Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Кристаллы, легированные As, при скорости их роста не более 1,7-Ю-3 м/с и удельном сопротивлении не более IO8 Ом-м по данным ИК поглощения не содержат азота ни в одной из известных форм, а в их спектрах проявляется центр, связанный с As, характеризующийся системой полос 2,1—2,7 мкм (0,58—0,45 эВ).
При изучении фотоэлектрических свойств алмаза установлено, что легированные электрически активными примесями кристаллы в отличие от нелегированных являются фоточувствительными в ближней ультрафиолетовой, видимой и ИК областях. На спектральной зависимости фототока кристаллов, легированных бором, имеются максимумы в областях 440—450, 480, 500—520, 540, 620—640, 800 мм, что согласуется с данными, полученными на природном полупроводниковом алмазе. С увеличением содержания бора в шихте фототок соответствующих образцов возрастает, и проявляются два основных максимума в области 800 и 1400 нм, которые, возможно, и имеют примесную природу. Остальные пики фототока, как правило, связывают с присутствием различных структурных дефектов. Показано также, что большинство образ-C цов n-типа проводимости имеют максимальную фоточувствительность при длине волны возбуждающего света 450 нм. С увеличением содержания As в шихте фотопроводимость кристаллов возрастает, основной максимум сохраняет свое положение и появляется ряд новых при длинах волн 900 нм и более.
Электролюминесценция синтетических полупроводниковых алмазов при их возбуждении переменным полем напряжением 600— 100 В отличается стабильностью, сравнительно высокой интенсивностью и достаточной для измерения ее характеристик длительностью. По характеру спектрального распределения свечения изучавшиеся образцы делятся на две группы. В первую входят кристаллы n-типа проводимости с удельным сопротивлением не менее IO9 Ом • м, легированные As, скорость роста которых не превышала 1,7-10-3 м/с. Для этой группы характерна сине-голубая . 460 люминесценция, характеризующаяся широкой полосой с одним или двумя максимумами около 420—480 нм и неразрешенного максимума в зеленой области спектра. Во вторую группу входят кристаллы р-типа проводимости, легированные бором, а также часть образцов, легированных As, с удельным сопротивлением около IO7 Ом • м, скорость роста которых составляла не менее 5-Ю-3 м/с. Для второй группы характерны максимумы свечения около 500—535 нм и значительный фон в желто-оранжевой области.
Для кристаллов как первой, так и второй группы установлена экспериментальная зависимость яркости свечения от приложенного напряжения, что позволяет объяснить возбуждение центров свечения механизмом ударной ионизации.
Из анализа экспериментальных и литературных данных следует, что электролюминесценция изучавшихся кристаллов обусловлена электронно-дырочной рекомбинацией донорно-акцептор-ных пар различного пространственного разделения. Эти центры в значительной степени подвержены влиянию и примесных и структурных дефектов, в связи с чем наблюдаются вариации спектров от образца к образцу. Этим же объясняется и тот факт, что выход люминесцирующих образцов из общего количества кристаллов составляет не более 80 %,
При изучении диэлектрических свойств полупроводниковых синтетических алмазов установлен ряд особенностей в зависимости є и tgo от степени легирования кристаллов электрически активными для алмаза примесями В и As. Диэлектрические потери в полупроводниковых кристаллах более чем на порядок выше, чем в нелегированных образцах, и зависят от массового содержания легирующих элементов в шихте. Причем при равных добавках В и As в шихту потери легированных As кристаллах меньше, чем в «боровых». Как отмечалось выше, это может быть следствием различной интенсивности захвата В и As растущими кристаллами. При массовом содержании бора в исходной шихте более 0,5% tgo возрастает настолько, что превышает граничные значения потерь (tgo^2-IO-1), допустимых при измерениях методом малых возмущений. Кроме того, при добавках бора до 0,1 %, в шихте наблюдается значительное (до 7,5—8) увеличение є по сравнению с нелегированными кристаллами (є = 5,65,8). Присутствие As в исходной шихте практически не влияет на диэлектрическую проницаемость алмаза.
Такое аномальное увеличение диэлектрической проницаемости легированных бором кристаллов, вероятно, связано с увеличением ионной составляющей поляризации, которая может быть обусловлена присутствием в таких образцах сложных В—N-комплексов.
В пользу такого предположения свидетельствуют результаты изучения диэлектрических свойств кристаллов, выращенных в присутствии комплекса В+ Ti. Введение в шихту при синтезе наряду с бором титана снижает значение диэлектрической проницаемости
461 алмаза до уровня нелегированных образцов, а tgo в таких кристаллах практически соответствует tgo алмаза, полученного в присутствии одного бора в шихте.
Согласно данным, приведенным в гл. 17 и 18, Ti играет роль добавки, снижающей содержание азота в алмазе. Очевидно, это и является причиной уменьшения є кристаллов, полученных в присутствии комплекса В+ Ti. Приращение tgo при введении В и As в алмаз обусловлено увеличением потерь в кристаллах, связанных с ростом электропроводности образцов.
