Структурні перетворення та зміни енергетичного спектру в напівпровідникових матеріалах електроніки при легуванні та пониженні розмірності

Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ ім. В.Є.ЛАШКАРЬОВА

НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ

РУДЬКО ГАЛИНА ЮРІЇВНА

УДК 535.37; 538.915; 621.328

СТРУКТУРНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ ТА ЗМІНИ ЕНЕРГЕТИЧНОГО СПЕКТРУ В НАПІВПРОВІДНИКОВИХ МАТЕРІАЛАХ ЕЛЕКТРОНІКИ ПРИ ЛЕГУВАННІ ТА ПОНИЖЕННІ РОЗМІРНОСТІ

01.04.10 - фізика напівпровідників і діелектриків

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук

Київ - 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті фізики напівпровідників ім. В.Є.Лашкарьова Національної академії наук України

Науковий консультант:

доктор фізико-математичних наук, професор, член-кореспондент Національної академії наук України Валах Михайло Якович, Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є.Лашкарьова НАН України, завідувач відділу.

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор Корбутяк Дмитро Васильович

Інститут фізики напівпровідників НАН України, завідувач відділу

доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник

Неділько Сергій Герасимович

Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач лабораторії

доктор фізико-математичних наук, професор Блецкан Дмитро Іванович

Ужгородський національний університет, професор кафедри

Провідна установа:

Чернівецький національний університет ім. Ю. Федьковича, кафедра напівпровідників і наноструктур

Захист відбудеться 27 травня 2005 р. о 1415 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.199.02 при Інституті фізики напівпровідників ім. В.Є.Лашкарьова НАН України за адресою: проспект Науки, 45, Київ, 03028.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є.Лашкарьова НАН України за адресою: проспект Науки, 45 Київ, 03028.

Автореферат розісланий 22 квітня 2005 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

доктор фізико-математичних наук, професор Іщенко С.С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми.

Поступ електроніки по шляху мініатюризації та покращення ефективності і швидкодії приладів вимагає створення нової елементної бази. Відповідно, виникають нові вимоги до характеристик напівпровідникових матеріалів, і перед матеріалознавцями постає задача забезпечити електроніку такими матеріалами. Існує два шляхи вирішення цієї задачі - пошук нових матеріалів з відповідними властивостями та пошук нових фізичних механізмів, які б могли забезпечити модифікацію властивостей вже відомих матеріалів в заданому напрямку. Одним з найбільш перспективних шляхів модифікації є пониження розмірності матеріалу, створення квантових ям, надграток, квантових дротів та квантових точок. В цих структурах відбувається просторове обмеження носіїв в одному, двох або трьох напрямках, і в результаті енергетична структура напівпровідника зазнає істотних змін. Це призводить до появи нових електронних, екситонних та спінових властивостей відомих напівпровідникових матеріалів, які є цікавими як з точки зору фундаментальної науки, так і з точки зору застосувань у нових надмініатюрних елементах електроніки майбутнього.

Додаткові можливості в отриманні нових властивостей відкриває комбінування пониження розмірності матеріалу з традиційними та новітніми методами легування. Одночасна дія цих двох факторів зумовлює появу нових ефектів, механізми яких потребують всебічного дослідження. Здебільшого основною метою і наслідком легування є зміна електричних характеристик напівпровідників. Сучасні прецизійні методи легування, такі як імплантація та легування при молекулярно-променевій епітаксії, зокрема дельта-легування, дозволяють не лише строго дозувати концентрацію домішки, що вводиться, а й формувати бажаний просторовий розподіл домішок, наприклад, легувати виключно квантову яму, або навіть створювати певний профіль концентрації вільних носіїв у межах квантової ями. За умов одночасної дії двох факторів - пониження розмірності та легування - структура енергетичних зон та електронних переходів напівпровідника набуває нових характеристик, необхідних для практичних застосувань в електроніці.

Не менш важливі результати дає також і легування без зміни концентрації носіїв - ізовалентне легування. Одним із його важливих наслідків є зміна сталої кристалічної гратки напівпровідника. Можливість варіювати параметри структури кристалів відкриває перспективи залучення багатьох нових матеріалів до сучасного промислового виробництва, яке базується в першу чергу на використанні кремнію.

Іншим аспектом ізовалентного легування є можливість зміни магнітних характеристик напівпровідників. Це відкриває широкі перспективи для створення різноманіття матеріалів для нової області електроніки - спінтроніки, в якій оперування спіном носіїв відіграє не менш важливу роль, ніж оперування зарядом.

Надзвичайно інформативними методами для вивчення нових ефектів, пов'язаних із перебудовою енергетичного спектру кристалів та з перетвореннями, що їх зазнає дефектна підсистема в напівпровідниках, є оптичні методи досліджень, і зокрема, метод фотолюмінесценції (ФЛ). Ці методи дозволяють отримувати інформацію про картину енергетичних рівнів в кристалі та переходи між ними, про наявність деяких домішок та їх положення в кристалічній гратці, про процеси енергетичної та спінової релаксації в напівпровідниках.

Усе вищесказане визначає актуальність проблеми, що вирішується в дисертації, - встановлення механізмів фізичних процесів, насамперед, структурних перетворень та змін енергетичного спектру, які відбуваються в напівпровідникових матеріалах при легуванні та пониженні розмірності.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. В основу дисертації покладено результати досліджень, виконаних у відповідності з основними науковими напрямками діяльності Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є.Лашкарьова НАН України та згідно з розпорядженнями Президії НАН України і постановами Бюро Відділення фізики й астрономії НАН України стосовно тематики досліджень:

1. „Оптика і спектроскопія нових матеріалів і структур, в тому числі квантово-розмірних систем на основі атомарних напівпровідників та сполук А2В6, А3В5, А4В6” - Постанова Бюро ВФА НАНУ від 20 грудня 1994 р., протокол №9, № держреєстрації 0193U030348.

2. "Розробка науково-технічних методів, засобів, автоматизованих систем контролю параметрів напівпровідникових матеріалів, структур і приладів" -Постанова КМ України, №9918/96 від 16 травня 1996 р., № держреєстації 0197U008669.

3. „Оптика і спектроскопія елементарних і колективних збуджень у напівпровідникових матеріалах та наноструктурах з різною розмірністю” -Постанова Бюро ВФА НАН України від 16.11.1999 р., протокол № 12, № держреєстрації 0100U000115.

4. "Світловипромінюючі наноструктури видимого та середнього ІЧ діапазонів: МПЕ вирощування та дослідження структурних, електрооптичних і деградаційних характеристик" - Наказ Міністерства освіти і науки України від 18.04.2001 р., №317, № держреєстрації 0102U000046.

5. “Фізичні і астрономічні дослідження фундаментальних проблем будови і властивостей матерії на макроскопічному і мікроскопічному рівнях” - Постанова Бюро ВФА НАН України від 19.03.2002 р., протокол № 3, № держреєстрації 0102U002457.

6. “Наносистеми, наноматеріали та нанотехнології” - Розпорядження Президії НАН України № 404 від 01.07.2003 р., № держреєстрації 0103U006315.

7. “Розробка нових технологічних методів і засобів діагностики напівпровідникових наноструктурних матеріалів” - Розпорядження Президії НАН України від 20.04.2004 р., № 297, № держреєстрації 0104U007808.

Мета і задачі досліджень. Метою досліджень є з'ясування фізичних механізмів, які лежать в основі виникнення нових перспективних для електроніки та спінтроніки властивостей напівпровідників, створених легуванням або/та пониженням розмірності.

Об'єктом досліджень є трансформація структури та енергетичного спектру напівпровідникових матеріалів при легуванні та пониженні розмірності, а предметом досліджень є особливості спектрів фотолюмінесценції та поглинання.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі:

1. Вивчити вплив ізовалентного легування на оптичні властивості напівпровідників, застосовуючи три варіанти легування - домішками, що створюють домішкові рівні в забороненій зоні, домішками, які не створюють таких рівнів, та легування матеріалів з магнітними іонами шляхом альтернативного заміщення магнітних або немагнітних іонів.

2. Визначити вплив на імплантовані домішки та дефекти структури постімплантаційних обробок в плазмі ВЧ-розряду та/або термовідпалу.

3. Вивчити процеси спінової та енергетичної релаксації в планарних структурах з напівмагнітними шарами/надгратками та немагнітними квантовими ямами, процеси спінової інжекції із напівмагнітних елементів в немагнітну яму та з'ясувати можливості створення на основі таких структур спінтронних приладів.

4. Виявити особливості впливу сильного неоднорідного легування на спектри ФЛ напівпровідників і структур, а також можливості використання виявлених закономірностей для діагностики цих об'єктів.

5. Дослідити нові матеріали, отримані в результаті різних варіантів пониження розмірності кристалічного кремнію, та вивчити їх фотолюмінесцентні характеристики.

Наукова новизна одержаних результатів. У результаті комплексних експериментальних досліджень властивостей напівпровідникових матеріалів, модифікованих легуванням та/або пониженням розмірності, вперше отримано такі наукові результати:

1. Виявлено фізичний ефект зменшення темпу температурної зміни ширини забороненої зони GaP1-xNx в тій області концентрацій азоту, де відбувається перехід від непрямозонного до прямозонного матеріалу.

2. Встановлено наявність двох каскадів релаксації гарячих екситонів по енергії (імпульсу) у магнітному полі в межах кожної із двох спін-розщеплених hh-екситонних підзон в напівмагнітних шарах та надгратках з сусідньою квантовою ямою, тобто експериментально продемонстровано, що в таких структурах процес переходу екситонів із верхньої підзони в нижню з переворотом спіну є менш імовірним, ніж релаксація з випромінюванням LO фонона.

3. Виявлено сильний вплив спінового розщеплення на спінову релаксацію hh-екситонів в надгратці ZnMnSe/CdSe: при величинах розщеплення, які перевищують значення енергії LO фонону, спінова релаксація істотно зростає.

4. В модуляційно-легованих псевдоморфних структурах AlxGa1-xAs/InyGa1-yAs/GaAs спостережено зародження сингулярності Фермі-краю зі зростанням інтенсивності оптичного збудження.

5. Прямим експериментальним методом показано, що під дією високочастотної плазмової обробки імплантована в кремній домішка фосфору переводиться в електрично-активний вузельний стан при більш низьких температурах, ніж при термічному відпалі.

6. Доведено, що при відпалах кристалів кремнію домішка бору перестає відігравати роль мілкого акцептора і бере участь в утворенні електрично-активних комплексів, зокрема глибоких термодонорів з енергіями термічної іонізації Еі ? 200меВ.

7. Виявлено два нові типи кремнієвих матеріалів, що здатні випромінювати у видимому діапазоні спектру, - анізотропно хімічно травлений кремній та ниткоподібні мікрокристали кремнію.

Практичне значення одержаних результатів. Практичне значення дисертації полягає в наступних її результатах:

1. Реалізовані два модельні прилади спінтроніки, що дозволяють або створювати поляризований спіновий стан (спіновий поляризатор), або перемикати поляризацію спінів (спіновий перемикач).

2. Запропонований безконтактний неруйнівний метод контролю процесів активації імплантованої домішки в кремнії по спектрах випромінювання багаточастинкових екситонно-домішкових комплексів.

3. Продемонстрована можливість контролю утворення термодонорів у кремнії, заснованого на аналізі зміни люмінесцентних характеристик супутніх дефектів структури (Р-центрів).

4. Продемонстрована можливість створення кремнієвого матеріалу, який випромінює у видимій області спектру, методом анізотропного хімічного травлення. Цей метод є більш простим порівняно з традиційним методом електрохімічного травлення, який використовується для отримання світловипромінюючого пористого кремнію, а також дозволяє отримати матеріал із більш стабільними світловипромінюючими характеристиками.

5. Запропоновано метод комбінованої обробки (низькотемпературний термовідпал + ВЧ-плазмова обробка) імплантованого кремнію, який дозволяє здійснювати і електроактивацію імплантованої домішки, і відпал радіаційних дефектів при більш низьких температурах, ніж стандартний термовідпал. Такий тип обробки може бути використаний на останніх стадіях виготовлення приладів, коли наявність алюмінієвих контактів не дозволяє застосовувати високі температури.

Особистий внесок здобувача. У дисертаційній роботі узагальнені результати досліджень, проведених для вирішення сформульованої автором проблеми. У всіх роботах автору належить ідея постановки спектроскопічних задач та розробка експериментальних методик, виконання оптичних вимірювань або безпосереднє керівництво ними, визначальна роль в аналізі й інтерпретації одержаних результатів та в написанні статей. У роботах [1-5, 8, 9, 11, 19, 20, 25] автору належить ініціатива розробки експериментальних фотолюмінесцентних методик, постановка задач спектроскопічних досліджень, безпосереднє керівництво вимірюваннями, інтерпретація їх результатів. У роботах [6, 7] автору належить постановка задачі, безпосереднє керівництво вимірюваннями, інтерпретація та узагальнення результатів. В роботах [10, 12-18, 21-24, 26, 41-45] автору належить вибір методик та проведення досліджень спектрів люмінесценції при неперервному фотозбудженні, висновки по отриманим спектроскопічним результатам та їх узагальнення. В роботах [27-29] автору належить проведення фотолюмінесцентних досліджень при відсутності магнітного поля та висновки по отриманим експериментальним результатам. У роботах [30-32] автору належить постановка задач, вибір методик вимірювань, проведення спектральних досліджень, а також безпосереднє керівництво ними, інтерпретація результатів. У роботах [33-40] автору належить вибір методик експерименту, постановка експериментальних задач, весь експериментальний матеріал і висновки по ньому.

Апробація результатів дисертації. Наукові результати, наведені в дисертації, доповідалися та обговорювалися на вітчизняних і міжнародних конференціях, нарадах, симпозіумах, семінарах:

ХХ Всесоюзный съезд по спектроскопи (Киев, СССР, 1988); Всесоюзное совещание “Экситоны в полупроводниках-88” (Вильнюс, СССР, 1988); 26 Colloquium Spectroscopicum Internationale (Sofia, Bulgaria, 1989); 3rd International Conference on Energy Pulse and Particle Beam Modification of Materials (Dresden, DDR, 1989); XII Всесоюзная конференция по физике полупроводников (Киев, СССР, 1990); VIII координационное совещание по исследованию и применению твердых растворов кремний-германий (Ташкент, СССР, 1991); XI Українська школа-семінар “Спектроскопія молекул та кристалів” (Харків, Україна, 1993); International Workshop on Optical Diagnostics of Materials and Devices for Opto-, Micro-, and Quantum Electronics (Kiev, Ukraine, 1993); E-MRS 1994 Spring Meeting (Strasbourg, France, 1994); 1st International Conference on Materials for Microelectronics (Barcelona, Spain, 1994); 1st International Autumn School-Conference "Solid State Physics: Fundamentals and Applications" (Uzhgorod, Ukraine, 1994); International Conference on Optical Diagnostics of Materials and Devices for Opto-, Micro- and Quantum Electronics (Kiev, Ukraine, 1995); Первая всероссийская конференция по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния (“Кремний-96”, Москва, Россия, 1996); XII національна школа-семінар з міжнародною участю “Спектроскопія молекул та кристалів” (Суми, Україна, 1997); International Conference on Optical Diagnostics of Materials and Devices for Opto-, Micro- and Quantum Electronics (Kiev, Ukraine, 1997); ІІІ щорічна наукова конференція, Національний університет “Києво-Могилянська Академія” (Київ, Україна, 1997), Всероссийская конференция “Алмазы в технике и электронике”, (Москва, Россия, 1997); Twenty-Sixths International Symposium on Compound Semiconductors (Bristol, 2000); 2000 March Meeting of the American Physical Society (Minneapolis, USA, 2000), 2001 March Meeting of the American Physical Society (Seattle, USA, 2001); 2nd International Conference on the Physics and Application of Spin-Related Phenomena in Semiconductors (Wьrzburg, Germany, 2002); 26th International Conference on the Physics of Semiconductors (Edinburgh, UK, 2002); 47th Annual Conference on Magnetism & Magnetic Materials (Tampa, USA, 2002); E-MRS 2002 Spring Meeting (Strasbourg, France, 2002); MRS 2002 Spring Meeting (San Francisco, USA, 2002); Thirteenth International Summer School on Vacuum, Electron and Ion Technologies (Varna, Bulgaria, 2003); The Metals, Materials and Minerals Society Annual Meeting (Charlotte, USA, 2004); The International Symposium on Optical Science and Technology, SPIE 49th Annual Meeting (Denver, Colorado, USA, 2004); ІІ Українська наукова конференція з фізики напівпровідників (Чернівці-Вижниця, Україна, 2004).

Публікації. Зміст дисертації викладений у 45 публікаціях у наукових фахових виданнях, у тому числі у 27 статтях у реферованих фахових журналах та збірниках наукових праць, 6 статтях у збірниках матеріалів конференцій і 12 тезах доповідей на конференціях.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, шести розділів оригінальних досліджень (викладенню результатів досліджень у кожному розділі передує стисла оглядова частина з питань, які розглядаються, кожний розділ закінчується висновками), загальних висновків і списку використаних джерел. Дисертаційна робота містить 299 сторінки машинописного тексту, з яких 249 сторінки складають загальний обсяг дисертації, 84 рисунки, з яких 12 зображено окремо на 10 сторінках, інші вміщено в текст, 3 таблиці, які вміщено в текст, список використаних джерел з 366 найменувань на 40 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і задачі досліджень, вказано зв'язок роботи з плановими завданнями інституту, наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, наведено відомості про особистий внесок здобувача, апробацію наукових результатів, публікації, структуру і обсяг дисертаційної роботи.

Перший розділ присвячено дослідженню впливу ізовалентних домішок в кристалах на їх оптичні властивості. Легування такими домішками дозволяє, не змінюючи суттєво електропровідності, варіювати ширину забороненої зони матеріалу при високих рівнях легування, а при низьких - керувати його радіаційною та термічною стабільністю або змінювати магнітні властивості.

Досліджені спектри фотолюмінесценції кристалів GaP з вмістом ізовалентної домішки азоту від 1,0% до 3,1%, тобто в області переходу від непрямозонного до прямозонного матеріалу. Зміна спектрів ФЛ зі зростанням концентрації азоту вказує на незмінність положення енергетичних домішкових рівнів азоту при зменшенні ширини забороненої зони. Поступове згасання смуг домішкової ФЛ та ефективний зсув спектру у довгохвильову сторону пояснюється поступовим “поглинанням” цих рівнів зоною провідності.

Запропонована інтерпретація підтверджена результатами вимірювань температурної залежності краю поглинання GaP1-xNx. Аналіз спектральної залежності пропускання показує, що зі збільшенням концентрації азоту край поглинання зсувається в червону сторону і відбувається поступова зміна характеру краю поглинання з непрямого на прямий. Характерно, що хоча зсув краю поглинання відбувається монотонно, температурна залежність ширини забороненої зони немонотонно змінюється зі зростанням вмісту азоту (рис. 1). При дуже малих концентраціях N (рис. 1, а) заборонена зона GaP1-xNx повільніше зменшується з ростом температури, ніж пряма заборонена зона чистого GaN, і повільніше навіть, ніж непряма зона чистого GaP. Така поведінка зумовлена підмішуванням сильно локалізованих температурно-незалежних станів N до станів зони провідності. Із зростанням концентрації N (рис. 1 б, в) темп температурного зсуву краю поглинання зростає, що відображає зростаючий вклад Гс - станів у дно зони провідності.

Ізовалентне легування моноатомного напівпровідника кремнію домішкою германію не призводить до утворення локалізованих домішкових енергетичних станів у забороненій зоні, тому спектроскопічні прояви впливу легування є не такими яскравими. Вони обмежуються червоним зсувом та уширенням смуг багаточастинкових екситонно-домішкових комплексів. Така поведінка спектрів фотолюмінесценції є наслідком хаотичних напруг стиску, що виникають при введенні германію в гратку кремнію. По результатах фотолюмінесцентних досліджень визначена величина напружень кристалічної грати, зумовлена введенням домішки германію.

Досліджено спектроскопічні прояви ізовалентного легування спін-пайерлсівських кристалів CuGeO3. У відповідності з тим, що іони міді зі спіном s=1/2 в цьому матеріалі утворюють квазіодномірні ланцюжки, ізовалентне легування дозволяє змінювати міжспінову взаємодію двома способами. Перший спосіб полягає в заміщенні міді іонами, які мають інше значення спіну. Таке легування порушує трансляційну симетрію в магнітному ланцюжку, і за рахунок цього змінюється величина обмінної взаємодії вздовж ланцюжка. Другий спосіб - в заміщенні немагнітних катіонів, які розташовані в кристалічній гратці між магнітними ланцюжками, іншими немагнітними іонами. Таке легування змінює взаємодію між ланцюжками, отже варіює суперобмінну взаємодію. Ці два типи легування по-різному впливають на оптичні властивості, а саме, на край поглинання та внутрішньо-центрове поглинання спін-пайерлсівського кристалу CuGeO3. При легуванні кремнієм, який заміщує немагнітні іони германію, відбуваються помітні зміни краю поглинання. З іншого боку, при заміщенні магнітних іонів міді немагнітними іонами цинку поглинання залишається практично незмінним. Зазначимо, що іонні радіуси Ge та Si відрізняються значно сильніше, ніж радіуси Cu та Zn, отже, саме зміни кристалічної гратки за рахунок різниці іонних радіусів домішки і заміщеного іону впливають на електронну енергетичну структуру кристалу. У той же час різниця у магнітних властивостях іонів помітно не впливає на зонну структуру, але істотно змінює фазову діаграму в магнітному полі.

У другому розділі проведено аналіз структурних змін, що відбуваються у напівпровідникових кристалах при легуванні шляхом імплантації та при наступних технологічних обробках.

Аналіз спектрів випромінювальної рекомбінації багаточастинкових домішкових комплексів в імплантованому кремнії та співставлення їх з даними, отриманими іншими методами, показали, що дослідження спектрів ФЛ може слугувати неруйнівним безконтактним методом контролю процесів електроактивації імплантованої домішки при різноманітних постімплантаційних обробках. Запропонований метод було використано для порівняльного аналізу впливу традиційних термовідпалів та обробок у воднево-азотній плазмі високочастотного розряду на зразки кремнію, імплантованого іонами фосфору. Вперше експериментально доведено, що плазмова обробка забезпечує перехід імплантованої домішки із міжвузля у вузли гратки, причому такий перехід відбувається атермічно, тобто, при таких температурах, коли подібний перехід при звичайних термовідпалах спостерігатися не може. Така поведінка зумовлена сумарним ефектом різних чинників ВЧ-плазмового розряду, і в першу чергу гідрогенізацією вакансійних дефектів.

Окрім електроактивації імплантованої домішки обробка у плазмі ВЧ-розряду призводить і до часткової руйнації імплантаційних дефектів. Аналіз спектрів дефектної ФЛ в області 1,15-1,30 мкм показав, що дефекти вакансійного типу, W-центри, також атермічно відпалюються у плазмі. Однак, навіть при найбільших густинах потужності розряду (Р = 2,2 Вт/см2) не вдалося досягти повного відпалу дефектів, які проявляються в спектрах ФЛ. Характерно, що ВЧ-плазмовий відпал не дозволяє позбутися дефектів міжвузельного типу (Х-центрів), термічна стабільність яких покращується при взаємодії з воднем. На основі цих результатів була запропонована комбінована методика, яка включає і низькотемпературний відпал (450°С), і ВЧ-плазмову обробку помірної густини потужності (0,8 Вт/см2). Продемонстровано, що в результаті застосування такої методики відбувається як ефективний відпал радіаційних дефектів, так і активація імплантованої домішки.

Третій розділ присвячений фотолюмінесцентним дослідженням процесів формування термодонорів у кремнії. Для якісного аналізу цих процесів запропоновано вимірювати інтенсивність Р-смуги люмінесценції (hн = 0,767 еВ), яка має характерну структуру і відповідає випромінювальній рекомбінації Р-центрів. Ці центри є близькими за своєю природою до термодонорів ТД-1, і процеси генерації та руйнації Р-центрів та термодонорів відбуваються паралельно. Проведений аналіз умов випромінювальної рекомбінації дозволив оптимізувати фотолюмінесцентну реєстрацію Р-центрів шляхом вимірювання у температурному діапазоні 30-60 К, а співставлення результатів вимірювань ФЛ з даними, отриманими по методу ефекту Холла, показало надійність такого методу контролю за процесами утворення та розпаду термодонорів. Цим методом продемонстровано важливий факт пригнічення процесів утворення термодонорів при введенні ізовалентної домішки германію в концентрації 1,0•1019-1,5•1020 см -3, що також було підтверджено співставленням отриманих результатів з даними, отриманими методом Холла.

Найважливішим результатом застосування фотолюмінесцентного методу було встановлення ролі легуючої домішки бору в утворенні електрично-активних кисневмісних комплексів. Попередні дані ЕПР та ефекту Холла свідчили, що при довготривалих відпалах цих кристалів супутня донорна домішка фосфору перестає бути компенсованою. Це проявлялося у появі ЕПР-сигналу від фосфору, який у вихідних невідпалених зразках можна було міряти лише при підсвічуванні зразка. Така поведінка могла бути зумовлена або появою донорних центрів з більш мілкими рівнями, ніж у фосфору, або включенням бору до складу інших центрів, в результаті чого він ставав електрично-неактивним. ЕПР та електрофізичні вимірювання не дозволяли зробити висновки щодо того, який саме з двох механізмів реально мав місце. Застосування методу ФЛ показало зменшення кількості атомів бору, які займають вузельні положення в гратці і відіграють роль мілкої акцепторної домішки. При цьому встановлено, що частина домішкових атомів бору бере участь в утворенні електрично-активних кисневих комплексів, зокрема, глибоких термодонорів з енергіями термічної іонізації ? 200 меВ.

У четвертому розділі наведено результати досліджень структур, в яких одночасно застосовано і пониження розмірності, і легування магнітними домішками. Досліджувані структури призначені для створення модельних приладів нової галузі електроніки - спінтроніки. Оскільки головною ідеєю спінтроніки є оперування не лише зарядом частинок, як у традиційній електроніці, а і їх спіном, то в приладах спінтроніки базовими стають такі процеси, як створення спін-поляризованих популяцій носіїв, спіново-залежний транспорт частинок на значні віддалі без втрати орієнтованого стану та інжекція орієнтованих спінів через бар'єри між різними частинами приладу.

В дисертаційній роботі досліджені процеси орієнтації та інжекції спінів в модельних структурах спінтроніки на базі напівпровідників А2В6, легованих магнітною домішкою Mn. Такі структури являють собою багатошарову планарну структуру, принципово важливими елементами якої є магнітний шар (спіновий маніпулятор) та немагнітний шар - детектор спінової поляризації (на вставках до рис. 2 та 3 схематично показані різні варіанти розташування енергетичних рівнів в таких структурах та деякі переходи між ними). У наших структурах роль спінового маніпулятора відігравав шар напівмагнітного напівпровідника ZnMnSe або надгратка ZnMnSe/CdSe (позначені НМН на рис. 2 та 3), а роль спінового детектора - квантова яма із ZnCdSe (позначена КЯ там же). Щоб запобігти ненавмисному легуванню квантової ями у процесі росту іонами марганцю та їх впливу на магнітні властивості ями, маніпулятор та детектор розділяли при вирощуванні так званим спейсером - немагнітним прошарком ZnSe. Змінюючи товщину прошарку можна було варіювати функціональні можливості модельного приладу при принципово однаковій вихідній конструкції.

В наших експериментах керування спіновою поляризацією здійснювалося шляхом підбору величин прикладеного магнітного поля, довжини хвилі та поляризації збуджуючого світла. Аналіз ступеня спінової поляризації здійснювався по поляризації люмінесценції hh-екситонів із квантової ями та спектрів її збудження.

В досліджуваних структурах спостерігається ефективна інжекція спінів із напівмагнітного спінового маніпулятора в квантову яму. При селективному збудженні верхнього або нижнього зеєманівських рівнів в спіновому маніпуляторі спостерігається поляризована люмінесценція з квантової ями, що є свідченням того, що в напівмагнітному напівпровіднику відбувається орієнтація спінів і що вона зберігається при інжекції спінів у квантову яму.

В залежності від обраного типу спінового маніпулятора (надгратка ZnMnSe/CdSe чи шар ZnMnSe) і товщини спейсерного шару нами реалізовані модельні прилади, що працюють або як спіновий поляризатор, або як спіновий перемикач (рис. 2 та 3).

Спіновий перемикач (рис. 2) реалізований в структурі зі спіновим маніпулятором у вигляді шару Zn0.95Mn0.05Se. Він дозволяє змінювати напрямок спінової поляризації у спіновому детекторі (немагнітній квантовій ямі) на протилежний при резонансному збудженні верхнього (рис. 2, а) або нижнього (рис. 2, б) із спін-розщеплених станів hh-екситону в напівмагнітному напівпровіднику (відповідно, люмінесценція в квантовій ямі змінюється з переважно у+- на у -- поляризовану). Таке перемикання поляризації свідчить про швидкий порівняно зі спін-релаксаційними процесами витік екситонів із напівмагнітного шару завдяки відсутності енергетичного бар'єру між верхнім спін-розщепленим станом в напівмагнітному напівпровіднику та енергетичним станом у квантовій ямі.

Спіновий поляризатор було реалізовано, використовуючи спіновий маніпулятор у вигляді Zn0,96Mn0,04Se/CdSe надгратки і спейсер товщиною 8 нм. В цій системі ми продемонстрували можливість досягнення спінової поляризації в спіновому детекторі, тобто спостерігали у +- поляризовану люмінесценцію в квантовій ямі незалежно від того, який стан збуджувався - у + (рис. 3, а) чи у - (рис. 3, б). Створення поляризації забезпечується наявністю достатньо високого і широкого енергетичного бар'єру між надграткою та квантовою ямою, який створюється спейсерним шаром. Цей бар'єр сповільнює спінову інжекцію в квантову яму, в результаті чого процес спінової релаксації завершується в спіновому маніпуляторі: перш, ніж перейти в квантову яму, спіни встигають перейти із у - в у +- стан.

Ступінь спінової поляризації в спіновому детекторі залежить від висоти і ширини бар'єра між ним та спіновим маніпулятором. Поляризація також сильно залежить і від величини магнітного поля: коли величина розщеплення зеєманівських рівнів hh-екситонів в шарі ZnMnSe перевищує енергію LO фонону, люмінесценція в квантовій ямі стає переважно у+- поляризованою незалежно від того, який із зеєманівських рівнів збуджувати. Така поведінка свідчить про сильне зростання темпу спінової релаксації в спіновому маніпуляторі, отже спостережена ефективна спінова релаксація відбувається за участю LO фононів. Експериментальними доказами того, що LO фонони сприяють спіновій релаксації, крім експериментів по спіновій інжекції є також дослідження гарячої фотолюмінесценції.

Досліджено спектри гарячої ФЛ в надгратках ZnMnSe/CdSe та шарах ZnMnSe. В магнітному полі в спектрах спостерігається дві серії +- та -- поляризованих вузьких ліній та +- поляризована широка смуга. Остання відповідає рекомбінації термалізованих екситонів, які релаксували на дно нижчої спінової підзони hh-екситона в напівмагнітному напівпровіднику. Дві серії вузьких ліній є результатом рекомбінації гарячих екситонів в процесі двох каскадів релаксації по енергії (імпульсу) шляхом випромінювання LO фононів в межах кожної із спін-розщеплених екситонних підзон. На рис. 4 показані залежності інтенсивностей 1LO смуг від енергії за відсутності магнітного поля (рис. 4, а) та в магнітному полі (рис. 4, б). Видно, що в магнітному полі максимуми інтенсивності +- та - - поляризованих 1LO смуг зсунуті по енергії один відносно одного на величину, яка відповідає розщепленню екситонних підрівнів в полі.

Аналіз відносних інтенсивностей різних особливостей в спектрах ФЛ досліджуваних структур показав, що:

1) процеси енергетичної релаксації за участю LO фононів є найбільш імовірними як в магнітному полі, так і за його відсутності;

2) процес переходу екситонів із верхньої підзони в нижню з переворотом спіну є менш імовірним, ніж релаксація з випромінюванням LO фонона, але більш імовірним, ніж релаксація з випромінюванням акустичних фононів.

В магнітних полях, які зумовлюють величину розщеплення зеєманівських рівнів, більшу від енергії LO-фонону, резонансне збудження верхнього спінового стану -- поляризованим світлом дає 1LO лінію гарячої ФЛ (зсунутої на 1LO від енергії збудження), яка демонструє сильну +- поляризацію, характерну для нижнього спінового стану. Така зміна знаку поляризації є свідченням того, що енергетична релаксація екситонів із верхньої екситонної підзони в нижню супроводжується як випромінюванням LO фонона, так і переворотом спіну екситону, а отже, є додатковим підтвердженням спостереженої в експериментах по спіновій інжекції ефективної релаксації між спіновими підрівнями hh-екситонів в напівмагнітному напівпровіднику.

Ще одним ефектом, який спостерігався в спектрах гарячої люмінесценції, є сильне пригнічення спінової релаксації із верхньої екситонної гілки при малих значеннях хвильового вектора екситону . В малих полях при резонансних умовах збудження, а саме, коли каскад енергетичної релаксації екситону в верхній | +1/2, -3/2 > підзоні завершується поблизу , відбувається сильне збільшення заселеності термалізованих екситонів у цій підзоні. Якщо виходити із больцманівського розподілу по екситонних підрівнях, то оціночна спінова температура має в десятки раз перевищувати реальну температуру гратки (~ 2К).

П'ятий розділ присвячений дослідженням структур з сильним і неоднорідним легуванням, включаючи модуляційно-леговані структури та структури з дельта-легованими шарами.

Дослідження фотолюмінесценції сильно модуляційно-легованих псевдоморфних структур AlxGa1-xAs/InyGa1-yAs/GaAs з квантовими ямами показали, що при зростанні інтенсивності збудження відбуваються фундаментальні зміни спектрів ФЛ, а саме зростання сили осцилятора переходів при енергіях квантів, близьких до енергії Фермі, відоме як сингулярність Фермі. Нами вперше спостерігалося зародження особливості, що відповідає сингулярності Фермі-краю, при зростанні інтенсивності збуджуючого світла в структурах, де рівень Фермі розташований поблизу n = 2 електронного рівня. Показано, що прояв сингулярності Фермі-краю у конкретній структурі не є лише наслідком особливостей її енергетичного спектру та рівня легування, а може бути зумовлений зростанням концентрації носіїв під дією зовнішніх впливів (у нашому випадку - оптичної накачки). Нами досліджена еволюція спектрів ФЛ від появи сингулярності до її зникнення, яка відбувається за наступним сценарієм. При малих інтенсивностях накачки сингулярності не спостерігається. Зі зростанням інтенсивності збудження в спектрі ФЛ поблизу енергії Фермі з'являється пік сингулярності Фермі-краю з характерним різким падінням інтенсивності на високоенергетичному крилі. На цьому етапі n = 2 екситон ще не спостерігається. Подальше збільшення інтенсивності і пов'язане з ним зростання концентрації електронів в n = 2 підзоні призводить до появи, крім піка сингулярності, смуги гібридизованого n = 2 екситону, між якими спостерігається провал, характерний для Фано-резонансу. При ще більших інтенсивностях відбувається екранування n = 2 екситону, і в спектрі спостерігається смуга, яка відповідає рекомбінації вільних електронів із другої підзони з важкими дірками.

Окрім описаних фундаментальних ефектів, які виникають при сильному неоднорідному легуванні, проаналізовано і деякі прикладні аспекти цього методу легування. В роботі продемонстровано, що легування GaAs дельта-шарами кремнію може бути застосовано для покращення кристалічної структури тонких шарів GaAs. Досліджувані структури являли собою МПЕ-плівки GaAs, котрі нарощувалися на підкладку поверх структури із кількох моноатомних шарів Si, розділених шарами нелегованого GaAs. На основі аналізу спектрів фотолюмінесценції та комбінаційного розсіяння показано, що підбором відстані між дельта-шарами можна досягти оптимізації якості плівки GaAs. Отже, система дельта-шарів працює як колективний гетер для дефектів і домішок у матриці GaAs.

Шостий розділ присвячений дослідженню фотолюмінесценції кремнієвих матеріалів і структур з пониженою розмірністю та розвиненою поверхнею. Серед таких матеріалів широко відомими є пористий кремній та композитний матеріал на базі оксиду кремнію з нановключеннями кремнію, в яких спостерігається інтенсивна ФЛ. Окрім згаданих матеріалів нами також досліджена ФЛ ниткоподібних кристалів кремнію та анізотропно хімічно травленого кремнію.

В традиційному пористому кремнії нами досліджені ефекти, пов'язані з транспортом екситонів, які можуть переносити фотозбудження на значні відстані. Вивчена залежність інтенсивності ФЛ шарів пористого кремнію від їх товщини і температури. Для тонких шарів інтенсивність випромінювання надлінійно залежить від товщини і експоненційно від температури. Співставлення отриманих результатів з теоретичною моделлю свідчить про те, що при кімнатній і більш низьких температурах фотозбуджені екситони можуть вільно дифундувати у шарах пористого кремнію і виходити у підкладку, що зменшує інтенсивність ФЛ.

Крім залежності інтенсивності від умов перенесення фотозбудження, ФЛ може змінюватися також за рахунок варіювання хімічного складу поверхні пор. Нами проведені комплексні дослідження морфології поверхні пористого кремнію (методом скануючої електронної мікроскопії), ФЛ та хімічного складу поверхні (по ІЧ-спектрам поглинання) при поступовому стравлюванні шару пористого кремнію. Співставлення результатів цих трьох методик свідчить, що трансформація спектрів ФЛ тісно пов'язана зі зміною інтенсивності Si-H та Si-O-Si коливних мод, які спостерігаються у спектрах ІЧ поглинання.

Вперше спостережена видима ФЛ анізотропно хімічно травленого кремнію близька за своїми спектральними характеристиками до відомої фотолюмінесценції пористого кремнію. Новий випромінюючий матеріал отримують шляхом „спонтанної” хімічної модифікації поверхні кремнію в розчині HNO3:HF. Така процедура травлення є значно більш простою, ніж широковживана електрохімічна методика отримання пористого кремнію, і дає поверхню із більш стабільними світловипромінювальними характеристиками.

Ще одним кремнієвим матеріалом з пониженою розмірністю та розвиненою поверхнею є ниткоподібний кремній. В роботі вивчена люмінесценція наборів ниткоподібних кристалів з різними значеннями середнього діаметру в області випромінювальної рекомбінації екситонно-домішкових комплексів (ближня ІЧ-область, рис. 5) і люмінесценція в видимій області спектру. Встановлено, що структура та інтенсивність спектрів випромінювання ниткоподібних кристалів залежить від середнього діаметру кристалів у наборі. Розрізняються три види спектрів, особливості яких пояснюються складною внутрішньою структурою ниткоподібних кристалів. Вони складаються із поверхневого стільникового шару, приповерхневого модифікованого шару та із внутрішньої напруженої частини з кристалічною структурою об'ємного кремнію. В кристалах найбільших діаметрів напруження найменші і доля об'ємного матеріалу найбільша, тому спектри мало відрізняються від спектрів об'ємного матеріалу (рис. 5, а). Зі зменшенням розмірів (рис. 5, б, в) напруження всередині кремнієвих ниток зростають, що викликає розщеплення ліній. Крім цього у спектрах з'являється додаткова 1,139 еВ-лінія (позначена N на рис. 5). Нами висловлене припущення, що ця лінія відповідає модифікованому приповерхневому шару кремнію. Оскільки в спектрах кристалів найменших діаметрів (рис. 5 г) залишається лише ця остання лінія, то такі найтонші нитки складаються виключно із модифікованого кремнію. Видима ФЛ ниткоподібного кремнію інтерпретована нами як ФЛ від поверхневих шарів ниткоподібних кристалів.

Нами також досліджені властивості композитних шарів SiOx-Si, отриманих методом вакуумного напилення. Продемонстрована кореляція між характеристиками ФЛ, часом і температурою відпалу цих шарів та фазовою сегрегацією вихідного SiOx-матеріалу на оксид і кристалічні/аморфні включення кремнію. Прямим методом оптично детектованого магнітного резонансу проаналізована безвипромінювальна рекомбінація. Показано, що в цих матеріалах парамагнітні дефекти типу обірваних зв'язків є центрами безвипромінювальної рекомбінації.

ВИСНОВКИ

легуючий бор напівпровідниковий кристал

У дисертації вирішено наукову проблему встановлення механізмів фізичних процесів, пов'язаних з структурними перетвореннями та змінами енергетичного спектру, які відбуваються в напівпровідникових матеріалах при легуванні та пониженні розмірності.

Виходячи з аналізу проведених досліджень можна сформулювати такі основні результати та висновки роботи:

1. В магнітному полі в спектрах ФЛ надграток ZnMnSe/CdSe виявлено дві серії +- та -- поляризованих вузьких ліній, які є результатом рекомбінації гарячих екситонів в процесі їх релаксації по енергії (імпульсу) шляхом випромінювання LO фононів в межах кожної із спін-розщеплених екситонних підзон. Встановлено, що:

а) процеси релаксації за участю LO фононів є найбільш ймовірними як в магнітному полі, так і за його відсутності;

б) процес переходу екситонів із верхньої підзони в нижню з переворотом спіну є менш ймовірним, ніж релаксація з випромінюванням LO фонона, але більш ймовірним, ніж релаксація з випромінюванням акустичних фононів.

2. При резонансних умовах збудження надграток ZnMnSe/CdSe, коли енергія збуджуючого кванта на кілька перевищує енергію дна | +1/2, -3/2 > підзони, відщепленої за рахунок гігантського ефекту Зеємана, відбувається значне збільшення заселеності термалізованих екситонів у цій зоні, так що величина заселеності відповідає спіновій температурі набагато вищій за температуру гратки. Відповідні спектри ФЛ свідчать про сильне пригнічення переходів з переворотом спіну із верхньої екситонної гілки на нижню при малих значеннях хвильового вектора.

3. Виявлено сильний вплив спінового розщеплення на спінову релаксацію в структурах з напівмагнітними шарами ZnMnSe та надгратками ZnMnSe/CdSe: коли енергія розщеплення перевищує енергію LO фонону, спінова релаксація істотно зростає. Механізмами участі LO фононів у спіновій релаксації є майже пружне розсіяння спіну з наступною енергетичною релаксацією гарячих екситонів за участю LO фононів або процеси перевороту спіну більш високих порядків, в яких поряд з LO фононами актуальна далекодіюча обмінна взаємодія екситонів або сильна взаємодія з магнітними іонами.

4. В структурі зі спіновим маніпулятором у вигляді шару Zn0.95Mn0.05Se реалізовано модельний спіновий перемикач; він дозволяє змінювати напрямок спінової поляризації у спіновому детекторі (немагнітній квантовій ямі) на протилежний при резонансному збудженні одного або іншого із спін-розщеплених станів hh-екситону в шарі напівмагнітного напівпровідника. Таке спінове перемикання свідчить про швидкий витік екситонів із шару завдяки відсутності енергетичного бар'єру між верхнім спін-розщепленим станом в напівмагнітному напівпровіднику та квантовою ямою.

5. З використанням спінового маніпулятора у вигляді надгратки Zn0,96Mn0,04Se/CdSe реалізовано модельний спіновий поляризатор. Поляризація спінів забезпечується наявністю істотного енергетичного бар'єра, що сповільнює спінову інжекцію із надгратки в квантову яму.

6. Встановлено, що в області концентрацій азоту 1-3 в GaNxP1-x температурна залежність ширини забороненої зони залишається близькою до залежності непрямої зони GaP за виключенням області концентрацій азоту, яка відповідає переходу від непрямозонного матеріалу до прямозонного (х=0,013), де спостерігається значно слабша залежність Еg (Т). Така поведінка інтерпретована як результат взаємного впливу Г-станів та локалізованих N-станів на Х-стани дна зони провідності в GaP: підмішування температурно-нечутливих N-станів сповільнює температурну зміну Еg , а підмішування Г-станів, які сильніше залежать від температури, ніж Х-стани, призводить до поступового зростання темпу температурної зміни Eg у GaNР.

7. Вперше в сильно модуляційно-легованих псевдоморфних структурах AlxGa1-xAs/InyGa1-yAs/GaAs при низькій температурі спостережено зародження сингулярності Фермі-краю зі зростанням інтенсивності збудження. Поява сингулярності супроводжується утворенням різкого високоенергетичного краю і спостерігається при набагато менших інтенсивностях, ніж проявляється гібридизований n = 2 екситон.

8. Із використанням методів низькотемпературної фотолюмінесценції, ЕПР та ефекту Холла встановлено, що при термовідпалах кисневмісних кристалів p-Si(В) домішка бору бере участь в утворенні електрично-активних комплексів, а саме, глибоких ТД з енергіями термічної іонізації Еі ? 200меВ.

9. Вперше прямим експериментальним методом показано, що в монокристалах кремнію, імплантованих фосфором, легуюча домішка, розташована у міжвузлях, переводиться в електрично-активний вузельний стан під дією високочастотної плазмової обробки. Цей процес відбувається при температурах, значно нижчих від тих, що потрібні для активації фосфору при традиційному термовідпалі, і є результатом сумісної дії усіх чинників високочастотного плазмового розряду: змінного електромагнітного поля, ультрафіолетового випромінювання та атомарного водню.

10. Виявлено два нові типи кремнієвих матеріалів, що здатні випромінювати у видимому діапазоні спектру, - анізотропно травлений кремній та ниткоподібні кристали кремнію.

Таким чином, виявлено та інтерпретовано різноманітні фізичні ефекти, які спостерігаються при модифікації властивостей напівпровідникових матеріалів такими технологічними чинниками, як легування та пониження розмірності. Отримані в дисертації нові результати є важливими з погляду їхнього наукового і практичного використання. У наукових дослідженнях їх треба враховувати при вивченні структурних перетворень та трансформації енергетичного спектру при технологічних обробках. На практиці отримані результати варто застосовувати при розробці технологічних методів зміни параметрів матеріалів шляхом введення домішок, термообробок та травлення, в області термічного і радіаційного керування властивостями напівпровідників, для удосконалювання технології осадження тонких напівпровідникових плівок, а також при розробці і конструюванні приладів спінтроніки, в яких використовуються явища спінової поляризації та спін-залежного транспорту.

Достовірність отриманих результатів забезпечується комплексністю проведених досліджень із застосуванням добре апробованих експериментальних методик, послідовним і всебічним характером дослідження, ясною фізичною картиною вивчених явищ і закономірностей, які добре узгоджуються з існуючими теоретичними уявленнями про характер змін у структурі та енергетичному спектрі напівпровідників при легуванні та пониженні розмірності. В усіх випадках перевірялася відтворюваність результатів. Додатковим фактором перевірки служило порівняння результатів з даними інших дослідників. Результати дисертації опубліковані в авторитетних реферованих вітчизняних і міжнародних виданнях (Physical Review B, Applied Physics Letters, Journal of Applied Physics, Physica Status Solidi, Semiconductors Science and Technology, Nuclear Instruments and Methods in Physical Research, Solid State Communications, Український фізичний журнал та ін.), а також були широко апробовані на міжнародних і вітчизняних конференціях, семінарах, симпозіумах (наведені в загальній характеристиці роботи).

Основні результати дисертації опубліковано в роботах

1. Valakh M.Ya., Lysenko V.S., Nazarov A.N., Rudko G.Yu., Tkachenko A.S., Shakhraychuk N.I. Enhanced activation of implanted phosphorus in silicon under RF plasma treatment // Nuclear Instruments and Methods in Physical Research. - 1989. - V. B44. - P.146-148.

2. Valakh M.Ya., Lysenko V.S., Nazarov A.N., Rudko G.Yu., Tkachenko A.S., Shakhraychuk N.I. Activation of phosphorus in surface layers of P+-implanted silicon under RF plasma treatment // Physical Research (ed. K. Hohmuth, E.Richter), Berlin.: Academie Verlag, 1990. -V.13. - P.169-171.

3. Babich V.M., Valakh M.Ya., Koval'chuk V.B., Rudko G.Yu., Shakhraychuk N.I. Photoluminescence and electrical properties of germanium-doped and thermally annealed silicon // phys. stat. sol. (a). - 1990. -V.117, N2.-P. K185-K188.

4. Бабич В.М., Валах М.Я., Ковальчук В.Б., Рудько Г.Ю., Шахрайчук М.І. Оптичні та електричні властивості легованого германієм та термообробленого кремнію // Український фізичний журнал. - 1990.- Т.35, N10.- С.1561-1565.

5. Бабич В.М., Валах М.Я., Ковальчук В.Б., Рудько Г.Ю., Шахрайчук М.І. Фотолюминесцентные и электрофизические исследования процесса образования термодоноров в кремнии, легированном изовалентной примесью германия // XII Всесоюзная конференция по физике полупроводников. Тезисы докладов. - Киев. - 1990. - С.73-74.

6. Рудько Г.Ю., Шахрайчук Н.И. Фотолюминесцентные исследования термической активации имплантированной примеси фосфора в кремнии // В Сб.
“Оптоэлектроника и полупроводниковая техника”. - Киев. - “Наукова думка”.-1990.- в.18.- С.100-103.

7. Литвинчук А.П., Рудько Г.Ю. Исследование профиля распределения концентрации свободных носителей в полупроводниках А3В5 // В Сб. “Спектроскопия неметаллических кристаллов”. - Киев. - 1990. - С.76-78.

8. Valakh M.Ya., Lysenko V.S., Nazarov A.N., Rudko G.Yu., Shakhraychuk N.I. Activation of the implanted impurity and transformation of radiation defects in oxydized silicon under RF plasma treatment // phys. stat. sol.(a).-1992.-V.130, N1. - P.45-51.

9. Валах М.Я., Горбач Т.Я., Рудько Г.Ю., Свечников С.В., Смертенко П.С. Исследование излучающих свойств анизотропно травленного кремния // Тези доповідей XI Української школи-семінару “Спектроскопія молекул та кристалів” (Харків, 10-16 травня 1993 р.). - Київ. - 1993. - с.132.