Hydrogen depth profiles and optical characterization of annealed, proton-implanted n-type GaAs

Abstract

Depth profiles of 300-keV protons implanted in n-type GaAs at room temperature have been obtained using secondary ion mass spectrometry and correlated with optical effects determined by infrared reflectance measurements. The profiles of the implanted hydrogen (1H) have been measured as a function of annealing for temperatures up to 600 °C. These profiles display a major redistribution of the hydrogen atoms with movement beginning at 200 °C and terminating by 700 °C. The hydrogen diffusion into the substrate can be approximated by an Arrhenius process with an activation energy of 0.62 eV and a diffusion constant of 1.54×10−5 cm2/s. The reflectance spectra indicate that while an optically uniform layer is present in the as-implanted specimen, more complicated optical profiles exist in the annealed samples. Annealing at 300 °C causes the layer to nearly double in thickness but higher temperature annealing produces optical profiles similar to the as-implanted state. Qualitatively, these optical changes follow the behavior of the hydrogen depth profiles.

Zn enhancement during surfactant-mediated growth of GaInP and GaP

“…The diffusion coefficient of H in GaAs is high [13], and to a first approximation it is expected to be similar in GaInP grown lattice matched to GaAs. For the growth conditions used in this study, a diffusion length of 23 mm is calculated.…”

Влияние Имплантации H-=sup=-+-=/Sup=- На Оптические Свойства Кристаллов Полуизолирующего Арсенида Галлия В Ик-Области Спектра

“…Вследствие локального повышения температуры коэф-фициент диффузии водорода резко возрастает [12]. Как результат, водород диффундирует в объем кристалла и пассивирует дефекты [10], повышая структурное со-вершенство материала. Этому способствует градиент механических напряжений, по-прежнему существующий в кристалле.…”

“…Кроме электрических свойств, в результате имплантации H + могут изменяться и оптические свойства GaAs. Так, ранее было показано, что имплантация ионов водорода существенно влияет на оптические свойства в инфракрасной (ИК) области спектра кристаллов GaAs n-типа [10]. Авторами [10] был обнаружен эффект формирования оптически неоднород-ной системы сразу же после имплантации H + с энергией 300 кэВ и дозой 10 16 см −2 .…”

“…Так, ранее было показано, что имплантация ионов водорода существенно влияет на оптические свойства в инфракрасной (ИК) области спектра кристаллов GaAs n-типа [10]. Авторами [10] был обнаружен эффект формирования оптически неоднород-ной системы сразу же после имплантации H + с энергией 300 кэВ и дозой 10 16 см −2 . Это проявлялось в спектрах отражения имплантированных образцов, измеренных в ИК-области спектра, в виде четко выраженной интер-ференционной картины.…”

“…Это проявлялось в спектрах отражения имплантированных образцов, измеренных в ИК-области спектра, в виде четко выраженной интер-ференционной картины. Последующий отжиг приводил к перераспределению водорода по глубине, что, в свою очередь, вызывало формирование более сложной опти-ческой системы, и изменениям в ИК-спектрах отражения отожженных образцов [10].…”