Doping Inhomogeneities and Compensation in n-Type LEC InP Wafers

Abstract

Lateral scans of free carrier infrared absorption with lateral resolution of 100 μm and Hall effect measurements with sampling areas of 2.5 × 5 mm2 and 5 × 5 mm2 are performed across (001) wafers cut from Sn- and S-doped 〈111〉 LEC InP crystals. Considerable microinhomogeneities as well as macroinhomogeneities are detected in the distributions of the concentrations of free carriers, of donors, and of compensating acceptors. The macroinhomogeneities are found to be due to growth facets representing regions of increased carrier concentration, while the microinhomogeneities are growth striations appearing both, in and outside of facets. This behaviour which is in contrast to the results from Sn- and chalcogen-doped 〈100〉 LEC GaAs may be understood by considering the 〈111〉 growth direction of the InP crystals. Reasons for differences between the optical and electrical values of the compensation ratio observed, as well as possible origins of the compensating acceptors are discussed. Laterale Abtastungen der Infrarot-Absorption freier Trager mit einer lateralen Auflosung von 100 μm und Halleffektsmessungen mit Abtastflachen von 2,5 × 5 mm2 und 5 × 5 mm2 werden an (001)-Scheiben aus Sn- und S-dotierten 〈111〉-LEC-InP-Kristallen durchgefuhrt. Sowohl betrachtliche Mikroinhomogenitaten als auch Makroinhomogenitaten in den Verteilungen der Konzentrationen der freien Trager, der Donatoren und der kompensierenden Akzeptoren werden nachgewiesen. Die Makroinhomogenitaten ruhren von Wachstumsfacetten her, die Bereiche erhohter Tragerkonzentration darstellen, wahrend die Mikroinhomogenitaten Wachstumsstreifen sind, die sowohl innerhalb als auch auserhalb der Facetten auftreten. Dieses Verhalten, welches im Gegensatz zu den Resultaten an Sn- und Chalkogen-dotiertem 〈100〉-LEC-GaAs steht, kann verstanden werden, wenn man die 〈111〉-Wachstumsrichtung der InP-Kristalle berucksichtigt. Grunde fur beobachtete Unterschiede zwischen den optischen und elektrischen Werten des Kompensationsgrades sowie die mogliche Herkunft der kompensierenden Akzeptoren werden diskutiert.