Структуры на основе гетероперехода "кремний—арсенид галлия" для интегральных оптронов
A comparative analysis of the photoluminescence spectra of heteroepitaxial n‑GaAs layers and the spectral characteristics of p+‑Si—n‑Si—p‑Si—n+‑GaAs structures is presented. The GaAs layers were grown on Si substrates by liquid‑phase epitaxy from a solution‑melt. A complete coincidence of the maxima...
Gespeichert in:
| Datum: | 2003 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
2003
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2003.2.51 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technology and design in electronic equipment |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Technology and design in electronic equipment| _version_ | 1869472234830036992 |
|---|---|
| author | Terletskaya, L. L. Kalinichenko, L. F. Golubtsov, V. V. |
| author_facet | Terletskaya, L. L. Kalinichenko, L. F. Golubtsov, V. V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "L. L. Terletskaya",
"institution": "I. I. Mechnikov Odesa National University, Ukraine"
},
{
"author": "L. F. Kalinichenko",
"institution": "I. I. Mechnikov Odesa National University, Ukraine"
},
{
"author": "V. V. Golubtsov",
"institution": "Odessa National Maritime Academy, Odesа, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Terletskaya, L. L. |
| baseUrl_str | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-06-30T17:51:02Z |
| description | A comparative analysis of the photoluminescence spectra of heteroepitaxial n‑GaAs layers and the spectral characteristics of p+‑Si—n‑Si—p‑Si—n+‑GaAs structures is presented. The GaAs layers were grown on Si substrates by liquid‑phase epitaxy from a solution‑melt. A complete coincidence of the maxima of the studied spectra was established, which, combined with the high energy parameters of the emitter and photodetector, confirms the feasibility of creating an integrated optron based on the investigated heterostructures. |
| first_indexed | 2026-07-01T01:00:55Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 2
51
ÎÏÒÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
20.12 2002 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. Â. Â. ÐÞÕÒÈÍ
(ÖÊÁ "Ðèòì", ã. ×åðíîâöû)
Ë. Ë. ÒÅÐËÅÖÊÀß, ê. ô.-ì. í. Ë. Ô. ÊÀËÈÍÈ×ÅÍÊÎ,
ê. ô.-ì. í. Â. Â. ÃÎËÓÁÖÎÂ
Óêðàèíà, Îäåññêèé íàö. óíèâåðñèòåò èì. È. È. Ìå÷íèêîâà,
Îäåññêàÿ íàö. ìîðñêàÿ àêàäåìèÿ
E-mail: oguint@paco.net
Ïðîâåäåí ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ëþìè-
íåñöåíòíûõ è ôîòîýëåêòðè÷åñêèõ õà-
ðàêòåðèñòèê ñòðóêòóð p+-Si�n-Si�
p-Si�n+-GaAs. Ïîêàçàíà ïåðñïåêòèâ-
íîñòü ãåòåðîñòðóêòóð äëÿ ñîçäàíèÿ
èíòåãðàëüíîãî îïòðîíà.
Èçó÷åíèå ñòðóêòóð íà îñíîâå ãåòåðîïåðåõîäà Si�
GaAs ïðåäñòàâëÿåò íàó÷íûé è ïðàêòè÷åñêèé èíòåðåñ
ïðåæäå âñåãî â ñâÿçè ñ âîçìîæíîñòüþ ñîçäàíèÿ íà
èõ îñíîâå èíòåãðàëüíûõ îïòîýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ
(èçëó÷àòåëÿ íà îñíîâå GaAs è ôîòîïðèåìíèêà íà îñ-
íîâå Si â åäèíîé ñòðóêòóðå) [1, 2]. Îòíîñèòåëüíàÿ
ëåãêîñòü âûðàùèâàíèÿ àðñåíèäà ãàëëèÿ íà ïëàñòèíàõ
êðåìíèÿ áîëüøîãî äèàìåòðà ïîçâîëÿåò êîìáèíèðî-
âàòü ñõåìû íà îñíîâå ýòèõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòå-
ðèàëîâ. Òîò ôàêò, ÷òî êðåìíèé íàìíîãî äåøåâëå ïîä-
ëîæå÷íîãî àðñåíèäà ãàëëèÿ, à åãî ìåõàíè÷åñêàÿ ïðî÷-
íîñòü è òåïëîïðîâîäíîñòü âûøå, ÷åì ó GaAs, ñòèìó-
ëèðóåò èíòåðåñ ê ðàçðàáîòêå íîâûõ è ñîâåðøåíñòâî-
âàíèþ ñóùåñòâóþùèõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ìåòîäîâ âû-
ðàùèâàíèÿ ãåòåðîñòðóêòóð Si�GaAs, èññëåäîâàíèþ
îñíîâíûõ îñîáåííîñòåé èõ ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ [3].
 äàííîé ðàáîòå ïðîâåäåíî èññëåäîâàíèå ñïåêò-
ðîâ ôîòîëþìèíåñöåíöèè (ÔË) ãåòåðîýïèòàêñèàëüíûõ
ñëîåâ GaAs è ðàñïðåäåëåíèå ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâè-
òåëüíîñòè â ñòðóêòóðàõ p+-Si�n-Si�p-Si�n+-GaAs,
ïîëó÷åííûõ ìåòîäîì æèäêîôàçíîé ýïèòàêñèè (ÆÔÝ)
ñ öåëüþ èçó÷åíèÿ âîçìîæíîñòè ñîçäàíèÿ íà èõ îñíî-
âå èíòåãðàëüíûõ îïòðîíîâ.
Äëÿ ñîçäàíèÿ ñòðóêòóð èñïîëüçîâàëèñü ïëàñ-
òèíû êðåìíèÿ n-òèïà ïðîâîäèìîñòè ñ óäåëü-
íûì ñîïðîòèâëåíèåì 150 Îì·ñì è îðèåíòàöèåé (100).
Îáùèé âèä ñòðóêòóðû â ðàçðåçå ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 1.
Ñ îäíîé ñòîðîíû ïëàñòèíû òîëùèíîé 250 ìêì ìåòî-
äîì äèôôóçèè ñîçäàâàë-
ñÿ ãîìîïåðåõîä n-Si�
p+-Si íà ãëóáèíå 50 ìêì.
Íà ïðîòèâîïîëîæíîé
ñòîðîíå ïîäëîæêè ìå-
òîäîì ÆÔÝ èç ÷åòû-
ðåõêîìïîíåíòíîãî ðà-
ñòâîðà Pb(Sn)�Si�
Ga�As â ðàñïëàâå âû-
ðàùèâàëñÿ ñëîé n-GaAs
[3, 4]. Òîëùèíà âûðàùåííûõ ãåòåðîýïèòàêñèàëüíûõ
ñëîåâ GaAs ñîñòàâëÿëà 8�20 ìêì. Ïî äàííûì ðåíò-
ãåíîñòðóêòóðíûõ èññëåäîâàíèé, ïîëó÷åííûå ñëîè
áûëè ìîíîêðèñòàëëè÷íûìè.  ïðîöåññå ýïèòàêñèè
ôîðìèðîâàëñÿ äîïîëíèòåëüíûé ïåðåõîä â êðåìíèè íà
ãëóáèíå 12�15 ìêì. Êîíöåíòðàöèÿ ýëåêòðîíîâ â ñëî-
ÿõ n-GaAs ñîñòàâëÿëà 1017�1019 ñì�3 (300 Ê).
Êðåìíèé ÿâëÿëñÿ êàê àìôîòåðíîé, òàê è îñíîâíîé
ïðèìåñüþ â ïîëó÷åííûõ n-GaAs-ñëîÿõ, ÷òî ïîçâîëÿ-
ëî áåç ñïåöèàëüíîãî ëåãèðîâàíèÿ ïîëó÷àòü ìíîãî-
ñëîéíûå ñòðóêòóðû ñ ãîìî- è ãåòåðîïåðåõîäàìè.
Ñïåêòðû ÔË ãåòåðîýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ GaAs
èçìåðÿëèñü íà óñòàíîâêå, ñîçäàííîé íà áàçå ñïåêò-
ðîìåòðà ÈÑÏ-51, ïðè òåìïåðàòóðàõ 77�300 Ê. Âîç-
áóæäåíèå ñïåêòðîâ îñóùåñòâëÿëîñü èçëó÷åíèåì He�
Ne-ëàçåðà. Äëÿ ðåãèñòðàöèè ñèãíàëà èñïîëüçîâàëñÿ
ãåðìàíèåâûé ôîòîäèîä ñ ñèñòåìîé ñèíõðîííîãî äå-
òåêòèðîâàíèÿ. Ñïåêòðû ÔË âñåõ èññëåäîâàííûõ îá-
ðàçöîâ áûëè êà÷åñòâåííî ïîäîáíû. Íà ðèñ. 2 ïðåä-
ñòàâëåíû õàðàêòåðíûå ñïåêòðû ÔË ýïèòàêñèàëüíûõ
ñëîåâ n-GaAs, âûðàùåííûõ íà êðåìíèåâûõ ïîäëîæ-
êàõ îðèåíòàöèåé (100).
Àíàëèç ñïåêòðîâ îáðàçöîâ ïîêàçàë, ÷òî ìàêñèìó-
ìû âñåõ ïîëîñ ñïåêòðîâ ÔË n-GaAs ñìåùåíû â äëèí-
íîâîëíîâóþ îáëàñòü îòíîñèòåëüíî èõ ïîëîæåíèÿ â
ìîíîêðèñòàëëàõ. Ñäâèã ïîëîñ îáúÿñíÿåòñÿ íàëè÷èåì
â ãåòåðîýïèòàêñèàëüíîì ñëîå íàïðÿæåíèé, îáóñëîâ-
ëåííûõ çíà÷èòåëüíûì ðàññîãëàñîâàíèåì ïàðàìåòðîâ
ÑÒÐÓÊÒÓÐÛ ÍÀ ÎÑÍÎÂÅ ÃÅÒÅÐÎÏÅÐÅÕÎÄÀ "ÊÐÅÌÍÈÉ�
ÀÐÑÅÍÈÄ ÃÀËËÈß" ÄËß ÈÍÒÅÃÐÀËÜÍÛÕ ÎÏÒÐÎÍÎÂ
Ðèñ. 1. Ñòðóêòóðà p+-Si�
n-Si�p-Si�n+-GaAs
n+-GaAs p-Si
n-Si
p+-Si
1
2
I,
îòí. åä.
80
60
40
20
0
1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Å, ýÂ
Ðèñ. 2. Ñïåêòðû ÔË ýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ n-GaAs, âûðà-
ùåííûõ íà Si-ïîäëîæêàõ îðèåíòàöèåé (100):
1 � 77 Ê; 2 � 300 Ê
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 2
52
ÎÏÒÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
êðèñòàëëè÷åñêèõ ðåøåòîê Si è GaAs. Èíòåíñèâíîñòü
êðàåâîé ïîëîñû ÔË âûðàùåííûõ ñëîåâ âûøå ïî
ñðàâíåíèþ ñ íåýïèòàêñèàëüíûì ìàòåðèàëîì, ÷òî ñâÿ-
çàíî ñ ïîëîæèòåëüíûìè îñîáåííîñòÿìè òåõíîëîãè-
÷åñêîãî ïðîöåññà ÆÔÝ (íèçêàÿ òåìïåðàòóðà, íåâû-
ñîêàÿ ñêîðîñòü ðîñòà) [5]. Ïîÿâëåíèå â ñïåêòðå ÔË
ëèíèé ñ ìàêñèìóìîì ïðè 1,48 ýÂ ñâÿçàíî ñ ìåëêèì
àêöåïòîðîì Si.
Âïåðâûå â ñïåêòðàõ ÔË ãåòåðîýïèòàêñèàëüíîãî
GaAs áûëè îáíàðóæåíû äîïîëíèòåëüíûå ìàêñèìó-
ìû, ñîîòâåòñòâóþùèå 1,27 è 1,32 ýÂ. Íàëè÷èå ýòèõ
ìàêñèìóìîâ îáóñëîâëåíî äåôåêòàìè íà ãðàíèöå ðàç-
äåëà ãåòåðîïåðåõîäà Si�GaAs [2].
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî â ñëó÷àå ñëàáîëåãèðîâàííûõ
ãåòåðîýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ n-GaAs (n=1017 ñì�3) â
ñïåêòðàõ ÔË íàáëþäàëàñü òîëüêî îäíà ïîëîñà ñ ýíåð-
ãèåé ìàêñèìóìà 1,42 ýÂ, êîòîðàÿ õàðàêòåðíà äëÿ ñëîåâ
àðñåíèäà ãàëëèÿ, âûðàùèâàåìûõ ìåòîäîì ÆÔÝ. Ïî-
ÿâëåíèå ýòîé ïîëîñû îáóñëîâëåíî ñïåöèôè÷åñêèìè
ñîáñòâåííûìè ñòðóêòóðíûìè äåôåêòàìè, îáðàçóþùè-
ìèñÿ ïðè âûðàùèâàíèè èç ðàñòâîðîâ-ðàñïëàâîâ ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ.  äàííîì ñëó÷àå èçëó÷àòåëü-
íàÿ ðåêîìáèíàöèÿ ÷åðåç ñîáñòâåííûå ñòðóêòóðíûå äå-
ôåêòû ÿâëÿåòñÿ äîïîëíèòåëüíûì ïðîÿâëåíèåì ðàññîã-
ëàñîâàíèÿ ïàðàìåòðîâ ðåøåòîê GaAs è Si.
Èññëåäîâàíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè ýíåðãèè
ìàêñèìóìà Å (1) è ïîëóøèðèíû δ (2) ñïåêòðîâ ÔË
ãåòåðîýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ n-GaAs (ðèñ. 3). Íà êðè-
âîé 1 íàáëþäàåòñÿ âîçðàñòàíèå ýíåðãèè ìàêñèìóìà
ÔË â èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 77�230 Ê è óìåíüøåíèå
ïðè Ò>230 Ê. Ïîëóøèðèíà ñïåêòðîâ óâåëè÷èâàëàñü
äî 200 Ê ñ ïîñëåäóþùèì åå ñíèæåíèåì â îáëàñòè
áîëåå âûñîêèõ òåìïåðàòóð.
Òàêèì îáðàçîì, àíàëèç ñïåêòðîâ ÔË ñëîåâ
n-GaAs, âûðàùåííûõ íà Si-ïîäëîæêàõ, ïîêàçàë, ÷òî,
êàê è äëÿ ãîìîýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ, îñíîâíîé îñî-
áåííîñòüþ ãåòåðîýïèòàêñèàëüíîãî àðñåíèäà ãàëëèÿ ÿâ-
ëÿåòñÿ áîëüøàÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ íåýïèòàêñèàëüíûì
GaAs èíòåíñèâíîñòü êðàåâîé ïîëîñû èçëó÷åíèÿ. Ýòîò
ôàêò ïîäòâåðæäàåò âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ íà îñíîâå
ãåòåðîýïèòàêñèàëüíîãî GaAs ýôôåêòèâíûõ èñòî÷íè-
êîâ èçëó÷åíèÿ äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ èõ â êà÷åñòâå îä-
íîãî èç ýëåìåíòîâ èíòåãðàëüíîãî îïòðîíà.
Ïðîâåäåíî èññëåäîâàíèå ñïåêòðàëüíûõ õàðàê-
òåðèñòèê îïèñàííûõ âûøå ôîòîòèðèñòîðíûõ
ñòðóêòóð p+-Si�n-Si�p-Si�n+-GaAs ñ öåëüþ âûÿñ-
íåíèÿ âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ èõ â êà÷åñòâå âòî-
ðîãî ýëåìåíòà îïòîïàðû � ôîòîïðèåìíèêà. Ñïåêò-
ðàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòè îáðàç-
öîâ èçìåðÿëîñü ñ ïîìîùüþ ìîíîõðîìàòîðà ÄÌÐ-4
ïðè îñâåùåííîñòÿõ, îáåñïå÷èâàþùèõ ëèíåéíîñòü
ëþêñ-àìïåðíîé õàðàêòåðèñòèêè. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäè-
ëèñü â ôîòîãàëüâàíè÷åñêîì è ôîòîäèîäíîì ðåæèìàõ
äî ïåðåêëþ÷åíèÿ ÷åòûðåõñëîéíîé ñòðóêòóðû â ïðî-
âîäÿùåå ñîñòîÿíèå. Îáðàçöû îñâåùàëèñü ñî ñòîðî-
íû ñëîÿ n-GaAs.
Òèïè÷íûå ñïåêòðû ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòè ÷åòûðåõ-
ñëîéíûõ ãåòåðîñòðóêòóð, èçìåðåííûå ïðè 300 Ê, ïðåä-
ñòàâëåíû íà ðèñ. 4 (ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû äî
193 Ê õàðàêòåð ñïåêòðîâ íå èçìåíÿëñÿ, íàáëþäàëñÿ
ëèøü ñäâèã â ñòîðîíó áîëüøèõ ýíåðãèé ôîòîíîâ).
Êðèâûå, ïðèâåäåííûå ê ðàâíîìó óðîâíþ ïàäàþùåé
ýíåðãèè, ïîäòâåðæäàþò íàëè÷èå ãåòåðîïåðåõîäà â
ñòðóêòóðå. Ìàêñèìóì ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíî-
ñòè ó ðàçëè÷íûõ îáðàçöîâ íàáëþäàëñÿ â îáëàñòè ýíåð-
ãèé 1,38�1,29 ýÂ, ò. å. ñïåêòðàëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü
ñòðóêòóð îáúÿñíÿåòñÿ, â îñíîâíîì, ïðîöåññàìè ïî-
ãëîùåíèÿ â êðåìíèè. Ýïèòàêñèàëüíûé ñëîé n-GaAs â
äàííîì ñëó÷àå èãðàåò ðîëü "îïòè÷åñêîãî îêíà" ïî îò-
íîøåíèþ ê íèæåëåæàùåìó ñëîþ êðåìíèÿ.
 ñïåêòðàõ îáíàðóæåí íåáîëüøîé ìàêñèìóì ÷óâ-
ñòâèòåëüíîñòè â îáëàñòè ýíåðãèé 1,51 ýÂ, ñîîòâåò-
ñòâóþùèé êðàþ ñîáñòâåííîãî ïîãëîùåíèÿ àðñåíèäà
ãàëëèÿ. Òàêàÿ ôîðìà êîðîòêîâîëíîâîé ãðàíèöû ïî-
ãëîùåíèÿ ñâÿçàíà ñ ñóùåñòâåííîé íåîäíîðîäíîñòüþ
ïî òîëùèíå ýïèòàêñèàëüíîãî ñëîÿ, îáóñëîâëåííîé
òåõíîëîãè÷åñêèìè ñëîæíîñòÿìè. Ïîýòîìó ïîÿâëåíèå
âòîðîãî ìàêñèìóìà, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíî ñ ïîãëî-
ùåíèåì ñâåòà íà ó÷àñòêàõ îáðàçöà ñ òîëùèíîé ñëîÿ
n-GaAs, ðàâíîé 1�2 ìêì. Íàáëþäàåìûé ðåçêèé ñïàä
ôîòî÷óâñòâèòåëüíîñòè â êîðîòêîâîëíîâîé îáëàñòè
îáóñëîâëåí ðåêîìáèíàöèåé íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé,
âûçâàííîé íàëè÷èåì äåôåêòîâ íà ãðàíèöå ðàçäåëà
ãåòåðîïåðåõîäà, à òàêæå ñïåêòðàëüíîé çàâèñèìîñòüþ
êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ äëÿ êðåìíèÿ è àðñåíèäà
ãàëëèÿ. Â ôîòîäèîäíîì ðåæèìå èìååò ìåñòî ñäâèã
êîðîòêîâîëíîâîé ãðàíèöû ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëü-
íîñòè â ñòîðîíó êîðîòêèõ âîëí. Ýòî ÿâëåíèå ñâÿçàíî,
60 100 140 180 220 260 Ò, Ê
Å,
ìýÂ
1,36
1,34
1,32
1,30
δ,
ìýÂ
125
100
75
50
2
1
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü ýíåðãèè ìàêñèìóìà Å (1) è ïîëóøè-
ðèíû δ (2) ñïåêòðîâ ÔË ãåòåðîýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ
n-GaAs îò òåìïåðàòóðû
0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 λ, ìêì
Iô,
îòí. åä.
80
60
40
20
0
2
1
1,55 1,37 1,24 1,12 Å, ýÂ
Ðèñ. 4. Ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ñòðóêòóðû p+-Si�
n-Si�p-Si�n+-GaAs:
1 � â ôîòîãàëüâàíè÷åñêîì ðåæèìå; 2 � â ðåæèìå ôîòîäèîäà
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 2
53
ÎÏÒÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ïî-âèäèìîìó, ñ âîçíèêíîâåíèåì íà ãðàíèöàõ ðàçäå-
ëà ñëîåâ ñòðóêòóðû ïîä âîçäåéñòâèåì âíåøíåãî ñìå-
ùåíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ ïîëåé, ïðèâîäÿùèõ ê îáðàçî-
âàíèþ äîïîëíèòåëüíûõ íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé òîêà,
êîòîðûå âíîñÿò äîïîëíèòåëüíûé âêëàä â âåëè÷èíó
ôîòîòîêà.
Íàáëþäàëîñü ñìåùåíèå ìàêñèìóìà ñïåêòðàëüíîé
÷óâñòâèòåëüíîñòè p�n�p�n-ñòðóêòóð ñ ðàçëè÷íîé
çàâèñèìîñòüþ íàïðÿæåíèÿ âêëþ÷åíèÿ (Uâêë) îò âåëè-
÷èíû ñâåòîâîãî ïîòîêà (Ô), ãëóáèíû çàëåãàíèÿ êîë-
ëåêòîðíîãî ïåðåõîäà è òåìïåðàòóðû. Ýòî ÿâëåíèå ñ
ïðèâëå÷åíèåì ñîîòâåòñòâóþùèõ ìåõàíèçìîâ îáñóæ-
äàëîñü â ðàíåå îïóáëèêîâàííûõ ðàáîòàõ [6, 7]. Ñäâèã
ìàêñèìóìà ÷óâñòâèòåëüíîñòè â êîðîòêîâîëíîâóþ
îáëàñòü íàáëþäàëñÿ ó îáðàçöîâ ñ ìåíüøåé çàâèñè-
ìîñòüþ Uâêë=f(Ô), ÷òî îáóñëîâëåíî ëåãèðîâàíèåì
ïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ êðåìíèÿ êîìïîíåíòàìè äðóãî-
ãî ìàòåðèàëà. Àíàëîãè÷íàÿ çàâèñèìîñòü íàáëþäàëàñü
è ïðè áîëåå ãëóáîêîì ðàñïîëîæåíèè êîëëåêòîðíîãî
ïåðåõîäà [6].
Õàðàêòåðíîå ñïåêòðàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå êâàíòî-
âîé ýôôåêòèâíîñòè ôîòîòèðèñòîðíûõ ñòðóêòóð, èñ-
ñëåäîâàííîå ïðè òåìïåðàòóðàõ 193�353 Ê, ïðåäñòàâ-
ëåíî íà ðèñ. 5. Íà âñåõ êðèâûõ âûäåëÿþòñÿ äâà ÿðêî
âûðàæåííûõ ìàêñèìóìà, ñîîòâåòñòâóþùèõ ýíåðãè-
ÿì 1,55 è 1,17 ýÂ (300 Ê). Îáà ìàêñèìóìà ñîîòâåò-
ñòâóþò ýíåðãèÿì ôîòîíîâ, ïðè êîòîðûõ â GaAs è Si â
ðåçóëüòàòå ïîãëîùåíèÿ êâàíòîâ ñâåòà îáðàçóþòñÿ ýëåê-
òðîííî-äûðî÷íûå ïàðû.
Ïðè ïîíèæåíèè òåìïåðàòóðû äî 193 Ê ìàêñèìó-
ìû ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñìåùàþòñÿ â îáëàñòü áîëüøèõ
ýíåðãèé, ò. å. äî 1,67 è 1,30 ýÂ, ñîîòâåòñòâåííî. Ïî-
âûøåíèå òåìïåðàòóðû ñïîñîáñòâóåò ñäâèãó ìàêñè-
ìóìà â îáëàñòü ìåíüøèõ ýíåðãèé (1,51 è 1,159 ýÂ,
ñîîòâåòñòâåííî). Òàêîå ñìåùåíèå ìàêñèìóìîâ ÷óâ-
ñòâèòåëüíîñòè ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðàõ îáóñëîâ-
ëåíî, ïî-âèäèìîìó, èçìåíåíèåì øèðèíû çàïðåùåí-
íîé çîíû ïîëóïðîâîäíèêîâ [6]. Ðåçêèé ñïàä ÷óâñòâè-
òåëüíîñòè ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ ñâÿçàí ñ óâåëè-
÷åíèåì ñêîðîñòè ðåêîìáèíàöèè íåîñíîâíûõ íîñèòå-
ëåé. Ïîÿâëÿþùèéñÿ ïðè íåêîòîðûõ òåìïåðàòóðàõ òðå-
òèé ìàêñèìóì ïðè 1,37 ýÂ (ðèñ. 5, êðèâûå 1, 4) ïðåä-
ïîëîæèòåëüíî èìååò ïðèìåñíûé õàðàêòåð. Óâåëè÷å-
íèå ñïåêòðàëüíîãî îòâåòà è áîëåå ÿðêî âûðàæåííîå
ïðîÿâëåíèå ìàêñèìóìîâ ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðè íèç-
êèõ òåìïåðàòóðàõ ñâÿçàíî ñ óìåíüøåíèåì òåïëîâûõ
êîëåáàíèé êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè è ñ ñîîòâåòñòâó-
þùèì óìåíüøåíèåì òåïëîâûõ øóìîâ è ðàññåÿíèÿ
íîñèòåëåé.
Êâàíòîâàÿ ýôôåêòèâíîñòü, âûðàæåííàÿ â àáñî-
ëþòíûõ åäèíèöàõ, äëÿ òîãî æå îáðàçöà ñîñòàâëÿëà
0,4 ýë/ôîò (300 Ê) â îáëàñòè ýíåðãèé, ñîîòâåòñòâó-
þùèõ ñîáñòâåííîìó ïîãëîùåíèþ êðåìíèÿ.
Ïîðîãîâàÿ è èíòåãðàëüíàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ôî-
òîòèðèñòîðíûõ ñòðóêòóð, íåñìîòðÿ íà áîëüøîå ðàñ-
õîæäåíèå â ïàðàìåòðàõ êðèñòàëëè÷åñêèõ ðåøåòîê Si
è GaAs, íà ðàáî÷åé äëèíå âîëíû ñîñòàâëÿëà ñîîòâåò-
ñòâåííî (0,2�0,8)·10�9 Âò è 1�2 À/ëì.
***
Òàêèì îáðàçîì, àíàëèç ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèÿ
ïîêàçàë ïðàêòè÷åñêè ïîëíîå ñîâïàäåíèå ìàêñèìóìà
ñïåêòðàëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ôîòîòèðèñòîðà ñ ìàê-
ñèìóìîì ñïåêòðà ôîòîëþìèíåñöåíöèè ãåòåðîýïèòàê-
ñèàëüíûõ ñëîåâ n-GaAs. Ýòîò ôàêò, â ñî÷åòàíèè ñ âû-
ñîêèìè ýíåðãåòè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè èçëó÷àòåëÿ è
ôîòîïðèåìíèêà, ïîäòâåðæäàåò âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ
íà îñíîâå ñòðóêòóð p+-Si�n-Si�p-Si�n+-GaAs èí-
òåãðàëüíîãî îïòðîíà.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Äîðäæèí Ã. Ã., Ñàäîôüåâ Þ. Ñ., Ñåíè÷êèíà Ð. Ñ. è äð. Ãåòå-
ðîïåðåõîäû Si�GaAs, ïîëó÷åííûå ìåòîäîì ìîëåêóëÿðíî-ëó÷å-
âîé ýïèòàêñèè // ÔÒÏ.� 1989.� Ò. 16, âûï. 9.� Ñ. 1654�1656.
2. Terletskaya L. L., Golubtsov V. V. Photoluminescence of
heteroepitaxial gallium arsenide on silicon // Proc. 14th International
school-seminar "Spectroscopy of molecules and crystals" (Odessa,
Ukraine, 7�12 June, 1999).� Odessa: Astroprint, 1999.� P. 124.
3. Terletskaya L. L., Skobeeva V. M., Golubtsov V. V. Photosensors
with Si�GaAs heterojunction as memory elements // Ôîòîýëåêòðî-
íèêà.� 2001.� ¹ 10.� Ñ. 78�80.
4. Ïðåñíîâ Â. À., Êàçàêîâ À. È., Áðîâêèí Â. Í. Ãåòåðîýïèòàê-
ñèÿ àðñåíèäà ãàëëèÿ íà êðåìíèè // Êðèñòàëëîãðàôèÿ.� 1978.�
Ò. 23, ¹ 1.� Ñ. 222�223.
5. Âàñèëåíêî Í. Ä., Òåðëåöêàÿ Ë. Ë. Àíàëèç êà÷åñòâà ýïèòàê-
ñèàëüíûõ ñëîåâ ñîåäèíåíèé À3Â5 äëÿ ïðèáîðîâ ÑÂ×-òåõíèêè (îá-
çîð) // Îïòîýëåêòðîíèêà è ïîëóïðîâîäíèêîâàÿ òåõíèêà.� 1991.�
Âûï. 21.� Ñ. 28�40.
6. Âàñèëåíêî Í. Ä., Òåðëåöêàÿ Ë. Ë. Âëèÿíèå ñâåòîâîãî âîçäåé-
ñòâèÿ íà íàïðÿæåíèå âêëþ÷åíèÿ ìíîãîñëîéíîé ãåòåðîñòðóêòóðû
Si�GaAs // Ìàò-ëû Âñåñîþç. êîíô. "Ôîòîýëåêòðè÷åñêèå ÿâëåíèÿ â
ïîëóïðîâîäíèêàõ".� Àøõàáàä: Ûëûì, 1991.� Ñ. 273�274.
7. Âàñèëåíêî Í. Ä., Òåðëåöêàÿ Ë. Ë. Ýôôåêòû íàêîïëåíèÿ è
çàïîìèíàíèÿ â ÷åòûðåõñëîéíîé ñòðóòóðå p+(Si)�n(Si)�p(Si)�
n+(GaAs) // Îïòîýëåêòðîíèêà è ïîëóïðîâîäíèêîâàÿ òåõíèêà.�
1992.� Âûï. 22.� Ñ. 17�20.
0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 λ, ìêì
α,
îòí. åä.
80
60
40
20
0
1
1,55 1,37 1,24 1,12 Å, ýÂ
2
3
4
5
×××××
×××××
×××××
×××××
×××××
××××× ×××××
××××× ×××××
×××××
×××××
Ðèñ. 5. Ñïåêòðàëüíîå ðàñïðåäåëåíèå êâàíòîâîé ýôôåê-
òèâíîñòè p�n�p�n-ñòðóêòóðû ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïå-
ðàòóðàõ:
1 � 193 Ê; 2 � 253 Ê; 3 � 273 Ê
|
| id | oai:tkea.com.ua:article-1293 |
| institution | Technology and design in electronic equipment |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-01T01:00:55Z |
| publishDate | 2003 |
| publisher | PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | wwwtkeacomua/61/6b78e6ae689feea30add60cdb27b1a61.pdf |
| spelling | oai:tkea.com.ua:article-12932026-06-30T17:51:02Z Structures based on the "silicon–gallium arsenide" heterojunction for integrated optrons Структуры на основе гетероперехода "кремний—арсенид галлия" для интегральных оптронов Terletskaya, L. L. Kalinichenko, L. F. Golubtsov, V. V. heterojunction silicon gallium arsenide photoluminescence integrated optron liquid‑phase epitaxy гетеропереход кремний арсенид галлия фотолюминесценция интегральный оптрон жидкофазная эпитаксия A comparative analysis of the photoluminescence spectra of heteroepitaxial n‑GaAs layers and the spectral characteristics of p+‑Si—n‑Si—p‑Si—n+‑GaAs structures is presented. The GaAs layers were grown on Si substrates by liquid‑phase epitaxy from a solution‑melt. A complete coincidence of the maxima of the studied spectra was established, which, combined with the high energy parameters of the emitter and photodetector, confirms the feasibility of creating an integrated optron based on the investigated heterostructures. Проведен сравнительный анализ спектров фотолюминесценции гетероэпитаксиальных слоев n-GaAs и спектральных характеристик структур p+-Si—n-Si—p-Si—n+-GaAs. Слои GaAs выращивались на Si-подложках методом жидкофазной эпитаксии из раствора-расплава. Установлено полное совпадение максимумов указанных спектров, что в сочетании с высокими энергетическими параметрами излучателя и фотоприемника подтверждает возможность создания интегрального оптрона на основе исследованных гетероструктур. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2003-04-30 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2003.2.51 Technology and design in electronic equipment; No. 2 (2003): Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature; 51-53 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 2 (2003): Технология и конструирование в электронной аппаратуре; 51-53 3083-6549 3083-6530 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2003.2.51/1193 Copyright (c) 2003 L. L. Terletskaya, L. F. Kalinichenko, V. V. Golubtsov http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |
| spellingShingle | гетеропереход кремний арсенид галлия фотолюминесценция интегральный оптрон жидкофазная эпитаксия Terletskaya, L. L. Kalinichenko, L. F. Golubtsov, V. V. Структуры на основе гетероперехода "кремний—арсенид галлия" для интегральных оптронов |
| title | Структуры на основе гетероперехода "кремний—арсенид галлия" для интегральных оптронов |
| title_alt | Structures based on the "silicon–gallium arsenide" heterojunction for integrated optrons |
| title_full | Структуры на основе гетероперехода "кремний—арсенид галлия" для интегральных оптронов |
| title_fullStr | Структуры на основе гетероперехода "кремний—арсенид галлия" для интегральных оптронов |
| title_full_unstemmed | Структуры на основе гетероперехода "кремний—арсенид галлия" для интегральных оптронов |
| title_short | Структуры на основе гетероперехода "кремний—арсенид галлия" для интегральных оптронов |
| title_sort | структуры на основе гетероперехода "кремний—арсенид галлия" для интегральных оптронов |
| topic | гетеропереход кремний арсенид галлия фотолюминесценция интегральный оптрон жидкофазная эпитаксия |
| topic_facet | heterojunction silicon gallium arsenide photoluminescence integrated optron liquid‑phase epitaxy гетеропереход кремний арсенид галлия фотолюминесценция интегральный оптрон жидкофазная эпитаксия |
| url | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2003.2.51 |
| work_keys_str_mv | AT terletskayall structuresbasedonthequotsilicongalliumarsenidequotheterojunctionforintegratedoptrons AT kalinichenkolf structuresbasedonthequotsilicongalliumarsenidequotheterojunctionforintegratedoptrons AT golubtsovvv structuresbasedonthequotsilicongalliumarsenidequotheterojunctionforintegratedoptrons AT terletskayall strukturynaosnovegeteroperehodaquotkremnijarsenidgalliâquotdlâintegralʹnyhoptronov AT kalinichenkolf strukturynaosnovegeteroperehodaquotkremnijarsenidgalliâquotdlâintegralʹnyhoptronov AT golubtsovvv strukturynaosnovegeteroperehodaquotkremnijarsenidgalliâquotdlâintegralʹnyhoptronov |