WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

образованием биэкситонов за счет экситон-экситонного При плотности 300 Вт/см2 полоса d+ становилась довзаимодействия при высокой плотности накачки. Изминирующей и обнаруживалась следующая коротковоллучательная рекомбинация биэкситона в КМ InAs нановая полоса dx (1.32 эВ). До наступления насыщения блюдалась на 5 мэВ ниже симметричного s-состояния зависимость интегральной интенсивности ФЛ от плоттакже авторами [17]. При разложении спектров ФЛ на ности возбуждения (J = Pv) хорошо описывалась факлорентцианы нами получены следующие величины растором v = 1 для выделенных полос ФЛ. Обнаруженная щепления на участках зависимости J = Pv с фактором эволюция спектра ФЛ структуры B-типа характерна для v = 1: между состояниями s+ и p+ —40 мэВ, между p+ единой системы энергетических уровней с низким теми d+ —50 мэВ, между d+ и dx — 20 мэВ. Соотношение пом безызлучательной рекомбинации носителей. Темполученных нами энергетических зазоров хорошо соглапературная зависимость ФЛ B-типа количественно не суется с теоретическими расчетами [15–17]. Величина описывается простым графиком Аррениуса и в данной зазора s+-p+ (40 мэВ) соответствует экспериментальработе не приводится. Качественные изменения настуным данным [18] для спейсера 4.5нм. Авторы [17] пают при температуре выше 120 K, когда все переходы наблюдали 23 ± 7 мэВ между активными состояниями с участием возбужденных состояний (p+ и d+) исчезают для спейсера 5 нм. Незначительное расхождение данных из спектра ФЛ.

связано, очевидно, с различием в форме и размерах Результаты, полученные из ПЭМ и ФЛ, а также КТ, образующих КМ. Относительно большие величины расчеты, сделанные в адиабатическом приближении эфрасщепления и зазоров между уровнями (до 50 мэВ) фективной массы [15], указывают на возможность суще- однако не гарантируют сохранение спектра ФЛ КМ при ствования КМ в структуре B-типа. Состояние одиночной комнатной температуре (kT 25 мэВ). Согласно расчеКТ характеризуется изоспином и моментом импульса.

там [15–17], при величине спейсера 4.5 нм происходит При сближении двух одинаковых КТ возникает коге- взаимное пересечение симметричного p|+ и антисимрентное туннелирование, перекрытие волновых функций метричного s|- уровней. Нужно отметить, что, хотя электронов и перемешивание изоспинов. Распределение „темные“ антисимметричные состояния не проявляются Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. Спектроскопия экситонных состояний квантовых молекул InAs состоянием s|-, в результате которого появляется запрет на излучательный переход p+ s+, а также практически отсутствует промежуточный уровень для последовательной релаксации.

КМ не наблюдались в структуре A-типа по разным причинам. Как показывают расчеты [15–17], барьер GaAs 10 нм является слишком большим для возникновения туннельной связи между КТ. Ожидаемая при этом величина расщепления (5мэВ) существенно меньше неоднородного уширения полос ФЛ ( 50 мэВ) вследствие дисперсии размеров КМ. Причиной отсутствия КМ в структуре A-типа может быть также несоответствие размеров КТ. В результате укрупнения КТ не формируется спектрально разрешаемая структура полос ФЛ с участием возбужденных состояний (рис. 3) и вместо вращения изоспинов и расщепления экситонных уровней происходит перенос носителей заряда в несимметричных парах КТ.

Таким образом, определены технологические параметры для получения структур InAs/GaAs с КМ. С использованием промежуточного ВТО получены симметричные КМ со спейсером 5 нм. В спектре ФЛ исследованы четыре излучательных перехода, которые свяРис. 5. ФЛВР для структур B-типа. Времена спада ФЛ измерены в центральной части полос s+, p+ и d+. Температура из- заны с симметричными экситонными состояниями КМ мерения — 10 K, средняя плотность возбуждения — 5 Вт/см2. (основное и три возбужденных). Времена спада ФЛ КМ указывают на вероятность межуровневой излучательной рекомбинации со второго возбужденного состояния и на отсутствие какой-либо релаксации между первым возбув спектрах стационарной ФЛ, они могут участвовать в жденным и основным экситонными состояниями КМ.

термически активированных межуровневых переходах и в процессах релаксации возбуждения. В этой связи пред- Авторы благодарны Л.Е. Воробьеву и Д.А. Фирсову за обсуждение результатов.

ставляло большой интерес измерение времен спада ФЛ в КМ. На рис. 5 показана ФЛВР для структуры B-типа.

Данная работа выполнена при частичной финансовой Замечательными являются следующие результаты.

поддержке INTAS, научными программами МинистерI. Времена излучения экситона в КМ InAs не менее ства промышленности науки и технологии РФ, Россий1 нс, а именно: 1.3 нс — для s+; 1 нс —для p+; 1.7 нс — ского фонда фундаментальных исследований. Г.Э. Цырдля d+.

лин выражает признательность Alexander von Humboldt II. Для второго возбужденного состояния d+ излучаStiftung. В.М. Устинов благодарит за поддержку Фонд тельное время жизни экситонов больше, чем для нижних содействия отечественной науке.

экситонных состояний s+ и p+.

III. У первого возбужденного состояния p+ отсутСписок литературы ствует время релаксационного спада ФЛ в отличие от второго состояния d+, где оно составляет 0.8 нс.

[1] D. Bimberg, M. Grundmann, N.N. Ledentsov. Quantum dot Практические выводы на основе результатов, полуheterostructures (Willey, Chichester, 1998).

ченных из ФЛВР, могут быть сделаны в пользу реали[2] Н.А. Малеев, А.Р. Ковш, А.Е. Жуков, А.П. Васильев, зации инверсной заселенности второго возбужденного С.С. Михрин, А.Г. Кузьменков, Д.А. Бедарев, Ю.М. Задисостояния d+ по отношению к нижним s+- и p+-сос- ранов, М.М. Кулагина, Ю.М. Шерняков, А.С. Шуленков, В.А. Быковский, Ю.М. Соловьев, C. Moller, Н.Н. Леденцов, тояниям. Излучаемые при этом длины волн соответВ.М. Устинов. ФТП, 37, 1265 (2003).

ствуют диапазону 13-25 мкм. С учетом фактора v = [3] V.M. Apalkov, T. Chakraborty. Appl. Phys. Lett., 78, (низкий темп безызлучательной рекомбинации, низкая (2001).

дефектность структуры B-типа) можно предположить, [4] S. Sauvage, P. Boucaud, T. Brunhes, V. Immer, E. Finkman, что первичное время спада ФЛ в полосе d+ является J.-M. Gerard. Appl. Phys. Lett., 78, 2327 (2001).

временем излучательного перехода на нижние экситон[5] S. Sauvage, P. Boucaud, T. Brunhes, A. Lematre, J.-M. Gerard.

ные уровни (0.8 нс). Отсутствие релаксации с первого Phys. Rev. B, 60, 15 589 (1999).

возбужденного состояния p+ в основное экситонное [6] Б.В. Воловик, Д.С. Сизов, А.Ф. Цацульников, Ю.Г. Мусисостояние s+ может быть следствием близости p|+ хин, Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов, В.А. Егоров, В.Н. Петк точке пересечения с антисимметричным „темным“ ров, Н.К. Поляков, Г.Э. Цырлин. ФТП, 34, 1368 (2000).

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. 728 В.Г. Талалаев, J.W. Tomm, N.D. Zakharov, P. Werner, Б.В. Новиков, Г.Э. Цырлин, Ю.Б. Самсоненко...

[7] K. Eberl, O.G. Schmidt, R. Duschl, O. Kienzle, F. Ernst, Y. Rau. Thin Sol. Films, 369, 33 (2000).

[8] J. Tersoff, C. Teichert, M.G. Lagally. Phys. Rev. Lett., 76, (1996).

[9] Г.Э. Цырлин, В.Н. Петров, С.А. Масaлов, А.О. Голубок.

ФТП, 33, 733 (1999).

[10] Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов, В.А. Щукин, П.С. Копьев, Ж.А. Алферов, Д. Бимберг. ФТП, 32, 385 (1998).

[11] Z.R. Vasilewski, S. Fafard, J.P. McCaffrey. J. Cryst. Growth, 201/202, 1131 (1999).

[12] P. Boucaud, J.B. Williams, K.S. Gill, M.S. Sherwin, W.V. Schoenfeld, P.M. Petrov. Appl. Phys. Lett., 77, (2000).

[13] W. Sheng, J.-P. Leburton. Appl. Phys. Lett., 81, 4449 (2002).

[14] В.Н. Петров, В.Н. Демидов, Н.П. Корнеева, Н.К. Поляков, Г.Э. Цырлин. ЖТФ, 70 (5), 97 (2000).

[15] W. Sheng, J.-P. Leburton. Appl. Phys. Lett. 81, 4449 (2002);

Phys. Stat. Sol. B, 237, 394 (2003).

[16] K. Hinzer, M. Bayer, J.P. McCaffrey, P. Hawrylak, M. Korkusinski, O. Stern, Z.R. Wasilewski, S. Fafard, A. Forchel. Phys. St. Sol. (b), 224, 385 (2001).

[17] M. Korkusinski, P. Hawrylak, M. Bayer, G. Ortner, A. Forchel, S. Fafard, Z. Wasilewski. Physica E, 13, 610 (2002).

[18] M. Bayer, P. Hawrylak, K. Hinzer, S. Fafard, M. Korkusinski, Z.R. Wasilewski, O. Stern, A. Forchel. Science, 291, (2001).

Редактор Л.В. Беляков Exciton states spectroscopy of InAs quantum molecules + = + = V.G. Talalaev, J.W. Tomm, N.D. Zakharov, = =• P. Werner, B.V. Novikov, G.E. Cirlin, • =• Yu.B. Samsonenko, A.A. Tonkikh, • • V.A. Egorov, N.K. Polyakov, V.M. Ustinov V.A. Fok Institute of Physics, St. Petersburg State University, 198504 Petrodvorets, Russia + Max-Born-Institut fr Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie, 12489 Berlin, Germany = Max-Planck-Institut fr Mikrostrukturphysik, 06120 Halle (Saale), Germany Ioffe Physico-technical Institute, Russian Academy of Sciences, 194021 St. Petersburg, Russia • Institute for Analytical Instrumentation, Russian Academy of Sciences, 190103 St. Petersburg, Russia

Abstract

Tunnel coupled pairs of InAs quantum dots (quantum molecules) were grown by the molecular beam epitaxy in a GaAs matrix. The investigation of optical and structural properties of quantum molecules was carried out. Four molecular exiton states forming photoluminescence spectrum were observed. The photoluminescence decay times indicate the possibility of the interlevel radiative recombination from the second excited state, which is particularly important for the mid-infrared device design.

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, 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.