Сычикова Я.А., Кидалов В.В., Балан А.С., Коноваленко А.А.

Бердянский государственный университет

Эволюция спектров фотолюминесценции пористого фосфида индия

В настоящее время особое внимание уделяется изучению свойств пористого InP, так как он является очень важным материалом для создания свето-эмиссионных диодов и солнечных батарей. Несмотря на известный прогресс в понимании природы видимой фотолюминесценции пористого фосфида индия, полная ясность в данной проблеме до сих пор не достигнута. Известно, что пористый InP является нестабильным материалом, подверженным старению и деградации, что затрудняет его исследование и практическое использование.

Несмотря на интенсивные исследования оптических свойств пористого фосфида индия, адекватная модель его ФЛ до сих пор не построена. С технологической точки зрения важнейшим фактором является старение образца por-InP при его хранении на воздухе. Существенным моментом, ограничивающим его применение, является высокая поверхностная чувствительность, одним из проявлений которой является сильное изменение спектров ФЛ при старении образца. Поэтому весьма актуальным остается вопрос о влиянии окисления поверхностного слоя фосфида индия на видимую фотолюминесценцию.

В настоящей работе обсуждается эволюция спектров ФЛ в процессе окисления образцов por-InP на воздухе при комнатной температуре после их травления в растворе соляной кислоты.

Для регистрации спектров фотолюминесценции свежеприготовленных образцов пористого фосфида индия были приняты меры для исключения контакта образцов с воздухом до первого измерения спектров излучения. Пластины por-InP сразу после промывки сушились в потоке теплового азота и погружались в жидкий азот. Это помогает предохранять пористый InP от окисления и позволяет сохранять спектры ФЛ неизменными в течение нескольких часов.

Исследования проводились сразу после электрохимического травления и повторно после старения на воздухе в течение 3х месяцев. Сразу после процедуры очищения образцы помещались в вакуумную установку для измерения спектров.

Рис. 1. Спектры ФЛ por-InP, снятые сразу после травления

ФЛ пористого фосфида индия в области 500-800нм (рис.1) обычно приписывают неоднородно уширенному излучению нанокристаллитов, которое определяется квантово-размерным эффектом.

После пребывания образцов на воздухе в течение 3х месяцев содержание кислорода на поверхности образцов значительно повысилось. В зависимости от исходной пористости пленки имели разную долю оксида.

Спектры ФЛ образцов, пребывавших на воздухе в течение 3х месяцев характеризуются наличием двух полос люминесценции в видимом спектральном диапазоне – в интервале 535-560нм и 440-460нм. Полоса, локализированная в интервале 440-460нм, может быть объяснена появлением на поверхности кристалла оксидов. Следует отметить, что изучение эволюции спектров ФЛ пористого фосфида индия с течением времени является критическим моментом для дальнейшего использования данных структур, так как окисление материала со временем существенно изменяет его оптические свойства.

Рис.2. Спектры ФЛ пористых образцов InP, пребывавших на воздухе в течение 3х месяцев.

На рис.2 представлены спектры ФЛ пористых образцов, подверженных естественному старению. Следует отметить четкую корреляцию между степенью пористости исходных пористых образцов и интенсивностью спектров фотолюминесценции.