свободных носителей іару от размера пары с, что может сказываться и на перераспределении ененвіібсти получения в рашичных областях спектра.
Таких конкретных, подробных «следовании, как экснерименсальных, гак оретических, а этом направлении практически не проводилось. В работе Іложена теоретическая модель, учи ты накипая эг\ зависимость.
Интересным является н поведение стандартных светодиодов на основе и GaAs, особенно в области низких температур при нормальных токах и
4 больших токах, при которых на вольтамперной характеристике возникают области отрицательного сопротивления [7].
Существенным является поведение достаточно чистого GaAs в условия когда концентрация оптически возбужденных свободных носителей значительно превышает концентрацию равновесных свободных носителей [2] Плазменные эффекты, возникающие в этом случае, значительно влияют на структуру рекомбинациокного излучения.
Остается открытым вопрос о роли различных механизмов излучения в пористом кремнии. Утвердительного ответа на вопрос, является ли видимое Излучение в пористом кремнии результатом пространственного квантования, либо оно обусловлено образованием различных комплексов кремния с 0>, Н> і др. атомами, до сих пор не дано. Важными для однозначного ответа являются исследования температурной зависимости интенсивности ФЛ.
Цель работы. Целью данной работы является выяснение влияния различных видов оптического и электрического возбуждения на трансформацию спектров излучательной рекомбинации.
Научная новизна (основные положении, выносимые на зашиту). 1. Обнаружено, что при увеличении интенсивности оптического возбуждения структура спектров межпримесной ФЛ в GaP трансформируется таким образом, что относительная интенсивность излучения смещается в длинноволновую область. Это означает, что увеличивается вклад в излучение лонорно-акцепторных пар с меньшим размером г.
-
Предложена модель электронных переходов, позволяющая учесть зависимость перезарядки ионизованных пар свободными носителями от размера пары г.
-
Обнаружено изменение типов излучательной рекомбинации светодиодоа на основе GaP при нормальных токах при изменении температуры от комнатной до азотной. Излучагельная рекомбинация при комнатных температурах, обусловленная аннигиляцией
свободных или связанных с примесями экситонов, переходит в межпримесную излучательную рекомбинацию электронов и дырок, захваченных на .if ел кие доноры и акцепторы при азотных температурах.
-
Обнаружено, что в светодиодах на основе GaP при токах* больших критических , т.е. в той области, іде на вольтампернсй характеристике наблюдается отрицательное сопротивление, при изменении температуры возникает двух полосная структура. Отношение (інтенсивностей коротковолнового и длинноволнового пиков при этом увеличивается при увеличении тока.
-
Обнаружено исчезновение полос излучения в GaAs, связанных с аннигиляцией связанных жситомов, при увеличении интенсивности и вида оптического возбуждения при гелиевых температурах
-
Обнаружены особенности зависимости интенсивности излучения пористого кремния от температуры.
Практическая значимость заключается в выяснении условий, при уторых в нелегированных н легированных полупроводниках возникает імененне спектрог» фото- и ^лсктролюминесцсннни и понимании причин, пыпающих эти изменения.
Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались на Международной научно-практической конференции "Фундаментальные и икладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права'*, зсква, 1999; на 55-ой Научной сессии, посвященной Дню радио, Москва, ПО; на научных семинарам 11С) РЛІI.
Но материалам диссертации опубликовано 7 работ.
С іруктура и обьем днесергацнн. Диссертация состит из введения, ті глав, заключения и списка цитируемой литературы из60 наименовании, ьем диссертации составляет 80 страниц, работа включает 30 рисунков и 1 лицу.