ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МНОГОЗАРЯДНЫХ ПРИМЕСЕЙ С ДИСЛОКАЦИЯМИ В МОНОКРИСТАЛЛАХ ГЕРМАНИЯ

Благодаря высокому структурному совершенству монокристаллов германия и имеющейся обширной информации о свойствах примесей и дефектов в нем, этот полупроводник представляется подходящим объектом для изучения влияния дислокаций на электронные параметры примесей и, наоборот, влияния примесей на электронные состояния дислокаций. Представлены результаты исследования методами DLTS и фотолюминесценции (ФЛ) соответственно безызлучательной и излучательной рекомбинации носителей тока на глубоких уровнях в монокристаллах германия, в которые после пластической деформации введены диффузией многозарядные примеси меди или золота. Методом DLTS определены рекомбинационные параметры (положение энергетических уровней в запрещенной зоне, величина и энергия активации сечения захвата электронов и энтропия ионизации) атомов Cu−2/−3 и Au−1/−2. Установлено, что эти параметры не зависят от плотности дислокаций и хорошо согласуются с таковыми в недеформированных образцах, что объясняется их расположением вне цилиндров Рида. Показано, что параметры процесса захвата электронов на атомы Cu−2 и Au−1 объясняют зависимость амплитуды DLTS сигнала от частоты заполняющего импульса. После легирования медью образцы исследовали методом просвечивающей электронной микроскопии. Преципитаты между дислокациями не выявлены. Обнаружено, что интенсивность излучательной рекомбинации на дислокациях при 4,2 К, сильно пониженная после введения меди, восстанавливается после нагрева образцов при температурах выше 500 °C вследствие диффузии меди из объема к дислокациям. Особенности спектров ФЛ после нагрева образцов с медью в интервале 200—400 °C обусловлены, вероятно, реакциями примесей, собранными вблизи дислокаций при охлаждении образцов после введения меди. 

1. Arguirov, T. Room temperature direct band−gap emission from an unstrained Ge p—i—n LED on Si / T. Arguirov, M. Kittler, Mi. Oehme, N. V. Abrosimov, E. Kasper, J. Schulze // Solid State Phenomena. − 2011. − V. 178/179. − P. 25—30.

2. Arguirov, T. Luminescence from germanium and germanium on silicon / T. Arguirov, M. Kittler, M. Oehme, N. V. Abrosimov, O. F. Vyvenko, E. Kasper, J. Schulze //Solid State Phenomena. − 2014. − V. 205/206. − P. 383—393.

3. Clayes,C.Germanium−basedtechnologies:Frommaterials to devices / C. Clayes, E. Simoen. − N. Y. : Elsevier, 2007. − P. 480.

4. Шевченко,С.А.ИсследованиеметодомDLTSпластически деформированного германия n−типа после легирования медью / С. А. Шевченко, А. И. Колюбакин // Физика и техника полупроводников. − 2013. − Т. 47, No 6. − С. 838—844.

5. Lang,D.V.Deep−leveltransientspectroscopy:anewmethod to characterize traps in semiconductors / D. V. Lang // J. Appl. Phys. − 1974. V. 45, N 7. − P. 3023—3032.

6. Omling, P. Electrical properties of dislocations and point defects in plastically deformed silicon / P. Omling, E. R. Weber, L. Montelius,H.Alexander,J.Michel//Phys.Rev.B.−1985.−V.32, N 20. − P. 6571—6581.

7. Clauws, P. DLTS of the third acceptor level of substitution copper in germanium / P. Clauws, G. Huylebroeck, E. Simoen, P. Vermaercke, F. De Smet, J. Vennik //Semiconductor Sci. Technol. − 1989. V. 4, N 11. − P. 910—914.

8. Woodbury,H.H.Tripleacceptorsingermanium/H.H.Woodbury, W. W. Tyler // Phys. Rev. − 1957. V. 105, N 1. − P. 84—91.

9. Dunlap,W.C.Goldasanacceptoringermanium/W.C.Dunlap // Phys. Rev. − 1955. − V. 97, N 3. − P. 614—629.

10. Simoen, E. DLTS of gold impurities in germanium / E. Simoen, P. Clauws, G. Huylebroeck, J. Vennik // Semiconductor Sci. Technol. − 1987. − V. 2, N 8. − P. 507—512.

11. Hirth, J. P. Theory of dislocations / J. P. Hirth, J. Lothe. − N. Y. : McGraw−Hill Publ. Co., 1968. − 780 p.

12. Izotov,A.N.Photoluminescenceandsplittingofdislocations in germanium / A. N. Izotov, A. I. Kolyubakin, S. A. Shevchenko, E. A. Steinman // Physica status solidi (a). − 1992. − V. 130, N 2. − P. 193−198.

13. Кравченко, В. Я. Спектры фотолюминесценции в пластически деформированных полупроводниках и электронные состояния на расщепленных дислокациях / В. Я. Кравченко // Журн. экспериментальной и теоретической физики. − 1995. − Т. 107, No 6. − С. 2048—2062.

14. Sauer, R. Dislocation−related photoluminescence in silicon / R. Sauer, C. Kisielowski−Kemmerich, H. Alexander // Phys. Rev. Lett. − 1986. − V. 57. − P. 1472—1475.

15. Шевченко, С. А. Фотолюминесценция в германии с квазиравновесной дислокационной структурой / С. А. Шевченко, А. Н. Терещенко // Физика твердого тела. − 2007. − Т. 49, No 1. − С. 27—31.