Исследование физических процессов в гетеропереходах GaS(Cu)/GaAs, GaSe(Cu)/GaAs И GaS(Cu)/GaSe(Cu)
|
СтатусДиссертация была зашищена 18 апреля 2008Утверждена Национальным Советом 19 июня 2008 Автореферат – 0.50 Mb / на румынскомДиссертацияCZU 621.315.592
|
Ключевые слова
Сульфид галлия, селенид галлия, оксиды, монокристалл, тонкие плёнки, гетеропереход, оптическое поглощение, отражение, фотолюминесценция, электролюминесценция, электропроводность, подвижность, спектры, фототок, термический отжиг, механизм токопрохождения, концентрация, локализированные состояния, экситоны, длина свободного пробега, приведенная, эффективная масса, дисперсия, преломлениеАннотация
В диссертационной работе исследованы оптические, фотоэлектрические и люминесцентные свойства нелегированных кристаллов GaS и GaSe а также кристаллов легированных 0,05 и 0,1 ат. % Cu в широком температурном диапазоне. Были получены структуры типа оксидный полупроводник (In2O3, SnO2, Bi2O3, ZnO, Cu2O)/p-GaSe(Cu), а также тонкоплёночные гетеропереходы и структуры полученные методом оптического контакта типа: GaSe(Cu)/GaAs, GaS(Cu)/GaAs и GaS(Cu)/GaSe(Cu). В работе приведены исследования их фотоэлектрических, фото- и электролюминесцентных характеристик в видимой и ближней ИК спектральных областях.
В результате исследования фотолюминесцентных свойств было установлено наличие собственных дефектов в кристаллах GaSe, концентрацией которых можно управлять легированием медью в малых концентрациях и отжигом в вакууме или в атмосфере инертного газа (Ar) при температурах 690÷700 К.
Механизм электропроводности нелегированных и легированных Cu кристаллов GaSe в концентрациях до 0,1 ат. % обусловлен дырками и является как функцией температуры, так и концентрации атомов Cu. Концентрация дырок в нелегированных кристаллах GaSe растёт с 7•1011 см-3 при 230 К до 9•1012 см-3 при 350 К и носит активационный характер.
Разработана технология получения тонких слоёв GaS и GaSe на аморфных и кристаллических подложках (стекло, GaAs) и их легирования медью. Легирование привело к увеличению удельной проводимости некристаллических слоёв GaSe с 1•10-5 -1см-1 до 4,5•10-2 -1см-1. Установлен тип оптических переходов и определена оптическая ширина запрещенной зоны Egopt этих слоёв; величина, зависящая от температуры испарителя tev. При комнатной температуре Egopt уменьшается с 1,92 эВ при tev=2320°C до 1,27 эВ (tev=1470°C). Оптическая ширина запрещенной зоны некристаллических слоёв GaS(Cu) при нормальных условиях (Т=293 К) равна 2,425 эВ; значение, которое кореллирует с данной величиной для монокристаллов.
Из анализа спектров поглощения и фотоэлектрических характеристик кристаллов GaSe (0,1 ат. % Cu) был определён свободный пробег электронов и отношение скорости поверхностной рекомбинации и коэффициента амбиполярной диффузии – 0,05 и 0,60 мкм соответственно. Анализ темновых и световых вольтамперных характеристик показал, что на границе раздела гетеропереходов металлический оксид / p-GaSe(Cu), формируются локализованные состояния, характеризуемые малым временем жизни, концентрация которых уменьшается для структур Bi2O3, Cu2O, ZnO, SnO2, In2O3/p-GaSe(Cu) в порядке их перечисления. Установлен механизм прохождения неравновесных зарядов через гетеропереход для исследуемых материалов. Генерация неравновесных носителей заряда в гетеропереходах p-GaSe(Cu)/n-GaAs, полученных методом оптического контакта, имеет место в слое GaSe(Cu) и как в слое GaSe(Cu) так и в GaS(Cu) для гетеропереходов p-GaSe(Cu)/n-GaS(Cu). Средняя длина свободного пробега неравновесных носителей заряда в переходном слое на границе раздела гетероперехода p-GaSe(Cu)/n-GaS(Cu) равна 1,6 мкм. Исследование спектров поглощения и фотолюминесценции гетероперехода p-GaSe(Cu)/n-GaAs (GaSe – тонкая плёнка) показало, что в результате термического отжига при 700-710 К на границе раздела формируется промежуточный слой Ga2Se3.
При прямом смещении гетеропереходов p-GaSe(Cu)/n-GaAs и n-GaS(Cu)/p-GaSe(Cu), полученных методом оптического контакта, генерируется излучение в желто-красной области спектра. Установлена природа электролюминесценции этих гетеропереходов.
Основные результаты диссертации опубликованы в 30 научных работах.
Диссертация написана на румынском языке, содержит 120 страниц текста, 99 рисунков, 7 таблиц и 236 литературных ссылок.
Официальные оппоненты
- Dormidont Şerban
доктор хабилитат, Институт прикладной физики - Sergiu Vatavu
доктор, доцент
Диссертации
