[pt] É reconhecido o potencial de usar carbono como um dopante
tipo p em InAlAs devido a obtenção de elevados níveis de
dopagem [1,2]. Entretanto, níveis elevados de
dopagem só são alcançados em baixas temperaturas de
crescimento (Tg inferiores a 600°C). Nessas temperaturas,
as camadas crescidas apresentam qualidade ótica inferior
quando comparadas com camadas crescidas em temperaturas
mais altas, o que é prejudicial para dispositivos de
optoeletrônica. Neste trabalho, é apresentada uma
investigação sistemática das propriedades de transporte e
óticas em camadas de InAlAs dopadas com carbono para
diferentes temperaturas de crescimento. É observado que
quanto mais baixa for a Tg maior será a incorporação de
carbono e maior a atividade elétrica. Este resultado indica
que o carbono é incorporado de diversas maneiras, bem como
um aceitador raso. O carbono também pode ser incorporado
como um doador raso, pois é um dopante anfotérico.
Entretanto, este fato, não é suficiente para explicar os
resultados de transporte. A diferença entre a
concentração Hall e a concentração CV indica a incorporação
de doadores profundos. Provavelmente, o carbono participa
na formação desses doadores profundos, uma vez que a
concentração de doador profundo varia linearmente com a
densidade atômica de carbono, determinada pela técnica SIMS.
Por outro lado, centros não radiativos são mais facilmente
incorporados em baixas Tg e a eficiência da
fotoluminescência é reduzida. Essa degradação da
fotoluminescência é independente da concentração de
carbono, consequentemente, pode-se concluir que essa
redução na eficiência da fotoluminescência não está
associada à presença de doadores profundos. Com a
finalidade de obter um incremento na atividade elétrica do
carbono e melhoria na qualidade ótica das camadas, as
amostras foram submetidas a tratamentos térmicos. Os
tratamentos térmicos aumentaram a concentração de buracos
mas não influenciaram na densidade de doadores profundos ou
na qualidade ótica das camadas. Para a utilização de InAlAs
dopado com carbono em dispositivos, deve-se obter
simultaneamente uma boa qualidade ótica e elevada atividade
elétrica das camadas.Então, deve-se identificar o doador
profundo, que está associado ao carbono, com o objetivo de
reduzí-lo ou eliminá-lo e consequentemente, obter um
incremento na atividade elétrica das camadas. Desta forma
as camadas podem ser crescidas a temperaturas mais altas
adequadas para uma emissão de fotoluminescência eficiente.
Cálculos teóricos são apresentados de modo a ajudar essa
identificação. Outra possibilidade é usar diferentes fontes
de arsina em que as moléculas se dissociem em
temperaturas mais baixas. / [en] The potential of using carbon as a p-type dopant for InAlAs
has already been recognized due to the achievable high hole
concentration [1,2]. However, high doping levels are
reached only for low growth teperatures (Tg below 600°C).
These temperatures produce layers with poor optical quality
as compared to those grown at higher temperatures, which
can be detrimental for optoeletronic device. In this work
we present crystal, transport and optical properties of
such layers grown at different temperatures.
We find that the lower Tg, the more efficient the carbon
incorporation and its electrical activity are. This result
indicates that carbon is incorporated in forms different
from a shallow acceptor, as well. Carbon can also be
incorporated as a shallow donor since it is an amphoteric
dopant. However, this alone does not explain the transport
results. The difference between the net free charge density
determined from capacitance measurements indicates that a
deep donor is also incorporated. Carbon most likely
participates in the deep donor formation since the inferred
deep donor concentration varies linearly with the carbon
atomic density measured by SIMS. On the other hand, non-
radiative deep levels are more efficiently incorporated as
Tg is reduced degrading the photoluminescence
characteristics. Such degration is independent of the
carbon doping. Therefore, one concludes that the decrease
in the photoluminescence efficiency cannot be related to
the presence of the deep donor mentioned in the previous
paragraph. To further probe the carbon electrical activity
and its effect on the optical properties of the layers, the
samples have been subjected to a heat-treatment. Annealing
the samples increases the hole concentration, but neither
affects the deep donor density nor improves the layers
optical quality. In order to use carbon doped InAlAs in
devices which simultaneously require good optical quality
and high electrical activity of the layers, one should
identify the deep donor involving carbon in order to try to
reduce its concentration or even eliminate it, consequently
improving the electrical activity of the layers. In such a
way the layers can be grown at higher temperatures,
adequate for an efficient photoluminescence emission.
Theoretical calculations are being carried out to
help with such identification. Another possibility is to
use other arsine sources which crack at lower temperatures.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:2651 |
| Date | 24 May 2002 |
| Creators | MARIO LUIS PIRES GONCALVES RIBEIRO |
| Contributors | PATRICIA LUSTOZA DE SOUZA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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