автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Ударное возбуждение ионов эрбия в кремниевых светодиодных структурах, полученных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии

На правах рукописи

Ремизов Дмитрий Юрьевич

УДАРНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ ИОНОВ ЭРБИЯ В КРЕМНИЕВЫХ СВЕТОДИОНЫХ СТРУКТУРАХ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СУБЛИМАЦИОННОЙ МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ

05.27.01 —твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

2 ЗОНТ 2008

Нижний Новгород 2008

00375029

Работа выполнена в Институте физики микроструктур Российской академии наук (ИФМ РАН)

Научный руководитель: кандидат химических наук,

Шмагин Вячеслав Борисович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Тетельбаум Давид Исаакович Научно-исследовательский физико-технический институт Нижегородского Государственного университета им. Н.И. Лобачевского

доктор физико-математических наук, Гусев Олег Борисович Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург

Ведущая организация: Институт физики твердого тела

Российской академии наук, Черноголовка

Защита состоится 13 ноября 2008 г. в 14 часов на заседани диссертационного совета Д 002.098.01 при Институте физик микроструктур РАН (603950, г. Нижний Новгород, ГСП-105).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики микроструктур РАН.

Автореферат разослан "_8_" октября 2008 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук, профессор

Гайкович К.П.

;бщая характеристика работы актуальность темы

Кремний является основным материалом современной олупроводниковой электроники, и такое положение сохранится, по-идимому, в течение ближайших десятилетий. Это обусловлено никальными свойствами и дешевизной кремния и, как следствие, азвитой технологией. Вместе с тем, в области оптоэлектронных рименений кремний не получил столь широкого распространения и ступает полупроводниковым материалам на основе А3В5.

Трудности интегрирования кремния в оптоэлектронику бусловлены, в основном, двумя факторами: непрямозонностью кремния интенсивной безызлучательной релаксацией. В качестве подходов, редложенных для преодоления указанных ограничений, следует ыделить: формирование в кремнии ансамблей самоформирующихся те(81)/81 наноостровков (квантовых точек) [1,2], формирование птически активных преципитатов силицида железа ф-Ре81) [3], юрмирование собственных оптически активных дефектов (дефектная юминесценция) [4,5], легирование кремния редкоземельным элементом рбием (см. обзор работ в [6]). Последний вариант представляется более ривлекательным, поскольку длина волны рабочего перехода 113/2 ~> 15/2 в 4£оболочке иона эрбия (к ~ 1,54 мкм) попадает в полосу [инимальных потерь и дисперсии кварцевых волоконно-оптических иний связи (ВОЛС). Важное значение имеют стабильность (по тношению к изменениям температуры и внутрикристаллического окружения ионов эрбия) и малая ширина линии излучения -> 41ш2-

При комнатной температуре наиболее эффективен ударный механизм возбуждения ионов эрбия горячими носителями, который реализуется в кремниевых диодных структурах при обратном смещении в режиме электрического пробоя р/п-перехода [7-9]. Преимущества ударного механизма, обусловленные возможностью подавления основных механизмов безызлучательной релаксации ионов эрбия и, как следствие, слабым температурным гашением интенсивности люминесценции, стимулировали заметную активность исследователей в данном направлении. В связи с этим, исследования физических механизмов, определяющих интенсивность электролюминесценции и эффективность ударного возбуждения ионов эрбия, прежде всего, при комнатной температуре представляются весьма актуальными.

Данная диссертационная работа посвящена исследованию факторов и механизмов, ограничивающих интенсивность

электролюминесценции ионов эрбия при ударном механизм возбуждения в обратно смещенных кремниевых диодных структура при комнатной температуре, и поиску путей, позволяющих преодолет выявленные ограничения. Экспериментальная часть работы выполнен на кремниевых светодиодных структурах с различными профилям легирования эрбием и примесями V группы Периодической системь определяющими электрическую активность выращиваемых слоев распределение электрического поля по ширине облает пространственного заряда (ОПЗ) структур. Исследованные в данно работе кремниевые диодные структуры выращены в Научно исследовательском физико-техническом институте Нижегородског государственного университета им. Н.И. Лобачевского с использование оригинального метода сублимационной молекулярно-лучево эпитаксии, развиваемого совместными усилиями НИФТИ ННГУ ИФМ РАН.

Цели работы

• исследование связи механизма пробоя р/п-перехода люминесцентными свойствами кремниевых светодиодных структу БкЕг, излучающих при ударном возбуждении ионов эрбия горячим носителями, разогреваемыми в электрическом поле обрати смещенного р/п-перехода;

• исследование влияния характера распределения электрического пол по ширине ОПЗ диодных структур на интенсивност электролюминесценции и эффективность ударного возбуждения ионо эрбия;

• выявление факторов, ограничивающих интенсивност электролюминесценции ионов эрбия в кремниевых диоднь структурах с различным характером распределения электрическог поля по ширине ОПЗ; разработка и исследование кремниевь светодиодных структур с повышенной интенсивность люминесценции ионов эрбия при комнатной температуре.

Научная новизна

Научная новизна работы определяется оригинальность поставленных экспериментов, полученными новыми результатами заключается в следующем:

1. Исследована связь механизма пробоя р/п-перехода с интенсивность ЭЛ и эффективностью ударного возбуждения ионов эрбия в кремниевь светодиодных структурах с различными распределениями

4

лектрического поля по ширине ОПЗ. Показано, что независимо от арактера распределения электрического поля по ширине ОПЗ труктуры режим смешанного пробоя р/п-перехода является птимальным для достижения максимальной интенсивности ЭЛ ионов рбия при ударном возбуждении ионов эрбия горячими носителями в )ПЗ р/п-перехода. Изучены механизмы, вызывающие уменьшение [нтенсивности ЭЛ и эффективности ударного возбуждения ионов эрбия диодных структурах с туннельным и лавинным механизмами пробоя >/п-перехода.

. Выполнены первые исследования кинетики ЭЛ диодных структур +/n-Si:Er, полученных методом сублимационной молекулярно-лучевой питаксии. В структурах со смешанным механизмом пробоя /n-перехода, излучающих при комнатной температуре, определены ффективное сечение ударного возбуждения ионов эрбия

-16 т

0-1,4-10 см ) и время жизни ионов эрбия в возбужденном состоянии I13/2 (т ~ 540 мкс), оценена внутренняя квантовая эффективность ( &10"3).

3. Исследовано влияние характера распределения электрического поля в ОПЗ кремниевых диодных структур на их люминесцентные свойства.

Гоказано (на примере р/n и p-i-n кремниевых диодных структур, егированных эрбием, с треугольным и трапецеидальным распределениями поля в ОПЗ соответственно), что распределение электрического поля в ОПЗ определяет соотношение между электронной и дырочной компонентами в токе накачки диодной структуры и через величину их соотношения влияет на интенсивность ЭЛ и эффективность ударного возбуждения ионов эрбия.

4. Предложена концепция светодиодной структуры туннельно-пролетного типа с расширенной ОПЗ и увеличенной мощностью излучения при комнатной температуре, излучающей при ударном возбуждении ионов эрбия. Выполнены электрофизические и люминесцентные исследования кремниевых диодных светоизлучающих структур туннельно-пролетного типа с пролетной областью, легированной эрбием, впервые выращенных методом сублимационной МЛЭ.

Научная и практическая значимость работы

Детально исследовано влияние различных аспектов электрического пробоя р/п-перехода (однородность пробоя, ширина ОПЗ и энергия носителей в режиме пробоя) на интенсивность электролюминесценции и эффективность ударного возбуждения ионов

эрбия в диодных структурах на основе БкЕг с различными профилям легирования при комнатной температуре.

Выявлены факторы, ограничивающие интенсивность эрбиево электролюминесценции и эффективность ударного возбужден! ионов Ег3+. Сформулированы условия, выполнение которых позволяв оптимизировать распределение электрического поля по ширине ОПЗ увеличить интенсивность ЭЛ ионов эрбия при комнатной температуре.

Продемонстрированы преимущества диодных структур на основ 81:Ег со сложным профилем легирования для достижения высоко интенсивности эрбиевой ЭЛ при комнатной температур Зарегистрированная в экспериментах величина мощности излучени ионов эрбия в диапазоне X. ~ 1,5 мкм при комнатной температур превышает известные по литературным данным значения.

Апробированная в работе совокупность аналитических исследовательских методик может быть использована при изучени особенностей ударного возбуждения редкоземельных элементов диодных полупроводниковых структурах на основе кремния или друп полупроводниковых материалов.

Полученные в работе экспериментальные данные являютс важным звеном в цепочке исследований, ведущих к создани эффективных источников света на основе кремния, представляюиц значительный интерес для современной оптоэлектроники.

Основные положения, выносимые на защиту

1. При ударном возбуждении ионов эрбия в кремниевых светодиодны структурах максимальная интенсивность электролюминесценции (ЭЛ достигается в режиме смешанного пробоя р/п-перехода, при которо эффективность ударного возбуждения ионов Ег3+ и ширина облает пространственного заряда (ОПЗ) уже достаточно велики, а шнуровани тока накачки минимально и еще не сказывается на эффективност возбуждения ионов эрбия. Светодиодные структуры ЯкЕг^ излучающие в режимах туннельного или лавинного пробоя р/п-перехода характеризуются меньшими интенсивностью ЭЛ и эффективность возбуждения ионов Ег3+.

2. Для достижения максимальных эффективности возбуждения интенсивности ЭЛ ионов эрбия при ударном механизме возбужден! Ег3+ в обратно смещенной диодной структуре необходимо, чтобы в ток накачки диодной структуры преобладала электронная компонента. Соотношение между электронной и дырочной компонентами в токе

накачки диодной светоизлучающей структуры определяется распределением электрического поля в ОПЗ структуры. 3. Оптимальным для достижения максимальной интенсивности ЭЛ ионов эрбия является такое распределение электрического поля в ОПЗ структуры, при котором область сильного поля (туннельная генерация и разогрев носителей) прижата к р/п-переходу, а область слабого тянущего поля (ударное возбуждение ионов эрбия) максимально растянута. Такой профиль электрического поля позволяет подавить дырочную компоненту в токе накачки светодиодной структуры и заметно расширить ОПЗ (до 1,0 мкм и более), не переходя в режим лавинного пробоя р/п-перехода, для которого характерны шнурование тока накачки и вызываемое этим уменьшение интенсивности ЭЛ ионов эрбия.

Личный вклад автора

— равнозначный (совместно с В.Б. Шмагиным, В.П. Кузнецовым) в подготовку и проведение исследований люминесцентных свойств светодиодных структур типа p+/n-Si:Er, обработку и интерпретацию результатов [Al, А2, А5, А8, А10 - А15, А19].

— равнозначный (совместно с В.Б. Шмагиным) в подготовку и проведение экспериментов по исследованию кинетики ЭЛ светодиодных структур типа p+/n-Si:Er, обработку и интерпретацию результатов, [A3, А5, А6, Al0 - Al2, А23].

— основной в проведение исследований кремниевых светодиодных структур типа p-i-n с i-областью, легированной эрбием, и трапецеидальным профилем электрического поля в ОПЗ структуры [А4, А7, А8, А16, А17, А19, А20].

— равнозначный (совместно с В.Б. Шмагиным, В.П. Кузнецовым) в подготовку и проведение исследований люминесцентных свойств светодиодных структур туннельно-пролетного типа с пролетной областью, легированной эрбием, обработку и интерпретацию результатов [А9, Al 8, А21, А22, А24 - А28].

Апробация результатов работы

Результаты диссертационной работы опубликованы в 12 статьях в реферируемых научных журналах и сборниках, и докладывались на 16 всероссийских и международных конференциях и совещаниях: 22-ой международной конференции по дефектам в полупроводниках (22st International Conference on Defects in Semiconductors, Орхус, Дания, 2003г.); всероссийских совещаниях "Нанофотоника" (Н. Новгород

2003г., 2004г.); 6-ой Российской конференции по физик полупроводников (Санкт-Петербург, 2003г.); Международно совещании "Кремний-2004" (Иркутск, 2004г); 5-ой международно конференции по фотонике, приборам и системам (5th Internationa Conference on Photonics, Devices and Systems "PHOTONICS PRAGU 2005", Прага, Чехия, 2005г.); всероссийских симпозиумах "Нанофизик и наноэлектроника" (Н. Новгород 2005г., 2006г., 2007г., 2008г.); 7-о Российской конференции по физике полупроводников (Звенигород 2005г.); 8-ой Российской конференции по физике полупроводнико (Екатеринбург, 2007); 16-ой Уральской международной зимней школе п физике полупроводников (Екатеринбург, 2006г.); 28-ой международно конференции по физике полупроводников (28th International Conferenc on the Physics of Semiconductora, Вена, Австрия, 2006г.). Результать работы были представлены на школах и сессиях молодых ученых обсуждались на семинарах ИФМ РАН.

Публикации

По теме диссертации опубликованы 28 печатные работы, в то числе, 12 статей в научных журналах и 16 публикаций в сборнике тезисов докладов и трудов конференций, симпозиумов и совещаний.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения. Объё диссертации составляет 160 страниц, включая 41 рисунок и 2 таблицы Список цитированной литературы включает 113 наименований, списо работ автора по теме диссертации - 28 наименований.

Основное содержание работы

Во Введении обоснована актуальность темы исследований, показан ее научная новизна и практическая значимость, сформулированы цел работы, представлены сведения о структуре и содержании работы, также приведены положения, выносимые на защиту.

Глава 1 представляет собой обзор литературы. В этой глав обсуждается состояние проблемы, которой посвящена диссертация, первом параграфе приведены данные об энергетической структур уровней редкоземельного иона Ег3+ в матрице кремния, описано влияни кристаллического поля на структуру энергетических уровней и, соответственно, на структуру спектра излучения иона эрбия. Описаны наиболее интересные, с точки зрения практического использования, оптически активные центры (ОАЦ), формируемые при внедрении эрбия

в матрицу монокристаллического кремния. В заключении первого параграфа рассмотрены основные методы, используемые для получения светоизлучающих структур на основе Si:Er.

Во втором параграфе выполнен обзор работ, посвященных механизмам возбуждения и девозбуждения ионов эрбия, внедренных в кремниевую матрицу. Описаны механизмы рекомбинационного и ударного возбуждения ионов Ег3+, выделены их сильные и слабые стороны. Проанализированы основные процессы безызлучательной релаксации ионов Ег3+ - оже-девозбуждение свободными носителями и процесс обратной передачи энергии в кремниевую матрицу («back transfer»), рассмотрены факторы, определяющие интенсивность этих процессов. Показано, что при комнатной температуре более эффективен ударный механизм возбуждения ионов Ег3+ в диодных структурах, излучающих при обратном смещении в режиме пробоя р/п-перехода, при котором удается в значительной степени подавить безызлучательную релаксацию возбужденных ионов эрбия.

В третьем параграфе анализируются известные по литературным данным результаты исследований диодных структур Si:Er/Si, реализующих ударный механизм возбуждения ионов Ег3+. Выделены наиболее значительные достижения в данной области, полученные различными исследовательскими группами. Анализируются особенности температурного гашения ЭЛ ионов Ег3+, приведены данные по эффективности возбуждения ЭЛ ионов эрбия в диодных структурах с лавинным и туннельным механизмами пробоя р/п-перехода, рассмотрены влияние ориентации подложки, условий роста и послеростового отжига структур на их люминесцентные свойства. Рассмотрены физические явления, свойственные лишь ударному механизму возбуждения ионов Ег3+: эффект "темновой" области, явление "возгорания" эрбиевой ЭЛ при увеличении температуры.

В четвертом параграфе литературного обзора анализируются факторы, ограничивающие интенсивность ЭЛ ионов эрбия при ударном возбуждении, рассмотрены возможности увеличения интенсивности эрбиевой ЭЛ при комнатной температуре. В заключении параграфа сформулированы задачи диссертационного исследования.

Глава 2 посвящена описанию экспериментальных методик, которые использовались при выполнении настоящей работы. Здесь же приведены схемы основных экспериментов и технические характеристики основных приборов, использованных в работе.

В первом параграфе даны описания методик, использованных при выполнении электрофизических измерений, таких как измерения

вольтамперных (ВАХ) и вольтфарадных (ВФХ) характеристик. В втором параграфе описаны методики исследования люминесцентны свойств структур: регистрация спектров электролюминесценции (ЭЛ) измерения зависимости интенсивности ЭЛ от тока накачки кинетические измерения, измерения мощности излучения.

В следующих трех главах представлены оригинальные результаты.

Глава 3 посвящена исследованию влияния механизма пробо р/п-перехода на интенсивность ЭЛ и эффективность ударног возбуждения ионов Ег3+ горячими электронами в обратно смещенны диодных структурах. Исследования были выполнены на пример диодных светоизлучающих структур типа р+/п-8кЕг с треугольны профилем электрического поля в ОПЗ, выращенных методо сублимационной МЛЭ.

В первом параграфе описаны особенности эксперимента п выращиванию диодных структур методом СМЛЭ, позволивши получить серию диодов типа р+/п-8кЕг, в которой механизм пробоя пр переходе от одного диода к другому плавно меняется в направлении о туннельного к лавинному. Достигалось это путем изменения степей легирования слоя п-ЭкЕг сурьмой, остальные параметры диодо поддерживались постоянными.

Во втором параграфе исследуется влияние механизма пробоя на Э. свойства диодных структур: вид спектра ЭЛ, интенсивность ЭЛ ионов эрбия, соотношение между интенсивностями эрбиевой и «горячей» ЭЛ, эффективность ударного возбуждения ионов Ег3+. Показано, что максимальные интенсивность ЭЛ и эффективность ударного возбуждения ионов Ег3+ достигаются в режиме смешанного пробоя р/п-перехода. Описаны и проанализированы причины, приводящие к снижению интенсивности и эффективности возбуждения ЭЛ ионов эрбия, в структурах с явно выраженным туннельным или лавинным механизмами пробоя.

В третьем параграфе данной главы представлены результаты исследования кинетики нарастания ЭЛ ионов Ег3+ в диодных структурах р+/п-8кЕг, выращенных методом СМЛЭ и излучающих в режиме смешанного пробоя р/п-перехода при Т = 300 К. Из данных кинетики определены сечение ударного возбуждения (а ~ 1,4-10"16 см2) и время жизни (т ~ 540 мкс) ионов Ег3+ в возбужденном состоянии при комнатной температуре, оценена внутренняя квантовая эффективность (т|;П£ > 1-Ю"3). Показано, что по перечисленным параметрам исследованные структуры превосходят диодные структуры, излучающие в режиме туннельного пробоя р/п-перехода и соответствуют

имплантационным диодным структурам аналогичного типа, излучающим в режиме лавинного пробоя р/п-перехода.

Глава 4 посвящена исследованию влияния характера распределения электрического поля в ОПЗ кремниевых диодных структур на их люминесцентные свойства. Проведено сопоставление ЭЛ свойств диодных структур с различным распределением электрического поля в ОПЗ (диодные структуры p+/n-Si:Er с треугольным распределениями поля в ОПЗ и диодные структуры типа p+/n-Si:Er/n+ с трапецеидальным профилем поля). Сформулированы представления о том, каким должно быть распределение поля в ОПЗ диодной структуры для достижения максимальных эффективности возбуждения и интенсивности эрбиевой ЭЛ при ударном возбуждении ионов Ег3+.

В первом параграфе исследуются люминесцентные свойства диодных p-i-n структур с i-областью, легированной эрбием - диодных структур типа p+-Si/n-Si:Er/n+-Si. Показано, что механизм пробоя диодных структур данного типа определяется толщиной i-области. Мы наблюдаем туннельный механизм пробоя при толщине i-области менее 50 нм и плавную трансформацию механизма пробоя в сторону смешанного и далее лавинного механизмов пробоя при увеличении толщины i-области. Исследована связь между механизмом пробоя p-i-n структуры и интенсивностью ЭЛ ионов эрбия при комнатной температуре. Показано, что максимальная интенсивность ЭЛ ионов эрбия достигается (так же как и в случае диодной структуры p+/n-Si:Er) в режиме смешанного пробоя p-i-n структуры. Сделан вывод об общем характере установленной связи между механизмом пробоя и ЭЛ свойствами диодных светоизлучающих структур, реализующих ударный механизм возбуждения. Определена ширина „темновой" области d dark — 12 — 15 нм, в пределах которой носители, разогреваемые в поле обратно смещенной p-i-n структуры, набирают энергию Е ~ 0,8 эВ, необходимую для ударного возбуждения иона Ег3+ в состояние /в/2.

Второй параграф посвящен обсуждению факторов, определяющих различия в интенсивности ЭЛ ионов эрбия в диодных структурах типов p+-Si/n-Si:Er и p+-Si/n-Si:Er/n+-Si. Показано, что установленные различия обусловлены различиями в характере распределения электрического поля по ширине ОПЗ структур. Распределение поля по ширине ОПЗ в режиме пробоя диодной структуры определяет соотношение между электронной и дырочной компонентами в токе накачки структуры и, в силу различной эффективности ударного возбуждения ионов эрбия горячими электронами и дырками, влияет на интенсивность ЭЛ ионов эрбия. Показано, что треугольное распределение электрического поля в

11

ОПЗ (диодные структуры типа р+/п-8кЕг) более эффективно для достижения максимальной интенсивности ЭЛ ионов эрбия по сравнению с трапецеидальным распределением поля (диодные структуры типа рч-п). В заключении параграфа сформулированы представления о том, каким должно быть распределение поля в ОПЗ диодной структуры для достижения максимальных эффективности возбуждения и интенсивности эрбиевой ЭЛ при ударном возбуждении ионов Ег3+.

Глава 5 содержит результаты экспериментальных исследований электрофизических и электролюминесцентных свойств диодных туннельно-пролетных структур типа р+/п+/п-8кЕг с пролетной областью, легированной эрбием, впервые выращенных методом сублимационной МЛЭ.

В первом параграфе представлены результаты исследования влияния параметров туннельно-пролетной структуры на механизм пробоя и интенсивность ЭЛ ионов Ег3+. Показано, что электрофизические и электролюминесцентные свойства туннельно-пролетных структур во многом определяются уровнем легирования и толщиной тонкого высоколегированного слоя гГ-Бь Показано, что уменьшение толщины слоя ведет к увеличению напряженности электрического поля в активной области структуры - слое п-БгЕг - в режиме пробоя. Последнее вызывает, в свою очередь, слабую трансформацию механизма пробоя в направлении туннельный -> смешанный, увеличение интенсивности ЭЛ и эффективности ударного возбуждения ионов эрбия.

Во втором параграфе проведено сопоставление диодных структур туннельно-пролетного типа с более распространенными диодными структурами типа р+/п-81:Ег. Показано, что при одном и том же значении эффективности возбуждения туннельно-пролетные структуры показывают на порядок большую интенсивность ЭЛ по сравнению со структурами типа р+/п-8кЕг. В то же время, в целом исследованные в данной работе туннельно-пролетные структуры уступают структурам типа р+-81/п-81:Ег по максимально достигнутой эффективности возбуждения, что мы связываем с недостаточной величиной напряженности электрического поля в слое п-БкЕг в режиме пробоя структуры. В заключении второго параграфа приведены результаты измерения внешней квантовой эффективности туннельно-пролетных структур и мощности, излучаемой туннельно-пролетными структурами в диапазоне А, - 1,54 мкм при комнатной температуре.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в ходе выполнения работы.

Основные результаты работы

1. Исследована связь механизма пробоя р/п-перехода с интенсивностью электролюминесценции ионов эрбия при ударном возбуждении ионов эрбия горячими носителями в обратно смещенных кремниевых светодиодных структурах p+/n-Si:Er. Показано, что максимальная интенсивность электролюминесценции ионов эрбия достигается при смешанном механизме пробоя р/п-перехода, оптимально сочетающем высокую эффективность ударного возбуждения ионов эрбия (от ~ НО"19 см2с) и широкую область пространственного заряда (W ~ 150-200 нм) при минимальном шнуровании тока накачки. Изучены механизмы, вызывающие уменьшение интенсивности электролюминесценции ионов эрбия в диодных структурах с туннельным и лавинным механизмами пробоя р/п-перехода.

2. Исследованы ЭЛ свойства кремниевых светодиодных структур типа p-i-n с i-областью, легированной эрбием, излучающих при ударном возбуждении ионов эрбия в режиме электрического пробоя p-i-n структуры. Показано, что механизм пробоя в исследованном классе структур определяется толщиной i-слоя. Максимальная интенсивность электролюминесценции ионов Ег3+ при комнатной температуре достигается при смешанном механизме пробоя и толщине i-области ~ 150-200 нм. Определена ширина "темновой" области (ddark -12-15 нм), примыкающей к границе р/п-перехода, в пределах которой электроны набирают энергию (> 0,8 эВ), необходимую для ударного возбуждения ионов эрбия в состояние 4Ii3/2.

3. Исследован механизм влияния распределения электрического поля в ОПЗ кремниевых светодиодных структур, излучающих при ударном возбуждении ионов эрбия, на их люминесцентные свойства. Показано (на примере р/n и p-i-n кремниевых диодных структур, легированных эрбием, с треугольным и трапецеидальным распределениями поля в ОПЗ, соответственно), что распределение электрического поля в ОПЗ определяет соотношение между электронной и дырочной компонентами в токе накачки диодной структуры и через величину этого соотношения влияет на интенсивность ЭЛ и эффективность ударного возбуждения ионов эрбия. Показано, что треугольное распределение электрического поля в ОПЗ (диодные структуры типа p+/n-Si:Er) более эффективно для достижения максимальной интенсивности ЭЛ ионов эрбия по сравнению

с трапецеидальным распределением поля (диодные структуры типа р-1-п).

4. Предложены кремниевые светодиодные структуры туннельно-пролетного типа с пролетной областью, легированной эрбием. Исследованы электрофизические и люминесцентные свойства туннельно-пролетных структур р7п7п-81:Ег, выращенных впервые методом сублимационной МЛЭ на подложках р-БгВ с ориентацией (100) и удельным сопротивлением р ~ 10-12 Ом см. Показано, что при той же эффективности возбуждения туннельно-пролетные структуры до порядка величины превосходят по интенсивности ЭЛ диодные структуры типа р7п-81:Ег. Преимущества туннельно-пролетных структур обусловлены более сложным распределением электрического поля в ОПЗ структуры: область сильного поля (туннельная генерация и разогрев носителей) прижата к границе р/п-перехода, область слабого тянущего поля (возбуждение ионов эрбия) максимально растянута. Такой профиль электрического поля обуславливает преобладание электронной компоненты в токе накачки диодной структуры и позволяет заметно расширить ОПЗ структуры (до 0,5 -1,0 мкм и более), не переходя в режим лавинного пробоя р/п-перехода, для которого характерны шнурование тока накачки и вызываемое этим уменьшение интенсивности ЭЛ ионов эрбия.

5. Для туннельно-пролетной структуры с поверхностью, не оптимизированной для вывода излучения, внешняя квантовая эффективность и мощность, излучаемая в диапазоне Х~ 1,54 мкм, при комнатной температуре составили: т)юа ~ 1>5 4 О"5 при токе накачки I ~ 0,2 А и Р « 4,7 мкВт при токе накачки I - 0,5 А (}~20 А/см2). Значение мощности излучения, зарегистрированное в экспериментах с туннельно-пролетными структурами в диапазоне X ~ 1,54 мкм при комнатной температуре, превышает известные по литературным данным для светоизлучающих структур на основе монокристаллического кремния, легированного эрбием.

Список цитированной литературы

[1] Brunner, К. Si/Ge nanostructure / К. Brunner // Rep. Prog. Phys. -2002. - V.65. - P.27-72.

[2] Paul, D.J. Si/SiGe heteroscructures: from material and physics to devices and circuits / D.J. Paul // Semicond. Sci. Technol. - 2004. -V. 19. P.R75-R108.

[3] Schuller, S Optical and structural properties of p-FeSi2 precipitate layers in silicon / S. Schuller [et al.] // J. Appl. Phys. - 2003. - V.94. - P.207-211.

[4] Kveder, V. Room-temperature silicon light-emitting diodes based on dislocation luminescence / V. Kveder [et al.] // Appl. Phys. Lett. - 2004. -V.84.-P. 2106-2108.

[5] Steinman, E.A. Dislocation structure and photoluminescence of partially relaxed SiGe layers on Si(001) substrates / E.A. Steinman [et al.] // Semicond. Sci. Technol. - 1999. -V. 14. P.582-586.

[6] Kenyon, A.J. Erbium in silicon / A. J. Kenyon // Semicond. Sci. Technol. - 2005. - V. 20. - R. 65-84.

[7] Franzo, G. Room-temperature electroluminescence from Er-doped crystalline Si / G. Franzo [et al.] // Appl. Phys. Lett. - 1994. - V 64, iss. 17. -P. 2235-2237.

[8] Stimmer, J. Electroluminescence of erbium-oxygen-doped silicon diodes grown by molecular beam epitaxy / J. Stimmer [et al.] // Appl. Phys. Lett. - 1996. - V. 68. - P. 3290-3292.

[9] Sobolev, N. A. Avalance breakdown-related electroluminescence in single cystal Si:Er:0 / N. A. Sobolev [et al.] // Appl. Phys. Lett. - 1997. -V. 71.-P. 1930-1932.

Основные публикации автора по теме диссертации

[Al] Shmagin, V. В. Effect of the breakdown nature on Er-related electroluminescence intensity and excitation efficiency in Si:Er light emitting diodes grown with sublimation MBE technique / V. B. Shmagin, V. P. Kuznetsov, D. Yu. Remizov, Z. F. Krasil'nik, L. V. Krasil'nikova, D. I. Kryzhkov // Materials Science and Engineering B. - 2003. - V. 105. -P. 70-73.

[A2] Шмагин, В. Б. Влияние характера пробоя р-n перехода на интенсивность и эффективность возбуждения электролюминесценции ионов Ег3+ в эпитаксиальных слоях Si:Er, полученных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии / В. Б. Шмагин, Д. Ю. Ремизов, 3. Ф. Красильник, В. П. Кузнецов, В. Н. Шабанов,

JI. В. Красильникова, Д. И. Крыжков, М. Н. Дроздов // ФТТ. - 2004. -Т. 46, вып. 1.-С. 110-113.

[A3] Ремизов, Д. Ю. Эффективное сечение возбуждения и время жизни ионов Ег3+ в светодиодах на основе Si:Er, полученных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии / Ремизов Д. Ю.,

B. Б. Шмагин, А. В. Антонов, В. П. Кузнецов, 3. Ф. Красильник // ФТТ. -

2005.-Т. 47, вып. 1.-С. 95-98.

[А4] Шмагин, В. Б. Электролюминесценция ионов Ег3+ в режиме пробоя диодной структуры p+-Si/n-Si:Er/n+-Si / В. Б. Шмагин, Д. Ю. Ремизов,

C. В. Оболенский, Д. И. Крыжков, М. Н. Дроздов, 3. Ф. Красильник // ФТТ.-2005.-Т. 47, вып. 1.-С. 120-123.

[А5] Krasilnik, Z. F. Erbium doped silicon single- and multilayer structures for LED and laser applications / Z.F. Krasilnik, B.A. Andreev, T. Gregorkievicz, W. Jantsch, D.I. Kryzhkov, L.V. Krasilnikova, V.P. Kuznetsov, H. Przybylinska, D.Yu. Remizov, V.B. Shmagin, M.V. Stepikhova, V.Yu. Timoshenko, N.Q. Vinh, A.N. Yablonskiy,

D.M. Zhigunov // Journal of Materials Research. - 2006. - V. 21, №3. -P. 574-583.

[A6] Obolensky, S.V. A simple approach to the simulation of impact excitation of erbium in silicon light-emitting diodes / S. V. Obolensky, V. B. Shmagin, V. A. Kozlov, К. E. Kudryavtsev, D. Yu. Remizov, Z. F. Krasilnik // Semicond. Sci. Technol. - 2006. - V. 21. - P. 1459-1463. [A7] Shmagin, V.B. Effect of space charge region width on Er-related luminescence in reverse biased Si:Er-based light emitting diodes / V.B. Shmagin, S.V. Obolensky, D.Yu. Remizov, V.P. Kuznetsov, Z.F. Krasilnik // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. -

2006.-V. 12.-P. 1556-1560.

[A8] Кузнецов, В. П. Электролюминесценция на длине волны 1.54 мкм в структурах Si:Er/Si, выращенных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии / В. П. Кузнецов, Д. Ю. Ремизов,

B. Н. Шабанов, Р. А. Рубцова, М. В. Степихова, Д. И. Крыжков, А. Н. Шушунов, О. В. Белова, 3. Ф. Красильник, Г. А. Максимов. // ФТП. - 2006. - Т. 40, вып. 7. - С. 868-875.

[А9] Кузнецов, В. П. Электролюминесценция ионов эрбия в кремниевых диодных структурах p++/n+/n-Si:Er/n++ / В. П. Кузнецов, Д. Ю. Ремизов, В. Б. Шмагин, К. Е. Кудрявцев, В. Н. Шабанов,

C. В. Оболенский, О. В. Белова, М. В. Кузнецов, А. В. Корнаухов, Б.А.Андреев, 3. Ф. Красильник // ФТП. - 2007. - Т. 41, вып. 11. -С. 1329-1332.

[А 10] Krasilnik, Z. F. Erbium doped silicon single- and multilayer structures for LED and laser applications / Z. F. Krasilnik, B. A. Andreev, T. Gregorkiewicz, W. Jantsch, M. A. J. Klik, D. I. Kryzhkov, L. V. Krasil'nikova, V. P. Kuznetsov, H. Przybylinska, D. Yu. Remizov, V. G. Shengurov, V. B. Shmagin, M. V. Stepikhova, V. Yu. Timoshenko, N. Q. Virih, A. N. Yablonskiy, D. M. Zhigunov // in "Rare-Earth Doping for Optoelectronic Applications", Eds. T. Gregorkiewicz, Y. Fujiwara, M. Lipson, J.M. Zavada, Mat. Res. Soc. Proc. - 2005. - V. 866. - P. 13-24. [All] Krasilnik, Z. F. Single- and multilayer Si:Er structures for LED and laser applications grown with sublimation MBE technique / Z. F. Krasilnik, B. A. Andreev, T. Gregorkievicz, L. V. Krasil'nikova, V. P. Kuznetsov, H. Przybylinska, D. Yu. Remizov, V. B. Shmagin, V. G. Shengurov, M. V. Stepikhova, V. Yu. Timoshenko, D. M. Zhigunov // in "Photonics, Devices, and Systems III", Eds. Pavel Tomanek, Miroslav Hrabovsky, Miroslav Miler, Dagmar Senderakova, Proc. of SPIE. - 2006. - V. 6180. -P. 61800L1-61800L8.

[A12] Shmagin, V.B. Si:Er-based light emitting diodes grown with sublimation MBE technique for optoelectronic applications /V.B. Shmagin, D.Yu. Remizov, Y.P. Kuznetsov, V.N. Shabanov, Z.F. Krasilnik. // Proceedings of SPIE, vol. 6180, 6180-08 (2006).

[A13] Shmagin, V. The influence of breakdown conditions on Er3+ electroluminescence in Si:Er grown with sublimation MBE technique / V. Shmagin, V. Kuznetsov, D. Remizov, B. Andreev, Z. Krasil'nik // 22st International Conference on Defects in Semiconductors, Arhus, Denmark, 28 July -1 August 2003, Book of Abstracts II (Poster), PA92. [A 14] Шмагин, В.Б. Влияние характера пробоя р-n перехода на интенсивность и эффективность возбуждения электролюминесценции ионов Ег3+ в эпитаксиальных слоях Si.Er, полученных методом сублимационной МЛЭ / В. Б. Шмагин, Д. Ю. Ремизов, 3. Ф. Красильник, Л. В. Красильникова, Д. И. Крыжков, М. Н. Дроздов, В. П. Кузнецов, В. Н. Шабанов. // Нанофотоника: Материалы всероссийского совещания, Нижний Новгород, Россия, 17-20 марта 2003. - Нижний Новгород: ИФМ РАН, 2003. - С. 107-110.

[А 15] Шмагин, В. Б. Влияние механизма пробоя р-n перехода на излучательные свойства диодных электролюминесцентных структур Si:Er/Si, полученных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии. // VI Российская конференция по физике полупроводников / В. Б. Шмагин, Д. Ю. Ремизов, 3. Ф. Красильник, В. П. Кузнецов, В. Н. Шабанов // Санкт-Петербург. 27-31 октября 2003г. - С.93-94.

[Aló] Шмагин, В. Б. Электролюминесценция ионов Ег3+ в режиме пробоя диодной структуры p+/n-Si:Er/n+ / В. Б. Шмагин, Д. Ю. Ремизов, M. Н. Дроздов, Д. И. Крыжков, 3. Ф. Красильник, С. В. Оболенский // Нанофотоника: Материалы всероссийского совещания, Нижний Новгород, Россия, 2-6 мая 2004. - Нижний Новгород: ИФМ РАН, 2004. -С. 97-99.

[А 17] Шмагин, В.Б. Электролюминесцентные диодные структуры на основе Si:Er, выращенные методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии / В. Б. Шмагин, Д. Ю. Ремизов, 3. Ф. Красильник,

B. П. Кузнецов, С. В. Оболенский, В. Н. Шабанов // Международное совещание "Кремний-2004". Иркутск. 5-9 июля 2004г.

[А 18] Оболенский, C.B. Численное моделирование ударного возбуждения ионов эрбия горячими носителями в режиме электрического пробоя диодной светоизлучающей структуры Si:Er/Si /

C.B. Оболенский, В.Б. Шмагин, В.П. Кузнецов, В.Н. Шабанов,

B.А. Козлов, Д.Ю. Ремизов, З.Ф. Красильник // Нанофизика и наноэлектроника: Материалы всероссийского симпозиума, Нижний Новгород, Россия, 25-29 марта 2005. - Нижний Новгород: ИФМ РАН, 2005.-С. 407-408.

[А 19] Шмагин, В. Б. Диодные светоизлучающие структуры на основе Si:Er, излучающие при обратном смещении в режиме пробоя р-п перехода /В.Б. Шмагин, Д.Ю. Ремизов, В.П. Кузнецов, В.Н.Шабанов, З.Ф. Красильник. // VII Российская конференция по физике полупроводников: Тезисы докладов, Звенигород, Россия, 18-23 сентября 2005. - М.: ФИАН, 2005. - С. 322.

[А20] Оболенский, C.B. Численное моделирование ударного возбуждения ионов эрбия горячими электронами в режиме электрического пробоя диодной светоизлучающей структуры Si:Er/Si /

C.B. Оболенский, В.Б. Шмагин, В.П. Кузнецов, В.Н. Шабанов, В.А. Козлов, Д.Ю. Ремизов, З.Ф. Красильник. // VII Российская конференция по физике полупроводников: Тезисы докладов, Звенигород, Россия, 18-23 сентября 2005. - М.: ФИАН, 2005. - С. 323. [А21] Ремизов, Д.Ю. Светоизлучающие диодные туннельно-пролетные структуры на основе Si:Er / Д.Ю. Ремизов, З.Ф. Красильник, В.П. Кузнецов, В.Б. Шмагин // Школа-семинар «Наноматериалы и нанотехнологии. КоМУ-2005». Ижевск. 5-8 декабря 2005 г, с. 49.

[А22] Ремизов, Д.Ю. Светоизлучающие диодные туннельно-пролетные структуры на основе Si:Er / Д.Ю. Ремизов, З.Ф. Красильник, В.П. Кузнецов, В.Б. Шмагин // "XVI Уральская международная зимняя

школа по физике полупроводников". Екатеринбург-Кыштым. 27 февраля - 4 марта 2006г., с.162.

[А23] Андреев, Б.А. Люминесцентные свойства редкоземельных элементов в кремнии / Б.А. Андреев, З.Ф. Красильник, Л.В. Красильникова, Д.И. Крыжков, В.П. Кузнецов, Д.Ю. Ремизов, MB. Степихова, В.Ю. Чалков, В.Г. Шенгуров, В.Б. Шмагин,

A.Н. Яблонский // Нанофизика и наноэлектроника: Материалы всероссийского симпозиума, Нижний Новгород, Россия, 13-17 марта 2006. - Нижний Новгород: ИФМ РАН, 2006. - С. 55.

[А24] Ремизов, Д.Ю. О возможности расширения области пространственного заряда в диодной структуре Si:Er/Si, излучающей в режиме пробоя р/п-перехода / Д.Ю. Ремизов, З.Ф. Красильник,

B.П. Кузнецов, C.B. Оболенский, В.Б. Шмагин. // Нанофизика и наноэлектроника: Материалы всероссийского симпозиума, Нижний Новгород, Россия, 13-17 марта 2006. - Нижний Новгород: ИФМ РАН,

2006.-С. 348-349.

[А25] Shmagin, V. В. Si:Er-based light emitting diodes with extended space charge region / V.B. Shmagin, D.Yu. Remizov, V.P. Kuznetsov, S.V. Obolensky, and Z.F. Krasil'nik // 28th International Conference on the Physics of Semiconductors, Vienna, Austria, July 24-28, 2006, WeA2q.6. [A26] Ремизов, Д.Ю. Эффективность возбуждения ионов Ег3+ в диодных туннельно-пролетных структурах на основе Si:Er / Д.Ю. Ремизов,

B.Б. Шмагин, В.П. Кузнецов, З.Ф. Красильник // Нанофизика и наноэлектроника: Материалы всероссийского симпозиума, Нижний Новгород, Россия, 10-14 марта 2007. - Нижний Новгород: ИФМ РАН,

2007.-С. 422-423.

[А27] Ремизов, Д.Ю. Диодные туннельно-пролетные структуры на основе Si:Er, полученные методом сублимационной МЛЭ / Д.Ю. Ремизов, В.Б. Шмагин, В.П. Кузнецов, З.Ф. Красильник. //VIII Российская конференция по физике полупроводников. Екатеринбург. 2007. - С.417.

[А28] Шмагин, В.Б. Диодные туннельно-пролетные структуры на основе Si:Er/Si, излучающие в диапозоне к ~ 1.54 мкм при комнатной температуре / В.Б. Шмагин, Д.Ю. Ремизов, В.П. Кузнецов,

C.B. Оболенский, В. А. Козлов, З.Ф. Красильник // Нанофизика и наноэлектроника: Материалы всероссийского симпозиума, Нижний Новгород, Россия, 10-14 марта 2008. - Нижний Новгород: ИФМ РАН,

2007.-С. 135-138.

РЕМИЗОВ Дмитрий Юрьевич

УДАРНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ ИОНОВ ЭРБИЯ В КРЕМНИЕВЫХ СВЕТОДИОНЬ СТРУКТУРАХ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СУБЛИМАЦИОННОЙ МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ

Автореферат

Подписано к печати 25.09.2008 г. Тираж 100 экз. Отпечатано в Институте физики микроструктур РАН 603950, Нижний Новгород, ГСП-105

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. УДАРНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ ИОНОВ ЭРБИЯ В

КРЕМНИЕВЫХ ДИОДНЫХ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИХ СТРУКТУРАХ (Обзор литературы).

1.1. Излучательные свойства ионов Ег3+ в кремнии.

1.2. Механизмы возбуждения и безызлучательной релаксации ионов Ег3+ в кремнии.

1.3. Ударное возбуждение ионов Ег в кремниевых светодиодных структурах.

1.4. Факторы, ограничивающие интенсивность ЭЛ ионов

Ег при ударном возбуждении.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ.

2.1. Измерения электрофизических параметров структур.

2.2. Измерения электролюминесценции.

ГЛАВА 3. СВЯЗЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ УДАРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ И ИНТЕНСИВНОСТИ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ИОНОВ Ег3+ С МЕХАНИЗМОМ ПРОБОЯ р/п-ПЕРЕХОДА.

3.1. Управление механизмом пробоя р/п-перехода в диодных структурах типа р+/п-81:Ег с треугольным профилем электрического поля в области пространственного заряда.

3.2. Исследование связи механизма пробоя р/п-перехода с эффективностью ударного возбуждения и интенсивностью электролюминесценции ионов Ег3+ в диодных структурах типа р+/п-8кЕг.

3.3. Исследование кинетики электролюминесценции ионов Ег3+ в структурах типа р /п-8кЕг. Определение сечения ударного возбуждения и времени жизни иона Ег3+ в возбужденном состоянии.

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ПРОФИЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В

ОБЛАСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА ДИОДНЫХ СТРУКТУР НА ИХ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА.

4.1. Исследование электролюминесцентных свойств диодных структур типа р-ьп с ^областью, легированной эрбием, и трапецеидальным профилем распределения электрического поля в области пространственного заряда.

4.2. Сравнение р+/п и р-ьп диодных структур с треугольным и трапецеидальным профилями распределения электрического поля в области пространственного заряда. Оптимальный профиль электрического поля.

ГЛАВА5.ДИОДНЫЕ СВЕТОИЗЛУЧАЮЩИЕ СТРУКТУРЫ

ТУННЕЛЬНО-ПРОЛЕТНОГО ТИПА С ОПТИМАЛЬНЫМ ПРОФИЛЕМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ОПЗ СТРУКТУРЫ И ПРОЛЕТНОЙ ОБЛАСТЬЮ, ЛЕГИРОВАННОЙ ЭРБИЕМ.

5.1. Исследование электролюминесцентных свойств туннельно-пролетных структур типа р+/п+/п-8кЕг.

5.2. Сравнение диодных структур туннельно-пролетного типа и структур типа р+/п-8кЕг. Измерение излучаемой мощности и внешней квантовой эффективности туннельно-пролетных структур.

Актуальность темы.

Кремний является основным материалом современной полупроводниковой электроники, и такое положение сохранится, по-видимому, в течение ближайших десятилетий. Это обусловлено уникальными свойствами и дешевизной кремния и, как следствие, развитой технологией. Вместе с тем, в области оптоэлектронных применений кремний не получил столь широкого распространения и уступает полупроводниковым материалам на основе А3В5.

Трудности интегрирования кремния в оптоэлектронику обусловлены, в основном, двумя факторами: непрямозонностью кремния и интенсивной безызлучательной релаксацией. В качестве подходов, предложенных для преодоления указанных ограничений, следует выделить: формирование в кремнии ансамблей самоформирующихся Ое(81)/81 наноостровков (квантовых точек) [1, 2], формирование оптически активных преципитатов силицида железа (|3-Ре81) [3], формирование собственных оптически активных дефектов (дефектная люминесценция) [4, 5, 6], легирование кремния редкоземельным элементом эрбием (см. обзор работ в [7]). Последний вариант представляется более привлекательным, поскольку длина волны рабочего перехода л\щг А1\5И в 41-оболочке иона эрбия (X ~ 1,54 мкм) попадает в полосу минимальных потерь и дисперсии кварцевых волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Важное значение имеют стабильность (по отношению к изменениям температуры и внутрикристаллического окружения ионов эрбия) и малая ширина линии излучения л\\ъи Л1\5п

При комнатной температуре наиболее эффективен ударный механизм возбуждения ионов эрбия горячими носителями, который реализуется в кремниевых диодных структурах при обратном смещении в режиме электрического пробоя р/п-перехода [8, 9, 10]. Преимущества ударного механизма, обусловленные возможностью подавления основных механизмов безызлучательной релаксации ионов эрбия и, как следствие, слабым температурным гашением интенсивности люминесценции, стимулировали заметную активность исследователей в данном направлении. В связи с этим, исследования физических механизмов, определяющих интенсивность электролюминесценции и эффективность ударного возбуждения ионов эрбия, прежде всего, при комнатной температуре представляются весьма актуальными.

Данная диссертационная работа посвящена исследованию факторов и механизмов, ограничивающих интенсивность электролюминесценции ионов эрбия при ударном механизме возбуждения в обратно смещенных кремниевых диодных структурах при комнатной температуре, и поиску путей, позволяющих преодолеть выявленные ограничения. Экспериментальная часть работы выполнена на кремниевых светодиодных структурах с различными профилями легирования эрбием и примесями V группы Периодической системы, определяющими электрическую активность выращиваемых слоев и распределение электрического поля по ширине области пространственного заряда (ОПЗ) структур. Исследованные в данной работе кремниевые диодные структуры выращены в Научно-исследовательском физико-техническом институте Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского с использованием оригинального метода сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии, развиваемого совместными усилиями НИФТИ ННГУ и ИФМ РАН.

Основные цели работы:

1. Исследование связи механизма пробоя р/п-перехода с люминесцентными свойствами кремниевых светодиодных структур БкЕг, излучающих при ударном возбуждении ионов эрбия горячими носителями, разогреваемыми в электрическом поле обратно смещенного р/п-перехода.

2. Исследование влияния характера распределения электрического поля по ширине ОПЗ диодных структур на интенсивность электролюминесценции и эффективность ударного возбуждения ионов эрбия.

3. Выявление факторов, ограничивающих интенсивность электролюминесценции ионов эрбия в кремниевых диодных структурах с различным характером распределения электрического поля по ширине ОПЗ; разработка и исследование кремниевых светодиодных структур с повышенной интенсивностью люминесценции ионов эрбия при комнатной температуре.

Научная новизна работы.

1. Исследована связь механизма пробоя р/п-перехода с интенсивностью ЭЛ и эффективностью ударного возбуждения ионов эрбия в кремниевых светодиодных структурах с различными распределениями электрического поля по ширине ОПЗ. Показано, что независимо от характера распределения электрического поля по ширине ОПЗ структуры режим смешанного пробоя р/п-перехода является оптимальным для достижения максимальной интенсивности ЭЛ ионов эрбия при ударном возбуждении ионов эрбия горячими носителями в ОПЗ р/п-перехода. Изучены механизмы, вызывающие уменьшение интенсивности ЭЛ и эффективности ударного возбуждения ионов эрбия в диодных структурах с туннельным и лавинным механизмами пробоя р/п-перехода.

2. Выполнены первые исследования кинетики ЭЛ диодных структур р+/п-8ЬЕг, полученных методом сублимационной молекулярнолучевой эпитаксии. В структурах со смешанным механизмом пробоя р/п-перехода, излучающих при комнатной температуре, определены эффективное сечение ударного возбуждения ионов эрбия -16 о ст~1,4-10 см) и время жизни ионов эрбия в возбужденном состоянии 411з/2 (х ~ 540 мкс), оценена внутренняя квантовая эффективность ( 0" ).

3. Исследовано влияние характера распределения электрического поля в ОПЗ кремниевых диодных структур на их люминесцентные свойства. Показано (на примере р/п и р-ьп кремниевых диодных структур, легированных эрбием, с треугольным и трапецеидальным распределениями поля в ОПЗ соответственно), что распределение электрического поля в ОПЗ определяет соотношение между электронной и дырочной компонентами в токе накачки диодной структуры и через величину их соотношения влияет на интенсивность ЭЛ и эффективность ударного возбуждения ионов эрбия.

4. Предложена концепция светодиодной структуры туннельно-пролетного типа с расширенной ОПЗ и увеличенной мощностью излучения при комнатной температуре, излучающей при ударном возбуждении ионов эрбия. Выполнены электрофизические и люминесцентные исследования кремниевых диодных светоизлучающих структур туннельно-пролетного типа с пролетной областью, легированной эрбием, впервые выращенных методом сублимационной МЛЭ.

Научная и практическая ценность работы.

Научная и практическая ценность работы состоит в детальном исследовании влияния различных аспектов электрического пробоя р/п-перехода (однородность пробоя, ширина ОПЗ и энергия носителей в режиме пробоя) на интенсивность электролюминесценции и эффективность ударного возбуждения ионов эрбия в диодных структурах на основе 8кЕг с различными профилями легирования при комнатной температуре.

Выявлены факторы, ограничивающие интенсивность эрбиевой электролюминесценции и эффективность ударного возбуждения ионов Ег . Сформулированы условия, выполнение которых позволяет оптимизировать распределение электрического поля по ширине ОПЗ и увеличить интенсивность ЭЛ ионов эрбия при комнатной температуре.

Продемонстрированы преимущества диодных структур на основе 8кЕг со сложным профилем легирования для достижения высокой интенсивности эрбиевой ЭЛ при комнатной температуре. Зарегистрированная в экспериментах величина мощности излучения ионов эрбия в диапазоне "к ~ 1,5 мкм при комнатной температуре превышает известные по литературным данным значения.

Апробированная в работе совокупность аналитических и исследовательских методик может быть использована при изучении особенностей ударного возбуждения редкоземельных элементов в диодных полупроводниковых структурах на основе кремния или других полупроводниковых материалов.

Полученные в работе экспериментальные данные являются важным звеном в цепочке исследований, ведущих к созданию эффективных источников света на основе кремния, представляющих значительный интерес для современной оптоэлектроники.

Основные положения, выносимые на защиту

1. При ударном возбуждении ионов эрбия в кремниевых светодиодных структурах максимальная интенсивность электролюминесценции (ЭЛ) достигается в режиме смешанного пробоя р/п-перехода, при котором I эффективность ударного возбуждения ионов Ег и ширина области пространственного заряда (ОПЗ) уже достаточно велики, а шнурование тока накачки минимально и еще не сказывается на эффективности возбуждения ионов эрбия. Светодиодные структуры 81:Ег/81, излучающие в режимах туннельного или лавинного пробоя р/п-перехода, характеризуются меньшими интенсивностью ЭЛ и эффективностью возбуждения ионов эрбия.

2. Для достижения максимальных эффективности возбуждения и интенсивности ЭЛ ионов эрбия при ударном механизме возбуждения Ег3+ в обратно смещенной диодной структуре необходимо, чтобы в токе накачки диодной структуры преобладала электронная компонента. Соотношение между электронной и дырочной компонентами в токе накачки диодной светоизлучающей структуры определяется распределением электрического поля в ОПЗ структуры.

3. Оптимальным для достижения максимальной интенсивности ЭЛ ионов эрбия является такое распределение электрического поля в ОПЗ структуры, при котором область сильного поля (туннельная генерация и разогрев носителей) прижата к р/п-переходу, а область слабого тянущего поля (ударное возбуждение ионов эрбия) максимально растянута. Такой профиль электрического поля позволяет подавить дырочную компоненту в токе накачки светодиодной структуры и заметно расширить ОПЗ (до 1,0 мкм и более), не переходя в режим лавинного пробоя р/п-перехода, для которого характерны шнурование тока накачки и вызываемое этим уменьшение интенсивности ЭЛ ионов эрбия.

Личный вклад автора в получение результатов

Равнозначный (совместно с В.Б. Шмагиным, В.П. Кузнецовым) в подготовку и проведение исследований люминесцентных свойств светодиодных структур типа р+/п-8кЕг, обработку и интерпретацию результатов [А1, А2, А5, А8, А10-А15, А19].

Равнозначный (совместно с В.Б. Шмагиным) в подготовку и проведение экспериментов по исследованию кинетики ЭЛ светодиодных структур типа р+/п-8пЕг, обработку и интерпретацию . результатов, [АЗ, А5, А6, А10-А12, А23]. Основной в проведение исследований кремниевых светодиодных структур типа р-ьп с ьобластью, легированной эрбием, и трапецеидальным профилем электрического поля в ОПЗ структуры [А4, А7, А8, А16, А17, А19, А20].

Равнозначный (совместно с В.Б. Шмагиным, В.П. Кузнецовым) в подготовку и проведение исследований люминесцентных свойств светодиодных структур туннельно-пролетного типа с. пролетной областью, легированной эрбием, обработку и интерпретацию результатов [А9, А18, А21, А22, А24-А28].

Апробация результатов работы.

Результаты диссертационной работы опубликованы в 12 статьях в реферируемых научных журналах и сборниках, и докладывались на 16 всероссийских и международных конференциях и совещаниях: 22-ой международной конференции по дефектам в полупроводниках (22st International Conference on Defects in Semiconductors, Орхус, Дания, 2003г.); всероссийских совещаниях "Нанофотоника" (Н. Новгород 2003г., 2004г.); 6-ой Российской конференции по физике полупроводников (Санкт-Петербург, 2003г.); Международном совещании "Кремний-2004" (Иркутск, 2004г); 5-ой международной конференции по фотонике, приборам и системам (5th International Conference on Photonics, Devices and Systems "PHOTONICS PRAGUE 2005", Прага, Чехия, 2005г.); всероссийских симпозиумах "Нанофизика и наноэлектроника" (Н. Новгород 2005г., 2006г., 2007г., 2008г.); 8-ой Российской конференции по физике полупроводников (Екатеринбург, 2007); 7-ой Российской конференции по физике полупроводников (Звенигород, 2005г.); 16-ой Уральской международной зимней школы по физике полупроводников (Екатеринбург, 2006г.); 28-ой международной конференции по физике полупроводников (28th International Conference on the Physics of Semiconductors, Вена, Австрия, 2006г.). Результаты работы были представлены на школах и сессиях молодых ученых, а также обсуждались на семинарах ИФМ РАН.

Публикации.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах [А1 — А28]. Полный список опубликованных работ по теме диссертации включает 9 статей в реферируемых научных журналах, 3 публикации в научных сборниках и периодических научных изданий и 16 публикаций в сборниках трудов конференций, симпозиумов и совещаний. Список работ приводится в заключительном разделе диссертации.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка публикаций автора и списка цитируемой литературы, содержащего 113 наименований. Объем диссертации составляет 160 страниц, включая 41 рисунок и 2 таблицы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В заключении сформулированы основные результаты работы:

1. Исследована связь механизма пробоя р/п-перехода с интенсивностью электролюминесценции ионов эрбия при ударном возбуждении ионов эрбия горячими носителями в обратно смещенных кремниевых светодиодных структурах р+/п-8кЕг. Показано, что максимальная интенсивность электролюминесценции ионов эрбия достигается при смешанном механизме пробоя р/п-перехода, оптимально сочетающем высокую эффективность ударного возбуждения ионов эрбия

10 "У от ~ 1-10" см с) и широкую область пространственного заряда (Щ ~ 150-200 нм) при минимальном шнуровании тока накачки. Изучены механизмы, вызывающие уменьшение интенсивности электролюминесценции ионов эрбия в диодных структурах с туннельным и лавинным механизмами пробоя р/п-перехода.

2. Исследованы ЭЛ свойства кремниевых светодиодных структур типа р-ьп с ¡-областью, легированной эрбием, излучающих при ударном возбуждении ионов эрбия в режиме электрического пробоя р-ьп структуры. Показано, что механизм пробоя в исследованном классе структур определяется толщиной ¡-слоя. Максимальная интенсивность электролюминесценции ионов Ег3+ при комнатной температуре достигается при смешанном механизме пробоя и толщине ¡-области ~ 150-200 нм. Определена ширина "темновой" области (с^агк- 12-15 нм), примыкающей к границе р/п-перехода, в пределах которой электроны набирают энергию (>0.8 эВ), необходимую для ударного возбуждения ионов эрбия в состояние 4т

ЧЗ/2

3. Исследован механизм влияния распределения электрического поля в ОПЗ кремниевых светодиодных структур, излучающих при ударном возбуждении ионов эрбия, на их люминесцентные свойства. Показано (на примере р/n и p-i-n кремниевых диодных структур, легированных эрбием, с треугольным и трапецеидальным распределениями поля в ОПЗ, соответственно), что распределение электрического поля в ОПЗ определяет соотношение между электронной и дырочной компонентами в токе накачки диодной структуры и через величину этого соотношения влияет на интенсивность ЭЛ и эффективность ударного возбуждения ионов эрбия. Показано, что треугольное распределение электрического поля в ОПЗ (диодные структуры типа p+/n-Si:Er) более эффективно для достижения максимальной интенсивности ЭЛ ионов эрбия по сравнению с трапецеидальным распределением поля (диодные структуры типа p-i-n).

4. Предложены кремниевые светодиодные структуры туннельно-пролетного типа с пролетной областью, легированной эрбием. Исследованы электрофизические и люминесцентные свойства туннельно-пролетных структур p+/n+/n-Si:Er, выращенных впервые методом сублимационной МЛЭ на подложках p-Si:B с ориентацией (100) и удельным сопротивлением р — 10-12 Ом см. Показано, что при той же эффективности возбуждения туннельно-пролетные структуры до порядка величины превосходят по интенсивности ЭЛ диодные структуры типа p+/n-Si:Er. Преимущества туннельно-пролетных структур обусловлены более сложным распределением электрического поля в ОПЗ структуры: область сильного поля (туннельная генерация и разогрев носителей) прижата к границе р/п-перехода, область слабого тянущего поля (возбуждение ионов эрбия) максимально растянута. Такой профиль электрического поля обуславливает преобладание электронной компоненты в токе накачки диодной структуры и позволяет заметно расширить ОПЗ структуры (до 0.5 — 1.0 мкм и более), не переходя в режим лавинного пробоя р/п-перехода, для которого характерны шнурование тока накачки и вызываемое этим уменьшение интенсивности ЭЛ ионов эрбия.

5. Для туннельно-пролетной структуры с поверхностью, не оптимизированной для вывода излучения, внешняя квантовая эффективность и мощность, излучаемая в диапазоне X ~ 1.54 мкм, при комнатной температуре составили: г)сх1 ~ 1.5 -10"5 при токе накачки 1-0.2 А и Р »4.7 мкВт при токе накачки I ~ 0.5 А 0 ~20 А/см2). Значение мощности излучения, зарегистрированное в экспериментах с туннельно-пролетными структурами в диапазоне X ~ 1.54 мкм при комнатной температуре, превышает известные по литературным данным для светоизлучающих структур на основе монокристаллического кремния, легированного эрбием.

В заключение считаю своим приятным долгом поблагодарить своего научного руководителя В.Б. Шмагина за предложенную интересную тему, а так же за чуткое и энергичное руководство. Автор благодарит В.П. Кузнецова за изготовление структур, исследованных в данной работе, и плодотворное сотрудничество. Автор выражает признательность Б.А. Андрееву и всем сотрудникам отдела 110 ИФМ РАН за ценные советы, замечания и доброжелательную поддержку в процессе написания диссертационной работы.

Список публикаций автора по теме диссертации

Публикации в рецензируемых журналах:

Al. Shmagin, V. В. Effect of the breakdown nature on Er-related electroluminescence intensity and excitation efficiency in Si:Er light emitting diodes grown with sublimation MBE technique / V. B. Shmagin, V. P. Kuznetsov, D. Yu. Remizov, Z. F. KrasiPnik, L. V. KrasiPnikova, D. I. Kryzhkov // Materials Science and Engineering B. - 2003. - V. 105. - P. 70-73. A2. Шмагин, В. Б. Влияние характера пробоя р-n перехода на интенсивность

•з I и эффективность возбуждения электролюминесценции ионов Ег в эпитаксиальных слоях Si:Er, полученных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии / В. Б. Шмагин, Д. Ю. Ремизов, 3. Ф. Красильник, В. П. Кузнецов, В. Н. Шабанов, JI. В. Красильникова, Д. И. Крыжков, М. Н. Дроздов // ФТТ. - 2004. - Т. 46, вып. 1. - С.110-113. A3. Ремизов, Д. Ю. Эффективное сечение возбуждения и время жизни ионов Ег3+ в светодиодах на основе Si:Er, полученных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии / Ремизов Д.Ю., В. Б. Шмагин, А. В. Антонов, В. П. Кузнецов, 3. Ф. Красильник // ФТТ. - 2005. - Т. 47, вып. 1. - С. 95-98.

А4. Шмагин, В. Б. Электролюминесценция ионов Ег3+ в режиме пробоя диодной структуры p+-Si/n-Si:Er/n+-Si / В. Б. Шмагин, Д. Ю. Ремизов, С. В. Оболенский, Д. И. Крыжков, М. Н. Дроздов, З.Ф. Красильник // ФТТ. -2005. - Т. 47, вып. 1. - С. 120-123. А5. Krasilnik, Z.F. Erbium doped silicon single- and multilayer structures for LED and laser applications / Z.F. Krasilnik, B.A. Andreev, T. Gregorkievicz, W. Jantsch, D.I. Kryzhkov, L.V. Krasilnikova, V.P. Kuznetsov, H. Przybylinska, D.Yu. Remizov, V.B. Shmagin, M.V. Stepikhova, V.Yu. Timoshenko, N.Q.

Vinh, A.N. Yablonskiy, D.M. Zhigunov // Journal of Materials Research.

2006. -V. 21, № 3. - P. 574-583.

A6. Obolensky, S.V. A simple approach to the simulation of impact excitation of erbium in silicon light-emitting diodes / S. V. Obolensky, V. B. Shmagin, V. A. Kozlov, K.E. Kudryavtsev, D. Yu. Remizov, Z. F. Krasilnik // Semicond. Sci. Technol. - 2006. - V. 21. - P. 1459-1463. A7. Shmagin, V.B. Effect of space charge region width on Er-related luminescence in reverse biased Si:Er-based light emitting diodes / V.B. Shmagin, S.V. Obolensky, D.Yu. Remizov, V.P. Kuznetsov, Z.F. Krasilnik // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. - 2006. — V. 12. - P. 1556-1560. A8. Кузнецов, В. П. Электролюминесценция на длине волны 1.54 мкм в структурах Si:Er/Si, выращенных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии / В. П. Кузнецов, Д. Ю. Ремизов, В. Н. Шабанов, Р. А. Рубцова, М. В. Степихова, Д. И. Крыжков, А. Н. Шушунов, О. В. Белова, 3. Ф. Красильник, Г. А. Максимов. // ФТП. - 2006. - Т. 40, вып. 7. - С.868-875.

А9. Кузнецов, В.П. Электролюминесценция ионов эрбия в кремниевых диодных структурах p^/nVn-SirEr/n1^ / В.П. Кузнецов, Д.Ю. Ремизов, В.Б. Шмагин, К.Е. Кудрявцев, В.Н. Шабанов, С.В. Оболенский, О.В. Белова, М.В. Кузнецов, А.В. Корнаухов, Б.А. Андреев, З.Ф. Красильник // ФТП.

2007. - Т. 41, вып. И. - С. 1329-1332.

Статьи в научных сборниках и периодических научных изданиях:

А10. Krasilnik, Z. F. Erbium doped silicon single- and multilayer structures for LED and laser applications / Z. F. Krasilnik, B. A. Andreev, T. Gregorkiewicz, W. Jantsch, M. A. J. Klik, D. I. Kryzhkov, L. V. Krasil'nikova, V. P. Kuznetsov, H. Przybylinska, D. Yu. Remizov, V. G. Shengurov, V. B. Shmagin, M. V. Stepikhova, V. Yu. Timoshenko, N. Q. Vinh, A. N. Yablonskiy, D. M. Zhigunov // in "Rare-Earth Doping for Optoelectronic Applications", Eds. T.

Gregorkiewicz, Y. Fujiwara, M. Lipson, J.M. Zavada, Mat. Res. Soc. Proc. -2005.-V. 866.-P. 13-24. All. Krasilnik, Z. F. Single- and multilayer Si:Er structures for LED and laser applications grown with sublimation MBE technique / Z. F. Krasilnik, B. A. Andreev, T. Gregorkievicz, L. V. Krasil'nikova, V. P. Kuznetsov, H. Przybylinska, D. Yu. Remizov, V. B. Shmagin, V. G. Shengurov, M. V. Stepikhova, V. Yu. Timoshenko, D. M. Zhigunov // in "Photonics, Devices, and Systems III", Eds. Pavel Tomanek, Miroslav Hrabovsky, Miroslav Miler, Dagmar Senderakova, Proc. of SPIE. - 2006. - V. 6180. - P. 61800L1-61800L8.

A12. Shmagin, V.B. Si:Er-based light emitting diodes grown with sublimation MBE technique for optoelectronic applications / V.B. Shmagin, D.Yu. Remizov, V.P. Kuznetsov, V.N. Shabanov, Z.F. Krasilnik. // Proceedings of SPIE, vol. 6180,6180-08(2006).

Публикации в сборниках трудов конференций, симпозиумов и совещаний:

А13. Shmagin, V. The influence of breakdown conditions on Er3+ electroluminescence in Si:Er grown with sublimation MBE technique / V. Shmagin, V. Kuznetsov, D. Remizov, B. Andreev, Z. Krasil'nik // 22st International Conference on Defects in Semiconductors, Arhus, Denmark, 28 July - 1 August 2003, Book of Abstracts II (Poster), PA92. A14. Шмагин, В.Б. Влияние характера пробоя р-n перехода на интенсивность и

1 I эффективность возбуждения электролюминесценции ионов Ег в эпитаксиальных слоях Si:Er, полученных методом сублимационной МЛЭ / В. Б. Шмагин, Д. Ю. Ремизов, 3. Ф. Красильник, JI. В. Красильникова, Д. И. Крыжков, М. Н. Дроздов, В. П. Кузнецов, В. Н. Шабанов. // Нанофотоника: Материалы всероссийского совещания, Нижний

Новгород, Россия, 17-20 марта 2003. - Нижний Новгород: ИФМ РАН, 2003.-С. 107-110.

Al5. Шмагин, В. Б. Влияние механизма пробоя р-n перехода на излучательные свойства диодных электролюминесцентных структур Si:Er/Si, полученных методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии. // VI Российская конференция по физике полупроводников / В. Б. Шмагин, Д. Ю. Ремизов, 3. Ф. Красильник, В. П. Кузнецов, В. Н. Шабанов // Санкт-Петербург. 27-31 октября 2003г. - С.93-94. ir

Al6. Шмагин, В. Б. Электролюминесценция ионов Ег в режиме пробоя диодной структуры p+/n-Si:Er/n+ / В. Б. Шмагин, Д. Ю. Ремизов, M. Н. Дроздов, Д. И. Крыжков, 3. Ф. Красильник, С. В. Оболенский // Нанофотоника: Материалы всероссийского совещания, Нижний Новгород, Россия, 2-6 мая 2004. - Нижний Новгород: ИФМ РАН, 2004. -С. 97-99.

Al7. Шмагин, В.Б. Электролюминесцентные диодные структуры на основе Si:Er, выращенные методом сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии / В. Б. Шмагин, Д. Ю. Ремизов, 3. Ф. Красильник, В. П. Кузнецов, С. В. Оболенский, В. Н. Шабанов // Труды международного совещания "Кремний-2004". Иркутск. 5-9 июля 2004г.

Al8. Оболенский, C.B. Численное моделирование ударного возбуждения ионов эрбия горячими носителями в режиме электрического пробоя диодной светоизлучающей структуры Si:Er/Si / C.B. Оболенский, В.Б. Шмагин, В.П. Кузнецов, В.Н. Шабанов, В.А. Козлов, Д.Ю. Ремизов, З.Ф. Красильник // Нанофизика и наноэлектроника: Материалы всероссийского симпозиума, Нижний Новгород, Россия, 25—29 марта 2005. - Нижний Новгород: ИФМ РАН, 2005. - С. 407-408.

Al9. Шмагин, В. Б. Диодные светоизлучающие структуры на основе Si:Er, излучающие при обратном смещении в режиме пробоя р-n перехода /

В.Б. Шмагин, Д.Ю. Ремизов, В.П. Кузнецов, В.Н. Шабанов, З.Ф. Красильник. // VII Российская конференция по физике полупроводников: Тезисы докладов, Звенигород, Россия, 18-23 сентября 2005.-М.: ФИАН, 2005. - С. 322.

А20. Оболенский, C.B. Численное моделирование ударного возбуждения ионов эрбия горячими электронами в режиме электрического пробоя диодной светоизлучающей структуры Si:Er/Si / C.B. Оболенский, В.Б. Шмагин, В.П. Кузнецов, В.Н. Шабанов, В.А. Козлов, Д.Ю. Ремизов, З.Ф. Красильник. // VII Российская конференция по физике полупроводников: Тезисы докладов, Звенигород, Россия, 18—23 сентября 2005. - М.: ФИАН, 2005. - С. 323.

А21. Ремизов, Д.Ю. Светоизлучающие диодные туннельно-пролетные структуры на основе Si:Er / Д.Ю. Ремизов, З.Ф. Красильник, В.П. Кузнецов, В.Б. Шмагин. // Школа-семинар «Наноматериалы и нанотехнологии. КоМУ-2005». Ижевск. 5-8 декабря 2005 г, с. 49.

А22. Ремизов, Д.Ю. Светоизлучающие диодные туннельно-пролетные структуры на основе Si:Er / Д.Ю. Ремизов, З.Ф. Красильник, В.П. Кузнецов, В.Б. Шмагин. // "XVI Уральская международная зимняя школа по физике полупроводников". Екатеринбург-Кыштым. 27 февраля -4 марта 2006г., с. 162.

А23. Андреев, Б.А. Люминесцентные свойства редкоземельных элементов в кремнии / Б.А. Андреев, З.Ф. Красильник, Л.В. Красильникова, Д.И. Крыжков, В.П. Кузнецов, Д.Ю. Ремизов, М.В. Степихова, В.Ю. Чалков, В.Г. Шенгуров, В.Б. Шмагин, А.Н. Яблонский // Нанофизика и наноэлектроника: Материалы всероссийского симпозиума, Нижний Новгород, Россия, 13—17 марта 2006. — Нижний Новгород: ИФМ РАН, 2006. - С. 55.

А24. Ремизов, Д.Ю. О возможности расширения области пространственного заряда в диодной структуре Si:Er/Si, излучающей в режиме пробоя р/п-перехода / Д.Ю. Ремизов, З.Ф. Красильник, В.П. Кузнецов, C.B. Оболенский, В.Б. Шмагин. // Нанофизика и наноэлектроника: Материалы всероссийского симпозиума, Нижний Новгород, Россия, 1317 марта 2006. - Нижний Новгород: ИФМ РАН, 2006. - С. 348-349.

А25. Shmagin, V. В. Si:Er-based light emitting diodes with extended space charge region / V.B. Shmagin, D.Yu. Remizov, V.P. Kuznetsov, S.V. Obolensky, and Z.F. Krasil'nik // 28th International Conference on the Physics of Semiconductors, Vienna, Austria, July 24-28, 2006, WeA2q.6. i i

A26. Ремизов, Д.Ю. Эффективность возбуждения ионов Er в диодных туннельно-пролетных структурах на основе Si:Er / Д.Ю. Ремизов, В.Б. Шмагин, В.П. Кузнецов, З.Ф. Красильник // Нанофизика и наноэлектроника: Материалы всероссийского симпозиума, Нижний Новгород, Россия, 10-14 марта 2007. — Нижний Новгород: ИФМ РАН, 2007.-С. 422-423.

А27. Ремизов, Д.Ю. Диодные туннельно-пролетные структуры на основе Si:Er, полученные методом сублимационной МЛЭ / Д.Ю. Ремизов, В.Б. Шмагин, В.П. Кузнецов, З.Ф. Красильник. // VIII Российская конференция по физике полупроводников. Екатеринбург. 2007. - С.417.

А28. Шмагин, В.Б. Диодные туннельно-пролетные структуры на основе Si:Er/Si, излучающие в диапозоне К ~ 1.54 мкм при комнатной температуре / В.Б. Шмагин, Д.Ю. Ремизов, В.П. Кузнецов, C.B. Оболенский, В. А. Козлов, З.Ф. Красильник // Нанофизика и наноэлектроника: Материалы всероссийского симпозиума, Нижний Новгород, Россия, 10-14 марта 2008. - Нижний Новгород: ИФМ РАН, 2007.-С. 135-138.

1. Brunner, К. Si/Ge nanostructure / К. Brunner // Rep. Prog. Phys. 2002. — V.65. -P.27-72.

2. Paul, D.J. Si/SiGe heteroscructures: from material and physics to devices and circuits / D.J. Paul // Semicond. Sci. Technol. 2004. -V. 19. P.R75-R108.

3. Schuller, S Optical and structural properties of p-FeSi2 precipitate layers in silicon / S. Schuller, R. Carius, S. Mantl // J. Appl. Phys. 2003. - V.94. -P.207-211.

4. Kveder, V. Room-temperature silicon light-emitting diodes based on dislocation luminescence / V. Kveder, M. Badylevich, E. Steinman, A. Izotov // Appl. Phys. Lett. 2004. - V.84. - P. 2106-2108.

5. Steinman, E.A. Dislocation structure and photoluminescence of partially relaxed SiGe layers on Si(001) substrates / E.A. Steinman, V.I. Vdovin, T.G. Yugova, V.S. Avrutin, N.F. Izyumskaya // Semicond. Sci. Technol. 1999. -V. 14. P.582-586.

6. Штейнман, Э.А. Фотолюминесценция и структурные дефекты слоев кремния, имплантированных ионами железа / Э.А. Штейнман, В.И. Вдовин, А.Н. Изотов, Ю.Н Пархоменко, А.Ф. Борун // ФТТ. 2001.-Т. 46, вып. 1. - С. 26-30.

7. Kenyon, A.J. Erbium in silicon / A. J. Kenyon // Semicond. Sci. Technol. -2005. V. 20. - R. 65-84.

8. Franzo, G. Room-temperature electroluminescence from Er-doped crystalline Si / G. Franzo, F. Priolo, S. Coffa, A. Polman, A. Camera // Appl. Phys. Lett. — 1994. V 64, iss. 17. - P. 2235-2237.

9. Stimmer, J. Electroluminescence of erbium-oxygen-doped silicon diodes grown by molecular beam epitaxy / J. Stimmer, A. Reittinger, J. F. Nutzel, G.

10. Abstreiter, H. Holzbrecher, Ch. Buchal // Appl. Phys. Lett. 1996. - V. 68. - P. 3290-3292.

11. Sobolev, N. A. Avalance breakdown-related electroluminescence in single cystal Si:Er:0 / N. A. Sobolev, A. M. Emeiyanov, K. F. Shtel'makh // Appl. Phys. Lett. 1997. - V. 71. - P. 1930-1932.

12. Берсукер, И. Б. Электронное строение и свойства координационных соединений / И. Б. Берсукер. // JI. : Химия, 1976. — 348 с.

13. Hufiier, S. Optical Spectra of transparent Rare-earth Compounds / S. Huftier (Academic, New York, 1978).

14. Xie, Y. H. Evaluation of erbium-doped silicon for optoelectronic applications / Y. H. Xie, E. A. Fitzgerald, and Y. J. Mil // J. Appl. Phys. 1991. - V. 70, № 6. -P. 3223-3228.

15. Priolo, F. Excitation and nonradiative deexcitation processes of Er3+ in crystalline Si / F. Priolo, G. Franzo, S. Coffa and A. Camera // Phys. Rev. B. -1998. V. 57, №8. - P. 4443-4455.

16. Thao, D. Photoluminescence of erbium-doped silicon: Excitation power and temperature dependence / D. Thao, C.A.J. Ammerlaan, T. Gregorkievicz // J. Appl. Phys. -2000. -V. 88, iss. 3. P. 1443-1455.

17. Ландау Л. Д. Теоретическая физика / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц // М. : Наука, 1989.-768 с.

18. Lea, К. R. The raising of angular momentum degeneracy of f-electron terms by cubic crystal fields / K. R. Lea, M. J. M. Leask and W. P. Wolf // J. Phys. Chem. Solids. 1962. - V. 23. - P. 1381-1405.

19. Tang, Y. S. Characteristics of rare-earth element erbium implanted in silicon / Y. S. Tang, K.C. Heasman, W. P. Gillin, B. J. Sealy // Appl. Phys. Lett. -1989. V 55, iss. 5. P. 432-433.

20. Przybylinska, H. Optically active erbium centers in silicon / H. Przybylinska, W. Jantsch, Yu. Suprun-Belevitch, M. Stepikhova, L. Palmetshofer, G.

21. Hendorfer, A. Kozanecki, R. J. Wilson, B. J. Sealy // Phys. Rev. B. 1996. - V. 54. - P. 2532-2547.

22. E. Segal, W. E. Wallace. J. Sol. St. Chem., 2, 347 (1970).

23. Przybylinska, H. On the local structure of optically active Er center in Si / H. Przybylinska, G. Hendorfer, M. Bruckner, L. Palmetshofer, W. Jantsch // Appl. Phys. Lett. 1995. V 66, iss. 4. - P. 490-492.

24. Jantsch, W. Different Er centers in Si and their use for electroluminescence devices / W. Jantsch, S. Lanzerstorfer, L. Palmetshofer, M. Stepikhova, H. Preier // Journal of Luminescence. 1999. - V. 80. - P. 9-17.

25. Андреев, Б. А. Оптически активные центры в кремнии, легированном эрбием в процессе сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии / Б.

26. A. Андреев, А. Ю. Андреев, Д. М. Гапонова, 3. Ф. Красильник, В. П. Кузнецов, А. В. Новиков, М. В. Степихова, В. Б. Шмагин, Е. А. Ускова, С. Ланцершторфер // Известия АН. Серия физическая. 2000. - Т. 64, вып 2. - С. 269-272.

27. Vinh, N. Q. Observation of Zeeman effect in photoluminescence of Er ion imbedded in crystalline silicon / N. Q. Vinh, H. Przybylinska, Z. F. Krasil'nik,

28. B. A. Andreev, T. Gregorkiewicz // Physica B: Condensed Matter. 2001. - V. 308-310.-P. 340-343.

29. Vinh, N. Q. Optical properties of a single type of optical active center in Si:Er nanostructures / N. Q. Vinh, H. Przybylinska, Z. F. Krasil'nik, T. Gregorkiewicz // Phys. Rev. B. 2004. - V. 70. - P. 115332.

30. Крыжков, Д. И. Люминесцентные свойства структур на основе кремния в области длин волн 1.5 — 1.6 мкм : дис. канд. физ.-мат. наук : 05.27.01 : защищена 17.06.04 : утв. 12.11.04 / Крыжков Денис Игоревич. — Н. Новгород, 2004. 126 с.

31. Степихова, М. В. Оптически активные центры ионов эрбия в кремниевых матрицах : дис. канд. физ.-мат. наук : 01.04.07 : защищена 07.12.06 : утв. 11.05.07 / Степихова Маргарита Владимировна. Н. Новгород, 2006. -144 с.

32. Polman, A. Properties of rare-earth doped crystalline silicon / A. Polman, S. Coffa // in Properties of silicon. R. Hull ed. INSPEC. IEE. London. 1999. - P. 583.

33. Polman, A. Erbium implanted thin film photonic materials / A. Polman // J. Appl. Phys. -1997. -V. 82, iss. 1. P. 1-39.

34. Polman, A. Erbium in crystal silicon: optical activation, excitation, and concentration limits / A. Polman, G. N. van den Hoven, J. S. Custer, J. H. Shin, R. Serna, P. F. A. Alkemade // J. Appl. Phys. 1995. - V. 77. - P. 1256-1262.

35. Polman, A. Incorporation of high concentrations of erbium in crystal silicon / A. Polman, J. S. Custer, E. Snoeks, G. N. van den Hoven // Appl. Phys. Lett. -1993.-V. 62.-P. 507-509.

36. Eaglesham D. J. Microstructure of erbium-implanted Si / D. J. Eaglesham, J. Michel, E. A. Fitzgerald, D. C. Jacobson, J. M. Poate, J. L. Benton, A. Polman, Y.-H. Xie, L. C. Kimerling // Appl. Phys. Lett. 1991. - V. 58, № 24. - P. 2797-2799.

37. Carey, J. EPR study of erbium-impurity complex in silicon / J.D. Carey, R.C. Barklie, J.F. Donegan, F. Priolo, G. Franzo, S. Coffa // Journal of Luminescence. 1999. - V. 80. - P. 297-301.

38. Liu, P. Effect of fluorine co-implantation on MeV erbium implanted silicon / P. Liu, J. P. Zhang, R. J. Wilson, G. Curello, S. S. Rao // Appl. Phys. Lett. -1995. V. 66, iss. 23. - P. 3158-3160.

39. Coffa, S. Optical activation and excitation mechanisms of Er implanted in Si / S. Coffa, F. Priolo, G. Franzo, V. Bellani, A. Camera, C. Spinella // Phys. Rev. B. 1993. - V. 48. P. 11782-11789.

40. Serna, R. Segregation and trapping of erbium during silicon molecular beam epitaxy / R. Serna, M. Lohmeier, P. M. Zagwijn, E. Vlieg, A. Polman // Appl. Phys. Lett. 1995.-V. 66, iss. 11.-P. 1385-1387.

41. Serna, R. Incorporation and optical activation of erbium in silicon using molecular beam epitaxy / R. Serna, J. H. Shin, M. Lohmeier, E. Vlieg, A. Polman // J. Appl. Phys. 1996. - V. 79, iss. 5. - P. 2658-2662.

42. Wortman, D. E. Optical spectra and analysis of Er in silicon witn C, O and N impurities / D. E. Wortman, C. A. Morrison, J. L. Bradshaw // J. Appl. Phys. -1997. V. 82, iss. 5. - P. 2580-2583.

43. Coffa, S. Temperature dependence and quenching processes of the intra-4f luminescence of Er in crystalline Si / S. Coffa, G. Franzo, F. Priolo, A. Polman, R. Serna // Phys. Rev. B. 1994. - V. 49. P. 16313-16320.

44. Adler, D. L. Local structure of 1.54-pm-luminescence Er3+ implanted in Si / D. L. Adler, D. C. Jacobson, D. J. Eaglesham, M. A. Marcus, J. L. Benton, J. M. Poate, P. H. Citrin // Appl. Phys. Lett. 1992. - V. 61. - P. 2181-2183.

45. Соболев, H.A. Влияние условий отжига на интенсивность фотолюминесценция в Si:Er / H.A. Соболев, М.С. Бреслер, О.Б. Гусев, М.И. Макавийчук, Е.О. Паршин, Е.И. Шек // ФТП. 1994. - Т. 28, вып. И. - С.1995-2000.

46. Ennen, Н. 1.54-|im electroluminescence of erbium-doped silicon grown by molecular beam epitaxy / H. Ennen, G. Pomrenke, A. Axmann, K. Eisele, W. Haydl, J. Schneider // Appl. Phys. Lett. 1985. - V. 46. - P. 381-383.

47. Кузнецов, В. П. Слои кремния, полученные сублимацией в вакууме при температурах 600-1000°С из источников, легированных Р, As, Sb / В. П. Кузнецов, Р. А. Рубцова, Т. Н. Сергиевская, В. В. Постников // Кристаллография. 1971. - Т. 16. - С. 432-436.

48. Кузнецов, В. П. Получение высоколегированных эпитаксиальных слоев кремния при низких температурах / В. П. Кузнецов, А. Ю. Андреев, Н. А. Алябина// Электрон, пром-сть. 1990. - Т. 9. - С. 57-60.

49. Кузнецов, В.П. О способах испарения Si и легирующих примесей в методах вакуумной эпитаксии / В.П. Кузнецов, Н.А. Алябина, В.А.

50. Боженкин, О.В. Белова, М.В. Кузнецов // ФТП. 2008. - Т. 42, вып. 3. -С.257-261.

51. Yassievich, I. N. The mechanisms of electronic excitation of rare earth impurities in semiconductors / I. N. Yassievich, L. C. Kimerling // Semicond. Sci. Technol. 1993. - V. 8, № 5. - P. 718-727.

52. Ennen, H. 1.54-|лт luminescence of erbium-implanted III-V semiconductors and silicon / H. Ennen, J. Schneider, G. Pomrenke, A. Axmann // Appl. Phys. Lett. 1983. - V. 43. - P. 943-945.

53. Бреслер, M. С. Экситонный механизм возбуждения ионов эрбия в кремнии / М. С. Бреслер, О. Б. Гусев, Б. П. Захарченя, И. Н. Яссиевич // ФТТ. 1996. - Т. 38. - С. 1474-1482.

54. Бреслер, М. С. Электролюминесценция кремния, легированного эрбием / М. С. Бреслер, О. Б. Гусев, Б. П. Захарченя, П. Е. Пак, Н. А. Соболев, Е. И. Шек, И. Н. Яссиевич, М. И. Маковийчук, Е. О. Паршин // ФТП. 1996. - Т. 30, вып. 6. - С.898-905.

55. Prezzi, D. Electrical activity of Er and Er-0 centers in silicon / D. Prezzi, T. A. G. Eberlein, R. Jones, J. S. Filhol, J. Coutinho, M. J. Shaw, P. R. Briddon // Phys. Rev. B. 2005. - V. 71. - P. 245203(l)-254203(6).

56. Libertino, S. The effects of oxygen and defects on the deep-level properties of Er in crystalline Si / S. Libertino, S. Coffa, G. Franzo, F. Priolo // J. Appl. Phys. 1995. - V. 78, iss. 6. - P. 3867- 3873.

57. Palm, J. Electroluminescence of erbium-doped silicon / J. Palm, F. Gan, B. Zheng, J. Michel, L. C. Kimmerling // Physical Review B. 1996. - V. 54. - P. 17603-17615.

58. Ren, F. Y. G. 1С compatible processing of Si:Er for optoelectronics / F. Y. G. Ren, J. Michel, Q. Sun-Paduano, B. Zheng, H. Kitagava, D. C. Jacobson, J. M. Poate, L. C. Kimerling // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1993. - V. 301. - P. 87.

59. Chen, T. D. The temperature dependence of radiative and nonradiative processes at Er-O centers in Si / T. D. Chen, M. Platero, M. Opher-Lipson, J. Palm, J. Michel, L. C. Kimerling // Physica B. 1999. - V. 273-274. - P. 322325.

60. Кривелевич, С. А. Сечения возбуждения и девозбуждения излучающих нанокластеров в кремнии, легированном редкоземельными элементами / С. А. Кривелевич, М. И. Маковийчук, Р. В. Селюков // ФТТ. 2005. - Т. 47, вып. 1.-С. 13-16.

61. Hamelin N. Energy backtransfer and infrared photoresponse in erbium-doped silicon p-n diodes / N. Hamelin, P. G. Kik, J. F. Suyver, K. Kikoin, A. Polman // J. Appl. Phys. 2000. - V. 88. - P. 5381-5387.

62. Coffa, S. High efficiency and fast modulation of Er-doped light emitting Si diodes / S. Coffa, G. Franzo, F. Priolo // Appl. Phys. Lett. 1996. - V. 69, iss. 14.-P. 2077-2079.

63. Franzo, G. Mechanism and performance of forward and reverse bias electroluminescence at 1.54 jim from Er-doped Si diodes / G. Franzo, S. Coffa, F. Priolo, C. Spinella // J. Appl. Phys. 1997. - V. 81. - P. 2784-2793.

64. Соболев, H. А. Влияние ориентации кремниевой подложки на свойства лавинных 81:Ег:0-светоизлучающих структур / Н. А. Соболев, А. М. Емельянов, Н. А. Соболев, Ю. А. Николаев, В. И. Вдовин // ФТП. 1999. -Т. 33, вып. 6.-С. 660-663.

65. Gerchikov, L. G. Impact excitation of the f-f emission in cluster Er-O in silicon / L. G. Gerchikov, V. F. Masterov // Appl. Phys. Lett. 1998. - V 73, iss. 4. -P. 532-534.

66. Masterov, V. F. Mechanisms of excitation of the f-f emission in silicon codoped with erbium and oxygen / V. F. Masterov, L. G. Gerchikov / // ФТП. -1999. T. 33, вып. 6. - C.664-670.

67. Franzo, G. Understanding and control of the erbium non-radiative de-excitation processes in silicon / G. Franzo, F. Priolo, S. Coffa // Journal of Luminescence. 1999. - V. 80. - P. 19-28.

68. Ammerlaan, C. A. J. Photoluminescence of erbium-doped silicon: excitation power dependence / C. A. J. Ammerlaan, D. Т. X. Thao, T. Gregorkiewicz, N. A. Sobolev // ФТП. 1999. - T. 33, вып 6. - С. 644-648.

69. Gusev, О. В. Excitation cross section of erbium in semiconductor matrices under optical pumping / О. B. Gusev, M. S. Bresler, P. E. Рак, I. N.

70. Yassievich, M. Forcales, N. Q. Vinh, T. Gregorkiewicz I I Phys. Rev. B. 2001. - V. 64. - P. 0753021-0753027.

71. Davies, G. The optical properties of luminescence centres in silicon / G. Davies // Physics Reports. 1989. - V. 176, № 3-4. - P. 83-188.

72. Ni, W.-X. 1.54 fim Light emission from Er/O and Er/F doped Si p-i-n diodes grown by molecular beam epitaxy / W.-X. Ni, C.-W. Du, К. B. Joelsson, G. Pozina, G. V. Hansson // Journal of Luminescence. 1999. - V. 80. - P. 309314.

73. Соболев, H. А. Влияние дозы имплантации ионов эрбия на характеристики (111) ЗкЕг.О-светодиодных структур, работающих в режиме пробоя р-п-перехода / Н. А. Соболев, А. М. Емельянов, Ю. А. Николаев // ФТП. 2000. - Т. 34, вып. 9. - С. 1069-1072.

74. Соболев, Н. А. Влияние температуры отжига на электролюминесценцию ионов эрбия в 8г.(Ег,0)-диодах: диоды с ориентацией подложки (111) / Н. А. Соболев, А. М. Емельянов, Ю. А. Николаев // ФТП 2001. - Т. 35. - С. 1224-1227.

75. Chynoweth, A. G. Photon Emission from Avalanche Breakdown in Silicon / A. G. Chynoweth, K. G. McKay // Phys. Rev. 1956. - V. 102. P. 369-376.

76. Косяченко, JI. А. Механизм электролюминесценции кремниевого р-п-перехода при обратном смещении / Л. А. Косяченко, Е. Ф. Кухто, В. М. Склярчук // ФТП. 1984. - Т. 18, вып. 9. - С. 426-430.

77. Bude, J. Hot-carrier luminescence in Si / J. Bude, N. Sano, A. Yoshii // Phys. Rev. B. 1992. - V. 45. P. 5848-5856.

78. Carbone, L. Polarization analysis of hot-carrier light emission in silicon / L. Carbone, R. Brunetti, C. Jacoboni, A. Lacaita, M. Fischetti // Semicond. Sci. Technol. 1994. -V. 9. P. 674-676.

79. Cartier, E. Light emission during direct and Fowler-Nordheim tunneling in ultra thin MOS tunnel junctions / E. Cartier, J. C. Tsang, M. V. Fischetti, D. A. Buchanan // Microelectron. Engin. 1997. - V. 39. P. 103-106.

80. Emeiyanov, A. M. Anomalous temperature dependence of erbium-related electroluminescence in reverse biased silicon p-n junction / A. M. Emel yanov, N. A. Sobolev, A. N. Yakimenko // Appl. Phys. Lett. 1998. - V. 72. - P. 12231225.

81. Bresler, M. S. Efficient Auger-excitation of erbium electroluminescence in reversely-biased silicon structures / M. S. Bresler, O. B. Gusev, P. E. Pak, I. N. Yassievich//Appl. Phys. Lett. 1999. -V. 75. - P. 2617-2619.

82. Hansson, G. V. Origin of abnormal temperature dependence of electroluminescence from Er/O-doped Si diodes / G. V. Hansson, W.-X. Ni, С.-Х. Du, A. ElfVing, F. Duteil // Appl. Phys. Lett. 2001. - V. 78. - P. 21042106.

83. Neufeld, E. Optimization of erbium-doped light-emitting diodes by p-type counterdoping / E. Neufeld, M. Markmann, A. Vorckel, K. Brunner, G. Abstreiter // Appl. Phys. Lett. 1999. - V. 75. - P. 647-649.

84. Coffa, S. Direct evidence of impact excitation and spatial profiling of excited Er in light emitting Si diodes / S. Coffa, G. Franzô, F. Priolo, A. Pacelli, A. Lacaita // Appl. Phys. Lett. 1998. - V. 73. - P. 93-95.

85. Markmann, M. Excitation efficiency of electrons and holes in forward and reverse biased epitaxially grown Er-doped Si diodes / M. Markmann, E. Neufeld, A. Sticht, K. Brunner, G. Abstreiter // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. -P. 210-212.

86. Shin, J. H. Photoluminescence excitation spectroscopy of erbium-doped silicon-rich silicon oxide / Jung H. Shin, Se-young Seo, Sangsig Kim, S. G. Bishop // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 76. - P. 1999-2001.

87. Seo, S.-Y. Exciton-erbium coupling and the excitation dynamics of Er3+ in erbium-doped silicon-rich silicon oxide / Se-Young Seo, Jung H. Shin // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. - P. 2709-2711.

88. Kenyon, A. J. Luminescence from erbium-doped silicon nanociystals in silica: Excitation mechanisms / A. J. Kenyon, С. E. Chryssou, C. W. Pitt, T. Shimizu-Iwayama, D. E. Hole, N. Sharma C. J. Humphreys // J. Appl. Phys. 2002. - V. 91, № 1.-P. 367-374.

89. Гусев, О. Б. Возбуждение эрбия в матрице Si02:Si-nc при импульсной накачке / О. Б. Гусев, М. Войдак, М. Клик, М. Форкалес, Т. Грегоркевич // ФТТ. 2005. - Т. 47, вып. 1. - С. 105-107.1. Л I

90. Shin, Jung Н. 1.54 jim Er photoluminescent properties of erbium-doped Si/Si02 superlattices / Jung H. Shin, Won-hee Lee, and Hak-seung Han // Appl. Phys. Lett. 1999. V. 74. - P. 1573-1575.

91. Shin, Jung H. Er-carrier interaction and its effects on the Er3+ luminescence of erbium-doped Si/Si02 superlattices / Jung H. Shin, Ji-Hong Jhe, Se-Young Seo, Yong Ho Ha, Dae Won Moon // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 76. - P. 3567-3569.л I

92. Ha, Yong H. Er photoluminescence properties of erbium-doped Si/Si02 superlattices with subnanometer thin Si layers / Yong Ho Ha, Sehun Kim, Dae Won Moon, Ji-Hong Jhe, Jung H. Shin // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 79. - P. 287-289.

93. Lombardo, S. Erbium in oxygen-doped silicon: Electroluminescence / S. Lombardo, S. U. Campisano, G. N. van den Hoven, A. Polman // J. Appl. Phys. 1995. - V. 77, № 12. - P. 6504-6510.

94. Lopez, H. A. Room-temperature electroluminescence from erbium-doped porous silicon / Herman A. Lopez, Philippe M. Fauchet // Appl. Phys. Lett. -1999.-V. 75.-P. 3989-3991.

95. Зи, С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах (Пер. с англ. под ред. P.A. Суриса) / С. Зи // М. : Мир, 1984.

96. Булярский, С. В. Генерационно-рекомбинационные процессы в активных элементах / С. В. Булярский, Н. С. Грушко // М., Изд-во Моск. ун-та, 1995. 399 с.

97. Берман, Л.С. Емкостные методы исследования полупроводников / Л.С. Берман // Л., Наука, 1972. 104 с.

98. Кузнецов, В. П. Особенности метода сублимационной молекулярно-лучевой эпитаксии Si и его возможности при получении структуры

99. Si:Er/Si / В. П. Кузнецов, Р. А. Рубцова // ФТП. 2000. - Т. 34, вып. 5. - С. 519-525.

100. Панков, Ж. Оптические процессы в полупроводниках (Перевод с англ. под редакцией Ж.И. Алферова и B.C. Вавилова.) / Ж. Панков // М., Мир, 1973.-456 с.

101. Аладинский, В. К. К теории микроплазменных явлений в р-п-переходах / В. К. Аладинский // ФТП. 1972. - Т. 6, вып. 10. - С. 2034-2041.

102. Грехов, И. В. Лавинный пробой р-п-перехода в полупроводниках / И. В. Грехов, Ю. Н. Сережкин // Л., Энергия, 1980. 152 с.

103. Степаненко, И. П. Основы микроэлектроники / И. П. Степаненко // М.: Сов. радио, 1980, 424 с.

104. Тагер, А. С. Новые приборы и методы измерений. Лавинно-пролетный диод и его применение в технике СВЧ / А. С. Тагер // УФН. 1966. - Т. 90, вып. 4.-С. 631-666.

105. Пожела, Ю. К. Плазма и токовые неустойчивости в полупроводниках / Ю. К. Пожела // М. : Наука, 1977 г, 368 с.