Спектроскопия конденсированного состояния

Оптоэлектронные свойства сильно легированных слоев Ge:Sb, полученных ионно-пучковыми методами

Г. А. Новиков^a, Р. И. Баталов^a, И. А. Файзрахманов^a, В. А. Шустов^a, С. Г. Симакин^b, К. Н. Галкин^c, Н. А. Байдакова<sup>d

a</sup> Казанский физико-технический институт им. Е. К. Завойского, КазНЦ РАН, Казань, Россия
^b Ярославский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Физико-технологического института РАН, Ярославль, Россия
^c Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, Россия
^d Институт физики микроструктур РАН, Нижний Новгород, Россия

Аннотация: С целью получения сильно легированных слоев германия с донорной примесью сурьмы (Ge:Sb), перспективных для оптоэлектронных применений, проведено осаждение слоев Ge:Sb толщиной 200 nm на монокристаллическую подложку $p$-Ge методом ионного распыления с последующей импульсной ионной обработкой в жидкофазном режиме. Распределение по глубине атомов Sb в Ge до и после импульсной обработки исследовано методом вторичной ионной масс-спектрометрии. Структурное состояние слоев Ge:Sb изучено методами рентгеновской дифракции и спектроскопии комбинационного рассеяния света. Оптические свойства слоев Ge:Sb в ближней и средней инфракрасных областях (1–10 $\mu$m) исследованы измерениями пропускания, отражения и фотолюминесценции при 300 K. Также исследован фотоотклик диодных структур $n$-Ge:Sb/$p$-Ge при 300 K. Установлено, что импульсная ионная обработка в режиме расплава приводит к диффузии сурьмы вглубь кристалла Ge до 1 $\mu$m, образованию монокристаллического слоя Ge:Sb с деформацией растяжения 0.8%, падению пропускания в образце до нуля для $\lambda>$ 5 $\mu$m, образованию высокой концентрации электронов в слое (1.5 $\cdot$ 10$^{20}$ cm$^{-3}$), усилению прямозонной фотолюминесценции при $\lambda$=1.66 $\mu$m и расширенному до $\approx$2 $\mu$m фотоотклику.

Ключевые слова: германий, сурьма, легирование, ионное распыление, импульсная ионная обработка, плавление, кристаллизация, фотолюминесценция, фотоотклик, оптоэлектроника.

Поступила в редакцию: 02.10.2024
Исправленный вариант: 28.10.2024
Принята в печать: 29.10.2024

DOI: 10.61011/OS.2024.11.59509.7119-24

Реферативные базы данных:

•