Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 765-777 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:01988002305076500

Infra-red imaging and EL2

J.P. Fillard

LINCS, Centre d'Electronique de Montpellier, USTL, Place E. Bataillon, 34060 Montpellier, France

Abstract
After a presentation of the spectroscopic features used to identify EL2 defect in semi-insulating GaAs, a critical review of the methods which can give an optical mapping of the macroscopic distribution of defects in GaAs is presented. The transmission images reveal an inhomogeneous distribution of EL2°, which seems to be anti-correlated with the distribution of EL2 +. The optical mechanism responsible for the cell structure also observed in the image could be scattering. This is more conveniently studied using laser scattering tomography (LST) which allows a better spatial resolution. The texture observed by LST is discussed as a function of the origin of the wafer studied and of their thermal annealing. The result of studies of the change in the LST images before and after photo-quenching of EL2, which could help to make a correlation between scattering centers and EL2 is still controversial. On the other hand, there is a clear relation between the photo-cathodo-luminescence images intensity and the distribution of dislocations in the wafer, but the point remains to explain the role of dislocations in the occurrence of EL2.

Résumé
On indique d'abord les caractéristiques spectroscopiques d'EL2 qui permettent d'identifier le défaut dans GaAs semi-isolant (s-i). On passe en revue les méthodes de cartographie optique de distribution macroscopique des défauts dans GaAs.s-i. Les images par transmission révèlent une distribution inhomogène de EL2°, qui paraît anticorrélée avec la distribution de EL2+. On montre que la diffusion de la lumière pourrait expliquer la structure en cellule également observée dans les images par transmission. Ces structures sont étudiées plus commodément en tomographie par diffusion laser (TDL), qui permet une meilleure résolution spatiale. Le contraste observé est discuté en fonction de l'origine des tranches et des recuits thermiques. La variation du contraste en TDL avant et après phototrempe de EL2°, qui permet de corréler directement les centres diffusant et EL2, est encore un point controversé dont l'issue peut être établie par imagerie à basse température. Il existe une relation entre l'intensité des images en photo-cathodo-luminescence et la distribution des dislocations dans les tranches, mais il demeure à expliquer le rôle des dislocations dans la présence ou l'absence des défauts EL2.

PACS
7155F - Impurity and defect levels in tetrahedrally bonded nonmetals.
7830G - Infrared and Raman spectra in inorganic crystals.
7850G - Impurity and defect absorption in semiconductors.
7855D - Photoluminescence in tetrahedrally bonded nonmetals.
7860H - Cathodoluminescence, ionoluminescence condensed matter.

Key words
annealing -- cathodoluminescence -- deep levels -- electron traps -- gallium arsenide -- III V semiconductors -- impurity and defect absorption spectra of inorganic solids -- infrared spectra of inorganic solids -- luminescence of inorganic solids -- photoluminescence -- semiconductor -- IR imaging -- EL2 -- laser scattering tomography -- thermal annealing -- photo quenching -- scattering centers -- photo cathodo luminescence image intensity -- dislocations -- GaAs