Способ определения параметров варизонного полупроводника

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАЖТРОВ ВАРИЗОННОГО ПОЛУПРОВОДНИКА, основанньй на измерении интенсивности его фотолюминесценции при возбуждеНИИ со стороны широкозонной поверхности , отличающийся тем, i что, с целью повышення точности определения внутреннего квантового выхода излучения, полупроводник охлаждают от комнатной температуры до сверхнизких температур, при различных температурах, Т измеряют спектры неполяризованной и поляризованной фотолюминесценции, по. измеренным спектрам определяют длины смещения неравновесньк носителей заряда L и их спинов L g , находят коэффициент оптических потерь fc по формуле bLL«J4 бчас нас ) . а внутренний квантовый выход излуче (Л ния находят по формуле цЧт) (т)b4TU -t )tmt) L гдеЧ нчс и Л биче значения и L с нз участке низкотемпературно 1 го насыщения зависимостей L СТ) и и;(ть 0(д 00 Otn

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Н 01 L 21/66

Ма, р„

° СР

"1 ".

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Р

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ бра.с i на.с

L (T j

L (т (1 t j 114 з(Ц

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3349285/18-25 (22) 20.10.81 (46) 23.11.85. Бюл.N - 43 (71) Ордена Ленина физико-технический институт им, А.Ф.Иоффе (72) А.С.Волков, А.Л.Липко и Г.В.царенков, (53) 621 382(088.8) (56) Алферов Ж.И., Андреева В.И. и др. "100X внутренний квантовый выход излучательной рекомбинации в трехслойных гетеросветодиодах на основе системы А(,Ав-((аАб — "Физика и техника полупроводников", т.9, вып..

3, с.462., Коваленко В.Ф. и др. Фотолюминесцентные методы определения параметров варизонных полупроводников.—

"Физика и техника полупроводников", т.14, вып.7, 1980, с.1350- 1354. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВАРИЗОННОГО ПОЛУПРОВОДНИКА, основанный на измерении интенсивности его фотолюминесценции при возбужде-. нии со стороны широкозонной поверхности, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности опре- деления внутреннего квантового выхода излучения, полупроводник охлаждают от комнатной температуры до сверхнизких температур, при различных температурах,Т измеряют спектры неполяризованной и поляризованной фотолюминесценцит, по.измеренным спектрам определяют длины смещения неравновесных носителей заряда L

Ф и их спинов. L з, находят коэффициент оптических потерь 4 по формуле

I а внутренний квантовый выход излучения находят по формуле

+ ° + 1 де " нас и " 5 ас — значения и 1. на участке низкотемпературно5 го насьпцения зависимостей L +(Т) и

L< (т) .

1074

Изобретение относится к полупроводниковой технике н может быть использовано для определения параметров варизонных полупроводников и структур. S

Известен способ определения параметров полупроводников и гетероструктур, основанный на измерении и сравнении интенсивностей возбуждающего луча и рекомбинационного излучения Ig .и определении расчетным путем внутреннего квантового выхода излучения..

Недостатком этого способа являет1 ся его непригодность для определения параметров варизонных полупроводнн-, 15 ков.

Наиболее близким является способ определения параметров варизонного полупроводника, основанный на измерении интенсивности его фотолюминесценции 20 при возбуждении со стороны широкозонной поверхности.

Недостатками этого способа являются низкая точность определения внутреннего квантового выхода излу- 25 чения, обусловленная тем, что не учитывается коэффициент прохождения света через широкозонную поверх-. ность, не учитывается самопоглощание рекомбинационного излучения, а также наличие ошибок при измерении световых потоков.

Цель .изобретения — повышение точности определения внутреннего квантового выхода излучения.

Цель достигается тем, что в спо: собе определения параметров варизонного полупроводника, основанном на измерении интенсивности его фотолюминесценции при возбуждении со сто- 41 роны широкозонной поверхности,. полупроводник охлаждают от комнатной температуры до сверхнизких температур, при различных температурах Т измеряют спектры неполяризованной и поляризованной фотолюминесценции, по измеренным спектрам определяют длины смещения неравновесных иоситеf лей ), и их спинов 1 з, находят коэффициент оптических потерь по

1 формуле данае»»»ас ъ

I а внутренний квантовый выход излучения находят по формуле 55

336 2 ,где L и . „ — значения L u нас на участке низкотемпературного насыщения зависимостей ), (Т) и

Ь, (т).

При освещении варизонного полупроводника, например Р -типа, с широкозонной стороны неполяризованным светом, в нем возбуждаются неориентированные электроны. Эти электроны движутся под действием квазиэлектрического поля в сторону уменьшения

Во вре»1я движения они рекомбинируют, в том числе излучательно.

Р

Спектр неполяризованной фотолюминесценции позволяет определить длину

». их смещения 1»

При освещении полупроводника с широкозонной стороны циркулярнополяризованным светом s нем возбуждаются ориентированные по спину электроны. Спектр поляризованной фотолюминесценции позволяет определить длину смещения среднего спина

Определение и »»с произво

Ф t + дйтся из следующих выражений: (1»1»- 1 ) 0,4 3 (Ф

Ие ((eg»I(I,g e I, )

М» -И Д 0,43 где с(и у з — интенсивности неполяри зованной фотолюминесценции;

И„ и h3 - две произвольные энергии фотонов в спектре фотолюминесценции.

При понижении температуры полупроводника растет внутренний квантовый выход излучения . При этом возрастают также 1, и 4, Однако

1. + при достаточно низких температурах рост » уже не приводит к росту и 1., поскольку эффективное время жизйи электронов будет определяться не безызлучательным каналом рекомбинации, а выходом фотонов из полупроводника, то есть оптическими потерями. Эти потери характеризуются коэффициентом 1, который означает вероятность выхода фотона в каждом акте иэлучательной рекомбинации и определяется по формуле

L (т) ). Р) О-М (T) »жонас »»ас, 1074336 4 неравновесных носителей заряда L + (Т) и их спинов L + (Т ), находят коэффициент оптических потерь по формуле Лт) L (т) (-Ц + Ц(т) 8 мкм/<00 мкм =0,05

Корректор E.Ñèðoõìàí

Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений.и открытий

113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д.4/5

Заказ ?039/4

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4

Знание t позволяет определить (Т) в той области температур, где (Т) влияет на (, и L <. Эти вычисФ ления ведутся по формуле 5.Пример. Варизонный полупро. водник на основе твердого .раствора (QaAB)As: Zn, vEg = 20 эВ/см, Р

= 5 ° 10 7 см возбуждают с широко9 зонной стороны светом гелий-неоново- f5 го лазера, измеряют спектральное распределение интенсивности его неполяризованной фотолюминесценции, охлаждают полупроводник от комнатной температуры до 4 К, при .различных 20 температурах 1, измеряют спектры поляризованной и неполяризованной фотолюминесценции, по измеренным спектрам определяют длины смещения

Редактор П.Горькова Техред А.Вабинец а искомую величину определяют из соотношения.

L (т) (, (T) 0,95+ 4 (Т)

При Т = 10 К = 947, при Т = 50 К у = 88Х, при Т = 100 К tg = 687..

Способ может быть использован, при создании широкого класса полупроводниковых приборов, характеристики которых существенно зависят от внутреннего квантового выхода излучения.