Введение
Глава 1. Дефекты кристаллической решётки и их свойства 10
1.1. Кристаллография полупроводников с тетраэдрической координацией 10
1.1.1. Структура алмаза и сфалерита 10
1.1.2. Структура вюрцита 11
1.1.3. Плотнейшая упаковка. Дефекты упаковки 12
1.2. Дислокации в кристаллах с тетраэдрической координацией 13
1.2.1. Cистемы скольжения и полные дислокации в вюрците 15
1.2.2. Расщеплённые дислокации. 19
1.2.3. Атомная структура ядер дислокаций 21
1.3. Электронные и рекомбинационные свойства дислокаций в полупроводниках 23
1.3.1. Электрические свойства и электронные уровни дислокаций 24
1.3.2. Рекомбинация на дислокациях 28
1.3.2.1. Безызлучательная рекомбинация 28
1.3.2.2. Излучательная рекомбинация 29
1.3.2.3. Люминесценция дефектов в бинарных полупроводниках 31
1.3.2.4. Рекомбинационно усиленное скольжение дислокаций (REDG) 33
1.4. Краткий обзор данных по свойствам нитрида галлия 35
1.4.1. Кристаллическая и энергетическая структура нитрида галлия 35
1.4.2. Дефекты кристаллической структуры GaN и их рекомбинационные свойства 36
1.4.2.1. Гетероэпитаксия GaN на сапфире. Прорастающие дислокации 36
1.4.2.2. Электрические свойства дислокаций в GaN 38
1.4.2.3. Рекомбинационные свойства дефектов в GaN 40
1.4.2.4. Свежевведённые дислокации в нитриде галлия 43
1.5. Выводы к главе 1 и постановка задачи исследования 45
Глава 2. Методы исследования. Описание образцов. 47
2.1. Люминесцентная спектроскопия 47
2.2. Принципиальное устройство СЭМ. Регистрируемые сигналы 49
2.3. Катодолюминесценция 51
2.4. Описание экспериментальной установки 54
2.5. Описание образцов 56
Глава 3. Исследование дислокационной структуры нитрида галлия 58
3.1. Дислокации в исходных образцах GaN 58
3.2. Дислокационная структура при индентировании плоскостей (0001) и {10-10} 62
3.2.1. Вариация нагрузки индентора 62
3.2.2. Вариация ускоряющего напряжения 65
3.2.3. Индентирование призматической поверхности 67
3.2.4. Качественное описание скольжение дислокаций при индентировании плоскости (0001) 68
3.3. Дислокационная структура при царапании 69
3.3.1. Пробег дислокаций в зависимости от направления царапания 69
3.3.2. Системы скольжения дислокаций вблизи царапины, выявляемые при различных ускоряющих напряжениях 70
3.4. Катодолюминесцентные контрасты компонент дислокационных петель 71
3.5. Полная схема распространения дислокаций при локальном деформировании 73
3.6. Атомная структура свежевведенных дислокаций 73
3.7. Отжиг свежевведенных дислокаций 78
3.8. Движение дислокаций под воздействием электронного луча 82
3.9. Выводы к главе 3 82
Глава 4. Свойства дислокационной люминесценции в GaN 84
4.1. Общие свойства дислокационного излучения 84
4.2. Зависимость дислокационного излучения от механических напряжений 90
4.3. Зависимость дислокационного излучения от температуры 92
4.4. Зависимость дислокационного излучения от тока электронного луча 94
4.5. Люминесценция узлов а-винтовых дислокаций 97
4.6 Выводы к главе 4 102
Глава 5. Обсуждение результатов. Модель излучательной рекомбинации на а-винтовых дислокациях и их пересечений . 104
5.1. Люминесценция а-винтовых дислокаций 104
5.2. Люминесценция пересечений а-винтовых дислокаций 110
Выводы главе 5 114
Заключение 115
Список сокращений 117
Благодарности 118
Список литературы 119
