WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

EA1 E1, мэВ 14 12 На рис. 9 обращает на себя внимание отклонение эксG, мэВ 6 5 E1-0, мэВ 30 26 35 периментальной зависимости I/Im от зависимости АрреEh, мэВ 145 72 ниуса, наиболее выраженное для полосы IQD. Похожее 350 750 явление наблюдалось в работе [19]. Мы объясняем такое поведение влиянием возбужденного (n = 1) состояния Примечание. EA0 и EA1 — энергии активации, E — энергия электрона КТ. Прямое наблюдение этого состояния в ионизации (глубина залегания) основного |000 (E0) и первого возспектре ФЛ затруднено, так так переход e|100 -hh|бужденного |100 (E1) состояний электрона, G — энергия тепловой диссоциации (энергия связи) экситона, E1-0 — энергетический зазор не является разрешенным из-за слабого перекрытия между основным и первым возбужденным состояниями электрона в КТ, волновых функций электрона в возбужденном состоянии Eh — глубина залегания уровня тяжелой дырки, — подгоночный и тяжелой дырки в основном состоянии [31,55,56]. С параметр зависимости Аррениуса (функции F).

Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. 474 В.Г. Талалаев, Б.В. Новиков, С.Ю. Вербин, А.Б. Новиков, Динь Шон Тхак, Г. Гобш, Р. Гольдхан...

подъемом температуры из-за теплового опустошения бо- уровнями ”ультрамалых” КТ InGaAs/GaAs в условиях лее высокого электронного уровня n = 1 исчезает один латерального ограничения.

из каналов пополнения носителями основного состояния Роль возбужденных состояний и других конкурируn = 0. От того, насколько эффективен этот канал, ющих каналов релаксации возбуждения в КТ InAs на зависит степень отклонения экспериментальной кривой вицинальных поверхностях GaAs (100) в настоящее I/Im (кривая 1) от функции F, рассчитанной для EA0 время нами дополнительно исследуется по измерениям спектров возбуждения и времен спада ФЛ.

(кривая 2).

Таким образом, энергия термической активации EA0 В заключение авторы благодарят Н.К. Полякова, соответствует глубине залегания E0 основного элекД.Н. Демидова, Н.П. Корнееву и Ю.Б. Самсоненко за тронного уровня в КТ (см. таблицу): для групп QD — участие в ростовых экспериментах и Н.Н. Леденцова, относительно уровня СС InAs (EWL = 1.46 эВ), для Д. Бимберга, В.Г. Дубровского и В.П. Евтихиева за изолированных КТ IQD — относительно уровня баполезные обсуждения.

рьера GaAs (EBR = 1.52 эВ). Применив подход, исДанная работа выполнена при частичной поддержке пользуемый в [57], мы рассчитали глубину залегания научной программы ”Физика твердотельных наноструктяжелой дырки (Eh) для различных групп КТ (см.

таблицу): Eh = EIF - (Em +E0), где EIF = EWL тур” (грант 98-2029), грантов РФФИ № 98-02-и № 99-02-17780 и научной программы ”Интеграция для QD и EIF = EBR для IQD, a E0 учитывает вклад фундаментальной науки и высшей школы, 1997–2000” кулоновского взаимодействия (энергию связи эксито(грант № 326.75), Г.Э. Цырлин благодарит за финансона G). Результаты, полученные для энергий ионизации вую поддержку ИНТАС (грант № YSF 98-54).

электронного и дырочного состояний в КТ InAs/GaAs, хорошо согласуются с известными литературными данными [9,27,31,47,49,51,57–60] и отражают зависимость Список литературы E0 от объема КТ, а для Eh —от формы КТ [31,61].

Действительно, простые расчеты показывают, что объем [1] Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов, В.А. Щукин, П.С. Копьев, Ж.И. Алферов, Д. Бимберг. ФТП, 32, 385 (1998).

осажденного материала, формирующего изолированную [2] Г.Э. Цырлин, В.Н. Петров., М.В. Максимов, Н.Н. Леденцов.

IQD на террасе шириной 7 нм, оказывается больше, чем ФТП, 31, 912 (1997).

объем пирамидальной QD0 с длиной основания 8–9 нм.

[3] А.Ф. Цацульников, Б.В. Воловик, Н.Н. Леденцов, Очевидно также, что в условиях латерального ограниМ.В. Максимов, А.Ю. Егоров, А.Е. Жуков, А.Р. Ковш, чения кромками террас IQD должны иметь отношение В.М. Устинов, Чжао Чжень, В.Н. Петров, Г.Э. Цырлин, H/B больше, чем QD0, а следовательно, и более мелкий Д. Бимберг, П.С. Копьев, Ж.И. Алферов. ФТП, 32, дырочный уровень [61].

(1998).

Различие вкладов возбужденных состояний в темпе[4] P.D. Wang, N.N. Ledentsov, C.M. Sotomayor Torres, ратурную зависимость I/Im полос ФЛ, принадлежащих P.S. Kop’ev, V.M. Ustinov. Appl. Phys. Lett., 64, 1526 (1994).

разным группам КТ, становится понятным, если оценить [5] S. Ruvimov, P. Wener, K. Scheerschmidt, U. Gsele, величину энергетического зазора E1-0 между пер- J. Heydenreich, U. Richter, N.N. Ledentsov, M. Grundmann, D. Bimberg, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, P.S. Kop’ev, вым возбужденным и основным состояниями электрона.

Zh.I. Alferov. Phys. Rev. B, 51, 14 766 (1995).

Предполагая для Eh, как и ранее, что сближение [6] V.P. Evtikhiev, I.V. Kudryashov, E.Y. Kotel’nikov, V.E. Tokraэлектронного и дырочного уровней при образовании nov, A.N. Titkov, I.S. Tarasov, Zh.I. Alferov. Semiconductors, экситона происходит за счет снижения электронного 32, 1323 (1998).

уровня, мы получили для IQD величину E1-0, совпа[7] O. Brandt, L. Tapfer, K. Ploog, R. Bierwolf, M. Hohenstein, дающую с энергией LQ-фонона на границе InAs/GaAs — F. Phillipp, H. Lage, A. Heberle. Phys. Rev. B, 44, 35 мэВ [62]. Можно ожидать, что этот резонанс при(1991).

водит к весьма эффективной релаксации электронно[8] Y. Nabetani, A. Wakahara, A. Sasaki. J. Appl. Phys., 78, го возбуждения до основного состояния, т. е. к очень (1995).

короткому времени жизни электронов в возбужденном [9] L. Brusaferri, S. Sanguinetti, E. Grilli, M. Guzzi, A. Bignazzi, состоянии. Низкая заселенность уровня является еще F. Bogani, L. Carraresi, M. Colocci, A. Bosacchi, P. Frigeri, S. Franchi. Appl. Phys. Lett., 69, 3354 (1996).

одной причиной отсутствия в спектре ФЛ переходов с [10] M. Colocci, F. Bogani, L. Carraresi, R. Mattolini, A. Bosacchi, участием возбужденного состояния электронов. ПонятS. Franchi, P. Frigeri, M. Rosa-Clot, S. Taddei. Appl. Phys. Lett., но, что исчезновение такого механизма релаксации с 70, 3140 (1997).

ростом температуры приводит к серьезной деформации [11] H.-W. Ren, K. Nishi, S. Sugou, Y. Masumoto. Japan. J. Appl.

температурной зависимости I/Im полосы IQD спектра Phys., 37, 1548 (1998).

ФЛ (рис. 9, c). Резкое снижение относительной интен[12] S. Noda, T. Abe, M. Tamura. Phys. Rev. B, 58, 7181 (1998).

сивности полосы IQD изолированных КТ в интервале [13] G.L. Rowland, T.J.C. Hosea, S. Malik, D. Childs, R. Murray.

5–80 K показано на рис. 3 и 4. Установленные нами Appl. Phys. Lett., 73, 3268 (1998).

значения E1-0 для всех групп КТ (см. таблицу) со[14] W.G. Stallard, A.S. Plaut, S. Thoms, M.C. Holland, S.P. Beauгласуются с данными работы [63], в которой получено mont, C.R. Stanley, M. Hopkinson. Appl. Phys. Lett., 73, расстояние в 30 мэВ между основным и возбужденным (1998).

Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. Исследование структуры рекомбинационного излучения квантовых точек InAs, выращенных... [15] Г.Э. Цырлин, В.Н. Петров, В.Г. Дубровский, Н.К. Поляков, [41] W. Yang, R.R. Lowe-Webb, H. Lee, P.C. Sercel. Phys. Rev. B, С.Я. Типисев, А.О. Голубок, Н.Н. Леденцов. ФТП, 31, 902 56, 13 314 (1997).

(1997).

[42] P.B. Joyce, T.J. Krzyzewski, G.R. Bell, B.A. Joyce, T.S. Jones.

[16] Y. Nabetani, N. Yamamoto, T. Tokuda, A. Sasaki. J. Cryst.

Phys. Rev. B, 58, R15981 (1998).

Growth, 146, 363 (1995).

[43] P. Chen, Q. Xie, A. Madhukar, L. Chen, A. Konkar. J. Vac.

[17] S.J. Xu, X.C. Wang, S.J. Chua, C.H. Wang, W.J. Fan, J. Jiang, Sci. Technol. B, 12, 2568 (1994).

X.G. Xie. Appl. Phys. Lett., 72, 3335 (1998).

[44] H. Saito, K. Nishi, S. Sugou. Appl. Phys. Lett., 73, [18] Q.W. Mo, T.W. Fan, Q. Gong, J. Wu, Z.G. Wang, Y.Q. Bai.

(1998).

Appl. Phys. Lett., 73, 3518 (1998).

[45] G.D. Lian, J. Yuan, L.M. Brown, G.H. Kim, D.A. Ritchie. Appl.

[19] H. Lee, R. Lowe-Webb, T.J. Johnson, W. Yang, P.C. Sercel.

Phys. Lett., 73, 49 (1998).

Appl. Phys. Lett., 73, 3556 (1998).

[46] J.M. Garcia, T. Mankad, P.O. Holtz, P.J. Wellman, P.M. Petroff.

[20] H.-W. Ren, K. Nishi, S. Sugou, M. Sugisaki, Y. Masumoto.

Appl. Phys. Lett., 72, 3172 (1998).

Japan. J. Appl. Phys., 36, 4118 (1997).

[47] A.J. Williamson, A. Zunger. Phys. Rev. B, 58, 6724 (1998).

[21] D. Leonard, K. Pond, P.M. Petroff. Phys. Rev. B, 50, 11 [48] A.J. Williamson, A. Zunger, A. Canning. Phys. Rev. B, 57, (1994).

R4253 (1998).

[22] J.M. Moison, F. Houzay, F. Barthe, L. Leprince, E. Andre, [49] I.E. Itskevich, S.G. Lyapin, I.A. Troyan, P.C. Klipstein, O. Vatel. Appl. Phys. Lett., 64, 196 (1994).

L. Eaves, P.C. Main, M. Henini. Phys. Rev. B, 58, R[23] N. Ikoma, S. Ohkouchi. Japan. J. Appl. Phys., 34, L724 (1995).

(1998).

[24] O. Brandt, G.C. La Rocca, A. Heberle, A. Ruiz, K. Ploog.

[50] F. Hatami, N.N. Ledentsov, M. Grundmann, F. Heinrichsdorf, Phys. Rev. B, 45, 3803 (1992).

D. Bimberg, S.S. Ruvimov, P. Werner, U. Gsele, J. Heyden[25] Y. Tokura, H. Saito, T. Fukui. J. Cryst. Growth, 94, 46 (1989).

reich, U. Richter, S.V. Ivanov, B.Y. Meltser, P.S. Kop’ev, [26] В.П. Евтихиев, В.Е. Токранов, А.К. Крыжановский, Zh.I. Alferov. Appl. Phys. Lett., 67, 656 (1995).

А.М. Бойко, Р.А. Сурис, А.Н. Титков, Ф. Накамура, [51] D.I. Lubyshev, P.P. Gonzalez-Borrero, E. Marega, Jr., E. PeМ. Ичида. ФТП, 32, 860 (1998).

titprez, N. La Scala, Jr., P. Basmaji. Appl. Phys. Lett., 68, [27] M. Grundmann, O. Stier, D. Bimberg. Phys. Rev. B, 52, 11 (1996).

(1995).

[52] G. Wang, S. Fafard, D. Leonard, J.E. Bowers, J.L. Merz, [28] P.M. Petroff, K.H. Schmidt, G.M. Ribeiro, A. Lorke, J. KotthaP.M. Petroff. Appl. Phys. Lett., 64, 2815 (1994).

us. Japan. J. Appl. Phys., 36, 1068 (1997).

[53] P.D. Wang, N.N. Ledentsov, C.M. Sotomayor Torres, I.N. Yas[29] T. Ide, A. Yamashita, T. Mizutani. Phys. Rev. B, 46, sievich, A. Pakhomov, A.Yu. Egorov, P.S. Kop’ev, V.M. Usti(1992).

nov. Phys. Rev. B, 50, 1604 (1994).

[30] G.M. Guryanov, G.E. Cirlin, A.O. Golubok, S.Ya. Tipissev, [54] M. Bayer, S.N. Walck, T.L. Reinecke, A. Forchel. Phys. Rev.

N.N. Ledentsov, V.A. Shchukin, M. Grundmann, D. Bimberg, B, 57, 6584 (1998).

Zh.I. Alferov. Surf. Sci., 352–354, 646 (1996).

[55] M.A. Cusack, P.R. Briddon, M. Jaros. Phys. Rev. B, 56, [31] M. Grundmann, R. Heitz, N. Ledentsov, O. Stier, D. Bimberg, (1997).

V.M. Ustinov, P.S. Kop’ev, Zh.I. Alferov, S.S. Ruvimov, [56] H. Jiang, J. Singh. Phys. Rev. B, 56, 4696 (1997).

P. Werner, U. Gsele, J. Heydenreich. Superlatt. Microstruct., [57] P.N. Brounkov, A. Polimeni, S.T. Stoddart, M. Henini, 19, 81 (1996).

L. Eaves, P.C. Main, A.R. Kovsh, Y.G. Musikhin, S.G. Konni[32] M.A. Cusack, P.R. Briddon, M. Jaros. Phys. Rev. B, 54, Rkov. Appl. Phys. Lett., 73, 1092 (1998).

(1996).

[58] H. Lee, W. Yang, P.C. Sercel. Phys. Rev. B, 55, 9757 (1997).

[33] N.N. Ledentsov, P.D. Wang, C.M. Sotomayor Torres, [59] F. Bogani, L. Carraresi, R. Mattolini, M. Colocci, A. Bosacchi, A.Yu. Egorov, M.V. Maximov, V.M. Ustinov, A.E. Zhukov, S. Franchi. Sol. St. Electron., 40, 363 (1996).

P.S. Kop’ev. Phys. Rev. B, 50, 12 171 (1994).

[60] H. Yu, S. Lycett, C. Roberts, R. Murray, Appl. Phys. Lett., 69, [34] S. Raymond, S. Fafard, P.J. Poole, A. Wojs, P. Hawrylak, S. Charbonneau, D. Leonard, R. Leon, P.M. Petroff, J.L. Merz. 4087 (1996).

Phys. Rev. B, 54, 11 548 (1996). [61] J. Kim, L.-W. Wang, A. Zunger. Phys. Rev. B, 57, R[35] S.Yu. Verbin, B.V. Novikov, R.B. Juferev, Yu. Stepanov, (1998).

A.B. Novikov, Dinh Son Thach, I. Shchur, V.G. Talalaev, [62] R. Heitz, M. Grundmann, N.N. Ledentsov, L. Eckey, M. Veit, G. Gobsch, R. Goldhahn, N. Stein, A. Golombek, G.E. Cirlin, D. Bimberg, V.M. Ustinov, A.Y. Egorov, A.E. Zhukov, V.G. Dubrovskii, V.N. Petrov, A.E. Zhukov, A.Yu. Egorov, P.S. Kop’ev, Zh.I. Alferov. Appl. Phys. Lett., 68, 361 (1996).

V.M. Ustinov. Proc. 7th Int. Symp. Nanostructures: Physics [63] S. Fafard, D.Leonard, J.L. Merz, P.M. Petroff. Appl. Phys. Lett., and Technology (St. Petersburg, Russia, 1999) p. 63.

65, 1388 (1994).

[36] M.J. Steer, D.J. Mowbray, W.R. Tribe, M.S. Skolnick, M.D. Sturge, M. Hopkinson, A.G. Cullis, R. Whitehouse, Редактор Л.В. Шаронова R. Murray. Phys. Rev. B, 54, 17 738 (1996).

[37] T. Saitoh, H. Takeuchi, J. Konda, K. Yoh. Japan. J. Appl. Phys., 35, 1217 (1996).

[38] A. Bossacchi, F. Colonna, S. Franchi, P. Pascarella, P. Allegri, V. Avanzini. J. Cryst. Growth, 150, 185 (1995).

[39] K. Mukai, N. Ohtsuka, M. Sugawara. Appl. Phys. Lett., 70, 2416 (1997).

[40] Z.M. Fang, K.Y. Ma, D.H. Jaw, R.M. Cohen, G.B. Stringfellow.

J. Appl. Phys., 67, 7034 (1990).

Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. 476 В.Г. Талалаев, Б.В. Новиков, С.Ю. Вербин, А.Б. Новиков, Динь Шон Тхак, Г. Гобш, Р. Гольдхан...

Recombination emission structure of InAs quantum dots grown on GaAs vicinal surfaces V.G. Talalaev, B.V. Novikov, S.Yu. Verbin, A.B. Novikov, Dinh Son Thach, I.V. Shchur, G.Gobsch, R. Goldhahn, N. Stein, A. Golombek, G.E. Cirlin†, V.N. Petrov†, V.M. Ustinov-, A.E. Zhukov-, A.Yu. EgorovInstitute of Physics, St. Petersburg State University, 198904 St. Petersburg, Russia Institute fr Physik, Technische Universitt Ilmenau, 98684 Ilmenau, Germany † Institute for Analytical Instrumentation, Russian Academy of Sciences, 198103 St. Petersburg, Russia Ioffe Physicotechnical Institute, Russian Academy of Sciences, 194021 St. Petersburg, Russia

Abstract

A study of photoluminescence spectra of heteroepitaxial structures with InAs/GaAs quantum dots (QD) has been done.

QD were grown in submonolayer migration enhanced epitaxy mode, on vicinal substrates, and the thichness of deposited InAs (1.8 ML) was close to the critical. Photoluminescence spectrum structure arising and its dynamics were investigated as functions of the misorientation direction and the angle as well as of the test temperature, photoluminescence exitation density and the excited light wave length. Experiments have shown the dependence of photoluminescence band blue shift and narrowing on the increase of th misorientation degree. QD size and dispersion decrease is explained in terms of QD lateral confinement on terraces taking into account the step bunching effect. It has been found that photoluminescence spectrum structure is formed by QD groups belonging to descrete terraces widened due to this effect. Behavior peculiar to the most intense high-energy photoluminescence band of 5 and 7 vicinal samples proves that it belongs to isolated QD located on the terraces with a reduced multiplicity of widening.

An assumption was made that such QD are isolated from the array due to inhomogeneities (ruptures) in the wetting layer on terrace edges.

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.