WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

отражает, по-видимому, пропорциональное Iex изменеДля точек четвертой группы, характеризующихся ние концентрации дырок, рекомбинирующих в системе меньшей шириной слоев (w 4), представленных на -слой-КЯ3--слой, в условиях мало изменяющейся рис. 5, a зависимостями 4, 5 и 6 (линии B, C и D), высокой концентрации двумерного электронного газа.

наблюдаются низкие значения относительной интенсивПрисутствие КЯ3 в исследуемой структуре создает ности во всем исследованном интервале значений y, особые по сравнению с обычной n-i-n-i-структурой однако имеет место их рост в конце этого интервала.

условия для рекомбинации дырок, способствуя трансАналогично ведут себя и другие составляющие спектра формации спектра ФЛ в многокомпонентную спектраль(линии A и E, линия F в этой группе точек не ную структуру (рис. 2), больше напоминающую спектр наблюдается).

ФЛ структур, содержащих -слои p-типа, т. е. структур, На рис. 5, b представлены зависимости энергетических в которых сформирован двумерный дырочный газ. Мы положений линий спектра B, C, D, E и F для точек полагаем, что присутствие КЯ между -слоями ститретьей группы от y в КЯ3 (зависимости 1, 2, 3, мулирует формирование в ней двумерного дырочного 4, 5). Все они не обнаруживают заметного изменения слоя, поскольку создает условия для сбора в КЯ дырок, энергетического положения линий (в пределах разброса фоторожденных в пространстве между -слоями, где сузначений) при изменении содержания In в КЯ3. Аналоществует электрическое поле ионизированной примеси, гично ведут себя зависимости энергетических положеувлекающее дырки в КЯ. С существованием двумерного ний линий спектра от y для точек группы 4 (рисунок дырочного слоя и локальными нарушениями условий димы не приводим). Для них средние энергетические меризации дырок при изменении параметров исследуеположения линий составляют EA = 1.535, EB = 1.524, мой структуры мы связываем особенности наблюдаемой EC = 1.51, ED = 1.495, EE = 1.486 эВ. В спектрах этой картины изменения ФЛ.

группы отсутствует линия F и присутствует линия A.

В этой ситуации относительно высокая интенсивность ФЛ обеспечивается излучательной рекомбинацией дву4. Обсуждение результатов мерных электронов с двумерными дырками. Изменение же чисто двумерного характера движения дырок в КЯ3, эксперимента связанное с нарушениями латеральной однородности потенциала, приводит к изменению характера оптических Проведенное нами экспериментальное исследование переходов, что проявляется в снижении уровня ФЛ.

планарно-неоднородного образца позволило получить значительный объем информации о физических свой- Экспоненциальное падение интенсивности ФЛ двумерной системы из-за латеральной локализации носителей ствах исследуемой структуры. В первую очередь это данные о непосредственной связи наблюдаемой спек- вследствие влияния рельефа гетерограниц отмечалось тральной структуры в области 1.47-1.54 эВ с системой ранее для узкой КЯ AlGaAs-GaAs-AlGaAs [3]. Иссле-слой-КЯ3--слой, поскольку изменение параметров дуемая в настоящей работе структура демонстрирует, только этой системы за счет встроенной латеральной по нашему мнению, столь же сильное влияние на неоднородности образца существенно (на несколько по- излучательный процесс изменения характера латеральрядков) изменяет относительную интенсивность всех ного движения дырок. Экспоненциальная зависимость Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Исследования физических явлений в полупроводниковых наноструктурах... интенсивности ФЛ от параметров, вырьируемых в экс- При увеличении w и y роль флуктуационного потенперименте, может в таком случае отражать зависимость циала уменьшается, увеличиваются размеры областей статистических распределений параметров флуктуаци- локализации дырок, уровень ограничения квантовых чисел сдвигается вверх. Дальнейшее увеличение этих паонного потенциала от варьируемых параметров.

Изменяя параметры КЯ3, в частности ее состав (па- раметров приводит к фактической делокализации дырок и резкому росту интенсивности ФЛ, который мы связыраметр y), можно на несколько порядков изменить ваем с включением в процессы рекомбинации прямых интенсивность ФЛ (см. рис. 5, a). В таком эксперименте, оптических переходов двумерный электрон-двумерная где изменяется только состав КЯ в не слишком широких дырка. По-видимому, прекращение роста в спектрах ФЛ пределах (0.06 < y < 0.1), трудно ожидать значительинтенсивностей высокоэнергетических линий A и B, ного изменения перекрытия волновых функций носитесвязанных с более высокими электронными подзонами, лей в перпендикулярном плоскости -слоя направлении.

на фоне быстро растущих линий C и D (рис. 4, 5) Концентрация дырок в КЯ определяется интенсивностью можно объяснить ситуацией, когда значения двумерного их оптической генерации в области между -слоями, квазиимпульса электронов на уровне Ферми для верхних поэтому при постоянном уровне возбуждения нельзя подзон в -слое меньше, чем предельные значения связать наблюдаемый на рис. 5, a рост интенсивноквазиимпульса двумерных дырок в области КЯ3, что сти ФЛ при увеличении y с изменением их концентраи стабилизирует интенсивность прямых переходов из ции. Нельзя также объяснить экспоненциальный рост верхних электронных подзон по сравнению с переходами интенсивности ФЛ, демонстрируемый зависимостями из более низких.

рис. 4, a для экспериментальных точек группы 1, увеПредположение о присутствии в КЯ3 слабо рекомбиличением области генерации носителей, пропорциональнирующих локализованных дырок позволяет говорить ным увеличению расстояния между -слоями. Следует о возможности накопления дырок в КЯ, что в свою отметить, что в этом случае перекрытие волновых очередь должно сказаться на виде поперечного распрефункций носителей уменьшается вследствие увеличения деления потенциала в структуре, а значит, и на энергиях расстояния между КЯ3 и -слоями. Такую ситуацию можно объяснить, предположив, что не все дырки в КЯ3 наблюдаемых оптических переходов. Такое предположение подтверждается полученными нами экспериментальспособны одинаково эффективно участвовать в излуными зависимостями для энергетических положений чательном процессе, и изменение интенсивности ФЛ линий в спектрах ФЛ, представленных на рис. 4, b и 5, b.

при изменении параметров КЯ связано с изменением Анализ этих зависимостей проводился нами путем саконцентрации двумерных дырок, способных эффективно мосогласованного расчета поперечного потенциального излучательно рекомбинировать, в отличие от дырок, сворельефа структуры -слой-КЯ3 - -слой и параметров бодное движение которых вдоль слоя модифицируется оптических переходов в ней при совместном решении присутствием флуктуационного примесного потенциала.

уравнений Пуассона и Шредингера.

В таком случае изменение содержания In в КЯ3, а также Рассмотрим сначала зависимости энергетических поизменение ее ширины или расстояния до -слоев может ложений компонентов спектра от содержания In (от пасущественно изменить флуктуационный фон в КЯ и, раметра y) в КЯ3 для группы точек 3. Расчет демонтаким образом, повлиять на соотношение концентраций стрирует относительную стабильность энергетических двумерных и локализованных в минимумах примесного положений электронных квантово-размерных подзон в потенциала дырок. Увеличение параметра ширины w -слое при изменении y. Однако нижняя подзона тяжеприводит к экспоненциальному росту интенсивности ФЛ лых дырок (Ehh1) заметно смещается в сторону меньших для экспериментальных точек группы 1, одновременно энергий ( Ehh1 6мэВ) при увеличении y (энергия уменьшая степень перекрытия волновых функций элекдырки растет в глубь валентной зоны). В этом случае тронов в -слоях и дырок КЯ3 в поперечном направлеотсутствие тенденции к уменьшению экспериментальнии. Это объясняет наблюдаемые тенденции к насыщеных значений энергий оптических переходов (рис. 5, b) нию роста кривых интенсивности ФЛ для спектральных указывает на существование механизма, стабилизируюлиний (C и E на рис. 4, a). Для группы точек 3 при щего значения энергий Ehh1 и связанного, по-видимому, изменении только состава материала в КЯ3, не влияс изменением формы поперечной потенциальной ямы ющего столь сильно на перекрытие волновых функций для дырок. С такого рода изменением потенциального носителей, такого насыщения роста интенсивности ФЛ рельефа под влиянием фотовозбужденных носителей не наблюдается (см. рис. 5, a).

связывают природу ФЛ структур с одиночными -легиМы полагаем, что при малых значениях w и y в обларованными слоями p-типа [18,20], когда генерируемые сти КЯ3 существует достаточно сильный флуктуацион- в области -слоя электронно-дырочные пары пространный потенциал, в латеральных минимумах которого ло- ственно разделяются электрическим полем ионизирокализуются дырки. В этой ситуации ФЛ определяется ре- ванной примеси. При этом фотовозбужденные электрокомбинацией двумерных электронов с локализованными ны, вытесняемые этим полем из области -слоя, в то же дырками, для которых квантовые числа, определяющие время экранируют его, образуя квазидвумерный слой в степень локализации и связанные с геометрическими соответствии с возникающим в этом случае минимумом размерами областей локализации, ограничены сверху. поперечного распределения потенциала вблизи -слоя.

5 Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 580 Ю.В. Хабаров, В.В. Капаев, В.А. Петров, Г.Б. Галиев Эти электроны и участвуют в рекомбинации с двумерным дырочным газом основных носителей [18,20].

В рассматриваемой нами структуре аналогичная деформация потенциала имеет место, по-видимому, еще в большей степени, поскольку накопление неосновных носителей в области КЯ3 происходит от двух -слоев.

Таким образом, приток дырок в КЯ3 и их локализация в минимумах флуктуационного примесного потенциала приводит к накоплению положительного заряда, уменьшающего глубину потенциальной ямы между -слоями, что в свою очередь проявляется в смещении дырочных подзон в сторону больших энергий и соответственно к увеличению энергии оптических переходов. Стабильность же энергетических положений компонентов спектра ФЛ и их независимость от уровня интенсивности ФЛ свидетельствует о существовании в такой ситуации предела накопления дырок в КЯ3, связанного, вероятно, с нерекомбинационным механизмом стока дырок из области КЯ.

Таким механизмом может быть туннельный уход дыРис. 6. Рассчитанные потенциальные профили зоны проводирок через барьеры легированных слоев, форма которых мости EC и валентной зоны EV исследованной структуры с разблизка к треугольной, когда накопленный заряд локали- ными параметрами слоев и положения энергетических уровней квантовых подзон. Энергия отсчитана от уровня Ферми, X — зованных дырок делает потенциальную яму достаточно расстояние от поверхности образца. a — расчет без дополнимелкой. При этом динамическое равновесие обеспечивательного легирования: 1 — y = 0.1, w = 4 (номера квантовых ется достаточно малым временем туннелирования дырок подзон обозначены слева от кривой); 2 — y = 0.1, w = через потенциальный барьер. Как известно, для барьеров (номера квантовых подзон — справа от кривой); b —расчет треугольной формы вероятность туннелирования сильно для y = 0.1, w = 9 с учетом донорного легирования КЯ3 и зависит от ширины и высоты барьера и, следовательно, прилегающих к ней слоев (3нм) до уровня 1018 см-3.

от энергии носителей между барьерами. Это, по-видимому, и определяет стабильность энергетических положений нижних дырочных подзон и соответственно наблюдаемую „энергетическую стабильность“ всей спек- на сформированный с участием локализованных в КЯтральной структуры. дырок поперечный потенциальный профиль структуры.

Еще в большей степени такого рода деформация На рис. 2, b (кривые 1, 2) показано полное совпадепотенциального профиля структуры проявляется, по ние конфигураций спектра ФЛ исследуемой структунашему мнению, в случае изменения параметра шири- ры, полученных при различающихся в 10 раз уровнях ны w (рис. 4, b). Результаты теоретического анализа этой оптического возбуждения. Это означает, что увеличеситуации представлены на рис. 6. ние концентрации носителей, и в частности, дырок, На рис. 6, a приведены рассчитанные без учета вклада приводящее к десятикратному увеличению интенсивнопроцессов неравновесной генерации и перераспределе- сти ФЛ, незначительно изменяет электрический заряд ния носителей зонные диаграммы исследуемой струк- в области КЯ3, т. е. составляет величину, существенно туры для двух значений w (двух точек из группы 1). меньшую концентрации локализованных в области КЯБлизко расположенные друг к другу -слои при w = 4 дырок, формирующих вид потенциала. Таким образом, (рис. 6, a, кривые 1) обеспечивают относительно неболь- накопление достаточно большого заряда происходит при шую глубину потенциальной ямы для дырок между значительно меньшей, чем в нашем эксперименте, ин-слоями. При w = 9 (рис. 6, a, кривые 2) эта яма тенсивности генерационно-рекомбинационного процесзначительно углубляется, что приводит к сдвигу ды- са, что еще раз подтверждает нерекомбинационный рочных подзон в сторону меньших энергий (на рис. 6 характер механизма, ограничивающего величину этого это изменение составляет 70 мэВ при значительно заряда.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |



© 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.