Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 779-791 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:01988002305077900

Photo response of the EL2 absorption band and of the As+Ga ESR signal in GaAs

B. Dischler et U. Kaufmann

Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik, Eckerstr. 4, D-7800 Freiburg, F.R.G.

Abstract
The photo response of the EL2 absorption band and of the As+ Ga ESR signal in GaAs is described and compared with the basic optical properties of the EL2 mid-gap level, as inferred from photocapacitance spectroscopy. Changes in the EL2 absorption band intensity induced by secondary below band-gap light are analysed and are explained in terms of the EL2 optical cross-sections known from photocapacitance studies. The thermal recovery of the EL2 absorption band following complete quenching is discussed. Below band-gap light can also induce changes in the GaAs absorption spectrum below 0.75 eV. They are attributed to optically induced persistent free carriers. Their generation is related to the presence of EL2. The photoresponse of the As+ Ga ESR signal in GaAs is reviewed. These results reveal that EL2 and AsGa have practically the same optical properties and provide the best evidence that EL2 and the As+Ga ESR are induced by the same defect.

Résumé
La réponse optique de la bande d'absorption de EL2 et du spectre paramagnétique du As+Ga dans GaAs sont décrites et comparées avec les propriétés optiques du défaut EL2, déterminé à partir des mesures de photocapacitance. Nous avons analysé les variations en intensité de la bande d'absorption induit par une excitation optique secondaire en termes de sections efficaces de capture optique de EL2 ; la régénération thermique de cette bande est également discutée. L'excitation optique avec une énergie inférieure à la bande interdite induit aussi des changements dans le spectre d'absorption en dessous de 0.75 eV. Ceci est attribué à la présence de porteurs libres créés optiquement. Leur génération est corrélée à la présence de EL2. La comparaison de ces résultats avec ceux du défaut As+Ga montre que les deux défauts possèdent les mêmes propriétés optiques et renforce donc l'hypothèse que EL2 et AsGa ont la même origine.

PACS
7155F - Impurity and defect levels in tetrahedrally bonded nonmetals.
7240 - Photoconduction and photovoltaic effects: photodielectric effects.
7630M - EPR of colour centres and other defects.
7850G - Impurity and defect absorption in semiconductors.

Key words
deep levels -- electron traps -- gallium arsenide -- III V semiconductors -- impurity and defect absorption spectra of inorganic solids -- paramagnetic resonance of defects -- photocapacitance -- semiconductor -- EL2 absorption band -- As sub Ga sup + ESR signal -- photoresponse -- thermal recovery -- quenching -- optically induced persistent free carriers -- GaAs