Mg x Zn 1−x Te : P + s ÇX N Ë8 ý ® o° Ë Ñ õ m Í ° Ë Ñÿ ¤ ¤V R Ë
*
× < ç ¡` 9 ∗
ç
H í ß @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , ç H í ß 573-701
¤# Ü ` 9
"
fy © @ / < Æ § Ó ü t o < Æõ , " fÖ ¦ 121-742 (2005¸ 5 Z 4 30{ 9 ~ Ã Î6 £ §)
Bridgman ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð $ í © r Mg
xZn
1−xTe : P (0.00 ≤ x ≤ 0.36) & ñ \ @ /ô Ç l & h : £ ¤$ í , µ 1 Ï F g x 9
F gf ¨ Ã º : £ ¤$ í ` ¦ ¸ % i . l & h : £ ¤$ í Ü ¼ ÐÂ Ò' Mg $ í ì r _ 7 £ x \ É r Ð © ´ òõ \ _ # hole 0
l
x ¸ü < Hall s 1 l x ¸ y è < Ê` ¦ ' a8 £ ¤ % i . µ 1 Ï F g Û ¼& 7 à Ô! 3 É r P-acceptor \ ' aº ) a free-bound (FB) transition \ _ ô Ç µ 1 Ï F g peak\ ¦ Í Ç x . F gf ¨ à º Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ : x # spin-orbit valence band РÒ' P-acceptor Ð_ s \ © { © H 1.06 eV \ 0 Au ô Ç f ¨ à º{ \ ¦ ' a8 £ ¤ % i Ü ¼ 9, s f ¨ à º{ H Å Ò# Q $ í ì
r(x)% ò % i \ " f { 9 & ñ % i .
PACS numbers: 71.55.GS
Keywords: Mg
xZn
1−xTe : P & ñ , F g µ 1 Ï F g, F gf ¨ Ã º
I. " e  ] Ø
ZnTe & ñ É r í2 ¤Ò o% ò % i \ " f LED (light emitting de- vices) \ 6 £ x6 x| ¨ c à º e H Ó ü t| 9 Ð" f s p ¸ ú · ú 94 R e [1–3]. ZnTe \ Mg\ ¦ ' # + þ A$ í ) a Mg x Zn 1−x Te
"
é
¶ o½ + ËÓ ü t ì ø Í ¸^ H \ -t Ì s (Eg)s © : r \ " f 2.26 eV (ZnTe) ÐÂ Ò' 4.7 eV (MgTe) t or ~ ´ Ã º e # Q í 2
¤Ò o (green)Ü ¼ ÐÂ Ò' É Ò É rÒ o (blue)% ò % i \ s Ø Ôl t LED \ 6 £ x6 x s 0 p x l M :ë H \ ´ ú § É r ½ ¨ s À Ò# Q4 R M
®
o [4–7]. Mg x Zn 1−x Te _ bulk crystal É r Bridgman ~ ½ Ó Z O
[4–7]Ü ¼ Ð $ í © ÷ & 9, þ j H \ MBE (molecular beam epitaxy) [8,9]\ ¦ 6 x # $ í © r ~ Ã Ì} \ @ /ô Ç ½ ¨
Ð ¦÷ &% 3 .
Mg x Zn 1−x Te : P & ñ É r ZnTe : P \ " fü < ° ú s P-Ô ¦ í
HÓ ü t s shallow acceptor Ð 6 x 9, hole 0 l x ¸_ 7 £ x
Ð # $ ½ Ós y è < ÊÜ ¼ Ð+ µ 1 Ï F g ´ òÖ ¦` ¦ ¾ Ó © r v l M
:ë H \ ´ ú § É r ½ ¨_ @ / © s ÷ & ¦ e [10, 11]. Somo- gyi1 p x [10] É r Bridgman ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð $ í © ) a Mg x Zn 1−x Te : P & ñ \ @ / # F g µ 1 Ï F g (photoluminescence) x 9 > µ 1 Ï F
g (electroluminescence) _ : £ ¤$ í ` ¦ Ð ¦ % i . Õ ªo ¦ PL : £ ¤$ í Ü ¼ РÒ' f ¨ à ºé ß Â Ò H _ µ 1 Ï F g peak ü @\ 1.7 ∼ 1.8 eV % ò % i \ 0 Au ô Ç P-Ô ¦í HÓ ü t \ l ) a V , É r µ 1 Ï F g { \ ¦
∗
E-mail: [email protected] Tel: 063-469-4564 FAX: 063-469-4561
Ð ¦ % i . Akkad1 p x [11] É r F gf ¨ à º : £ ¤$ í Ü ¼ РÒ' 1.06 eV ü < 1.38 eV \ 0 Au ô Ç P-Ô ¦í HÓ ü t \ l ) a f ¨ à º{ \ ¦ ' a 8
£
¤ % i . Õ ª Q Mg x Zn 1−x Te : P & ñ \ " f P-Ô ¦í HÓ ü t
\
_ ô Ç f ¨ Ã º x 9 µ 1 Ï F g: £ ¤$ í \ @ /ô Ç ½ ¨ [ jy s À Ò# Q 4
R e t · ú §l M :ë H \ s \ @ /ô Ç ´ ú § É r ½ ¨ 9 כ ¹ .
: r ½ ¨\ " f H Mg x Zn 1−x Te : P (0.00 ≤ x ≤ 0.36)
&
ñ ` ¦ à ºf Bridgman ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð $ í © r v ¦ P-Ô ¦í HÓ ü t s µ
1 Ï F g x 9 F g < Æ& h : £ ¤$ í \ p u H % ò ¾ Ó` ¦ ¸ % i . : £ ¤ y
& ñ $ í © r Z } É r : r ¸\ " f Mg $ 3 % ò ' a õ _ ì ø Í6 £ x` ¦ ~ ½ Ó t
¦ $ 3 % ò ' a Ü ¼ РÒ' É r Ô ¦í HÓ ü t s Å Ò{ 9 ÷ &t · ú § ¸2 ¤
$ 3
% ò ' a _ ? /Â Ò\ ò ø Í èx } ` ¦ { 9 ) " f ª | 9 _ & ñ ` ¦ $ í
© r ( . s ü < ° ú s $ í © ) a Mg x Zn 1−x Te : P & ñ \ @ /
# Mg $ í ì r (x) _ o\ É r & ñ ½ ¨ ¸, Hall ´ òõ , Ô
¦í HÓ ü t F gf ¨ à º x 9 µ 1 Ï F g : £ ¤$ í ` ¦ ^ > & h Ü ¼ Ð ¸ % i .
II. ÷ m Ç] M ö
Mg x Zn 1−x Te : P (0.00 ≤ x ≤ 0.36) & ñ ` ¦ Bridgman
~
½ ÓZ O Ü ¼ Ð $ í © r ( . & ñ $ í © r Ø ¦ µ 1 ÏÓ ü t| 9 É r ¦í H ¸_ Mg (99.999 %), Zn (99.9999 %), ü < Te (99.9999 %)\ ¦
6 x % i Ü ¼ 9, Ö 6 x& h ` ¦ ± ú Æ Òl 0 A # 60 %_ Te\ ¦ õ e ç
' % i . P (phophorous) Ô ¦í HÓ ü t É r Zn 3 P 2 (99.999
%)\ ¦ 6 x # $ í ì r(x) \ y y 0.15 mole %_ P
-61-
Table 1. Values of the lattice constant (a), the hole concentration (p), the Hall mobility (µ), and the energy position of PL peak.
Composition (x) Lattice constant (˚ A) Hole concenstration (p) Hall mobility (µ) PL peak (eV)
0.00 6.103 1.12 × 10
18105 2.334
0.06 6.120 1.09 × 10
1898 2.380
0.10 6.136 9.98 × 10
1792 2.407
0.16 6.159 6.76 × 10
1785 2.460
0.24 6.183 5.02 × 10
1755 2.528
0.36 6.220 1.88 × 10
1724 2.617
\
¦ ' % i . & ñ $ í © õ & ñ \ " f Mg " é ¶ è ¦ : r \ " f
$ 3
% ò ' a õ ì ø Í6 £ x` ¦ ~ ½ Ót ¦ É r Ô ¦í HÓ ü t s Å Ò{ 9 ÷ &t · ú §
¸2 ¤ $ 3 % ò ' a ? /Â Ò\ ò ø Í èx } ` ¦ { 9 + À I . ò ø Í èx } s { 9 )
$ 3 % ò ' a \ o < Æ ¸$ í q \ r « Ñ\ ¦ V , ¦ ∼ 1 × 10 −6 torr _ / B N \ " f 4 x{ 9 # & ñ $ í © 6 x ampoule` ¦ ë
ß [ þ t% 3 . s ü < ° ú s ï r q ) a & ñ $ í © 6 x ampoule` ¦ l
Ð_ ¦ : r  Ò\ © u ¦ µ 1 Ï\ P ì ø Í6 £ x : r ¸( 600 ◦ C) \
"
f 24r ç ß Ä »t r Ê ê, 50 ◦ C/hr _ Ö ¦ Ð : r ¸\ ¦ ` ¦ 9
$ í
© : r ¸\ " f 48r ç ß Ä »t ô Ç 6 £ § © : r t 2 mm/hr_ 5
Å
q ¸ Ð " f" fy y © r & & ñ ` ¦ $ í © r ( . & ñ $ í ©
: r ¸ H $ í ì r(x) \ 1100 ∼ 1150 ◦ C _ % ò % i ? /\ " f
× þ % i . $ í © ) a & ñ _ $ í ì r` ¦ ICPMS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectroscopy) Ð ì r$ 3 % i .
$ í
ì r(x) \ É r Mg x Zn 1−x Te : P (0.00 ≤ x ≤ 0.36)
&
ñ _ ½ ¨ ¸ü < © à º\ ¦ X- r] X ` ¦ : x # ì r$ 3 % i
. F gf ¨ Ã º 8 £ ¤& ñ É r $ : r © u (APD, HC-4MK1) Â Ò Ã Ì
)
a UV-VIS-NIR spectrophotometer (Hitachi, U-3501)` ¦
6 x # 8 £ ¤& ñ % i . PL spectrum É r double monochro- mator (Spex, 1403, f = 0.85 m), PMT (RCA, C31034), Ge-detector (North Coast Science Corp., E0-817L) ü < $
: r © u (APD, HC-4MK1) Ð ½ ¨$ í ) a z ´+ « > © u \ ¦ 6 x
#
8 £ ¤& ñ % i . PL spectrum 8 £ ¤& ñ r # l F g " é ¶ Ü ¼ Ð H 325 nm-line _ He-Cd laser (Kimmon)\ ¦ 6 x % i . 8 £ ¤
&
ñ 6 x r « Ñ H & ñ é # Qo ÐÂ Ò' (110) ô Ç Ê ê Br-methanol 6 xÓ oÜ ¼ Ð \ g A ¦ methanol Ð ' ½ ¨# Q" f ï
r q % i . f ¨ Ã º 8 £ ¤& ñ 6 x r « Ñ_ ¿ ºa H 0.1 − 0.3 mm Ð
% i . Hall ´ òõ H van der Pauw ~ ½ ÓZ O ` ¦ s 6 x # 300 K \ " f 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, 6 §$ í ] X 8 ú ¤ É r Au\ ¦ 6 x # ë ß [ þ t
%
3 ¦, 8 £ ¤& ñ r l © _ [ jl H 5 kG Ð % i .
III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý
Bridgman ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð $ í © r Mg x Zn 1−x Te : P (0.00
≤ x ≤ 0.36) & ñ É r ì r ´ ú X- r] X Á º] (\ ¦ ì r$ 3 ô Ç õ
Fig. 1. Hole concentration and Hall mobility with the composition for Mg x Zn 1−x Te : P at 300K.
zinc-blende ½ ¨ ¸\ ¦ t ¦ e % 3 . ¸ H XRD- É r $ í ì
r s 7 £ x < Ê\ r] X y s É r A á ¤ Ü ¼ Ð s 1 l x % i .
Mg x Zn 1−x Te : P & ñ _ © Ã º (a) ° ú כ É r Nelson-Riley
< ÊÃ º [12]\ ¦ 6 x # ü @¶ ú Z O Ü ¼ Ð ½ ¨ % i Ü ¼ 9 (Table 1),
© Ã º_ $ í ì r _ > r$ í É r Vegard _ Z O g Ë : a(x) = 6.103+
0.333x` ¦ Ø Ô ¦ e .
Fig. 1 H 0.15 mol % _ P\ ¦ ' ô Ç Mg x Zn 1−x Te : P (0.00 ≤ x ≤ 0.36) & ñ \ @ /ô Ç hole 0 l x ¸ (p)ü < Hall s
1 l x ¸ (µ)_ $ í ì r _ > r$ í ` ¦ · p כ s . í H à ºô Ç Mg x Zn 1−x Te & ñ Ð P-Ô ¦í HÓ ü t` ¦ ' ô Ç Mg x Zn 1−x Te : P & ñ \ " f 8 Z } É r hole 0 l x ¸\ ¦ Ð# Å Ò% 3 . Fig.
1 \ è ß ü < ° ú s ¸ H $ í ì r \ © { © | ¾ Ó_ P-Ô ¦í H Ó
ü
t` ¦ ' % i 6 £ § \ ¸ Ô ¦ ½ ¨ ¦ $ í ì r s 7 £ x < Ê\
hole 0 l x ¸ü < Hall s 1 l x ¸ H y è % i (Table 1).
$ í
ì r s 7 £ x < Ê\ hole 0 l x ¸ y è H & ³ © É r Mg x Zn 1−x Te : P & ñ \ " f Mg 0 l x ¸ 7 £ x < Ê\ Ð
© (compensation)´ òõ 7 £ x < ÊÜ ¼ Ð+ s À Ò# Q| 9 Ã º e
. & ñ $ í © õ & ñ \ " f Mg\ ¦ ' < Ê\ + þ A$ í ) a ï ß # donor Ô ¦í HÓ ü t (residual donor impurity) É r P-acceptor _
ª Ð Á ºr ½ + É Ã º e ` ¦ & ñ ¸ Ð l M :ë H \ s [ þ t donor _
Ð © Ü ¼ Ð hole 0 l x ¸ $ í ì r s 7 £ x < Ê\ y èô Ç ¦
^
¦ Ã º \ O . " f Mg x Zn 1−x Te : P & ñ \ " f Ð © ´ ò õ
H Mg $ í ì r s 7 £ x < Ê\ P-Ô ¦í HÓ ü t s metal site
Fig. 2. Photoluminescence spectra of Mg x Zn 1−x Te : P at 5K.
Fig. 3. Composition dependences of the PL peak (a) and the excitonic band gap (b).
interstitial site1 p x \ & h Ä »÷ &# Q + þ A$ í ) a deep donor ü < < Ê É r P-complex \ _ # s À Ò# Q ¦ ^ ¦ Ã º e [11]. s
Qô Ç : £ ¤$ í É r Zn x Cd 1−x Te : P ü < Mg x Cd 1−x Te : P1 p x _
É r II-VI o½ + ËÓ ü t ì ø Í ¸^ \ " f ¸ ¹ 1 Ô ^ ¦ Ã º e [13]. Fig.
1 \ Ð# ï r ü < ° ú s $ í ì r \ Hall s 1 l x ¸ y è
H : £ ¤$ í É r $ í ì r _ 7 £ x \ Ô ¦í HÓ ü t[ þ t õ _ í ß ê ø Ís 7
£
x l M :ë H כ Ü ¼ Ð [ O " î ½ + É Ã º e .
Fig. 2 H 5 K \ " f Mg x Zn 1−x Te : P & ñ \ @ /ô Ç f ¨ Ã
ºé ß Â Ò H _ PL Û ¼& 7 à Ô! 3 s . f ¨ à ºé ß Â Ò H \ " f µ 1 Ï F g peak z ¤Ü ¼ 9 $ í ì r s 7 £ x < Ê\ é ß © A á ¤ Ü ¼
Ð s 1 l x % i . $ í ì r \ É r µ 1 Ï F g peak _ \ -t 0 Au \ ¦ Table 1 \ Í Ç x . 0.00 ≤ x ≤ 0.24 $ í ì r% ò % i \ " f H í 2
¤Ò o µ 1 Ï F g` ¦ Ð# Å Ò% 3 ¦, x = 0.36\ " f H É Ò É rÒ o µ 1 Ï F g` ¦
Í Ç x . Õ ªo ¦ Mg $ í ì r s 7 £ x < Ê\ µ 1 Ï F g [ jl
y
è % i Ü ¼ 9, s כ É r Fig. 1 \ Ð# ï r ü < ° ú s $ í ì r s
7 £ x < Ê\ hole 0 l x ¸ y è l M :ë H כ Ü ¼ Ð
^
¦ Ã º e .
Mg x Zn 1−x Te : P & ñ _ PL Û ¼& 7 à Ô! 3 \ è ß µ 1 Ï F g peak[ þ t É r P-Ô ¦í HÓ ü t` ¦ ' ô Ç ZnTe : P & ñ _ µ 1 Ï F g\ O > h ü
< ° ú . Akkad1 p x [14] É r P-Ô ¦í HÓ ü t _ 0 l x ¸ o\ É r ZnTe : P & ñ _ PL Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ ¸ % i Ü ¼ 9, shallow
Fig. 4. Photoluminescence spectra of Mg 0.16 Zn 0.84 Te : P in the temperature range from 5 to 300 K.
Fig. 5. Temperature dependence of PL peak for Mg 0.16 Zn 0.84 Te : P.
P-acceptor \ ' aº ) a FB s \ © { © H 2.336 eV (A 1 - line) ü < donor-valence bandç ß s \ © { © H 2.356 ∼ 2.370 eV (B-line) \ 0 Au ô Ç PL peak\ ¦ Ð ¦ % i . s
כ
É r Smogyi1 p x [10] s ' a8 £ ¤ ô Ç ZnTe : P & ñ _ PL : £ ¤$ í õ
Ä » . : r ½ ¨\ " f H Fig. 2 \ · p ü < ° ú s ZnTe : P & ñ _ PL Û ¼& 7 à Ô! 3 \ " f A 1 -line \ © { © H 2.334 eV \ 0 Au ô Ç PL peak ë ß ` ¦ ' a8 £ ¤ % i Ü ¼ 9, ¸ # 3 0
A ? /\ " f Akkad1 p x [14] s Ð ¦ô Ç ° ú כõ _ { 9 u ô Ç .
Å
Ò# Q $ í ì r% ò % i \ " f Mg x Zn 1−x Te : P (x > 0) & ñ _ PL Û ¼& 7 à Ô! 3 \ " f ¸ A 1 -line \ © { © H µ 1 Ï F g peak ë ß ` ¦
'
a8 £ ¤ % i Ü ¼ 9, Smogyi1 p x [10] s Ð ¦ô Ç ± ú É r \ -t % ò
%
i (1.7 ∼ 1.9 eV)_ PL band H t · ú § ¤ . Fig.
3 É r f ¨ à ºé ß Â Ò H \ " f ' a8 £ ¤ ) a s [ þ t µ 1 Ï F g peak \ @ /ô Ç $ í ì
r _ > r$ í ` ¦ · p כ s 9, excitonic band gap (E ex ) _
$ í
ì r _ > r$ í õ _ Ä » . " f y $ í ì r \ " f µ 1 Ï F g peak H ¸{ ÐÂ Ò' _ ° ú É r \ -t 0 Au \ " f ' a8 £ ¤
)
a H כ ` ¦ · ú Ã º e . # l " f E ex H s p Ð ¦ô Ç í H Ã º ô
Ç Mg x Zn 1−x Te & ñ \ " f intrinsic exciton f ¨ Ã º Û ¼& 7 à Ô
!
3 Ü ¼ ÐÂ Ò' 8 £ ¤& ñ ô Ç « Ñs [7].
: r ¸ o (5-300 K)\ É r Mg 0.16 Zn 0.84 Te : P & ñ _
PL Û ¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ Fig. 4 \ Í Ç x . : r ¸ 7 £ x < Ê\
Fig. 6. Optical absorption spectra at 5 K for Mg x
Zn 1−x Te : P in the impurity absorption region.
PL peak H ± ú É r \ -t A á ¤ Ü ¼ Ð s 1 l x % i . Fig.
5 É r Mg 0.16 Zn 0.84 Te : P & ñ _ PL Û ¼& 7 à Ô! 3 \ " f ' a8 £ ¤
)
a PL peak _ : r ¸_ > r$ í ` ¦ Ð# Å Ò ¦ e . $ í ì r o\
É r PL peak _ : r ¸_ > r$ í É r ¸ H $ í ì r% ò % i (0.00 ≤ x
≤ 0.36) \ " f q 5 p w ô Ç : £ ¤$ í ` ¦ Í Ç x . Õ ªo ¦ Z } É r : r ¸
\
" f ¸ Smogyi1 p x [10] \ _ # 1.7 ∼ 1.9 eV_ \ -t
% ò
% i \ " f ' a8 £ ¤ ) a PL band H t · ú § ¤ . " f
: r ½ ¨\ " f Bridgman ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð $ í © ) a Mg x Zn 1−x Te : P & ñ s 8 a % ~ É r ª | 9 _ & ñ e ` ¦ · ú Ã º e .
Fig. 6 É r 0.7 − 1.4 eV _ \ -t % ò % i \ " f 8 £ ¤& ñ ô Ç Mg x Zn 1−x Te : P & ñ _ Ô ¦í HÓ ü t f ¨ à º Û ¼& 7 à Ô! 3 s . $ í ì r
\
Á º ' a ô Ç P-Ô ¦í HÓ ü t \ l ) a f ¨ à º{ \ ¦ 1.06 eV (1170 nm) \ " f ' a8 £ ¤ % i . Fig. 7 É r Mg 0.16 Zn 0.84 Te : P & ñ
\
@ / # P-Ô ¦í HÓ ü t _ 0 l x ¸ (a) 0.18, (b) 0.15, (c) 0.12 mole %{ 9 M : 5 K\ " f 8 £ ¤& ñ ô Ç Ô ¦í HÓ ü t f ¨ à º Û ¼& 7 à Ô! 3 s
. P-Ô ¦í HÓ ü t _ 0 l x ¸ 7 £ x < Ê\ f ¨ à º[ jl ü < & h s
7 £ x % i . " f 1.06 eV\ 0 Au ô Ç f ¨ Ã º{ H ì r" î y
P-Ô ¦í HÓ ü t \ l ) a כ Ü ¼ Ð ^ ¦ à º e . Mg x Zn 1−x Te : P & ñ \ è ß s f ¨ à º{ H spin-orbit valance band
ÐÂ Ò' P-acceptor ï r 0 A Ð_ F g < Æ& h s \ l ÷ & H כ Ü
¼ Ð Ò q ty ½ + É Ã º e . ZnTe & ñ _ spin-orbit splitting (∆ 0 ) É r 0.92 eV ÐÂ Ò' 1.0 eV_ s _ ° ú כÜ ¼ Ð Å Ò# Q&
[15–19]. Montegu1 p x [19] É r Mg x Zn 1−x Te : P & ñ _ spin-orbit splitting (∆ 0 ) _ ° ú כs 0.0 ≤ x ≤ 0.5 % ò % i \ " f
$ í
ì r \ Á º ' a > 0.95 ± 0.01 eV e ` ¦ Ð ¦ % i . Õ ªo
¦ ZnTe & ñ _ l & h : £ ¤$ í \ _ ô Ç P-acceptor_ Ö ¸$ í
o \ -t (E A ) H 0.042 eV [14] s 9, µ 1 Ï F g : £ ¤$ í \ _ #
'
a8 £ ¤ ) a E A H 0.06 eV [11] Ð Ð ¦÷ &% 3 . " f spin- orbit splitting (∆ 0 )\ ¦ 1.0 eV Ð Õ ªo ¦ P-acceptor_ Ö ¸
$ í
o \ -t \ ¦ 0.06 eV Ð 2 [Ù þ ¡` ¦ â Ä º\ : r ½ ¨\ " f ' a 8
£
¤ ô Ç 1.06 eV_ f ¨ Ã º{ H spin-orbit valence band ÐÂ Ò' valence band 0 A_ acceptor level (0.06 eV) Ð_ s \ K
{ © ) a . Akkad1 p x [11] É r 1.06 eV \ 0 Au ô Ç f ¨ Ã º{ ü @
Fig. 7. Impurity absorption spectra at 5 K for Mg 0.16 Zn 0.84 Te : P with the phosphorous concentrations: (a) 0.18, (b) 0.15, and (c) 0.12 mole %.
\
spin-orbit valence band ÐÂ Ò' valence band 0 A_ 0.38 eV \ 0 Au ô Ç acceptor level Ð_ s \ © { © H 1.38 eV _
Ô ¦í HÓ ü t f ¨ à º{ \ ¦ Ð ¦ % i Ü ¼ : r ½ ¨_ f ¨ à º Û ¼& 7 à
Ô! 3 \ " f H t · ú § ¤ .
IV. + s Ç Â ] Ø
Bridgman ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð $ í © r Mg x Zn 1−x Te : P
&
ñ É r zinc-blende ½ ¨ ¸\ ¦ t ¦ e % 3 Ü ¼ 9, $ í ì r s 7 £ x
< Ê\ © Ã º H _ + þ A& h Ü ¼ Ð 7 £ x % i .
Mg x Zn 1−x Te : P & ñ \ " f hole 0 l x ¸ü < Hall s 1 l x ¸ H Mg $ í ì r _ 7 £ x \ É r Ð © ´ òõ \ _ # $ í ì r s 7 £ x
< Ê\ y è % i . Mg x Zn 1−x Te : P & ñ _ µ 1 Ï F g Û ¼
&
7 à Ô! 3 É r shallow P-acceptor \ l ) a FB transition _ µ
1 Ï F g peak\ ¦ Ð# Å Ò% 3 . F gf ¨ Ã º : £ ¤$ í Ü ¼ ÐÂ Ò' ' a8 £ ¤ ) a 1.06 eV \ 0 Au ô Ç f ¨ Ã º{ H spin-orbit valence band ÐÂ Ò '
P-acceptor Ð_ s \ © { © 9, s f ¨ Ã º{ H Å Ò# Q
$ í ì r% ò % i (0.00 ≤ x ≤ 0.36)\ " f { 9 & ñ % i .
P
c p 8 ý ò k >
s
7 Hë H É r 2002¸ ô Dz D G < ÆÕ ü t < É ª F é ß _ t " é ¶ \ _ #
½ ¨÷ &% 3 6 £ §. (KRF-2002-015-CP0103)
Y
c p w à U Ø ô
[1] J. H. Chang, T. Takai, K. Godo, J. S. Song, B. H.
Koo, T. Hanada and T. Yao, Phys. Stat. Sol. (b)
229, 995 (2002).
[2] N. Lovergine, M. Traversa, P. Prete, K. Yoshino, M.
Ozeki, M. Pentimalli, L. Tapfer and A. M. Mancini, J. Cryst. Growth 248, 37 (2003).
[3] V. N. Iodko, V. P. Gribkovskii, A. K. Belyaeva, Yu. R. Suprun-Belevich and Zh. A. Ketko, J. Cryst.
Growth 184, 1170 (1998).
[4] F. EI Akkad, S. Demian and J. Chevallier, J. Mater.
Science 20, 165 (1985).
[5] S. G. Parker, A. R. Reinberg, J. E. Pinnell and W.
C. Holton, J. Electrochem. Soc. 118, 979 (1971).
[6] J. Marine, T. Ternisien D’Ouville. B. Schaub, A.
Laugier. D. Barbier, J. C. Guilaume, J. F. Rom- meluere and J. Chevallier, J. Electronic Mater. 7, 17 (1978).
[7] Sang-Jo Chung, Youngkyu Kwon, Chang-Sun Yoon, Byung-Ho Kim, Deokjoon Cha, Chang-Dae Kim, Wha-Tek Kim and C. U. Hong, J. Phys. Chem.
Solids 60, 799 (1999).
[8] J. H. Chang, M. W. Cho, H. Makino, K. Shim, H.
Rabitz and T. Yao, J. Crys. Growth 214, 373 (2000).
[9] A. J. Franz, F. C. Peiris, X. Liu, U. Bindley and J.
K. Furdyna, Phys. Stat. Sol. (b) 241, 507 (2004).
[10] K. Somogyi, J. Chevalier. J. F. Rommeluere, J. Ma- rine and B. Schaub, IEEE Trans. Electron Devices ED-26, 1198 (1979).
[11] F. EI Akkad, M. Abdel Naby and M. Ali Omar, J.
Vac. Sci. Technol. A 13, 2797 (1995).
[12] B. D. Cullity, Elements of X-ray Diffraction (Addison-Wesley, Massachusetts, 1978), Chap. 11.
[13] B. V. Dutt and W. G. Spitzer, J. Appl. Phys. 48, 2107 (1977).
[14] F EI Akkad, Semicond. Sci. Technol.2, 629 (1987).
[15] M. Cardona, L. Shaklee and F. M. Pollak, Phys.
Rev. 154, 696 (1967).
[16] A. Ebina, M. Yamanoto and T. Takahsshi, Phys.
Rev. B 6, 3786 (1972).
[17] A. Ebina, Y. Sato and T. Takahashi, Phys. Rev.
Lett. 32, 1366 (1974).
[18] A. Laugier, B. Montegu, D. Barbier, J. Chevallier, J. C. Guillaume and K. Somogyi, Phys. Stat. Sol.
(b) 99, 319 (1980).
[19] B. Montegu, A. Laugier and D. Barbier, Phys. Rev.
B 19, 1920 (1979).
Photoluminescence and Optical Absorption in Mg x Zn 1−x Te : P Crystals
Chang-Sun Yoon ∗
Department of Physics, Kunsan National University, Kunsan 573-701
Kyong-Son Yu
Department of Physics, Sogang University, Seoul 121-742 (Received 30 May 2005)
The photoluminescence, the optical absorption, and the Hall effect of in Mg
xZn
1−xTe : P (0.00 ≤ x ≤ 0.36) crystals grown by using the Bridgman method were investigated. The electrical properties exhibit increases in the hole concentration and the Hall mobility, which is caused by an increasing compensation with increasing Mg composition. The photoluminescence spectra showed free-bound (FB) transitions involving shallow P-acceptor centers. The optical absorption spectra exhibited an absorption peak at 1.06 eV that was due to an electronic transition from the spin-orbit valence band to the shallow P-acceptor level. The energy position of the peak was independent of the composition.
PACS numbers: 71.55.GS
Keywords: Mg
xZn
1−xTe : P crystals, Photoluminescence, Optical absorption
∗