WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

L( ) = L(, s) P(s - s), (16) Запишем одномерную плотность состояний в зоне где s — некий имеющий разброс параметр, от которого проводимости и валентной зоне в виде зависит спектр люминесценции, s — его среднее значе c ние и P(s-s) — статистическое распределение ансамбля Dc,v(E) = G E-En,v(ky) dky, (12) КН по этому параметру.

ky n Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № 604 С.А. Гуревич, Д.А. Закгейм, С.А. Соловьев распределение Гаусса 1 (L - L) G(L - L) = exp -, (17) 2L L где L — ширина КН, L — ее среднее значение и L — ее среднеквадратичная флуктуация.

Значения параметров, дающие наилучшее согласие расчетной формы спектра ФЛ с экспериментальной, приведены на рис. 4. Мы использовали в качестве подгоночного параметра квазиуровень Ферми электронов, а не дырок, поскольку данные измерний зависимости емкости от напряжения свидетельствуют об n-типе проводимости вблизи КН. Из результатов подгонки (рис. 4) видно, что квазиуровень Ферми электронов лежит на 29 мэВ выше дна первой подзоны квантования, т. е. имеет место сильное вырождение электронного газа. Столь высокую концентрацию электронов в специально не легированном материале можно объяснить аккумуляцией фоновой примеси n-типа на границе [11]. Положение же кваРис. 4. Спектры ФЛ КН и исходной КЯ. Для КН точками зиуровня Ферми дырок в данном случае не оказывает показан экспериментальный спектр, сплошной кривой — расзаметного влияния на форму линии ФЛ, поскольку при четный.

используемых плотностях накачки дырки далеки от вырождения.

На рис. 5 приведен экспериментальный и расчет3.2. Экспериментальные данные. Сравнение с расный спектры степени поляризации ФЛ. При расчете четом. Измерения спектров ФЛ и поляризации ФЛ были использовались значения параметров, полученные из произведены на КН, полученных методом реактивного подгонки формы линии ФЛ, как было описано выше.

ионного травления и последующего заращивания исходНа рисунке также приведен спектр поляризации ФЛ, ных структур с одиночной In0.2Ga0.8As/GaAs КЯ толщирассчитанный в приближении однородных биаксиальных ной 70. Подробное описание технологии изготовления деформаций (пунктирная линия). Как видно из рисунка, в см. в [10]. По данным просвечивающей микросткопии, этом приближении расчет дает степень поляризации, не ширина КН составляла (600 ± 100).

превышающую 1 %, и не описывает экспериментально На рис. 4 представлены экспериментальные спектры наблюдаемый спектр. В то же время расчет, произведенФЛ КН и исходной структуры с КЯ, а также расчетный ный с учетом пространственной модуляции компонент спектр ФЛ КЯ. Расчетный спектр был получен по тензора, дает существенно лучшее, хотя и не полное методике, описанной в предыдущем пункте, при этом в согласие с экспериментом. Вблизи максимума линии ФЛ, качестве подгоночных параметров использовались:

— положение квазиуровня Ферми в зоне проводимоF сти Ec относительно дна первой подзоны квантования электронов Ec1;

— величина однородного уширения переходов, входящая в лоренциан в (13). Этот параметр для простоты считался независящим от энергии;

— температура электронно-дырочного газа Te;

— величина неоднородного уширения уровней исходной КЯ, связанного с флуктуациями ширины КЯ, ее состава и пр. Поскольку масштаб таких флуктуаций меньше диффузионной длины носителей, мы использовали для их учета формулы (12)–(14);

— флуктуации ширины КН. Поскольку масштаб этих флуктуаций, связанных с неидеальностью технологического процесса, существенно превосходит дифРис. 5. Спектр поляризации ФЛ. Сплошная кривая — расчет фузионную длину носителей, этот механизм уширения с учетом пространственной модуляции компонент тензора, линии ФЛ необходимо учитывать по формуле (16). В штриховая — в приближении однородной биаксиальной дефоркачестве распределения P мы использовали нормальное мации; точки — экспериментальные значения. T = 77 K.

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № Поляризационная анизотропия оптических межзонных переходов в напряженных InGaAs/GaAs... как видно из рис.5, расчетное значение степени поляри- [8] G.A. Baraff, D. Gershoni. Phys. Rev. B, 43, 4011 (1991).

[9] M.A. Herman, D. Bimberg, J. Christen. J. Appl. Phys., 70, Rзации превышает экспериментальное в 1.3–1.5 раза.

(1991).

Такое расхождение нельзя приписать лишь экспери[10] S.A. Gurevich, D.A. Zakheim, S.A. Solov’ev, A.E. Fedorovich, ментальной погрешности измерения степени поляризаV.V. Komin, I.V. Kochnev, S.I. Nesterov, V.I. Scopina. Mater, ции ФЛ или приближенности алгоритмов численного Sci. Eng. B, 35, 47 (1995).

расчета этих спектров. По нашему мнению, оно может [11] M. Notomi, M. Okamoto, T. Tamamura. J. Appl. Phys., 75, быть связано с кристаллографической неидеальностью 4161 (1994).

границы КН, с присутствием на ней точечных дефектов.

Редактор В.В. Чалдышев На таких дефектах может происходить частичная неупругая релаксация механических напряжений, приводящая Polarization anisotropy of optical к уменьшению пространственной модуляции компонент тензора деформации. В настоящее время мы занимаемся interband transitions in strained исследованием границы КН с помощью различных метоInGaAs/GaAs quantum wires дик микроскопии высокого разрешения и работаем над S.A. Gurevich, D.A. Zakheim, S.A. Solov’ev постановкой граничных условий на компоненты тензора, учитывающих частичную пластическую релаксацию A.F. Ioffe Physicotechnical Institute, напряжений на точечных дефектах. Результаты этой раRussian Academy of Sciences, боты будут темой наших последующих публикаций.

194021 St. Petersburg, Russia

Abstract

This paper is concerned with optical properties of 4. Заключение strained quantum wires associated with inhomogeneity of distribution of elastic deformations inside wire region and in surrounding Таким образом, в этой работе мы теоретически и barrier material. For calculation of this distribution, the analytical экспериментально рассмотрели причины, приводящие к approximation is used. We show that the polarization anisotropy поляризационной анизотропии ФЛ напряженных струкof photoluminescence in the direction normal to the wire plane, тур с КН прямоугольного сечения. Расчет был проведен as well as the blue shift of this photoluminescence, is mainly в рамках формализма Латтинжера с гамильтонианом controlled by the deviation of elastic straing from the diaxial.

4 4 для валентной зоны. Для учета пространственThis conclusion is proved by the comparison of calculated spectra ной зависимости компонент тензора упругих механичеof polarization-dependent photoluminescence with experimental ских деформаций использовалось аналитическое приблиdata obtained on InGaAs/GaAs quantum wires of 6 70 nm жение. Экспериментальные данные были получены на rectangular cross section.

InGaAs/GaAs КН, изготовленных методом реактивного ионного травления.

e-mail: mitya@quantum.ioffe.rssi.ru (D.A. Zakheim) В результате расчетов и сравнения их результатов с экспериментом было показано, что в случае напряженных КН основным механизмом возникновения пляризационной анизотропии ФЛ и поглощения света является отличие упругих механических деформаций от биаксиальных. При этом величина этой анизотропии оказывается весьма большой даже для широких КН и превышает соответствующие значения для ненапряженных структур.

Список литературы [1] J.R. Downes, D.A. Faux, E.P. O’Reilly. Mater. Sci. Eng. B, 35, 357 (1995).

[2] M. Notomi, J. Hammerdberg, H. Weman, S. Nojima, H. Sugiura, M. Okamoto, T. Tamamura, M. Potemski. Phys.

Rev. B, 52, 11 147 (1995).

[3] S.A. Gurevich, D.A. Zakheim, S.A. Solov’ev, A.E. Fedorovich, V.N. Mikhajlov, S.I. Nesterov, I.V. Kochnev, V.I. Skopina. Phys.

Low-Dim. Structur., 12, 141 (1995).

[4] U. Bockelmann, G. Bastard. Phys. Rev. B, 45, 1688 (1992).

[5] T. Sogawa, S. Ando, H. Kanabe. Appl. Phys. Lett., 68, (1996).

[6] J.M. Luttinger, W. Kohn. Phys. Rev., 97, 869 (1955).

[7] Г.Е. Пикус, Г.Л. Бир. ФТТ 1, 1502 (1960).

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, №

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.