ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СВОЙСТВ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНОК IпР

ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СВОЙСТВ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНОК IпР
Шарибаев М., Ɵтениязов Е., Қайыпназаров С., Юлдашев А.
Каракалпакский государственный университет имени Бердаха (Нукус., Узбекистан)
В ряду полупроводниковых соединений типа А3В5 широко использующихся в оптоэлектронике,InP и.его твердые растворы обладают специфическими механическими свойствами: пороговая плотность тока для рекомбинационно-стимулированного скольжения дислокации в монокристаллах InP на два порядка превышает его значение для GaAs [1]; гетеролазеры на основе твердых растворов InGaAsP также являются более „деградационно стабильными" по сравнению с изготовленными на основе AlGaAs. В последнее время в монокристаллах и эпитаксиальных слоях (ЭС) GaAs, было обнаружено и изучено [2] зарождение и миграция собственных точечных дефектов на макрорасстояния от области механического воздействия (эффект дальнодействия) при температуре Т 300 К. Выяснению возможности обнаружения и изучения эффекта дальнодействия в ЭС InP посвящена настоящая работа.
Изучалось влияние механического утонения подложки на спектры низкотемпературной фотолюминесценции (ФЛ) (4.2-80 К) ЭС InP, весьма чувствительные к изменению дефектной структуры. Структурное совершенство всей системы ЭС-подложка изучалось с помощью рентгено-дифракционных методов и металлографии. Со стороны ЭС проводились съемки рентгеновских топограмм с использованием двухкристального спектрометра в параллельной геометрии (n ; -m ), в асимметричных (333) и симметричных (400) отражениях на СиК -излучении. Для качественной оценки дефектности приповерхностный области глубиной 30 мкм, т.е. включающей ЭС и приповерхностную область пленка-подложка, измерялась интегральная отражательная способность (RiЭ).
Использовался травитель HF ; НВг β 5 : 1. Далее производилась шлифовка подложки свободным абразивом "ι'1 Μ 10 от исходной толщины ^300 мкм до толщины ^100 мкм. На рис-1 показано спектры фотолюминесценции ЭС InP исходного образца (l) после шлифовки (2) и после ультразвуковой· обработки 0). Т^80 К.
Полоса ΙB, по мнению авторов [4], связана с излучательной рекомбинацией свободных электронов с дырками, локализованными на нейтральном акцепторе, образованном, по-видимому, комплексами Zn (энергия активации акцептора [ZnIn ]- в InP ΔE =30-50 мэВ ), а IД -со структурными дефектами.
При хранении образцов при комнатной температуре в течение времени t^ происходило частичное восстановление интенсивности. полосы 1д (рис. 1, вставка), полоса Тд не восстанавливалась. Уменьшение интенсивности краевой люминесценции после обработки можно связать с увеличением концентрации центров безыэлучательной рекомбинации (например, Vu-a. ) и оттоком не— равновесных носителей на безызлучательные каналы.

Расчет распределения деформационных полей £ ( Ζ ) ( ί - координата, перпендикулярная гетерогранице) в ЭС при утонении подложки от толщины 350 до 100 мкм с учетом упругопластического состояния всей системы пленка-подложка, выполненной аналогично показал увеличение статической упругой деформации в пленках не более, чем на 15%. Несмотря на относительно малое изменение статической упругой деформации £ ( Ζ ) в пленках InP после шлифовки, ее дефектная структура существенно изменяется (эффект дальнодействия), что проявляется в трансформации спектров низкотемпературной ФЛ (см. рис. 1 ). Трудно объяснить дефектообраэование в пленках InP диффузией собственных точечных дефектов из мощного источника, каким является нарушенный механической обработкой слой, т.к. при этом надо воспользоваться коэффициентами диффузии, на несколько порядков превышающими известные значения с учетом, что обработка проводилась при комнатной температуре. Для объяснения дефектообразова- ния в пленках можно привлечь влияние знакопеременных упругих волн, возникающих в зоне действия абразива, проникающих на всю глубину структуры и в сочетании с изменением перераспределением статических деформационных полей, способствующих образованию френкелевских пар. С целью проверки последнего предположения образцы до и после шлифовки были подвергнуты ультразвуковой обработке (УЗО). Такая обработка не привела к дополнительному дефектообразованию в пленках, о чем свидететьствует частичное восстановление спектров ФЛ. Из этого следует, что данная УЗО (частота ~150 кГц) не эквивалентна шлифованию, т.е. что осциллирующие упругие волны, возникающие при шлифовке, имеют гораздо большую амплитуду и мощность <3'^>>10"-5.
Частичное восстановление интенсивности краевой полосы люминесценции при хранении, сопровождающееся уменьшением величины упругих деформаций, может быть связано с медленными диффузионными процессами оттока собственных точечных дефектов на стоки, например, на границу раздела.
Τ.Α., Хаврошин Д.Л. ХII- Всес. конф. по физике полупроводников. 1990. WT. 1. С. 75-76.
2. К π а д ь к о В.П., К ρ ы ш т а б Т.Г., Семенова Γ.Η., Χ а з а н Л.С. // ФТП. 1992. Т. 26. В. 2. С. 368-372
3. К л а д ь к о В.П., К ρ ы ш т а б Т.Г., С е м ё н о в а Γ.Η., Х а з а н Л.С. // ФТТ. 1991. Т. 33.
4. А.Е., Соловьев Β.Η. //ФТТ. 1980;Т. 22. В. 9. С. 2575.