Thermal conversion of GaAs

Abstract

The conversion of semi-insulating GaAs to p type as a result of heat treatment in H2 was studied by photoluminescence (PL), secondary-ion mass spectrometry (SIMS), and transport measurements. The SIMS measurements resulted in the direct chemical identification of Mn near the heated surface. The correlation of the SIMS profiles with the results of PL and transport measurements indicated that Mn acceptors are responsible for the type conversion, and that substantial concentrations of Mn(?1017/cm3) are found in thin (1–3 μm) layers near the surface. The results of studies of samples heated under several different conditions showed that the Mn layers were not introduced by contamination from external sources during heat treatment, but were probably due to the presence of a bulk Mn concentration (<3×1015/cm3): during heat treatment the Mn diffuses to the surface, probably assisted by the in diffusion of Ga vacancies, as suggested by Zucca. Photoluminescence profiling measurements and the correlation between the SIMS and PL results indicate that the 1.41-eV PL band that is associated with the type-converted surface is due to recombination at a Mn acceptor on a Ga site, and not at a next-nearest-neighbor arsenic vacancy-amphoteric acceptor complex.

Thermally induced conduction type conversion in n-type InP

“…18 However, impurity contamination can be excluded in this study because we have obtained bulk p-type conversion after only a short annealing process. The concentration and diffusion coefficient of most acceptor impurities are not large enough to cause p-type conduction in such a short annealing time.…”

О Термостабильности Полуизолирующего Арсенида Галлия

“…Полученные в настоящей работе результаты подтверждают, что термоконверсия поверхности полуизолирующего GaAs обусловлена в первую очередь миграцией марганца в,приповерхностную область кристалла. На основе [ 7 ] можно сделать вывод, что источником марганца является остаточная фоновая примесь самих кристаллов.…”

“…Энергия термической активации освобождения дырок, определяемая по этим кривым, равна примерно 93 мэВ. Отметим, что эти данные весьма хорошо совпадают с результатами, приведенными в [ 7 ] для объемного кристалла, содержащего Мп, и для термоконверсионной пленки. Вместе с данными по ФЛ, показывающими значительное увеличение концентрации марганца в приповерхностном слое, это позволяет сделать вывод, что появление термоконверсионного слоя в исследуемых нами кристаллах вызвано миграцией марганца в приповерхностный слой [ 7 ].…”

“…Отметим, что эти данные весьма хорошо совпадают с результатами, приведенными в [ 7 ] для объемного кристалла, содержащего Мп, и для термоконверсионной пленки. Вместе с данными по ФЛ, показывающими значительное увеличение концентрации марганца в приповерхностном слое, это позволяет сделать вывод, что появление термоконверсионного слоя в исследуемых нами кристаллах вызвано миграцией марганца в приповерхностный слой [ 7 ]. Температурная зависимость поверхностной концентрации дырок для нелегированного GaAs имеет участок насыщения (кривая 1 на рис.…”

A mechanism for induced surface degradation of high-resistive GaAs during device fabrication

“…This surface-conversion phenomenon has been the subject of intensive study and has been attributed by most workers to an increase in acceptor levels. Various impurities, vacancies, and complexes have been offered as possible candidates for these acceptor levels (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14). We show that with suitable care some of these impurities can be avoided, but that in simulated annealing experiments p-conversion can still occur.…”