Диссертация (1149385), страница 20
Текст из файла (страница 20)
4.14 (А) представлена панхроматическая КЛ карта вблизи царапины на плоскости(0001) при 70 К. Легко узнаются уже подробно описанные выше светлые прямолинейныеучастки, которыми являются винтовые дислокации в направлениях <11-20>. На данной картеотмечено 3 характерные области: 1) бездислокационный участок, 2) участок на одиночнойа-винтовой дислокации и 3) яркая точка, в которой пересекаются 2 набора винтовых дислокаций, распространяющихся от царапины.
Спектры, измеренные в данных точках, представленана рис. 4.14 (Б). Сплошная линия – спектр бездислокационной области, штриховая линия –спектр одиночной а-винтовой дислокации и пунктирная линия – спектр в точке пересечениядислокаций (англ. Intersection Related Luminescence – IRL). Спектры в точках 1 и 2 не отличаются от описанных в предыдущих разделах. Однако, в точке 3 в спектре появляется новая высокоинтенсивная полоса излучения IRL с энергией ~3.3 эВ, сопровождающаяся фононным повторением IRL-LO, отстоящим на величину порядка 90 мэВ.
Положение данной линии слегкаварьировалось от места к месту, и получить зависимость положения IRL от FE не удалось в связи с довольно плотным и близким к царапине расположением точек пересечения (см. ниже).Детальный анализ спектров вблизи линии IRL показал, что она состоит из двух неразрешённыхлиний с полушириной каждой из компонент около 25 мэВ и отстоящих друг от друга на 2030 мэВ. Также на спектре в точке 3 виден дуплет DRL, вызванный с присутствием в возбуждаемом объёме а-винтовых дислокаций.(А)(Б)Рис. 4.14 (А) Панхроматическая КЛ карта вблизи царапины.
(Б) Спектры, полученные в 3-хразличных точках, указанных на рис. А. Т = 70 К98На рис. 4.15 (А) представлена монохроматическая КЛ карта вблизи царапины с высокойплотностью дислокаций, записанная с энергией фотонов 3.3 эВ, на которой видно, несколькоярких точек. КЛ карта этого же участка после облучения в течении 5 минут электронным лучомпредставлена на рис. 4.15 (Б). Количество ярких точек значительно увеличилось в сравнении спервым снимком, однако последующее облучение не приводило к столь значительным изменениям количества ярких точек. В другом случае был исследован образец с царапиной, нанесённой более 1 года назад. В нём сразу было обнаружено большое количество светлых точек, число которых не изменялось при обучении электронным лучом. Из представленных данных следует, что дислокации не только двигаются под воздействием электронного луча, но и взаимодействуют друг с другом как при наличии, так и в отсутствие возбуждения электронной подсистемы.
Таким образом, можно сделать вывод, что в местах пересечения а-винтовых дислокацийобразуются дефекты, которые имеют отличные от дислокаций люминесцентные свойства.(А)(Б)Рис. 4.15 Монохроматические КЛ карты с регистрируемой энергией фотонов 3.3 эВ до облучения (А) и после облучения в течении 5 минут электронным лучом (Б)Для проверки данного предположения и отсечения возможных артефактов был проделанследующий опыт. На базисной поверхности наносились единичные уколы на большом расстоянии друг от друга, затем записывались монохроматические карты на длинах волн FE, DRL иIRL.
После этого, вблизи первого укола наносились вторые уколы (рис. 4.15 (А)) так, чтобыможно было получить области пересечения дислокаций от разных уколов. кристалл Гексагональная симметрия дислокационных розеток на базисной поверхности GaN позволяет получитьдва набора дислокаций: 1) пересекающееся под углом 120° и 2) – под углом 60° (рис. 4.15 (Б)).Результаты КЛ монохроматического картирования при Т = 70 К вблизи двойных уколов представлены на рис. 4.17.99SE(А)(Б)Рис. 4. 16 (А) Снимок во вторичных электронах базисной поверхности с нанесенными на неёуколами с нагрузкой 500 гр.
(Б) Принципиальная схема распространения дислокаций вблизиукола с формированием 120° и 60° точек пересечения.На рис. 4.17 (А) и (Г) показаны КЛ карты, записанные с энергией фотонов 3.47 эВ, соответствующей свободному экситону, на которых дислокации имеют тёмный контраст. Белымистрелками указаны направления распространения дислокаций от мест индентирования: на левом наборе КЛ карт представлен случай пересечения дислокаций под углом 60°, а на правомпод углом 120°.
Тёмный контраст дислокаций не имеет значительных изменений по всей длинедислокационной линии, в то время как яркость дислокаций на КЛ картах с энергией фотонов3.18 эВ (рис. 4.17 (Б, Д)) заметно снижается в местах пересечения а-винтовых дислокаций другс другом. Из рис. 4.17 (В, Е) видно, что в нескольких местах, которые отмечены вертикальнымиштриховыми стрелками возникают яркие точки на КЛ картах с энергией 3.31 эВ (рис. 4.17 (В,Е)). Появление линии IRL ведёт к угасанию линии DRL или её полному исчезновению, что, вероятнее всего, связано с атомной трансформацией структуры в точках пересечения дислокаций.Стоит заметить, что спектральные особенности не зависят от угла, под которым пересекаютсядислокации, как и в случае пересечений вблизи царапины рис.
4.17 (А, Б).Несмотря на большое количество дислокаций в местах пересечения образуется лишь несколько светящихся точек, излучающих с энергией с 3.3 эВ. Этот факт и факт увеличения светящихся точек при воздействии электронным лучом можно объяснить, прибегая к механизму,который был предложен в предыдущем разделе для объяснения сегментирования дислокацийпри нагреве и их ускоренного движения при воздействии электронным лучом. Расщепленныедислокации могут только скользить в базисных плоскостях.
После деформации вблизи царапи100Рис. 4.17 Монохроматические КЛ карты вблизи двойных уколов, записанные с энергиямиквантов 3.47 эВ (А, Г), 3.18 эВ(Б, Д) и 3.31 эВ (В, Е)101ны они располагаются в различных по глубине базисных плоскостях, что делает маловероятным факт их пересечения в одной плоскости с образованием узлов. Перемещение в перпендикулярном направлении к базисной плоскости возможно только для совершенных дислокаций,которые образуются в результате схлопывания расщеплённых дислокаций.
Перемещение сегментов полных дислокаций в призматических плоскостях приводит к образованию новых точекпересечения дислокаций, которые, как было показано на ПЭМ снимках в п. 3.6, в некоторыхместах имеют форму растянутых узлов с характерным размером ~ 15 нм. В пользу предложенного механизма свидетельствует наблюдение in-situ в ПЭМ движения участков совершенныхдислокаций под воздействием сил изображения по направлению поверхности в работе [192] вCdS – родственном GaN материалу со структурой вюрцита.На рис. 4.18 приведено поведение линии IRL при изменении температуры и тока электронного луча.
В отличии от линии DRL, которая наблюдается до температур ~420 К, линияIRL быстро затухает при повышении температуры от 67 К до 90 К и уже не наблюдается при100 К (рис. 4.18 (А)). В режиме монохроматического КЛ картирования яркие точки также перестают наблюдаться при повышении температуры до 100 К, однако понижение температурывновь приводит к появлению белых точек в тех же местах. На рис.
4.18 (Б) представлены спектры при различных токах электронного луча. С увеличением тока спектральное положение линии IRL не изменяется, но форма IRL пика немного изменяется за счёт изменения соотношениеинтенсивности её неразрешённых компонент, при токе 125 пА соотношение IRLL/ IRLH около10, при токе 7400 пА оно около 3. Но в целом рост интенсивности IRL пика при увеличении тока является квазилинейным.Линии IRL, в отличии от DRL, хорошо аппроксимируются функциями Гаусса(рис. 4.18 (В)).
Её спектральное положение и его независимость от накачки, а также полуширина каждого из её компонент 22-27 мэВ совпадают с указанными свойствами для I2 протяжённых ДУ в GaN [39,145,193]. К сожалению, установить наличие подобной корреляции в температурных зависимостях нам не удалось в связи с узким доступным диапазоном температур вэкспериментальной установке, в котором ещё наблюдается линия IRL.102(А)(Б)(В)Рис. 4.18 (А) Спектры IRL при различных температурах и токе 500 пА. (Б) Спектры IRL приразличных токах электронного луча при температуре 70 К, Vb = 10 кВ.
(В) Пример аппроксимации пика IRL двумя функциями Гаусса в случае спектра, полученного при токе электронного луча 1300 пА.4.6 Выводы к главе 4В настоящей главе показано, что а-винтовые дислокации представлены собственной интенсивной полосой излучения с энергией излучения 3.15-3.18 эВ при температуре Т = 70 К.Дислокационной излучение представлено явно выраженной дуплетной линией с шириной расщепления ~30-35 мэВ с фононными повторениями каждой из линий. Дуплетная структура является характеристикой одиночной дислокации, полуширина высокоэнергетической компонентыравны полуширине свободного экситона, в то время как низкоэнергетической компонента является уширенной и состоит из двух неразрешённых линий.
Спектр ДИ при деформации базиснойи призматической плоскостей идентичен. ДИ при комнатной температуре представляет собойширокую полосу с энергией ~3.1 эВ и продолжает наблюдаться при нагреве образца до 420 КДИ эффективно конкурирует с другими каналами рекомбинации неравновесных носителей.103В зависимости от концентрации свободных электронов ДИ может быть интенсивнее линии свободного экситона в случае значений концентрации в диапазоне 1017-1019 см-3, в данномслучае дислокации имеют светлый контраст, или не превышать интенсивность свободного экситона при концентрациях меньше 1017 см-3, и иметь тёмный контраст в случае панхроматического КЛ картирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
