Caractérisation des défauts lacunaires dans l'arséniure de gallium par annihilation de positons
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Positron lifetime measurements have been used to monitor vacancy type defects in as-grown or electron irradiated gallium arsenide. Temperature and doping effects are investigated. In as grown or irradiated GaAs, the positron lifetime depends on the position of the Fermi level systematically. In as grown GaAs, positrons are trapped only in n doped materials. Two positron traps P1 and P2 exist in GaAs doped n by Te or Sn. The properties of P1 and P2 are the following. (1) Dans GaAs weakly doped (n: 1016e-6/cm3), positron trapping by P2 is dominating at T < 100K and positron trapping by P1 at T > 250K. Between 100-250K, there is equilibrium between trapping by P1 and P2. (2) P1 disappears when the doping increases and only the positron trap P2 is found in highly n doped materials. (3) Both P1 and P2 disappear after (i) annealing between 700-800K or (ii) compensation by electron irradiation. It is proposed that these two positron traps originate from a native vacancy defect having two configurations depending on the position of the Fermi level. They correspond to either (i) two distinct charge states of the arsenic vacancy or (ii) the two configurations VGa and VAs - AsGa of the gallium vacancy. In electron irradiated GaAs, two vacancy type defects are evidenced. One of them is neutral or negative in semi insulating materials and anneal out between 250 - 350 K. It is identified to the gallium vacancy. The second is neutral or negative in n materials and anneal out about 500K. It is identified to the arsenic vacancy associated to arsenic interstitial, the distance between the vacancy and the interstitial being variable. In addition, it is shown that the arsenic vacancy don't trap positrons in semi insulating materials when it is positively charged.
Abstract FR:
Le temps de vie du positon a été utilisé pour mettre en évidence de manière directe des défauts lacunaires dans l'arséniure de gallium natif ou irradié aux électrons. Les effets de température et de dopage sur le piégeage du positon dans les défauts lacunaires sont étudiés. On trouve que dans GaAs natif et GaAs irradié la réponse du positon à une température donnée dépend systématiquement de la position du niveau de Fermi. Dans GaAs natif, le positon est piégé uniquement dans les matériaux n. Il existe deux types de pièges P1 et P2 dans GaAs n dopé par Te ou Sn ayant les propriétés suivantes. (1)Dans GaAs peu dopé (n: 1ø 16e-/cm3), le piégeage par P2 domine à T< 1øøK et le piégeage par P1 à T>25øK. Entre 1øø-25ø K, il y a équilibre entre le piégeage par P1 et P2. (2) P1 disparait quand le dopage augmente et seul le piège P2 subsiste dans les matériaux très dopés n. (3) P1 et P2 disparaissent tous deux après (i) recuit entre 7øø K et 8øøK ou (ii) compensation par irradiation aux électrons à 3øø K. On attribue ces deux pièges à un défaut lacunaire présentant deux configurations différentes suivant la position du niveau de Fermi. Deux identifications sont discutées: deux états de charge de la lacune d’arsenic ou deux configurations de la lacune de gallium. Dans GaAs irradié on montre qu il existe deux défauts lacunaires distincts. Le premier est neutre ou négatif dans les matériaux semi-isolants et se recuit entre 25ø et 35ø K. Il est identifié à la lacune de gallium isolée ou complexée. Le second est neutre ou négatif dans les matériaux n et se recuit vers 5øø K. Il est identifié à la lacune d'arsenic associé à l’interstitiel d’arsenic, les paires présentant une distribution de la distance entre la lacune et l’interstitiel. On montre d'autre part que la lacune d'arsenic ne piège plus le positon dans les matériaux semi-isolants où elle devient positivement chargée.