WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

сти. Характер взаимодействия экситонов с компонен- В нижней части рис. 6 поясняется характер состояний, тами шероховатой поверхности, описываемыми волно- принимающих участие в процессах поглощения света с участием шероховатостей для двух поляризаций возбувыми векторами Q, по-видимому, должен напоминать основные особенности взаимодействия экситонов с фо- ждающего света. Шероховатости представлены только компонентами с волновым вектором Qx, которые как нонами, поскольку шероховатости и фононы можно рассматривать как статические и динамические иска- мы предполагаем, должны давать основной вклад в жения кристаллической решетки. Вероятность рассея- обсуждаемый канал поглощения света. Волновой вектор ния экситонов на фононах имеет максимум в обла- возбуждающих фотонов лежит в плоскости падения zx.

В силу закона сохранения в точке i виртуально возсти Qmax 2/ab (ab — боровский радиус экситонов), буждаются экситоны с волновыми векторами kix. Для уменьшаясь до пренебрежимо малых значений в области линейной поляризации возбуждения Eex x экситоны, малых (k 0) и больших (k Qmax) волновых векторов фононов [24]. В работе [18] указывалось, что макси- возникающие в точке i, являются продольными, а для мальная интенсивность рассеяния экситонов на шерохо- поляризации Eex y в процессе поглощения принимают участие поперечные экситоны. Волновые функции L ватостях соответствует Qmax 6/ab. Если использовать ab = 4.5нм [25], то 2/ab 4 · 106 см-1 и соответствен- и T экситонов описываются функциями P-типа [29].

В рассматриваемом случае L экситону соответствуно 6/ab 13 · 106 см-1. Полученные оценки находятся в разумном согласии с оценкой величины волнового ет функция Px -типа, а T -экситону функция Py -типа (рис. 6). При этом симметрия P-типа для экситонов вектора поперечных экситонов с кинетической энергией, задается p-типом симметрии дырочных функций, посоответствующей энергии возбуждения, при которой наблюдается максимум анизотропии kf 8 · 106 см-1. скольку волновая функция электронов является функцией s-типа [29]. Таким образом, отличие процессов Именно характер зависимости вероятности рассеяния экситонов от величины Q, по-видимому, приводит к поглощения для двух поляризаций возбуждающего света Eex x и Eex y должно сводиться к участию в протому, что анизотропия возбуждения проявляется лишь в небольшой области спектра возбуждения. В осталь- цессе дырок либо px -, либо py-типа. Для структур с ных областях рассеяние на шероховатостях не вносит идеальными интерфейсами дырочные состояния вырозаметного вклада в поглощение и анизотропия не прояв- ждены, и никакой анизотропии мы бы не наблюдали.

ляется. К анизотропии могут приводить возмущения, которые Поскольку волновой вектор экситонов в точке i расщепляют px и py состояния. Мы предполагаем, что очень мал, а эффективная масса экситонов в плоскости такими возмущениями являются деформации, которые ямы изотропна, модули величин kf (Eex) и Q пример- возникают на интерфейсах в области ступенек роста за но одинаковы для рассеяния во всех направлениях в счет различия постоянных решеток для составляющих плоскости ямы. При изотропном профиле интерфейсов исследуемую структуру материалов.

в результате рассеяния на шероховатостях равномер- Постоянные решеток слоев ZnSe (0.5668 нм) и но рождались бы экситоны с разными направлениями Zn0.87Cd0.13Se (0.5721 нм) отличаются как друг от друраспространения. Дирекционная анизотропия профилей га, так и от постоянной решетки подложки GaAs Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Влияние интерфейсных ступенек роста на анизотропию экситонного излучения квантовых ям... (0.5653 нм) [25]. Вследствие этого слои ZnSe и ZnCdSe вой ямой ZnSe/ZnCdSe, выращенной вдоль высокосимв структуре с идеально плоскими интерфейсами под- метричного направления [100], обнаружено два вида вержены равномерному биаксиальному сжатию в плос- поляризационной анизотропии экситонного излучения.

кости ямы, и энергия дырочных px и py состояний Анизотропия первого типа связана с особенностями одинакова. Появление террас на интерфейсах нарушает изучения экситонов основного состояния, локализованравномерность сжатия вдоль ступенек роста за счет ных в вытянутых вдоль оси [011] островках локаотличия постоянных решеток ZnSe и ZnCdSe. В резуль- лизации. Анизотропия в этом случае является следтате на границах террас должны возникать сдвиговые ствием термализации экситонов на нижнем уровне ранапряжения. Эти напряжения приводят к расщеплению диационного дублета тяжелого экситона, поляризация дырочных состояний [30,31]. Таким образом, наличие которого ориентирована вдоль островка. Расщепление на границах раздела вытянутых террас в наших струк- радиационного дублета возникает за счет особенностей турах должно приводить к появлению особенностей в обменного электронно-дырочного взаимодействия для функциях, соответствующих зависимости от координат экситонов, локализованных в вытянутом островке [6,7].

в плоскости интерфейса энергий дырочных px и py Появление островков локализации является следствисостояний. Эти особенности вытянуты вдоль ступенек ем наличия ступенек роста на границах раздела ямы.

роста. Мы полагаем, что расщепление дырочных px Совокупность ступенек роста формирует шероховатую и py состояний, появляющееся на интерфейсах в области поверхность этих границ. Упругое рассеяние на шеграниц, вытянутых вдоль направления [011] террас, явля- роховатостях интерфейсных поверхностей приводит к ется основной причиной обнаруженной анизотропии по- появлению специфического канала поглощения света, в глощения света свободными экситонными состояниями.

результате которого возбуждаются свободные экситоны По мере удаления от ступенек роста величина сдви- с волновыми векторами, существенно превышающими гового напряжения, а, следовательно, и его влияние волновой вектор света. Наблюдаемая в наших образцах должны уменьшаться. Объем областей, в которых воз- анизотропия излучения локализованных экситонов уканикающие а ступеньках сдвиговые напряжения оказывазывает на то, что в целом по поверхности интерфейют заметное влияние, составляет, по-видимому, малую сов общая длина ступенек вдоль оси [011] превышает часть от общего объема квантовой ямы. Поэтому в длину ступенек вдоль ортогональной оси [011]. Это спектрах отражения, которые формируются свободными приводит к дирекционной анизотропии геометрического состояниями полного объема квантовой ямы, эффекты профиля интерфейсных поверхностей и, как следствие, к анизотропии не проявляются.

дирекционной анизотропии возбуждения экситонов, возВ спектре 4 на рис. 4, соответствующем неполяризоникающих в результате рассеяния на шероховатостях.

ванному возбуждению, анизотропия поляризации проявВ нашем случае ступеньки роста соответствуют границе ляется только в области линий горячей люминесценции, между ZnSe и ZnCdSe. Разные величины постоянной появляющихся при монохроматическом возбуждении в решетки указанных материалов приводят к возникноверезультате неравновесного, квази--образного заселения нию деформационного напряжения в области ступенек.

локализованных экситонных состояний с одновременДеформации снимают вырождение дублета основного ным рождением оптических фононов [8]. В рамках экситонного состояния и, как следствие, приводят к предлагаемого подхода появление анизотропии находит разнице заселения экситонных состояний с разной ориестественное объяснение. Несмотря на неполяризованентацией дипольного момента экситонов по отношению ное возбуждение, разная вероятность поглощения за к осям [011] и [011]. Это, как мы предполагаем, и счет рассмотренных выше упругих процессов рассеяния является основной причиной возникновения второго на шероховатостях приводит к преимущественной генетипа анизотропии экситонного излучения.

рации в точке f свободных экситонов, поляризованных Авторы выражают благодарность проф. Ф. Хеннебервдоль оси x. Последующий захват этих экситонов выгеру и научной программе NATO за возможность протянутыми островками с одновременным рождением опведения части экспериментов в университете им. Гумтических фононов сохраняет поляризацию, в результате больдта (Берлин).

чего излучение в области линий горячей люминесценции и поляризовано вдоль x. Остальные точки спектра соответствуют излучению из локализованных состояний, Список литературы заполнение которых происходит после многократных актов рассеяния в процессе энергетической релаксации, [1] Y. Kajikawa, O. Brandt, K. Kanamoto, N. Tsukada. J. Cryst.

Growth, 150, 431 (1995).

в результате заселяются состояния, излучение которых [2] S.M. Ryabchenko, Yu.G. Semenov, A.V. Komarov, T. Wojtoполяризовано вдоль оси y.

wicz, G. Cywinski, J. Kossut. Physica E, 13, 24 (2002).

[3] O. Krebs, P. Voisin. Phys. Rev. Lett., 77, 1829 (1996).

4. Заключение [4] Е.Л. Ивченко, А.А. Торопов, П. Вуазен. ФТТ, 40, (1998).

Таким образом, при исследовании спектров экситон- [5] D. Gammon, E.S. Snow, B.V. Shanabrook, D.S. Katzer, ной люминесценции структуры с одиночной кванто- D. Park. Apll. Phys. Lett., 76, 3005 (1996).

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 472 В.Х. Кайбышев, В.В. Травников [6] E.L. Ivchenko. Phys. Status Solidi A, 164, 487 (1997). type anisotropy is connected with processes of photoexcitation of [7] С.В. Гупалов, Е.Л. Ивченко, А.В. Кавокин. ЖЭТФ, 113, 703 free excitons with wave vectors larger than light wave vectors.

(1998). This photoexcitation takes place through elastic light scattering [8] В.В. Травников, В.Х. Кайбышев. ФТТ, 45, 1316 (2003). on anisotropic interface roughness which is due to growth steps.

[9] M.A. Herman, D. Bimberg, J. Christen. J. Appl. Phys., 70, R1 The second type anisotropy corresponds to linear polarization (1991). along [011] axis and it is a consequence of deformation effects [10] E. Runger, A. Schulzgen, F. Henneberger, R. Zimmermann. perturbing holes states in regions of growth steps. Deformation Phys. Status Solidi B, 188, 547 (1995). appears in these regions as a result of lattice mismatch between [11] M. Nakayama. Sol. St. Commun., 55, 1053 (1985). barrier and well.

[12] L.C. Andreani, F. Bassani. Phys. Rev. B, 41, 7536 (1990).

[13] S. Jorda, U. Rossler, D. Broido. Phys. Rev. B, 48, 1669 (1993).

[14] В.М. Агранович, О.А. Дубовский. Письма ЖЭТФ, 3, (1966).

[15] A.A. Gogolin, E.I. Rashba. Sol. St. Commun., 19, 1177 (1976).

[16] В.В. Травников, В.В. Криволапчук. ФТТ, 28, 1210 (1986).

[17] J. Menendez, M. Cardona. Phys. Rev. B, 31, 3696 (1985).

[18] A.J. Shields, C. Trallero-Giner, M. Cardona, H.T. Grahn, K. Ploog, V.A. Haiser, D.A. Tenne, N.T. Moshegov, A.I. Toropov. Phys. Rev. B, 46 (11), 6990 (1992).

[19] P.R. Pukite, G.S. Petrich, S. Batra, P.I. Cohen. J. Cryst. Growth, 95, 269 (1989).

[20] E.J. Heller, M.G. Lagally. Apll. Phys. Lett., 60, 2675 (1992).

[21] V. Bressler-Hill, R. Maboudian, M. Wassermeier, X.-S. Wang, K. Pond, P.M. Petroff, W.H. Weinberg. Surf. Sci., 287/288, (1993).

[22] Поверхностные поляриторы, под ред. В.М. Аграновича, Д.Л. Миллса (М., Наука, 1985).

[23] A.Y. Lew, S.L. Zuo, E.T. Yu, R.H. Miles. Apll. Phys. Lett., 70, 75 (1997).

[24] Y. Toyozawa. Progr. Theor. Phys., 20, 53 (1958).

[25] M.C. Netti, M. Lepore, A. Adinolfi, R. Tommasi, I.M. Catalano, L. Vanzetti, L. Sorba, A. Franciosi. J. Appl. Phys., 80, 2908 (1996).

[26] R.F. Kopf, E.F. Schubert, T.D. Harris, R.S. Becker, G.H. Gilmer.

J. Appl. Phys., 74, 6139 (1993).

[27] C.A. Warwick, R.F. Kopf. Appl. Phys. Lett., 60, 386 (1992).

[28] J.C. Woo, S.J. Rhee, Y.M. Kim, H.S. Ko, W.S. Kim, D.W. Kim.

Appl. Phys. Lett., 66, 338 (1995).

[29] Р. Нокс. Теория экситонов (М., Мир, 1966).

[30] Г. Бир, Г. Пикус. Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках (М., Наука, 1972).

[31] Питер Ю, М. Кардона. Основы физики полупроводников (М., Физматлит, 2002).

Редактор Л.В. Беляков Influence of interface growth steps on anisotropy of exciton luminescence in ZnCdSe/ZnSe single quantum well V.H. Kaibyshev, V.V. Travnikov Ioffe Physicotechnical Institute, Russian Academy of Sciences, 194021 St. Petersburg, Russia

Abstract

Exciton luminescence spectra of single quantum well ZnCdSe/ZnSe structure has been investigated at T 8K. Two types of linear polarization anisotropy have been found. First type anisotropy corresponds to linear polarization along [011] axis and is due to emission of low doublet level of heavy excitons localized by islands elongated along the [011] crystal axis. Second Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып.

Pages:     | 1 | 2 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.