WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. 592 Н.В. Бондарь, В.В. Тищенко, М.С. Бродин 2.803 эВ, т. е. соответствует энергии основного состояния экситонов в объемном ZnSe. Однако, как показывают наши и данные других авторов [13,14], hh экситоны в КЯ и СР ZnS–ZnSe чувствуют влияние деформации и квантово-размерного эффекта даже при L > 100. Учет деформации позволяет улучшить теоретическую зависимость Ehh(L) и приблизить ее к экспериментальной в области L > 30. Но даже в этом случае не удается достичь полного совпадения обеих зависимостей. Одно из возможных объяснений этому состоит в том, что зависимость Ehh(L) рассчитана в приближении свободно посаженной СР. В этом случае общая толщина последней должна быть существенно выше критической, что для системы ZnS–ZnSe составляет больше 1 мкм [6].

Поскольку общая толщина исследованных СР достигала примерно 0.6 мкм, то расчеты по модели авторов [15,16] в этом случае могут давать существенные ошибки для структур, которые не достигли своего равновесного состояния.

3. Ухудшение качества гетерограниц КЯ приводит к усилению безызлучательных процессов и появлению Рис. 6. Температурная зависимость компоненты Ehh; на новых каналов рассеивания экситонов. Вследствие обравставке — температурная зависимость интегральной интенсивзования областей КЯ с различными толщинами в СР ности (Ihh) основного пика этой компоненты. Температура, K:

появляются несколько резонансных уровней и система a —4.5, b — 40, c — 60.

экситонов за время их жизни (0) стремится занять состояние с минимальной энергией. Рассмотрим два случая, которые характеризуют поведение экситонов в сформировала, содержат микроостровки с латеральными исследованных нами разупорядоченных СР. На рис. размерами меньше радиуса экситонов, Dx < R. В показана зависимость компоненты Ehh от T. При низких результате усреднения, в процессе движения, экситонами T эта компонента состоит из двух пиков, расстояние данных микроостровков положение высокоэнергетичемежду которыми 55 мэВ. Асимметричная форма ского пика компоненты Ehh соответствует области КЯ, и спектральное положение высокоэнергетического пика толщина которой не кратна целому числу постоянной (его максимум 2.977 эВ находится между основным и решетки ZnSe [2,3]. По расчетам, спектральное полопервым добавочным минимумом СО) свидетельствуют жение низкоэнергетического пика соответствует области о том, что гетерограницы области КЯ, которая его КЯ, толщина которой отличается от номинальной на целое число постоянных ZnSe, т. е. на 3a1. При повышении T до 40 K высокоэнергетический пик почти полностью исчезает и одновременно наблюдается увеличение интегральной интенсивности низкоэнергетического, что является следствием перераспределения экситонов между областями КЯ с различными толщинами путем их диффузии с характерной длиной LD = (0D)1/2, где D — коэффициент диффузии [2]. Для полного исчезновения высокоэнергетического пика компоненты Ehh необходимо, чтобы за время жизни экситоны достигли границы области, которая сформировала этот пик, т. е. 2LD Dx. Учитывая, что LD(T ) = v(T )0, где v(T ) =(kT /2Mhh)1/2 — средняя термическая скорость экситонов, и Mhh = me + mhh, получаем при T = 40 K:

Dx 1 мкм, т. е. латеральные размеры образовавшихся = областей примерно на 2 порядка превышают диаметр экситонов в объемном ZnSe (100 ).

Зависимость Ehh(T ) отражает другую ситуацию (рис. 6). Эта компонента состоит из двух пиков, расстояние между которыми 17 мэВ, также сформированных двумя макроостровками с разностью толщин a1.

Рис. 5. Температурная зависимость формы компоненты Ehh.

При увеличении T до 60 K наблюдается незначительный Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. Энергетическое состояние экситонов и спектры фотолюминесценции... рост интенсивности низкоэнергетического пика, а при вариантов объяснения расхождения между эксперименT > 100 K компонента исчезает не меняя своей формы. тальной и теоретической зависимостями энергии тяжеНа вставке к рис. 6 показана зависимость интегральной лых экситонов от L ямы в напряженных структурах интенсивности (Ihh) высокоэнергетического пика этой ZnS–ZnSe.

компоненты от T-1. В отличие от предыдущей компоАвторы выражают благодарность А.В. Коваленко за ненты зависимость Ihh(T ) можно охарактеризовать двумя предоставленные образцы CP ZnS–ZnSe. Работа поддерэнергиями активации: Ea1 8мэВ и Ea2 (35 ± 2) мэВ.

жана Государственным фондом фундаментальных исслеПервая обусловлена термической делокализацией эксидований Украины (проект 2.4/86/).

тонов с микроостровов, которые всегда есть на гетерограницах. Вторая величина равна разности энергий E1s и Ehh и, очевидно, обусловлена термическим выбросом Список литературы экситонов из макроостровков с толщиной 11 + a1 в состоянии свободных экситонов. Аналогичное поведение [1] Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов, Д. Бимберг. ФТП, 32, наблюдается и у других компонент полосы ФЛ.

(1988).

Выяснению механизмов тушения ФЛ в квантовых [2] M.A. Herman, D. Bimberg, J. Christen. J. Appl. Phys., 2, R1– структурах было посвящено несколько работ [14,18], R49 (1991).

где обнаружено, что основным механизмом является [3] C.A. Warwick, R.F. Kopf. Appl. Phys. Lett., 60, 386 (1992).

[4] В.П. Кочерешко, Г.Л. Сандлер, В.Ю. Давыдов. ФТТ, 38, температурная эмиссия в барьер экситонов, находящихся 2253 (1996).

в КЯ. Однако глубина залегания уровня n = 1 для [5] T. Taguchi, Y. Kawakami, Y. Yamado. Physica B, 191, hh экситонов в исследуемых СР ZnS–ZnSe составляет (1993); T. Taguchi, Y. Kawakami, A. Hiraki. J. Cryst. Growth., примерно 850 мэВ, что делает невозможной их эмиссию 93, 714 (1988).

в барьер, поэтому данные структуры при высоком ка[6] K. Shachzad, D.J. Olego, Ch.G. van der Walle. Phys. Rev. B, честве являются идеальными объектами с точки зрения 38, 1417 (1988).

накопления экситонов вплоть до высоких T [14]. Таким [7] V.V. Tishchenko, Y.S. Raptis, E. Anastassakis, N.V. Bondar. So.

образом, наблюдаемый характер поведения компонент St. Commun., 96, 793 (1995).

полосы от T должен быть обусловлен структурными [8] В.В. Тищенко, Н.В. Бондарь, А.В. Коваленко. ФТП, 31, особенностями границ раздела ZnS и ZnSe. Появление 1440 (1997).

связанных областей КЯ (макроостровков) с дискретными [9] V.V. Tishchenko, N.V. Bondar, A.V. Kovalenko, M.P. Harsall, P. Lilley. Superlatt. Microstruct., 25, 143 (1998).

толщинами и значительныи латеральными размерами [10] В.В. Тищенко, Н.В. Бондарь, А.В. Коваленко. ФТТ, 29, приводит к созданию дополнительных резонансных уров(1995).

ней hh экситонов. Тогда ослабление интегральной ин[11] Н.Н. Леденцов, С.В. Иванов, В.М. Максимов. ФТП, 29, тенсивности любой компоненты с ростом T объясняется (1995).

характером пространственного движения экситонов и их [12] J.A. Kash, M. Zachau, E.E. Mendez. Phys. Rev. Lett., 66, перераспределением между данными уровнями. След(1991); Al.L. Efros, C. Wetzel, L.M. Worlock. Phys. Rev. B, ствием этого является плавное исчезновение коротко52, 8384 (1995).

волновых компонент и рост интегральной интенсивности [13] B. Gil, M. Di Blasio, T. Cloitre. Phys. Rev. B, 50, 18 длинноволновых, как например Ehh. В случае же, когда (1994); S.K. Chang, C.D. Lee, S.J. Min, J. Cryst. Growth., доминируют несвязанные (отдельные) макроостровки 159, 112 (1996).

(аналог квантовых точек), движение экситонов в плоско- [14] Wu. Yi-hong, A. Kent, T. Yao. Phys. Rev. B, 56, R(1996); T. Yao, S.A. Chang, H. Tanino. J. Cryst. Growth., 111, сти КЯ характеризуется энергией активации (компонента 823 (1991).

Ehh), которую в общем виде можно определить как [15] T. Nakayama. J. Phys. Soc. Japan., 59, 1029 (1990).

p [16] Ch.G. van der Walle. Phys. Rev. B, 39, 1871 (1989);

Ean = E1s - Ehh(Lw + na1).

A. Osteish, R.J. Need. Phys. Rev. B, 45, 1371 (1972).

[17] H. Mathieu, P. Lefebvre, P. Christol. Phys. Rev. B, 46, 4. В заключение сделаем некоторые выводы. Устано(1972); H. Mathieu, P. Lefebvre, P. Christol. J. Appl. Phys., влено, что в СР ZnS–ZnSe с номинальной толщиной 72, 300 (1992).

11 возможно существование нескольких резонансных [18] S. Weber, W. Limmer, G. Bacher, H.P. Meier, P. Roentgen.

уровней за счет значительных флуктуаций толщины КЯ.

Phys. Rev. B, 52, 14 739 (1996); G. Bacher, H. Schweizer, Латеральные размеры образовавшихся областей на H. Nichel, W. Schlapp. Phys. Rev. B, 43, 9312 (1991).

порядка превышают размеры экситонов, что приводит к Редактор В.В. Чалдышев восстановлению их когерентности и дает возможность описывать такие СР, как набор отдельных КЯ с дискретными L. Зависимость энергии hh экситонов от L КЯ в значительной степени определяется электронной составляющей, поведение которой в области малых значений Ec и L значительно отличается от поведения дырочной составляющей. Это может быть одним из возможных 6 Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. 594 Н.В. Бондарь, В.В. Тищенко, М.С. Бродин Energy states of excitons and luminescence spectra of strained ZnS–ZnSe superlattices N.V. Bondar, V.V. Tishchenko, M.S. Brodyn Institute of Physics, National Academy of Sciences of the Ukraine, 252650 Kiev, Ukraine

Abstract

Results of experimental study of exciton photoluminescence in ZnS–ZnSe superlattices with routh interfaces are being discussed. It has been shown that the energy state of excitons in such structures is affected by the strained lattice mismatch as well as by the interface topography.

Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып.

Pages:     | 1 ||



© 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.