EL2-related studies in irradiated and implanted GaAs

Abstract

Résumé. 2014 Le donneur profond EL2 est un défaut très important par le rôle qu'il joue dans la compensation du matériau GaAs semi-isolant non dopé. La Abstract. 2014 The midgap donor level EL2 is a very important defect because of the role it plays in the compensation of undoped semi-insulating GaAs. The knowledge of the exact EL2 structure becomes of even greater prime importance. We present here a review of the experimental results concerning artificial EL2 creation by electron and neutron irradiation and also ion implantation followed or not by annealing. These studies have greatly contributed in specifying the nature of EL2 namely a complex intrinsic defect with an arsenic antisite as a core (AsGa + X). We point out some new concepts such as hopping transitions due to interdefect electron tunnelling which have been tentatively proposed to account for observations in implanted and neutron irradiated samples. We also discuss the main results of these artificial creation experiments as a function of the recent models proposed for EL2 up to the present day.

Deep level defects in GaAs gradual p-i-n junctions after neutron irradiation

“…In p 0 and n 0 GaAs epitaxial layers, their concentrations were about 10 14 cm -3 in the samples grown in hydrogen atmosphere, and ~ 10 15 cm -3 in those grown in argon atmosphere. After neutron irradiation of the p + -p 0 -i-n 0 -n + GaAs structure grown in hydrogen atmosphere, the DLTS spectra demonstrated two broad bands associated with the carrier emission from the n 0 layer typical for neutronirradiated GaAs [9][10][11][12]. These bands are attributed to clusters of damages exhibiting properties of acceptor-like traps [12,13].…”

Влияние нейтронного облучения на спектр дефектов с глубокими уровнями в GaAs, изготовленном методом жидкофазной эпитаксии в атмосфере водорода и аргона

“…На возможность уменьшения концентрации сигналов, связанных с дефектами HL2 и HL5, было обращено внимание в работах [7,11]. Во-вторых, при DLTS-измерениях с этими значениями U f и U r в спектре обнаружились две широкие зоны, связанные с эмиссией носителей из n 0 -слоя, характерные для облученного нейтронами GaAs [5][6][7][8]. Эти полосы связывают с кластерами повреждений.…”

“…При повышении температуры начала кристаллизации до T b ≥ 850 • С в эпитаксиальных слоях GaAs помимо дефектов HL5 и HL2 наблюдалось образование дефекта, подобного EL2 [2,3]. Как было отмечено в работах [5,6], имеются существенные различия процессов дефектообразования при электронном, нейтронном и протонном облучении полупроводниковых материалов. Наличие ограниченного числа ловушек в слоях GaAs облегчает процесс изучения радиационных дефектов, образующихся при нейтронном облучении в этих слоях.…”

“…Этот плотный кластер дефектов захватывает подвижные носители из ближнего окружения, при этом становится заряженным и создает компенсирующую обедненную область вокруг ядра дефекта. При сравнении результатов DLTS-измерений было обнаружено, что на образцах, облученных быстрыми нейтронами [5,7], получали спектры, которые были больше похожи на спектры образцов, имплантированных тяжелыми ионами, чем образцов, подвергнутых бомбардировке протонами [5][6][7], несмотря на то что массы протонов и нейтронов практически равны. Эти различия связаны с тем, что взаимодействие нейтронов с атомами решетки происходит исключительно за счет столкновения ядер решетки и нейтроны генерируют кластеры более эффективно, чем протоны.…”

“…Электронное облучение позволяет создавать вакансии и межузельные атомы в обеих подрешетках [9]. В DLTS-спектрах после нейтронного или ионного облучения наблюдаются два широких, почти безликих, пика -один, связанный с эмиссией носителей из глубоких состояний верхней половины запрещенной зоны, обозначаемый как " U-полоса", и другой -в нижней половине зоны, отмеченный как " L-полоса" [5,6,8]. Высокотемпературный край широкой DLTS-полосы обрезался при одной и той же температуре как в n-, так и в p-GaAs.…”