к твердым растворам Gai-xAlPiN не дает желаемого смещения в коротковолновую область спектра. Более того, экспериментально наблюдается увеличение энергии связи экситона на N-центре. Это, в свою очередь, должно приводить к уменьшению эффектий-ности излучательной рекомбинации связанных экситонов вследствие проявления эффекта зонной структуры. Экспериментально «а-блюдается уменьшение эффективности излучения в слаболегированных азотом твердых растворах Gai-xAlP. Вместе с тем на экспериментально наблюдаемый характер композиционной зависимости эффективности может влиять уменьшение концентрации азота в эпитаксиальных слоях с достаточно большим содержанием А1Р вследствие гетерирующего действия А1 в расплаве.

Полученные к настоящему времени экспериментальные результаты относятся к структурам, изготовленным методом ЖФЭ. Получить достаточно однородные эпитаксиальные слои мешает высокий коэффициент сегрегации А1. Затрудняет получение и использование твердых растворов Gai-xAIxP с большим содержанием А1Р высокая химическая активность алюминия, которая проявляется в недостаточной устойчивости твердых растворов с содержанием А1 свыше 50%. В связи с этим особый интерес представляют данные экспериментального исследования процесса кристаллизации и электролюминесцентных свойств твердых растворов Ga\-xMxP с содержанием алюминия вплоть до 82%, проведенного в работе [128].

Процесс жи;1костной эпитаксии проводился с использованием подложек GaP (П1) при температуре эпитаксии 1250 К из расплава, содержащего AI с концентрацией в диапазоне 10... 10". Исследование кристаллической структуры эпитаксиальных слоев позволило авторам установить, что дислокации несоответствия отчетливо проявляются при х0,5. В спектрах электролюминесценции твердых растворов Gai-xAUP при Г=300 К доминирует полоса излучения с максимумом при Х=532 нм, лежащая на 100 мэВ ниже края зоны проводимости и приписываемая авторами рекомбинации свободных электронов на нейтральных донорах.

Еще в ранних работах по исследованию перспективности различных трехкомпонентных твердых растворов А"В для целей оптоэлектроники прогнозировались высокие параметры, характеризующие излучательную рекомбинацию в твердых растворах Ini-xAlxP. По данным работы [129], композиционные зависимости ширины прямой и непрямой запрещенной зоны в этих соединениях описываются соотношениями

Е{х)= 1,351+0,230 л:;

£(х)=2,2б0+0,180х.

Аналогично системе InixGaxP в твердых растворах Ini-xAlxP rip х = Хс происходит переход от прямого к непрямому типу зонной структуры; при этом Eg возрастает до 2,3 эВ по сравнению с £g=2,220 эВ в Ini-xGaxP, что должно обеспечить дополнитель-

ный выигрыш в удельной яркости в коротковолновой области. Вместе с тем с технологической точки зрения система 1п1 жА1жР 1вляется малосаерспективной. Связано это не только с большим рассогласованием постоянных решеток InP и А1Р (превышающим Agi/o»7%), но в первую очередь и с аномально высоким коэффициентом сегрегации А1 (10") при малом коэффициенте сегрегации In (/Cin<l). Это, в свою очередь, выдвигает на первый план необходимость использования при формировании расплава очень малых навесок А1, что, безусловно, должно сказываться на воспроизводимости получаемых результатов. Из этого обстоятельства вытекает проблема получения однородных слоев Ini-xAlP. Высокий коэффициент распределения А1 должен приводить к быстрому обеднению расплава при жидкостной эпитаксии этого компонента и тем самым - к росту слоя с большим градиентом состава. С учетом сильной композиционной зависимости постоянной решетки обеднение расплава алюминием должно вызывать на финишной стадии процесса кристаллизацию слоя, рассогласованного по постоянной решетки с материалом подложки.

Определенный интерес с точки зрения потенциальной возможности использования в технолотии полупроводниковых источников спонтанного излучения представляют твердые растворы на основе широкозонных соединений A1N и GaN. Кристаллизуясь в структуре вюрцита, эти соединения вследствие близости ковалентных радиусов и электроотрицательностей должны образовывать твердые растворы, близкие по своим свойствам к идеальным. Экспериментальные данные, относящиеся к этой системе твердых растворов, достаточно противоречивы. Наибольшего доверия заслуживают данные работы [130]. В соответствии с прямым характером зонной структуры указанных твердых растворов во всем диапазоне составов композиционная зависимость ширины прямой запрещенной зоны может быть описана квадратичеокой зависимостью вида

ЕГ (X) = 3,491 -f 2,779 х - 0,35 х{\-х).

Исследованные в работе [130] твердые растворы Gai-ALN ползчали хлоридно-гидридным методом, аналогичным используемому при эпитаксии бинарных нитридов. Следует отметить, что в спектрах катодолюминесценции (КЛ) при умеренных уровнях возбуждения доминировала система перекрывающихся полос, наиболее коротковолновая составляющая которой находилась примерно на 300 мэВ ниже края зоны проводимости, определенного из спектров поглощения. Указанное обстоятельство позволило приписать авторам работы [130] происхождение этой полосы излучения излучательной рекомбинации с участием дефектов структуры в спектрах КЛ. Отсутствие эффективной краевой полосы излучения, являющейся основным преимуществом полупроводниковых материалов с прямы.м типом зонной структуры, ставит на первый план вопрос повышения структзфного совершенства получаемых эпитаксиальных слоев Gai-xAlN, что, безусловно, необходимо для

практического применения указанных материалов в технологии ПЗСИ.

в заключение скажем несколько слов о перспективах использо:-вания твердых растворов на основе соединений А"ВУ при разработке индикаторных устройств. Как следует из приведенных в § 6.1 данных, из широкозонных соединений A"Bi наиболее широко внедряются ZnS и ZnSe. Имеется несколько причин для ожидания определенных преимуществ при использовании вместо бинарных соединений твердых растворов на их основе: потенциальная возможность увеличения объемной проводимости в твердых растворах; большая трздность получения омических контактов на основе твердых растворов с содержанием ZnS более 50%. К сожалению, использование твердых растворов с малым содержанием ZnS в какой-то мере лишает эту систему основного преимущества, а именно возможности реализации эффективной люминесценции в синей области спектра. О наилучших результатах, полученных в шотки-структурах на основе ZnSo,6Se,04, сообщалось в работе [131]. Широкая полоса люминесценции с максимумом при Я=545 нм характеризовалась яркостью 700 кд/м при рабочем напряжении на структуре 11 В и рассеиваемой мощности 220 мВт.

6.3. ЧЕТЫРЕХКОМПОНЕНТНЫЕ ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ

Существенным недостатком большинства трехкомпойентных твердых растворов, используемых в оптоэлектронике, является композиционная зависимость постоянной решетки, что препятствует практической реализации совершенных гетероструктур. Четы-рехкомпонентные системы позволяют преодолеть этот недостаток, поскольку в этом случае оказывается возможным варьировать ширину запрещенной зоны полупроводникового материала. По-видимому, нагибольший интерес с точки зрения ближайших перспектив использования при разработке светоизлучающих приборов видимого диапазона спектра представляют две системы: Ini-xGaxPi-zAsz и Ini-x-yGaJilyP.

Узкозонные четырехкомпонентные твердые растворы Ini 3cGaxPi-zAsz, изопериодические InP уже нашли широкое применение при разработке как излучающих приборов (лазеров и излучающих диодов), так и различных типов фотоприемников ближнего ИК-диапазона спектра [132]. Вместе с тем анализ композиционных зависимостей основных энергетических зазоров в системе In-Ga-Р-As показывает, что она с успехом может использоваться в светоизлучающих приборах видимого диапазона спектра. Использование интерполяционной процедуры в предположении справедливости закона Вегарда позволяет получить для композиционной зависимости постоянной решетки твердых растворов Ini-xGaxPi-zAsz следующее соотношение:

а {X, 2) = 5,451 -f 0,4184 (1 - л;)-f 0,2024 2-0,0137 {\-х) г.