Dependence of Photoluminescence on Temperature in Dislocated Silicon Crystals

Abstract

The intensities of photoluminescence lines D1 through D4 and also of the background component that are characteristic in a dislocated silicon crystal are measured as a function of the temperature. All of them become weaker as the temperature is raised. Such behaviour is interpreted in a quantitative way with the model in which two different kinds of traps, one with a shallow level and the other with a deep level, participate in the radiative recombination process giving rise to each photoluminescence line. The shallower levels are assigned to the levels associated with hole traps that are drawn from the valence band by the deformation potential of a dislocation, and are in the range 4 to 12 meV above the top of the valence band. The deeper levels are proposed to be associated with electron traps due to the antibonding states of reconstructed bonds at the dislocation core, being located in the range 0.16 to 0.35 eV below the bottom of the conduction band. Die Photolumineszenzintensitäten der Linien D1 bis D4 sowie der Untergrundkomponente, die charakteristisch ist fur einen versetzten Siliziumkristall, werden in Abhängigkeit von der Tempera-tur gemessen. Alle werden schwächer, wenn die Temperatur erhöht wird. Ein solches Verhalten wird quantitativ mit einem Model interpretiert, in dem zwei verschiedene Haftstellenarten, eins mit einem flachen Niveau und das andere mit tiefem Niveau, an dem strahlenden Rekombina-tionsprozeß teilnehmen und zu je einer Photolumineszenzlinie Anlaß geben. Die flacheren Niveaus werden den Niveaus zugeordnet, die mit Löchertraps verknüpft sind, die aus dem Valenzband durch das Deformationspotential einer Versetzung stammen und im Bereich 4 bis 12 meV oberhalb der Valenzbandkante liegen. Für die tieferen Niveaus wird angenommen, daß sie verknupft sind mit Elektronenhaftstellen, hervorgerufen durch die antibindenden Zustande der rekonstruierenden Bindungen am Versetzungskern und im Bereich 0,16 bis 0,35 eV unterhalb der Leitungsbandkante lokalisiert sind.