Влияние нанокристаллов германия и селенида цинка на фотоэлектрические свойства гетероструктуры n-GaAs – p-(GaAs)0,69(Ge2)0,17(ZnSe)0,14

Определены технологические условия выращивания пленки твердого раствора (GaAs)1-x-y(Ge2)x(ZnSe)y на подложках GaAs методом жидкофазной эпитаксии из оловянного раствора-расплава. Выращенные эпитаксиальные пленки имели толщину ~ 10 мкм, n-тип проводимости с удельным сопротивлением ~ 0,1 Ом·см и концентрацию носителей тока 5,1·1017 см-3. Исследована спектральная фоточувствительность гетерострук-тур n-GaAs – p-(GaAs)0,69(Ge2)0,17(ZnSe)0,14 и обнаружены два явных пика, соответствующих нанокристаллам Ge с соединениями молекул GaAs и квантовым точкам ZnSe. Показано, что спектр фоточувствительности исследуемого твердого раствора обладает шестью гауссовыми компонентами, которые соответствуют парным атомам Gе2 и соединениям AsGe, GaGe, GeSe, AsZn, GaSe и ZnSe. Представлены пространственные конфигурации тетраэдрических связей в пределах нанокластеров, образуемых примесями Ge и ZnSe на основе элементарной ячейки GaAs. Кроме того, установлено, что нанокластеры в твердом растворе (GaAs)1-x(Ge2)x состоят из трех атомов As, двух атомов Gе и трех атомов Ga. Поскольку элементарная ячейка решетки с алмазоподобной структурой состоит из восьми атомов, линейные размеры нанокластера будут следующими: 5,6Å; 5,6Å; 5,6 Å. В нанокластере в твердом растворе (GaAs)1-x-y(Ge2)х(ZnSe)y, образованном молекулами GaAs, ZnSe и парными атомами Ge2, находятся 14 атомов: пять атомов As, два атома Gе, один атом Se, один атом Zn и пять атомов Ga, то есть атомы As и Gа связываются атомами Gе, Zn и Se, поэтому линейные размеры нанокластеров становятся: 5,6Å; 5,6Å; 10 Å. Таким образом, матричная решетка состоит из молекул GaAs и парных атомов Ge2, а молекулы ZnSe находятся в их поверхностных дефектоспособных областях. В связи с тем что молекулы селенида цинка и соединения селенида германия образуют три акцепторных уровня в валентной зоне GaAs, а параметр решетки ZnSe незначительно больше, чем параметр матричной решетки, в местах расположения ZnSe наблюдаются микроискажения решетки. Эти искажения обладают повышенным потенциалом, который способствует образованию нанокристаллов ZnSe.

1. Блохин, С.А. Фотоэлектрические преобразователи AlGaAs/GaAs с массивом квантовых точек InGaAs / С.А. Блохин [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2009. – Т. 43. – Вып. 4. – С. 537–542.

2. Мукашев, Б.Н. Исследования процессов получения кремния и разработка технологий изготовления солнечных элементов / Б.Н. Мукашев [и др.] // Физика и техника полупроводников. – 2015. – Т. 49. – Вып. 10. – С. 1421–1428.

3. Saidov, A.S. Peculiarities of Photosensitivity of n-(GaAs)–p-(GaAs)1–x–y(ZnSe)x(Ge2)y Structures with Quantum Dots / A.S. Saidov [et al.] // Applied Solar Energy. – 2015. – Vol. 51. – Iss. 3. – P. 206–208.

4. Aroutiounian, V. Quantum dot solar cells / V. Aroutiounian [et al.] // Appl. Phys. – 2001. – No. 89. – P. 2268.

5. Ledentsov, N.N. Quantum dot heterostructures: fabrication, properties, lasers / N.N. Ledentsov [et al.] // Fiz. Tekh. Poluprovodn. – 1998. – No. 32. – P. 385.

6. Saidov, A.S. Growth of solid solutions of re-placement (GaAs)0.69(Ge2)0.17(ZnSe)0.14 and (GaAs)0.76(ZnSe)0.15(Ge2)0.09 / A.S. Saidov, A.Y. Boboev // The International Symposium “New Tendencies of Developing Fundamental and Applied Physics: Problems, Achievements, Prospectives” November 10–11, 2016. – Р. 178–180.

7. Zainabidinov, A.S. Growth, Structure, and Properties of GaAs-Based (GaAs)1-x-y(Ge2)x(ZnSe)y Epitaxial Films / A.S. Zainabidinov [et al.] // Semiconductors. – 2016. – Vol. 50. – No. 1. – P. 59–65.

8. Саидов, А.С. Жидкостная эпитаксия компенсированных слоев арсенида галлия и твердых растворов на его основе / А.С. Саидов, М.С. Саидов, Э.А. Кошчанов. – Ташкент: Издательство «Фан», 1986. – С. 127.

9. Хлудков, С.С. Диффузия примесей в арсениде галлия, диффузионные структуры и приборы / С.С. Хлудков // Вестник Томского государственного университета общенаучный периодический журнал. –2005. – № 285. – С. 84–94.

10. Журавлев, К.С. Исследование комплексообразования в эпитаксиальном сильно легированном p-GaAs :Ge методом фотолюминесценции / К.С. Журавлев [и др.] // ФТП. – 1990. – Т. 24. – Вып. 9. – С. 1645–1649.

11. Zainabidinov, S. Structural characteristics of n-GaAs – p-(GaAs)1–x–y(Ge2)x(ZnSe)y heterostructures / S. Zainabidinov, M. Kalanov, A. Boboev // Международная конференция «Фундаментальные и прикладные вопросы физики», 13–14 июня 2017 г. – С. 107–110.

12. Бобоев, А.Й. Электрические и фотоэлектрические свойства эпитаксиальных пленок (GaAs)1-x-y(Ge2)x(ZnSe)y / А.Й. Бобоев [и др.] // УФЖ. – 2015. – Вып. 17. – № 4. – С. 218–224.

13. Aleshkin, Ya.Direct band Ge and Ge/InGaAs quantum wells in GaAs/ Ya. Aleshkin, A.A. Dubinov // J. Appl. Phys. – 2011. – Vol. 109. – No. 123. – P. 107.

14. Полушина, И.К. Электрические и люминесцентные свойства монокристаллов GaAs--AIIBIVCV2/ И.К. Полушина, В.Ю. Рудь, Ю.В. Рудь // ФТП. – 1999. – Т. 33. – Вып. 6. – С. 697–700.

15. Блецкан, Д.И. Влияние отклонения от стехиометрии и легирования на спектры фотопроводимости слоистых кристаллов GeSe / Д.И. Блецкан, Й.Й. Мадяр, В.Н. Кабаций //ФТП. – 2006. – Т. 40. –Вып. 2. – С. 142–147.

16. Саидов, А.С. Выращивание пленок твердого раствора (GaAs)1-x(ZnSe)x и исследование их структурных и некоторых фотоэлектрических свойств / А.С. Саидов [и др.] // ФТТ. – 2011. – Т. 53. – Вып. 10. – С. 1910–1919.

17. Супрун, С.П. Эпитаксия ZnSe на GaAs при использовании в качестве источника соединения ZnSe / С.П. Супрун, В.Н. Шерстякова // ФТП. – 2009. – Т. 43. – Вып. 11. – С. 1570–1575.

18. Ткаченко, И.В. Механизм дефектоутворення та люминесценции у бездомишкових и легированих теллуром кристаллах селениду цинку / И.В. Ткаченко // Дис. канд. физ.-мат. наук, 2005. – 136 с.

19. Зайнабидинов, С.З. Высокоразрешающие рентгенодифракционное исследования пленок твердых растворов (GaAs)1-x-y(Ge2)x(ZnSe)y/ С.З. Зайнабидинов // ДАНРУз. – 2015. – No. 3. – С. 18–21.

20. Случанская, И.А. Основы материаловедения и технологии полупроводников / И.А. Случанская. – М.: Мир, 2002. – С. 380.

21. Саидов, М.С. Твердые растворы многокомпонентных полупроводниковых соединений с нано-дефектами и примесные вольтаические эффекты в фотоэлементах/ М.С. Саидов // Гелиотехника. – 2006. – No. 4. – С. 48–54.