Люминесценция арсенида и фосфида галлия, содержащих ионно-имплантированные примеси переходных элементов Ушаков Виктор Валентинович

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Электронная структура и свойства центров переходных элементов в полупроводниковых кристаллах 10

1.1. Примеси переходных элементов в полупроводниках AV.IO

1.1.1. Состояния примесных центров в кристаллах. 10

1.1.2. Оптические переходы 12

1.2. Модель электронной структуры примесных центров .

14 Основные положения и параметры теории кристаллического поля 14

1.3. Электрон-фононное взаимодействие 25

1.3.1. Модель электрон-фононного взаимодействия. 25

1.3.2. Отсутствие электронного вырождения. Адиабатическое приближение 26

1.3.3. Электронное вырождение. Эффект Яна-Теллера. 28

1.4. Форма спектральных полос. 30

1.4.1. Взаимодействие с адиабатическими колебаниями.30 1.4.2. Взаимодействие с неадиабатическими колебаниями.37

ГЛАВА 2. Экспериментальная методика и аппаратура 41

2.1. Люминесцентный метод исследования 41

2.2. Люминесценция и ионная имплантация 42

2.3. Экспериментальная установка. 45

2.4. Приготовление образцов .51

2.5. Методические ограничения 55

ГЛАВА 3. Примесей переходных элементов, имплантированных в арсенид и фосфид галлия 59

3.1. Элементы I переходного периода. 59

3.1.1.Ванадий 59

3.1.2. Титан 71

3.2. Элементы 2 и 3 переходных периодов 83

3.2.1. Ниобий, тантал. 84

3.2.2. Вольфрам 108

3.3. Основные результаты 121

ГЛАВА 4. Примешо-дежктный состав, структура и свойства кристаллов gaas и gap, содержащих шшлантированные примеси переходных элементов 123

4.1. Изохронный отжиг. 125

4.1.1. Арсенид галлия 128

4.1.2. Фосфид галлия 137

4.2. Влияние температуры подложки при имплантации . 142

4.2.1. Свойства bOlnS , имплантированного при повышенных температурах 145

4.2.2. Свойства bCLr , имплантированного при повышенных температурах 151

4.2.3. Свойства GaAs и GaP , имплантированных при пониженной температуре 154

4.3. Дозовые зависимости. 155

4.4. Послойное стравливание 162

4.4.1 Арсенид галлия 163

4.4.2. Фосфид галлия» 170

4.5. Положение атомов имплантированных примесей в кристаллах. 172

4.6. Измерения квантового выхода 176

4.7. Основные результаты 177

Заключение 180

Литература

• Модель электронной структуры примесных центров
• Люминесценция и ионная имплантация
• Элементы 2 и 3 переходных периодов
• Влияние температуры подложки при имплантации

Введение к работе

Наряду с элементарными полупроводниками (Si , об ) соединения типа (в особенности Gab ) относятся к наиболее хорошо исследованным материалам. Помимо интересов фундаментальной науки, большое внимание к этим соединениям связано с тем, что некоторые из них имеют определенные преимущества по сравнению с Si для прикладных разработок, где требуются большая подвижность носителей заряда, ширина запрещенной зоны и др. Это позволяет использовать их или считать перспективными для применения в оптоэлектрон-ных устройствах и компонентах высокочастотной электронной аппаратуры.

Большинство технических применений полупроводников основано на использовании легированных материалов. Поэтому идентификация и изучение свойств примесно-дефектных центров является важной областью исследования полупроводниковых кристаллов.

Примеси с мелкими уровнями, описываемые теорией эффективной массы, определяют электропроводность полупроводниковых материалов. Специфика глубоких центров, энергетические уровни которых расположены в запрещенной зоне между уровнями мелких доноров и акцепторов и значительно отличаются от них по положению, состоит в определяющем влиянии на рекомбинационные свойства кристаллов даже в случае их малой (следовой) концентрации.

В теоретическом отношении понимание энергетической структуры и свойств центров с мелкими уровнями было, в принципе, достигнуто уже более 20 лет назад. В то же время в трактовке свойств центров с глубокими уровнями имеются еще нерешенные вопросы, и полученные данные имеют в значительной степени эмпирический характер. Различные подходы к этой проблеме отражены, например, в ма - 5 -териалах обзорного характера / 1-5 /.

Центры переходных элементов с незаполненными Q. -электронными оболочками в полупроводниках являются в своем большинстве примерами центров с предельно глубокими уровнями в том смысле, что локализация носителей на них происходит на орбитах, близких к атомным. С этой точки зрения они могут служить как моделью, так и предельным случаем для общетеоретических построений. В то же время изучение свойств этих примесей представляет и значительную самостоятельную область исследований, о чем свидетельствует постоянный интерес, проявляемый к ним на крупнейших всесоюзных и международных конференциях как чисто научного, так и прикладного характера. Широкое изучение свойств центров рассматриваемых примесей в различных широкозонных кристаллах было стимулировано в свое время потребностями квантовой электроники.

У полупроводников А В в настоящее время можно отметить следующее:

1. Ряд переходных элементов (re , гш , Mb и др.) присутствует в этих материалах как остаточные примеси или легко проникает в них при различных обработках, что может нежелательным и часто неконтролируемым образом отражаться на свойствах кристаллов и приборных характеристиках (светодиоды, лазеры, полевые транзисторы) .

2. Для проводящих контактов к полупроводниковым приборам часто используют переходные элементы (Nl ,rd ,rt идр.), которые, диффундируя, могут создавать глубокие примесно-дефектные центры в пограничной с контактом области полупроводника, существенно изменяя ее свойства.

Помимо перечисленных "негативных" имеются и важные "положительные" примеры, когда свойства примесей переходных элементов (глубина энергетических уровней, либо рекомбинационные характеристики) сознательно используются (иди предлагаются) для получения материалов с заданными свойствами.

До 1975 года - начало данной работы - исследования по указанной тематике были связаны, в основном, с определением положения примесных уровней в запрещенной зоне кристаллов, характеристик процессов захвата носителей на центры и т.п. ("полупроводниковый" аспект) и в значительно меньшей степени касались микроструктуры объектов (в том числе энергетической). Вследствие этого известные к тому времени сведения по оптическим свойствам этих локальных центров имели с современной точки зрения скорее предварительный характер. Значительное продвижение в этом направлении, достигнутое к настоящему времени, связано с технологическим прогрессом, совершенствованием техники измерений, успехами теории, а также значительным повышением общего интереса к центрам рассматриваемого типа. В то же время, несмотря на многообразную (в ряде слуаев - детальную) информацию по составу, структуре и свойствам (в т.ч. оптическим) центров переходных элементов в соединениях АшвУ, эти исследования никак нельзя назвать в достаточной степени завершенными, тем более, что до настоящего времени они проводятся почти исключительно на элементах X переходного периода.

Цель данной работы состояла в исследовании люминесценции полупроводниковых соединений - содержащих ионно-имплантированные примеси переходных элементов. При этом был последовательно использован метод ионной имплантации для легирования кристаллов, впервые получены и исследованы спектры люминесценции ряда примесных центров указанного типа.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитированной литературы.

Первая глава посвящена изложению (на основе литературных данных) основных представлений о структуре и свойствах центров переходных элементов в полупроводниках А В . Здесь же приведены модели, а также основные теоретические представления, которые используются при интерпретации данных оптических измерений, включая энергетическую структуру примесных центров, идентификацию электронных переходов, эффекты электрон-фононного взаимодействия, а также форму спектральных полос.

Во второй главе описаны экспериментальная методика и использованная аппаратура. Приводится общая характеристика люминесцентного метода исследования примесно-дефектных центров в кристаллах, а также дополнительные методические ограничения при интерпретации полученных данных, вытекающие из характеристик использованной аппаратуры и свойств исследованных кристаллов. При рассмотрении от - 8 ношения люминесценции и ионной имплантации подчеркнуто, что их согласованное применение может существенно расширить область исследования и объем полученной информации.

В третьей главе представлены результаты исследования люминесценции центров примесей переходных элементов V , II , No , Та ,W , имплантированных в арсенид и фосфид галлия. Проводится идентификация излучательных переходов и исследованы эффекты электрон-фононного взаимодействия.

В четвертой главе приведены результаты исследования методом люминесценции влияния изохронного отжига, дозы и температуры подложек при имплантации на примесно-дефектный состав и структуру кристаллов арсенида и фосфида галлия, имплантированных примесями переходных элементов.

Основные результаты, выносимые на защиту:

1. Впервые обнаружена люминесценция, связанная с внутри-центровыми электронными переходами на центрах примесей переходных элементов Ті , N6 , Та ,W в арсениде и фосфиде галлия. Показано, что наблюдавшиеся спектры связаны, главным образом, с переходами на изолированных примесных атомах (ионах). Для примесей

V и It обнаружены также их ассоциации с примесями или дефектами решетки, причем для It процессы комплексообразования происходят даже при комнатной температуре.

2. Обнаружено, что в отличие от оптических центров, связанных с элементами I переходного периода, излучательные "и- и" переходы на которых происходят между нижними штарковскими подуровнями основного терма примесного иона, для исследованных элементов 2 и 3 переходных периодов характерны переходы между уровнями с различным значением спина.

3. Показано, что в полупроводниках А В - оQ.кь и ЬОХ - 9 -взаимодействие ц -электронов оптических центров переходных элементов, существенно ослабленное по сравнению с ионными кристаллами, определяется, в основном, фактором ковалентности кристаллических матриц, а не свойствами самих и -электронов.

4. Установлена эффективность метода ионной имплантации для введения в полупроводники AV примесей переходных элементов, растворимость которых в этих соединениях мала.

5. На основании исследования изменения спектров люминесценции кристаллов арсенида и фосфида галлия при изохронном отжиге определены и охарактеризованы температурные интервалы для качественно отличных стадий перестройки (отжига) дефектов и установлено оптимальное значение температуры отжига для активации имплантированных примесей переходных элементов.

6. Обнаружено глубокое проникновение имплантированных примесей переходных элементов в кристаллы bQ. As после отжига последних под защитными диэлектрическими пленками. Глубина проникновения в 2-6 раз (в зависимости от массы иона) превосходит расчетные величины пробегов. 

Модель электронной структуры примесных центров

При наличии центра инверсии в разложении (5) отсутствуют члены с нечетным П. . В то же время, хотя для центров без инверсии (например, узельные положения в кристаллах со структурой цинковой обманки - с симметрией I ) в разложении и присутствуют такие члены, но в одноконфигурационном приближении они не имеют ненулевых матричных элементов. (Важная роль членов с нечетными IX состоит в смешивании состояний, принадлежащих различным конфигурациям: при этом снимается запрет с переходов между уровнями одной четности). Кроме того, матричные элементы возмущения (5) на сферических функциях обращаются в ноль, если значение П выходит за пределы области (0, 2с), где I - орбитальное квантовое число электронов системы (Ь s Z для ц -электронов). Замкнутые электронные оболочки дают вклад только в член с п ж О, который можно опустить, т.к. он приводит к сдвигу, но не расщеплению уровней. Учет локальной симметрии еще более ограничивает набор подлежащих учету членов Un в (5).

В результате для Ц -электронных систем в тетраэдрическом кристаллическом поле выражение НСр , используемое для расчетов расщепления уровней, (при совпадении оси квантования с осью сим - 21 -метрии 4 порядка) выглядит так: HCF=U + U (6) Этот потенциал инвариантен относительно всех преобразований куби ческой группы. При этом, поскольку А а пц и Az, / Az, = =ф/14, то все матричные элементы оператора (6) выражаются через один параметр, пропорциональный радиальному интегралу от Т на одноэлектронных функциях - А4 г. У , где (у! У= (R (Vfl 1 А !,

В качестве такого параметра выбирают = -7 для того, чтобы разность между энергиями 2х уровней с симметрией Є и t , на которые расщепляется уровень одного 4 -электрона (терм D ) в кубическом кристаллическом поле составляла Се- Eto я IODQ . Выражение для коэффициента А определяется конкретной моделью центра. Для тетраэдрического окружения точечных зарядов: где R - расстояние от центрального иона до лигандов, Ц - заряд лиганда. Поскольку заряд на лигандах й 0, то в тетраэдрическом поле Da 0 и Є - электронный уровень располагается ниже уровня с симметрией tz . Этот результат интерпретируют в том смысле, что в І2 - состояниях электронные орбиты менее устойчивы, поскольку в данном случае имеют максимум электронной плотности в направлении лигандов.

В случае "сильного" кристаллического поля ( Еср ьее ) в расчетах используются базисные функции, преобразующиеся по неприводимым представлениям группы симметрии пСр ("кристаллические 22 -гармоники"). В таком базисе матрица этого оператора диагональна. Если не учитывать взаимодействия с возбужденными конфигурациями, то в расчетах для кубического кристаллического поля по-прежнему будет фигурировать только один параметр (Б Q ). При известном разложении кристаллических гармоник по сферическим задачу можно свести к рассмотренной выше по схеме "среднего" поля.

Поскольку на практике часто реализуется случай "промежуточного" поля С Ьее Е.Ср ESL )» то расщепление уровней зависит не только от действия кристаллического поля (DQ ), но и от взаимного расположения атомных термов (В, С). В этом случае необходим учет "взаимодействия" термов, что выполняется методом теории возмущений для квазивырожденных уровней, исходя, например, из приближения "среднего" поля. "Взаимодействие" термов проявляется в нелинейной зависимости энергии уровней с одинаковой симметрией от параметра DQ И смешивании волновых функций "взаимодействующих" состояний. При последовательном проведении этой процедуры результат эквивалентен одновременному рассмотрению НCF И пее в операторе возмущения (3). Однако высокий порядок секулярного уравнения приводит к тому, что определение энергий штарковских уровней в явном виде, т.е. как функций параметров Ъо , В, С, практически воэ-можно только для Ц ( и ) систем. В остальных случаях прибегают к численным расчетам. Определение положения штарковских уровней j2-8 0. электронных систем для кубических полей при одновременном учете пее + HCF было выполнено Танабе и Сугано. Результаты их вычислений выражаются в виде диаграмм, которые обычно принимаются в качестве исходных при обработке экспериментальных данных. На этих диаграммах по оси ординат отложена энергия штарковского уровня Е, а по оси абсцисс - величина параметра кристаллического поля Do .

Люминесценция и ионная имплантация

Полная экспериментальная характеристика примесно-дефектного центра в кристалле должна содержать сведения о его химическом составе и структуре, электрических, оптических и колебательных свойствах.

Среди экспериментальных методов идентификации и исследования свойств точечных дефектов в кристаллах - электрических, оптических, магнитных, ядерных - использованный в данной работе люминесцентный метод относится к наиболее информативным. Это основано на его высокой чувствительности и возможности (в силу "микроскопического" характера) получать дифференцированную информацию о структуре и свойствах содержащихся в кристаллах примесей и дефектов. К тому же возможности метода значительно увеличиваются при использовании различных внешних воздействий (одноосное давление, магнитное поле, дополнительная подсветка и др.). В результате можно получать данные для большинства из перечисленных выше тематических вопросов из круга проблем, возникающих при исследовании примесно-дефектных центров в кристаллах. Однако, как и любой экспериментальный метод, он имеет определенные ограничения по применению, вытекающие из природы исследуемых объектов или накладываемые используемой аппаратурой. Так, например, излучательные переходы происходят, как правило, с первого возбужденного уровня центра на основной, а вышележащие уровни выпадают из "поля зрения". При интерпретации экспериментальных данных надо, вообще говоря, иметь в виду возможное изменение состояния исследуемых центров при возбуждении, а также процессы радиационно-стимулированной диффузии. Очень важным является то, что интенсивность люминесценции в примесно-дефе-ктных полосах не связана непосредственно только с концентрацией соответствующих центров. Действительно, интенсивность этих полос ( I ) не только пропорциональна числу излучающих центров (N ), но и, вообще говоря, сложным образом зависит от интенсивности возбуждения (g ), времени жизни неравновесных носителей (X ), скорости поверхностной рекомбинации (.S ), свойств излучающих центров - сечения захвата на них носителей ( б ), времени высвечивания ( Тцзл ) и др.: I N f(q,T,S, T,TMSA,.%)

Поэтому возникающий при интерпретации данных эксперимента вопрос, в какой мере изменение интенсивности полос отражает изменение концентрации излучающих центров, в каждом конкретном случае требует специального рассмотрения.

Надо отметить и то, что возбуждение часто охватывает значительные области кристаллов, где концентрация неравновесных носителей распределена неравномерно. В то же время интенсивности различных полос люминесценции могут различным образом зависеть от уровня возбуждения, что приведет к дополнительным ограничениям на интерпретацию экспериментальных данных в терминах зависимости "интенсивность излучения - концентрациях центров".

Анализ ограничений, вытекающих из особенностей свойств исследованных в данной работе материалов и характеристик использованной аппаратуры, будет дан в разделе 2.5,

Направленное легирование кристаллов в относительно близких к равновесным условиям (в процессе роста или диффузии) может ока заться неэффективным по причинам, связанным с термодинамикой процессов легирования или термостойкостью материалов. Ионная имплантация как неравновесный и низкотемпературный метод легирования в значительной мере свободна от этих ограничений. Другие ее преимущества перед "обычными" методами связаны с возможностью управления и контроля за процессом легирования, что позволяет: 1) вводить заданную примесь в любой материал с изотопной "чистотой"; 2) строго дозировать концентрацию примеси (с помощью контроля ионного тока и времени имплантации); 3) управлять распределением примеси в трех измерениях (путем вариации энергии ионов и применения защитных масок).

Перечисленные особенности делают ионную имплантацию чрезвычайно привлекательной для спектроскопии как метод контролируемого введения примесей в кристаллы. Тем самым заметно облегчается идентификация оптических центров и появляются дополнительные возможности при изучении процессов возбуждения и перераспределения энергии между различными центрами.

К недостаткам ионной имплантации относятся: 1) малая глубина легированного слоя (обычно I мкм); 2) введение радиационных дефектов. Оба эти обстоятельства затрудняют исследование легированных кристаллов некоторыми методами, а второе может также осложнить интерпретацию полученных результатов.

Элементы 2 и 3 переходных периодов

Многочисленные и разнообразные по методике работы по исследованию примесей переходных элементов в полупроводниковых соединениях посвящены за редким исключением элементам первого переходного периода (группа железа). Примеси элементов второго и третьего переходных периодов в этих кристаллах исследованы мало, в особенности их оптические свойства. Вместе с тем такие данные необходимы для полноты представления о свойствах примесей этого класса в полупроводниковых матрицах. Эти исследования важны, также, с точки зрения поиска перспективных материалов для целей (опто) электроники (например, для создания стабильных к различным обработкам полуизолирующих материалов или материалов с заданными реком-бинационными свойствами, включая излучательную рекомбинацию). В -данном разделе представлены результаты исследования впервые обнаруженной люминесценции центров Ь1Ь Да "W в арсениде и фосфиде галлия.

При выборе этих примесей имелось в виду построение (с учетом данных для V ) ряда 3d -4 0. -5Q -электронных систем (центры V-NDOI В одинаковом зарядовом состоянии) с тем, чтобы выяснить закономерности изменения люминесцентных свойств примесных центров, происходящие по мере увеличения главного квантового числа их Ц -электронов.

Интегральные дозы имплантации изотопа N D + в кристаллы GaAb и GcxP составляли D » 2-Ю13 и 1,3 -I(r4 см , что соответствовало расчетным значениям концентрации примеси NB в этих кристаллах NNS= І«10І8 и 7-1(г см"3 до глубины 150 нм. Для ионной имплантации использовались монокристаллические и эпитаксиаль-ные образцы GaAs а -типа с П, = 5-Ю15, 4-Ю16 ( Sn , Те ), 3-Ю17 ( Sn , Se ), 2-Ю18 (Six ) см"3, полуизолирующий GaA Cr, а также эпитаксиальный GaP с П. в 0,5-2-10 см .

В результате имплантации изотопа Та" " в кристаллах GQAS и bQr создавались равномерно легированные слои толщиной - 80 нм с концентрацией внедренной примеси 1\1та к 1-Ю 8 см"3 (интегральная доза Ъ «= 8-Кг см" ). Исходные монокристаллические и эпитаксиальные образцы GaAs имели в этом случае концентрацию свободных носителей IX = 2-Ю -5-Ю18 см"3 (специально нелегированные и легированные Sn или Se ), а эпитаксиальный GoiPx= «5 0,5-1 10 см"3 (специально нелегированный) и Ті 10 см"3 (легированный Те).

Спектры люминесценции

В обоих материалах спектры излучения центров No и Та близки по характеристикам, и соответствующие электронные переходы, видимо, обладают сходными свойствами, что, и определило их совместное рассмотрение в этом разделе.

Спектры люминесценции центров bo. представленные на рис. 15, 16, состоят из бесфононных линий и фононних крыльев. При гелиевой температуре БФЛ имеют энергии ГЛ? = « 795 и 758 мэВ соответственно в bQAS и ЬйР , при ширине, не превышающей 0,15 мэВ (1,2 см ). Линии Ш для GQAS ND отстоят от БВД на II, 23, 27 и 32 мэВ. Широкая линия "55 мэВ" на спектре ФК GciAs г N6 , возможно, связана с двухфононными процессами. Однако нельзя исключить и иное ее происхождение, поскольку в аналогичных спектрах других центров ( GQP:N6 или bO.AsCI) она не наблюдалась. Фононные линии в спектре о Qx-No отстоят от БФЛ на 16, 23, 43 и 48 мэВ.

Примесное излучение Та в состоит из узкой бесфононной линии с энергией hi) s 640 мэВ и шириной менее 0,10 мэВ (0,8 см ) при Т 9 4,2 К и примыкающей к ней с длинноволновой стороны группы линий, образующих фононное крыло. Линии ФК отстоят от БОШ на 12, 25, 29 и 34 мэВ (рис. 17). Излучение центров в иссле дованных образцах имело малую интенсивность. В спектрах люминесценции на фоне полосы никеля -Nl (3 u ) - удалось наблюдать лишь БФЛ излучения центров Та (рис. 18). При Т « 77 К ее энергия \\1? = 614 мэВ (615 мэВ при Т = 4,2 К), а ширина не более 0,8 мэВ. Малая ширина БФЛ во всех случаях определенно указывает на внутрицентровый характер излучательных переходов.

Влияние температуры подложки при имплантации

Имплантация ионов в кристаллы GQI\S И GaP осуществлялась с интегральной дозой D 8-10і2 см , что при использованных энергиях ионов (до 350 кэВ) соответствовало расчетной концентрации внедренной примеси Nw-1 IO см"3 в слоях толщиной до -80 нм. Исходные образцы GaAs представляли собой нелегированные и легированные Sa , Se или Те монокристаллы и эпитаксиаль-ные пленки а -типа с концентрацией свободных носителей К, от 2 10 до 6 10 см"3. Имплантации подвергались также специально нелегированные эпитаксиальные слои Ьйг с n = I10 см"3. Однако в этом случае ( GuP -W ) характерной примесной люминесценции не наблюдалось.

Спектры люминесценции

На рис. 27 представлен сводный спектр люминесценции центров G(x(\s:W » который, как показали исследования различных образцов, состоит из двух групп линий:

I. Для слаболегированных исходных образцов характерно наличие в спектрах узкой БФЛ 678 мэВ с шириной, не превосходящей 0,10 мэВ (0,8 см"1) при Т « 4,2-20,4 К, и ее фононних повторений - линий 653 и 648 мэВ. Их ширина при Т - 20,4 К составляет 2,2 мэВ, а энергии 25 и 30 мэВ, на которые фононные линии отстоят в спектре от БФЛ, соответствуют энергиям кристаллических Lt\ и ТО фоно-нов на границе зоны Бриллюэна / 51 /. Какие-либо другие, менее интенсивные фононные линии, возможно, не были обнаружены из-за поглощения люминесценции парами атмосферной воды, затрудняющего регистрацию спектров в этой спектральной области. С увеличением концентрации свободных носителей (электронов) в исходных образцах интенсивность перечисленных линий уменьшалась, так что, начиная с И 10 см""3, они уже не наблюдались в спектрах люминесценции (рис. 28). При увеличении температуры спектр люминесценции, в целом, не изменялся по форме, кроме уширения и "красного" сдвига спектральных линий, а также возрастания относительной интенсивности фононных линий: если при гелиевых температурах отношение спектральных интенсивностей БШЛ и ее ФК составляло 120, то при Т » 200 К - уже только 6 (рис. 29).

2. С коротковолновой стороны от вышеуказанных линий расположена группа из 4 линий с энергиями 706, 701, 699 и 692 мэВ при Т = 4,2 К. Первые три из этих линий узки: их ширина не превосходит 0,9 мэВ при гелиевой температуре, практически полностью определяясь спектральным разрешением установки (в данном случае 0,7 мэВ). Ширина последней линии - 692 мэВ - существенно больше и при Т » 4,2 К составляет 4,8 мэВ. Интенсивность спектральных линий 2 группы в исследованных образцах была невелика и менее чувствительна к положению уровня Ферми в кристаллах по сравнению с излучением линий I группы. Это излучение не наблюдалось в образцах с г\. 5 10 см 3, а наибольшей- интенсивности достигало при п. н 5 10 см""3, в том числе в вырожденных до имплантации образцах GQAS С 1г 1018 см"3, где излучение линий I группы вообще не наблюдалось (рис. 28). При повышении температуры спектральные линии 2 группы, уширяясь, при Т 130 К сливались в одну широкую полосу (рис. 29).

Излучение линий I группы в исследованных образцах наблюдалось до Т к 270 К, а 2 группы - до Т а 200 К. Это указывает на довольно больщую глубину возбужденных энергетических уровней центров W в запрещенной зоне кристаллов bufts.

Спектры излучения центров bClfUtW , в целом, одинаковы в различных по исходному примесному составу монокристаллических и эпитаксиальных.образцах как нелегированных специально с исходной концентрацией свободных носителей а = 2»10 -5.10 см"3, так и легированных Sa , Se или Те с n, s 2.10 -6. Ю18 см"3. Поэтому, как и для центров Nb и Та (раздел 3.2.1) можно заключить, что в состав излучающих центров не входят атомы иных, кроме W , примесей.

По данным оптических измерений центры примесей переходных элементов в полупроводниках А V известны в трех зарядовых состояниях: А0, А" и А / 10 /. Учитывая концентрацию внедренной примеси и характер зависимости интенсивности излучения от концентрации свободных носителей в исходных образцах, можно считать, что I группа спектральных линий (678, 653, 648 мэВ), интенсивная в нелегированных образцах с малой концентрацией свободных носителей, представляет собой излучение центров w (5О.3). 2 группа спектральных линий (706, 701, 699, 692 мэВ) есть, по-видимому, излучение центров W (5d ). Интерпретация спектров в рамках переходов на W (5ц ) центрах не представляется вероятной, т.к. излучение образцов с наибольшей исходной концентрацией нескомпен-сированных доноров не имело повышенной интенсивности. Можно отметить также, что люминесценция центров Go.As . Міг - d электронная система - вообще не имеет внутрицентрового характера / 10 /.