ÉTUDE EXPÉRIMENTALE DE LA RELAXATION DE RÉSEAU DES CENTRES PROFONDS DANS GaAs

Résumé
Nous avons étudié les transitions électroniques mettant en jeu des centres profonds dans GaAs par trois méthodes : la photocapacité, l'absorption optique et la luminescence infrarouge. Dans les matériaux non dopés, massifs ou épitaxiques, deux centres profonds ont été étudiés : leurs énergies d'ionisation optique à 77 K sont : E_1c = 1,15 eV (centre A) et E_2c = 1 eV (centre B). Dans les mêmes conditions, les énergies de remplissage par des transitions depuis la bande de valence ont été trouvées égales à 0,39 eV pour A et 0,75 eV pour B, ce qui fait apparaître pour le centre B une importante relaxation de réseau après remplissage. Les courbes de photocapacité ont été comparées aux courbes d'absorption optique, les centres A et B y apparaissent sous la forme de deux bandes d'absorption respectivement centrées sur 1,4 et 1,2 eV. En excitant le GaAs autour de 1,2 eV, nous avons en outre trouvé l'émission associée au centre B autour de 1 eV. Des phénomènes identiques ont été analysés sur le centre associé au chrome dans GaAs. En conclusion, nous donnons pour ces trois centres des schémas énergétiques qui tiennent compte des phénomènes de relaxation de réseau.

Abstract
Electronic transitions involving deep levels in GaAs have been studied by three experimental ways : photocapacitance measurements, optical absorption and infrared photoluminescence. In undoped materials, either bulk or epitaxial, two deep levels are investigated. Their ionization energies at 77 K are : E_1c = 1.15 eV (centre A) and E_2c = 1 eV (centre B). The energies needed to refill the centres from the valence band have been found equal to 0.39 eV for A and 0.75 eV for B. So it appears for the centre B an important lattice relaxation effect after the filling of the centre with one electron. The photocapacitance results are compared with the optical absorption curves on which the two centres A and B appear as two broad bands centered around 1.4 eV and 1.2 eV respectively. Beside, GaAs samples excited by photons near 1.2 eV show a broad emission band located at 1 eV which arises from the desexcitation of the centre B. Similar effects have been observed on the chromium associated centre in GaAs. Finally, energetical schemes are given for each centre taking into account the lattice relaxation effects.