Spektroskopia pojemnościowa wybranych defektów w ...

1. Wstęp.Idealne sieci krystaliczne nie występują w naturze. W rzeczywistych kryształach zawszewystępują róŜnego rodzaju defekty struktury krystalicznej. Defektami (z języka łacińskiegodefectus- ‘brak’) nazywamy dowolne odstępstwa od idealnych, uporządkowanych połoŜeńatomów w strukturze krystalicznej. Defekty – zaburzające idealną periodyczność kryształu –mogą być generowane w sposób niezamierzony (na przykład w procesie krystalizacji) lubwprowadzone celowo poprzez działania mechaniczne, np. bombardowanie kryształuwysokoenergetycznymi cząstkami.DuŜe zainteresowanie badaniami zakłóceń prawidłowości budowy strukturalnejkryształów (defektów) jest związane z tym, Ŝe odpowiadają one za waŜne właściwości ciałstałych (elektryczne, mechaniczne, optyczne). W półprzewodnikach defekty powodujązakłócenia ich struktury pasmowej, w wyniku czego powstają poziomy energetyczne (stanykwantowe), którym odpowiadają energie leŜące w przerwie wzbronionej lub w poszczególnychpasmach. Właśnie one odgrywają zasadniczą rolę w elektrycznej aktywności defektów orazdomieszek. Defekty i domieszki naładowane elektrycznie efektywnie rozpraszają elektrony bądździury przewodnictwa, ograniczając ruchliwość nośników prądu. Defekty struktury mogąstanowić centra rekombinacji nadmiarowych elektronów i dziur, co decyduje o sprawnościwiększości przyrządów półprzewodnikowych. Za parametry przyrządów półprzewodnikowych,takich jak stabilność i trwałość, odpowiadają defekty struktury. Z nimi równieŜ związane sądodatkowe pasma absorpcji promieniowania elektromagnetycznego.Ogólnie nieprawidłowości struktury krystalicznej moŜemy podzielić na defektypunktowe, liniowe oraz przestrzenne (jak np. błędy ułoŜenia, granice ziaren czy wytrącenia).1.1. Defekty punktowe rodzime i domieszki.Defektami punktowymi nazywamy zakłócenia budowy krystalicznej, które występują wobszarach kryształu o rozmiarach rzędu odległości międzyatomowej (10 -8 cm). Najprostszymidefektami tego typu są (na przykładzie związku półprzewodnikowego GaAs):1) Luka (wakans), nazywana defektem Schottky’ego − brak atomu w węźle sieci, wktórym w idealnym krysztale GaAs powinien być atom Ga (V Ga ); analogicznie (V As ).2) Atom międzywęzłowy - atom Ga ulokowany pomiędzy atomami regularnejstruktury (I Ga ); analogicznie pozycja międzywęzłowa atomu As (I As ).2