Оптические свойства полупроводников - Уиллардон Р.
Скачать (прямая ссылка):
Экспериментальные данные для нелегированных образцов, представленные на фиг. 23, показывают, что при температуре
Энергия, зв 220
' Е. Джонсон
10° К поглощение начинает быстро нарастать вблизи энергии 0,77 эв. Исследования фотопроводимости (88) и рекомбинацион-ного излучения [89] при низких температурах показали наличие уровня, расположенного приблизительно на 0,034 эв выше края валентной зоны. Весьма вероятно, что «хвост» поглощения связан именно с этим уровнем. G этим уровнем, по-видимому, связан и «хвост» поглощения при 80° К (см. фиг. 22), более интенсивный,
Фиг. 23. Влияние концентрации примеси на «хпост» лримсиюіо поглощения в аптимоииде галлия при T 10 К (из работы Джонсона л фэна [8(3]). 1 — ііЄ)|ЄГироваішнй образец, р — 1,4- IOi' ел-' при 300" К, Ji — 2800 см'/в-сск цри 80° К; 2 — нелегированпый образец, р = 2,5-10" їж-3. ц — 1520 см'/е сек; S — образец, легированный теллуром, р — 0,,ЧЭ • f0Jf e*t->, ц = 93 см'/в¦ сек.
чем при 10° К, в связи с большей концентрацией ионизованных акцепторов. Спектр поглощения при 300° К указывает на влияние глубокого примесного уровня, расположенного на ~0,07 эв выше края валентной зоны. Этот уровень дает поглощение при 300° К, когда уровень Ферми проходит выше него, и не дает поглощения при температурах 80 или 10° К, когда уровень Ферми проходит ниже. Измерения фотопроводимости при комнатной температуре указывают на влияние уровня, лежащего в интервале 0,06—0,08 эв от края валентной зоны, что согласуется с результатами по поглощению. На фиг. 23 показано, что при ICf К Гл. '<?. Поглощение вблизи края фундамеїітальной полосы 221
в образцах, компенсированных теллуром, «хвост» поглощения начинается при энергиях фотона, меньших ширины запрещенной зоны на 0,08 зе. Возможно, что это также проявление уровня, на который указывают результаты для нелегированных образцов
фиг. 24. Примесное поглощение при мамых энергиях фотона в актимониде
галлия при 80°К (из работы Джонсона и Фапа 198]). 7 — образец, легированный теллуром, концентрация при 300° К неизвестна; 2 — образец, легированный селеном, р = 4,1- IOW см-' при 300s К; 3 — образец, легированный теллуром, V =7,5-101' см-'-, 4 — нелегированный образец, р — 2,4¦ IO1' см-ъ.
при 300° К, а компенсация теллуром приводит к повышению уровня Ферми, благодаря чему глубокий уровень становится эффективным в поглощении При низкой температуре.
Когда акцепторные уровни заняты дырками, переходы дырок в валентную зону могут привести к поглощению. Такое поглощение при малых энергиях фотона показано на фиг. 24 и 25. Кривые 222
' Е. Джонсон
для компенсированных образцов обнаруживают четкий цорог ионизации при энергии фотона, равной 0,07 эв, что соответствует
0,05 O7 ТО 0,15 0,20 Знергия, за
Фиг. 25. Примесное поглощение при малых энергиях фотона в ашимониде
галлия при 200° К (и,ч работы Джонсона и Фэна [8(3]). 1 — образец, легированный теллуром, р = 7,5-10'* см-* при 300" К; z — нелегированный образец, р — 1,5-10" см-'.
1,49 $0
Энергия ротона, эВ
Ф и [•. 26. Края по [-лощения арсеннла галлия при 21° К (из работы Сторджа
(27]).
энергии глубокого примесного уровня, установленной по краевому поглощению. Кривые, полученные при 200° К (фиг. 25), более Гл. '<?. Поглощение вблизи края фундамеїітальной полосы 223
пологие, но и у них имеется спад в районе 0,07 —0,08 эв, что указывает на присутствие глубокого уровня в не легированном материале. При измерениях на образцах, подвергнутых бомбардировке электронами [90], обнаружено, что поглощение, связанное с этим уровнем, усиливается. Это свидетельствует о том, что данный уровень обусловлен простым несовершенством решетки.
Следует отметить странную особенность результатов, представленных на фиг. 24 и 25. Низкоэнергетический спад поглощения в нелегированных образцах исчезает при низких температурах (см. кривую 2 на фиг. 25 и кривую 4 на фиг. 24). Казалось бы (по аналогии с компенсированными образцами), этот спад должен проявляться резче с понижением температуры. Такое необычное поведение свидетельствует о том, что энергия 0,07 эв — это энергия связи второй дырки, локализованной па дефекте решетки [90]. В ряде других работ, посвященных примесным уровням, также отмечается, что этот уровень связан с дефектами решетки [90—931.
Примесное поглощение в по-луизолирующем арсениде галлия изучал Стердж [27]. На фиг. 26 показана ступенька на кривой поглощения вблизи фундаментального края. Энергия, характеризующая ступеньку, совпадает с энергией фотона в эмиссионном пике арсенида галлия, легированного цинком [941. Авторы работы [941 связывают пик эмиссии с акцепторным уровнем цинка. Ступенька поглощения в полуизолирующем арсениде галлия, по-видимому, также связана с акцепторным уровнем цинка. Со от ветств угощая энергия ионизации примесного уровня равна -0,04 эв.
При меньших значениях поглощения Стердж обнаружил ступени на кривой поглощения, характер которых существенно изменяется от образца к образцу (фиг. 27). Удалось разрешить три ступени на кривой поглощения, которые были приписаны примесным уровням, удаленным на 0,70; 0,47 и 0,30 эв от края зоны проводимости. Выло установлено, что пороги примесного поглощения сильно зависят от температуры* но расстояния до края зоны
