ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ ...................................................... б
ГЛАВА I. ТРОЙНЫЕ АЛМАЗОПОДОБНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ
(обзор литературы) .......................... ^2
1.1. Кристаллическая структура кристаллов соедине-
ний и ..................... 12
1.2. Строение энергетических зон тройных полупроводников 78
1.2.1. Межзонные оптические переходы ................... 78
1.2.2. Структура валентной зоны ........................ -5
1.2.3. Строение энергетических зон приТ<=0 ............. 22
1.3. Экспериментальные результаты исследований рекомбинационного излучения некоторых тройных полупроводников II-IV- У2 .................... '2-5'
1.3.1. Исследования РИ р -(?</& А&,........................ <3 6
1.3.2. Исследования ШС26е% ................. 4О
1.3.2.1. Излучательные свойстваСА&е^ ....................... 40
1.3.2.2. Излучательная рекомбинация (У ..................... 4$
1.3.2.3. Свойства твердых растворов в системе Сс!8п%
и ...................................... 51
1.3.2.4. Экспериментальное исследование упорядочения на физические свойства кристаллов 52
1.4. Физические свойства и энергетическая структура
зон кристаллов % - и сЬ. -А^1п%2............... 54
1.5. Постановка задачи ................................. 63
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА .............................66
2.1. Характеристика методов получения и легирования
кристаллов р- ............................66
_ з -
Стр.
2.2. Характеристика методов получения кристаллов р-ЛлЗпРг ................................... 68
2.3. Характеристика методов получения и легирования кристаллов твердых растворов Л 72
2.4. Характеристика метода выращивания кристаллов
Аря% ромбической модификации.................. 74
2.5. Методика подготовки образцов к исследованиям. 74
2.6. Методика поляризационных исследований спектров
ФЧ и РИ............................................. 76
Краткие выводы по главе 2 .............................. 81
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РИ монокристаллов С43іА&2 р- и
Я - типа проводимости ............................ 82.
3.1. Исследование РИ кристаллов р- типа
проводимости, выращенных без легирования по- 8>2.
сторонними химическими примесями .................
3.1.1. Спектры РИ в зависимости от температуры и уровня возбуждения............................................. 83
3.1.2. Влияние концентрации дырок и условий термообработки на люминесценцию ц-СУЗі-^....................89
3.2. Исследование РИ кристаллов 0.№іД$2 р-типа
проводимости, однородно легированных посторонними химическими примесями в процессе получения... 03
3.2.1. Излучательные свойства кристаллов СеЗ$1Й&2 , содержащих примеси первой группы ........................ 93
3.2.2. Рекомбинационное излучение кристаллов р-Ос18\А<,/.Оа>.97
3.2.3. Рекомбинационное излучение кристаллов р-
3.2.4. Рекомбинационное излучение кристаллов р-
- 4 -
Стр.
3.2.5. Рекомбинационное излучение кристаллов
р- <3/37А, , содержащих примеси 1п и Зе.....
3.2.6. Рекомбинационное излучение кристаллов
рлегированных переходными элементами ........................................ /ОГ
3.2.7. Анализ особенностей поведения примесей в кристаллах р- 408
3.3. Исследование поляризационных свойств краевого
РИ монокристаллов р...........................11°
3.4. Исследование РИ слоев п-СА....................113
Краткие выводы по главе 3 ....................120
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОЗИЦИОННОГО РАЗУП0РЯД0ЧЕ-НИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ НА ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА
ОДНООСНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ .............124
4.1.^Исследование фотоэлектрических и лкминесцент-
ных свойств кристаллов 2ч .........................124
4.1.1. Электрические свойства кристаллов П типа .... 124
4.1.2. Фоточувствительность поверхностно-барьерных
структур на основе кристаллов р-2л 8ч^ ..........125
4.1.3. Исследование РИ кристаллов р-2г7эч^................^3
4.1.4. Природа излучательных переходов в кристаллах..
рЛп8пР2 ...................................... /42
4.1.5. Влияние ТО на спектры РИ кристаллов р-2/г5я^ !1П5
4.1.6. Спектры РИ слоев 1п$п% п - типа проводимости 1^9
4.2. Исследование анизотропии ФЧ и РИ ТР 029пхС^1_хЗ 151
4.2.1. Поляризационные исследования ФЧ поверхностнобарьерных структур............................. 1*1
4.2.2. Исследование РИ монокристаллов ТР.................................... /55
Стр.
4.2.3. Поляризационные свойства РИ кристаллов ТР...
4.2.4. Закономерности анизотропии фотоактивного поглощения и РИ при позиционном разупоря-дочении атомов в РХ ................................
4.3. Исследование поляризации РИ кристаллов
Краткие выводы по главе 4 ........................ ^7
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛОВ ТЕТРАГОНАЛЬНОЙ И РОМБИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ
5.1. Исследование РИ кристаллов 7,-Я^1!г92 ....... 174
5.2. Исследование оптоэлектронных свойств монокристаллов^^?^ в зависимости от типа позиционного упорядочения атомов............................ ^60
5.2.1. Влияние фазового перехода 7.-* сЬ. на РИ
5.2.2. Влияние фазового перехода 7-*спна фотопроводи-
мость .................................. из
5.3. Исследование РИ кристаллов с/?.................. 1&£
5.4. Исследование поляризации РИ монокристаллов/^/^ ^
5.4.1. Азимутальные зависимости интенсивности РИ.... №9
5.4.2. Поляризация РИ монокристаллов^/^ и 193
5.4.3. Спектральные зависимости степени линейной поляризации РИ монокристаллов и Сс/ёе
Краткие выводы по главе 5 .......................... 203
Заключение ..................................... <2 о?
Литература ..................................... 2.13
Основные обозначения и сокращения............ 2.26
- <5 -
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. В последнее время все большее внимание уделяется исследованию полупроводниковых веществ с анизотропной кристаллической структурой. Интерес к анизотропным полупроводникам определяется возможностью получения устройств с разнообразными и зачастую совершенно новыми функциональными возможностями, которыми не обладают приборы на основе элементарных и простейших бинарных полупроводников с решеткой типа сфалерита. В частности, значительный интерес представляет изучение алмазоподобных полупроводниковых соединений типа П-1У-У2 и 1-Ш-У12, которые в упорядоченном состоянии кристаллизуются в структуре типа халькопирита. Такие свойства этих материалов, как большое значение нелинейной восприимчивости, двулучепре-ломление, анизотропия фотоактивного поглощения и излучатель-ных переходов могут найти широкие применения в полупроводниковой оптоэлектронике. В принципе уже показана перспективность кристаллов П-1У-У2 и 1-Ш-У12 с решеткой халькопирита при создании фотопреобразователей, солнечных элементов, источников спонтанного и стимулированного излучения, устройств преобразования и параметрического смещения частот Ик-диапазона, поляриметрических детекторов и т.д.
В связи с возможностью применения сложных анизотропных полупроводников актуальным является как совершенствование лабораторной технологии их выращивания, так и изучение фундаментальных и структурно-чувствительных свойств получаемых кристаллов, в частности энергетического спектра образующихся дефектов решетки. Этот вопрос важен, поскольку дефекты решетки оказывают влияние на физические свойства кристалла, а изучение их
- 7 -
взаимосвязи открывает пути к освоению методов получения данных веществ с требуемыми свойствами. Особый интерес в случае анизотропных полупроводников представляет определение численных характеристик их поляризационных свойств.
В данной работе исследуется группа сложных веществ
СУ5л'Зм^пР2 и), относящихся к алмазоподобным полупроводникам с тетраэдрическими связями между образующими их атомами.
Кристаллографической особенностью этих веществ, определяемой спецификой межатомных взаимодействий наряду с различием химического состава, является то, что все они кристаллизуются в структуре халькопирита и различаются величиной тетрагонального сжатия, а также характером позиционного упорядочения.
В случае в отличие от остальных тройных соединений
имеется возможность двух вариантов позиционного упорядочения атомов ^ и 1п с переходом от средней кристаллографической категории к низшей. Все это обуславливает особенности анизотропии физических свойств и делает их интересными объектами для исследований.
Экспериментальное изучение анизотропии энергетического спектра в исследуемых кристаллах проводилось на основании поляризационных измерений рекомбинационного излучения (РЮ с проведением в ряде случаев поляризационных измерений фотоак-тивного поглощения. Применение этих методов актуально в связи с получаемой информацией о дефектах решетки, поляризационных параметрах и их связи со спецификой кристаллического строения и позиционного упорядочения атомов в исследуемой группе полупроводников.
Решение этих вопросов представляет актуальную задачу поля-
- а -
ризационной оптоэлектроники, так как определяет в итоге требования к материалу при создании источников линейно-поляризованного излучения и поляриметрических фотодетекторов с контролируемым спектральным диапазоном.
Цель работы. Настоящая работа посвящена поляризационным исследованиям РИ в сложных алмазоподобных полупроводниках с анизотропной кристаллической решеткой, анализу влияния позиционного упорядочения и тетрагонального сжатия на степень линейной поляризации РИ и коэффициент фотоплеохроизма, а также исследованию влияния термообработки и однородного легирования примесями на свойства исследуемых веществ.
Научная новизна диссертации заключается в следующих результатах:
1. Выращены монокристаллы ^/5/^ , и 47,5, ,
пригодные для проведения поляризационных исследований.
2. Установлено, что эффективность РИ кристаллов р - ОЛ&Д&д определяется отклонениями от стеохиометрии.
Впервые обнаружено краевое излучение, определена температурная зависимость ширины запрещенной зоны. Легирование примесями позволяет контролировать спектральный состав РИ.
3. Обнаружено, что введение примеси Ста позволяет поднять эффективность РИ до уровня
4. Детально изучено влияние условий выращивания на люминесцентные свойства кристаллов р . Установлено, что на-
иболее совершенные кристаллы р -5//5л/^ образуются при кристаллизации стационарным методом, обеспечивающим проявление краевого РИ и получение высокочувствительных поверхностно-барьерных структур. Показано, что процесс упорядочения атомов 57 и 5, ответственен за широкую примесную полосу РИ, энергетическое по-
- 9 -
ложение которой зависит от скорости охлаждения расплава.
5. Установлено, что позиционное разупорядочение атомов в структуре твердого раствора с решеткой типа халькопирита при тетрагональном сжатии Lc ^ 0 не снижает численных характеристик анизотропии РИ и ФЧ. Это открывает возможность путем изменения состава твердого раствора управлять спектральным диапазоном устройств поляризационной оптоэлектроники.
6. Показано, что при однородном легировании анизотропных кристаллов с решеткой халькопирита при Lc / 0 степень линейной поляризации РИ Сна примере ri-Cc/SiJls^<In'> и р -(Ц&еР2<Сы> ) с участием уровней глубоких центров положи-
V I
тельна и не уступает величине S для межзонных А-переходов.
7. Обнаружено, что степень линейной поляризации краевого РИ CjJSiJ}s2 от температуры практически не зависит,
8. Установлено, что термообработка кристаллов р совместно с 1п позволяет получить слои и - типа проводимости. При этом образуются уровни мелких доноров, а эффективность РИ находится на характерном для исходных образцов уровне.
9. доказана возможность осуществления фазового перехода ромбической модификации 41п&2 в тетрагональную с сохранением монокристадлической структуры. ФЧ и эффективность РИ обеих фаз 4^4 такая же, как у аналогов из числа соединений П-У1. Краевое излучение обеих фаз имеет экситонную природу. Получена температурная зависимость обеих фаз.
10. Впервые среАи анизотропных полупроводников обнаружена возможность достижения предельной 100 % степени линейной поляризации РИ дли кристаллов Jjpln.&2 ромОической модификации.
40 -
Приведенные результаты получены впервые и составляют существо положений, выносимых на защиту.
Практическая ценность полученных в работе результатов заключается в следующем:
1. Найдены условия получения кристаллов 55)/Аьг ,
(УБп&е^^ и^4 0 эффективностью РИ на уровне их
бинарных аналогов.
2. Предложено использование азимутальных зависимостей интенсивности РИ при сканировании возбуждающим лучом в качестве метода экспрессного определения разориентации в структуре анизотропных материалов.
3. Обоснован метод определения степени упорядочения атомов <57 и 57? по положению максимума примесного РИ кристаллов р -Жп$п% в зависимости от уровня возбуждения.
4. Предложен способ управления спектральным диапазоном 5 и«' путем изменения состава твердого раствора с решеткой халькопирита.
5. Созданы поверхностно-барьерные структуры на основе кристаллов и ТР, а также П -р-переходы из о5/г 5/г и показана возможность их использования.
6. Предложено использование спектров РИ образцов 57 5/7^4-.х'г для экспрессного определения СС .
7. Доказана возможность применения примесного легирования анизотропных полупроводников с целью управления спектральным составом РИ при сохранении высокого значения степени линейной поляризации.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
-11 -
-. научных семинарах лаборатории физико-химических свойств полупроводников ФТИ им.А.Ф.Иоффе АН СССР;
- на П-м Всесоюзном совещании по глубоким уровням в полупроводниках (Ташкент, 1980 г.);
- на У-й Всесоюзной конференции по физико-химическим основам легирования полупроводников (Москва, 1982 г.);
- на Всесоюзной конференции по физике полупроводников (Баку, 1982 г.);
- на 1У Всесоюзной конференции "Тройные полупроводники и их применение" (.Кишинев, 19ВЗ г.).
Объем работы. Диссертация включает введение, пять глав и заключение. Первая глава представляет собой обзор литературы. В этой главе рассмотрены вопросы изучения зонного спектра сложных алмазоподобных полупроводников и экспериментальные результаты по РИ исследуемых в работе соединений.
Во второй главе освещены методы выращивания кристаллов, подготовки образцов к измерениям и экспериментальные методики, применяемые при выполнении работы. В третьей, четвертой и пятой главах представлены результаты экспериментального исследования люминесцентных свойств, а в ряде материалов и фоточувствительности-кристаллов тройных полупроводников и твердых растворов тетрагональной сиягонии. Общие выводы по работе приводятся в заключении.
- м -
ГЛАВА I. ТРОЙНЫЕ АЛМАЗОПОДОБНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ
(Обзор литературы)
1.1. Кристаллическая структура кристаллов соединений 1-П-У2 и 1-Ш-У12
Изучаемые в данной работе соединения типа П-1У-У2 относятся к сложным алмазоподобным полупроводникам и в равновесном состоянии обладают кристаллической структурой типа халькопирита [х-б] . Решетку данных соединений можно рассматривать как состоящую из двух решеток. В одну из них входят атомы второй и четвертой групп периодической системы С/ , £п, (Рё> ). а в другую - атомы пятой группы ч , Я ).
В принципе, возможны два способа распределения атомов второй и четвертой групп в решетке. В одном случае атомы занимают эквивалентные позиции, статистически чередуясь друг с другой. В этом варианте соединение П-1У-У2 имеет структуру цинковой обманки, в которой, например, кристаллизуется соединение Яе ^
[ I]. Такую структуру удалось реализовать в большинстве полупроводников П-1У-У2 при их закалке из жидкой фазы, а в случае и из твердой фазы [б, б] .
Во втором случае упорядоченное размещение в решетке атомов второй и четвертой групп Приводит к образованию халькопиритной структуры, которая для рассматриваемых в работе соединений П-1У-У2 является стабильной при нормальных условиях.
Структура халькопирита [1-б] , как и сфалерита, характеризуется тетраэдрическим расположением атомов, каждый из которых находится в центре тетраэдра, образованного четырьмя ближайшими соседями. В соединениях Д-1У-У2 каждый атом второй и четвертой групп находится внутри тетраэдра, образованного четырьмя атомами пятой группы, а каждый атом фосфора имеет бли-
жайшими соседями по два атома -П- и -1У- (рис.1) также образующих тетраэдр.
Размеры тетраэдров П-У4 и 1У-У4 различны из-за различий в длинах связей П-У и 1У-У. Размер тетраэдра У-Е,-1У2 является ооычно промежуточным по отношению к тетраэдрам П-У4 и 1У-У4 [5J. Атомы П и 1У находятся в середине своих тетраэдров, а атом У оказывается смещенным также из-за различий в длинах связей.
Наряду с этим, атомы располагаются в решетке таким образом, что тетраэдры разного сорта имеют одинаковую высоту вдоль тетрагональной оси с и при этом наступает искажение валентных углов, которые для правильного тетраэдра должны иметь значения 109°28’. Если уравнение по высоте различных тетраэдров происходит за счет сжатия большего из них, то решетка получает тетрагональное сжатие и при этом меньший тетраэдр имеет правильную форму. Тетраэдры, в центре которых локализованы атомы П и 1У, повернуты относительно тетраэдров с центральным атомом У вокруг оси С в разные стороны. Параметры разворота определяются отличием X от 0,25 [б] .
Параметра: , определяющий отношение длин связей, коррелирует с отношением периодов решетки с/а согласно формуле [б] :
где р - параметр, характеризующий деформируемость углов.
На рис.2 приведены элементарные ячейки сфалерита и халько-
национальный символ), для большинства соединений элементарная
(I)
сингонию
- 1к
© -и-
о-IV-• -V-
Рис. I Тетраэдры в структуре типа халькопирита
Рис. 2 Элементарные ячейки кристаллической
структуры сфалерита (а) и халькопирита (б)
- 15 -
решетка халькопирита деформирована в направлении больших ребер с. Эта деформация естественная и определяется степенью тетрагонального сжатия *ГС . Тетрагональное сжатие равно нулю для 0 максимально для (7с/Б/^52 (табл.1). Периоды ре-
шетки исследуемых кристаллов даны в табл.1 [б, ?] .
По симметрии и по числу единичных направлений все кристаллы делятся на три категории: высшую, среднюю и низшую [8] .
У кристаллов высшей категории нет единичных направлений.
При детальном микроскопическом исследовании кристаллов 5п5/гР2 кажется, что их симметрия относится к кубической СИНГОГОШ[б]. Внешняя форма кристаллов 2/г5п Р2 получаемых из раствора в расплаве 3/1 , аналогична по форме кристаллам соединений Ш-У [9] . Оьёмка их рентгенограмм дает картину отражений кубической симметрии. Лауэграммы обнаруживают тройные, четверные оси и плоскости симметрий, отвечающие Лауэ-классу /пЗ/п. Рентгеновские исследования кристаллов З/лЗ/гР, [ю] интерпретированы на основании допущения о существовании в кристалле областей разной ориентации - доменов, что не позволяет наблюдать тетрагональную симметрию в макроскопических свойствах кристалла. Многие физические свойства кристаллов высшей категории должны быть изотропны [8] .
К средней категории относятся кристаллы, у которых есть одно особое направление. У этих кристаллов анизотропия свойств должна быть сильнее, чем у кристаллов высшей категории. Особенно заметным должно быть различие свойств вдоль и поперек главной оси симметрии. Характерные формы кристаллов этой категории -призмы, пирамиды и т.п. [б]. К этой категории как раз и относятся кристаллы с решеткой халькопирита - одноосные кристаллы.
В случае роста этих кристаллов из растворов-расплавовоили из
газовой фазы они обладают типичной огранкой, которая выявляет анизотропию межатомных сил связи [б, 6, II, 12] . Обычно это шестигранные призмы с наиболее развитыми гранями (112) или (ОН). Поверхности получаются с высоким структурным совершенством.
Анизотропия теплового расширения кристаллов с решеткой халькопирита исследовалась рентгеновским методом при "капсу-ляции" вещества в кварцевом сосуде для исключения диссоциации, для кристаллов 0<}8пРг было установлено, что расширение решетки вдоль оси с ниже, чем в других направлениях [13) . При нагреве кристалла от 0 до 500°С отношение с/а снижается от 1.950 до 1.942, что свидетельствует о возрастании % с ростом температуры Т. Аналогичен результат и для других кристаллов П-1У-У2. Для этих работ характерно, что измерения выполнены при Т>300 К и, следовательно, никаких сведений о температурной перестройке решетки соединений П-1У-У2 в низкотемпературном диапазоне Т< 300 К пока нет. Если же экстраполировать данные [1з] на область температур ниже 300 К и допускать монотонный характер этих изменений, то следует ожидать, что анизотропия кристаллической решетки должна падать. Реальное положение дел в этой области нуждается в постановке исследований.
Наконец, отметим, что в данной работе в качестве представителей кристаллов средней категории выбраны кристаллы с максимальным среди соединений П-1У-У2 тетрагональным сжатием -(Ц&ЛЬд и низким - .
К низшей категории относятся кристаллы, у которых нет осей симметрии выше, чем 2, а единичных направлений по крайней мере 2, т.е. несколько. Это наименее симметричные кристаллы с ярко
- 17 -
Таблица I
Структурные данные для некоторых тройных соединений П-1У-У2 [5]
Вещество
Структурный
тип
Простран-
ственная
группа
Периоды идентичности
а}А С, А Г = 2-- £'е а
5.884 10.882 0.І5І
5.900 II.518 0.048
5.741 10.775 0.123
5.6518 11.307 0.000
5.652 0.000
Сс1§! Лхалькопирит
сфалерит
*£/
її
т
Таблица 2
Сравнение зонной структуры халькопирита и сфалерита
Симметричные точки зоны Симметричные точки зоны Бриллюэна Бриллюэяа халькопирита саилерита, эквивалентные таким же
точкам халькопирита
Г/000) — Г(ооо),\л/(^о
V ' X (00°)) \^(° гТ,!а $/а)
г, \ Х(?*0 0) Х(0 2%0)
I (0 о А/а) А (оО Х/а) А (0 0 - %)
,/н пл) 1&-Ъ-У-), !(-%%>■&)
Ц (я/а Я/а о) г ^ ^ у 2 ^ ^ ^
I
-невыраженной анизотропией свойств. В данной работе в качестве представителя этой категории будут рассмотрены кристаллы /їді п. в £ с ромбической структурой.
Соединения П-1У-У2 могут образовывать твердые растворы со своими электронными аналогами и между собой [5] . К настоящему времени таких работ очень мало и они показывают, что при образовании растворов кристаллическая структура либо сохраняется, либо происходит изменение ее категории по мере изменения состава. Области растворимости в системах П-1У-У2 -П-1У-У2 ДО сих пор не установлены, и лишь показано существование сплавов определенного состава без получения монокрис-таллических образцов [14-17]. Поэтому характер изменения анизотропии кристаллической решетки соединений П-1У-У2 с изменением состава до сих пор не изучался.
1.2. Строение энергетических зон кристаллов тройных
полупроводников П-1У-У2
І.2.І. Межзонные оптические переходы
Понижение симметрии решетки типа халькопирита (РХ) относительно решетки типа сфалерита (РС) отражается на структуре зонного спектра П-1У-У2, качественные особенности которого были установлены средствами теоретико-группового анализа. В работах ^18-20^ исследована топологическая структура зонного спектра, соотношения совместимости групп симметрии решеток сфалерита и халькопирита, а также закон дисперсии Е(к) в окрестности наиболее симметричных точек зоны Бриллюэна (ЗБ). На рис.З показано взаимное расположение ЗБ РС и РХ. Поскольку ЗБ РС вчетверо превосходит ЗБ РХ, каждой точке ЗБ РХ соответ-
- 49
ствует 4 эквивалентные точки (отличающиеся на вектор обратной решетки халькопирита), лежащие в ЗБ РС. В таблице 2 дан пример соответствия между наиболее симметричными точками зоны Брил-люэна РС и РХ [18, 19] .
Сравнивать структуру энергетического спектра кристаллов Ш-У и кристаллов П-1У-У2 можно, используя ЗБ РХ, у которой атомы катионной подрешетки заменены элементами третьей группы. При таком подходе каждой ветви энергии бинарного соединения будут соответствовать четыре ветви в ЗБ РХ.
С привлечением теории возмущений [2і] и по методу псевдопотенциала получена количественная информация об энергетическом спектре соединений П-1У-У2 [22-2б] . Зависимость энергии от волнового вектора Е(к) в принципе может быть получена решением уравнения Шредингера:
созданный ионами и всеми электронами системы. Возникает проблема нахождения этого внутрикристаллического потенциала, который должен обладать симметрией кристаллической решетки. Эффективный потенциал конструируется как сумма потенциалов атомов, вхо-
для соединений П-1У-У2 обычно представляют в виде суммы двух частей: симметричной и антисимметричной относительно перестановок атомов П и 1У групп:
дящих в рассматриваемое соединение. Согласно /21/ , потенциал
Уії =\£(Г) + \/(Г)
(3)
-20 -
.у
здесь \4 - потенциал, приписываемый атому У группы; ,1У -
потенциалы, приписываемые атомам П и 1У групп, которые расположены в узлах первой подрешетки в нужном порядке. Потенциал УсСг) обладает всей симметрией РС, а УаС^) - симметрией РХ.
Различия в структурах энергетических зон тройного соединения и его ближайшего бинарного аналога, как показали авторы [21-25], могут быть обусловлены: а) различными симметричными частями кристаллического потенциала в этих соединениях;
б) сжатием кристаллической решетки вдоль с в соединении П-1У-У2; в) существованием антисимметричной части кристаллического потенциала, обусловленной наличием двух сортов "катионов" в соединении П-1У-У2.
Основные количественные изменения в энергетическом спектре при переходе от соединения Ш-У к его тройному аналогу согласно качественному анализу [18-19] и теоретическим расчетам [21-2б] могут быть связаны с симметричной частью кристаллического потенциала. Однако, при учете только этой части потенциала зонная структура остается качественно той же.
Естественное сжатие кристаллической решетки ^ вдоль с , снижая симметрию решетки, приводит к расщеплению некоторых энергетических уровней. Для большинства кристаллов с решеткой халькопирита, обладающих малым 'Г , эти расщепления не превышают 0,2 эВ.
Антисимметричная часть кристаллического потенциала, обусловленная разницей псевдопотенциалов двух катионов, понижает
- Київ+380960830922