Диссертация (1149385), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Катодолюминесцентныекарты, полученные комнатной температуре после отжига 570 К(Б), 720 К(В) и 1000 К(Г).На основе результатов ПЭМ исследований атомного строения а-винтовых дислокаций,представленных в предыдущем пункте 3.6, можно предположить следующую модель, описывающую результаты по отжигу свежевведенных дислокаций а-винтовых дислокаций. Исходным положением модели является крайняя маловероятность движения расщепленных винтовых81дислокаций в плоскости перпендикулярной плоскости расщепления, которое является неконсервативным и требует участия одновременно равного количества собственных точечных дефектов в галлиевой и азотной подрешётках.При введении дислокаций при комнатнойтемпературе на частичных дислокациях, расщеплённой а-винтовой дислокации, имеются единичные перегибы (рис.
3.21 (1)). Формирование перегибов в плоскости скольжения дислокации связанос термическим колебанием атомов кристаллической решётки, и при повышении температуры кристалла вероятность формирования перегибов возрастает,чтоизображенововторомслучае(рис. 3.21 (2)).Рис. 3.20 Зависимость длины дислокацийот температуры отжигаТ.е. возрастает подвижность головных краевых дислокаций, движение которых под воздействием макронапряжений вблизи царапины удлиняет параллельные поверхности а-винтовыедислокации, которые испытывают притяжение к последней под действием силы изображения.При дальнейшем увеличении температуры (случай (3, 4) на рис.
3.21), образовавшиеся парныеперегибы могут сомкнуться, образуя короткие сегменты совершенной винтовой дислокации,которые могут легко выходить на поверхность под действием сил изображения с образованиемдвух коротких краевых сегментов. При этом распространение головной дислокации от царапины продолжается, и образуются отдельные сегменты, ранее единой а-винтовой дислокации(рис.
3.19 (В)). Отжиг же образца при температурах более 750 К приводит к схлопыванию всехрасщеплённых участков дислокации и их выходу на свободною поверхность. Из экспериментальных данных следует, что критической температурой для начала движения дислокаций иобразования перегибов является значение ~450 К.Рис. 3.21 Схема образования перегибов и сегментирования а-винтовых дислокаций823.8. Движение дислокаций под воздействием электронного лучаОдной из важнейших причин деградации полупроводниковых является движение дислокаций [95], поэтому нельзя не упомянуть ещё об одном эффекте, наблюдаемом на свежевведённых дислокациях в GaN – это их движение при воздействии электронного луча.
Данный феномен носит название рекомбинационно-усиленного скольжения дислокаций (REDG). Механизмыэтого явления были подробно обсуждены в литературном обзоре( п.1.3.2.4).На рис. 3.22 представлены две панхроматические КЛ карты, записанные друг за другомпри комнатной температуре.
На КЛ картах дислокации «1» и «2» появились вблизи укола, в товремя как дислокация «3» исчезла. Как было продемонстрировано в пункте 3.4, краевые дислокации в призматической плоскости скольжения являются безызлучательными центрами рекомбинации электрон-дырочных пар, которая и стимулирует ускоренное движение таких дислокаций от места укола. В то же время в призматической плоскости вслед за краевой дислокациейудлиняется винтовой участок дислокационной петли, который уже в свою очередь являетсяцентром излучательной рекомбинации. Исчезновение светящегося участка «3» возможно связано: 1) перемещением с другого конца дислокационной петли краевого участка, который, двигаясь в направлении головной дислокации «3», привёл к схлопыванию дислокационной петли; 2)схлопывание непосредственно расщеплённой а-винтовой дислокации и её выход на поверхность по механизму, который был описан в предыдущем разделе для объяснения термостимулированного распространения и сегментации дислокаций (рис.
3.21). REDG эффект наблюдалсятакже и при температуре жидкого азота ~78 К.Рис. 3.22 Записанные последовательно друг за другом карты КЛ при Т = 300 К3.9. Выводы к главе 3Ростовые дислокации проявляют исключительно свойства повышенной безызлучательной рекомбинационной активности, которая практически одинакова для всех типов дислокацийво всех трёх системах скольжения, что вероятнее всего обусловлено с геттерированными имиво время роста точечными дефектами и примесями.83Катодолюминесцентное исследование дислокационной структуры при локальном деформировании базисной и призматической поверхностей объёмных кристаллов GaN при комнатной температуре показало, что как при индентировании, так и при нанесении царапин на базисные поверхности кристаллов GaN возникает двуслойная дислокационная структура, в верхнем слое которой происходит образование дислокационных петель в призматической системескольжения, а более глубоком – в базисной.
При этом только прямолинейные сегменты авинтовых дислокаций в базисной и призматической системах скольжения являются источниками дислокационной люминесценции, в то время как свежевведенные дислокации с краевымикомпонентами являются линиями с повышенной безызлучательной рекомбинационной активностью.При индентировании базисные петли распространяются на расстояния в несколько разбольшее, чем призматические, в то время как у царапины длина базисных и призматическихпетель примерно одинаковы.Методами просвечивающей электронной микроскопии впервые показано, что свежевведённые а-винтовые дислокации в низкоомном GaN являются расщепленными на две 30° частичные дислокации с величиной расщепления 4-6 нм.
Обнаружены растянутые дислокационные узлы в местах пересечения а-винтовых дислокаций и определён их характерный размер(радиус), который составляет ≈13 нм и который даёт оценку энергии дефекта упаковки типа I2 ≈31 эрг/см2.Впервые проведены исследования влияния термического отжига на свежевведённыхдислокациях, которые показали, что:1) интенсивность дислокационной люминесценции остаётся достаточной для её регистрации вплоть до 420 К2) Интенсивность люминесценции одиночных винтовых дислокаций, регистрируемаяпри комнатной температуре, сохраняется после отжига при температурах вплоть до 750 К3) дислокационная структура свежевведенных дислокаций вблизи царапины остаётсянеизменной при отжиге до температур 450 К, а в интервале температур 450-750 К происходитзначительное (трёхкратное) увеличение общей длины а-винтовых дислокаций с образованиемисчезающих сегментов на их линиях.Обнаружено возникновение, движение и исчезновение люминесцирующих винтовыхдислокаций в GaN под действием электронного пучка СЭМ (рекомбинационно - усиленноедвижение дислокаций) даже при температурах образца ~70 К.Предложен механизм исчезновения параллельных поверхности расщепленных винтовыхдислокаций как результат образования сегментов с совершенным ядром и последующем их выходом на свободную поверхность.84Глава 4.
Свойства дислокационной люминесценции в GaN4.1. Общие свойства дислокационного излученияВ данной главе будут обсуждаться непосредственно спектральные особенности дислокационного излучения, связанные с а-винтовыми дислокациями. Как было показано в главе 3 идемонстрируется на рис. 4.1 (А) а-винтовые дислокации, введённые локальной пластическойдеформацией в GaN, имеют светлый КЛ контраст, величина которого в панхроматическом режиме варьируется от 30 до 50% от уровня люминесцентного фона бездислокационных областей.
На рис. 4.1 (Б) представлены нормированные на максимальное значение спектры, полученные с областей с большой плотностью свежевведённых дислокаций (синие сплошные линии) и спектры с области кристалла вдали от пластически деформированной области (красныепунктирные линии). На спектрах «чистого» кристалла (красные кривые) излучение представлено интенсивной линией зона-зонной рекомбинации 3.4 эВ при Т = 300 К (3.47 эВ при Т = 70 К).Разложение линии зона-зонного излучения при комнатной температуре на 2 компоненты показало, что она состоит из двух линий, отстоящих друг от друга на 27 мэВ, значение близкое кэнергии связи свободного экситона в GaN 25.2 мэВ, т.е. неразрешённая тонкая структура линииможет быть объяснена наложением непосредственно зона-зонного излучения и излучения свободного экситона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
