WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Альтернативное предположение о том, что пики в спектрах КФЭ обусловлены двумерными экситонами в смачивающем слое InAs не позволяет объяснить ряд особенностей этих спектров: слабую зависимость нормированной высоты и, особенно, ширины пиков от температуры в интервале 77–300 K и от номинальной толщины d в интервале 1.1–2.1 ML при непрерывной зависимости hm(d), а также независимость от d края ступенчатой полосы фоточувствительности, которую мы связываем с межзонным поглощением в монослойной КЯ. Последний факт означает, что при используемых в данной работе технологических параметрах выращивания КТ переход от слоевого к трехмерному росту происходит при d 1 ML, и при дальнейшем увеличении d толщина смачивающего слоя не увеличивается, а избыточный Рис. 4. Спектры ФЛ при разных значениях d (77 K). Номера материал идет на образование КТ.

кривых соответствуют номерам образцов в таблице.

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № 1104 Б.Н. Звонков, И.Г. Малкина, Е.Р. Линькова, В.Я. Алешкин, И.А. Карпович, Д.О. Филатов В [17] проведены расчеты для пирамидальных нанокристаллов, ограненных плоскостями (110), в [9] форма кристаллов аппроксимировалась конусом с углом при основании 12.4, стоящим на смачивающем слое толщиной 1 ML. Наши экспериментальные зависимости лучше согласуются с последней моделью.

На рис. 5 приведены построенные по данным работы [9] теоретические зависимости hm(D). В отличие от [9] по оси абсцисс отложен не радиус основания конуса под монослоем r, а диаметр конуса на уровне монослоя D. Видно, что экспериментальные значения hm для переходов с участием тяжелых и легких дырок достаточно хорошо согласуются с теоретическими кривыми. Для исследованной структуры в зависимости от d диаметр D изменяется от 6 до 14 нм, высота — от 0.8 до 1.6 нм при среднем расстоянии между КТ -1/Ns 30 нм.

Фотопроводимость. В структуре N2, на которой измерялись спектры ФП, d и градиент толщины были меньше, чем в структуре N1, поэтому пики фоточувствительРис. 5. Зависимость hm от размера квантовых точек (77 K):

ности, связанные с КТ, меньше смещены относительно 1 —пик ФЛ, 2 —основной пик КФЭ, 3 — побочный пик КФЭ.

края собственной фоточувствительности GaAs (рис. 6).

Теоретические зависимости энергий переходов для модельной В связи с барьерной природой ФП проводящих слоструктуры [9]: 4 — e1-hh1, 5 — e1-lh1.

ев GaAs явления ФП и КФЭ в них тесно связаны и определяются изменением соответственно ширины и высоты поверхностного барьера при освещении [10]. В тех случаях, когда можно пренебречь вкладом в ФП слоя относительно барьера. Такие же закономерности внутреннего барьера на границе слой–подложка, спектры отмечены для структур с КЯ [12], и они означают, малосигнальных ФП и КФЭ должны совпадать, что и что D 1. Отсутствие потерь на рекомбинацию в наблюдалось на данной структуре.

явлении КФЭ обусловлено достаточно малой величиКачественно закономерности измененеия спектров ной активационного барьера, определяющего эмиссию ФП в зависимости от d и температуры были аналогичны неравновесных носителей из КТ, и не противоречит описанным выше для КФЭ. Из-за сильного перекрытия факту наличия ФЛ, так как последняя наблюдается при полос фоточувствительности КТ и КЯ последняя на спекнизкой температуре и на 8 порядков больших уровнях трах не разрешается (ожидаемое положение края для фотовозбуждения.

нее показано стрелкой). Косвенным признаком наличия Среднее значение SD(hm) для семейств кривых на рис. 1 и 2 составляет (4 ± 1) · 10-2 и (6 ± 2) · 10-2 КЯ и в этой структуре является уменьшение примерно в 2 раза значения SD(hm) на кривых 1 и 3, для которых при 77 и 300 K соответственно. С учетом возможных перекрытие полос меньше.

значений D в (6) коэффициент поглощения в максимуме m можно оценить величиной (1 2) · 10-2. Наличие в исследованной структуре квантовой ямы позволяет более точно определить m, используя КЯ как эталон поглощения. Теоретическое значение W 7 · 10-вблизи края поглощения [16]. Как видно из рис. 1 и 2, SD(hm) SW, что означает близость соответствующих коэффициентов поглощения, откуда, согласно (7)–(9), D 10 нм2 и Ns =(1.2 ±0.3) · 1011 см-2. Значение Ns близко к ns в квантово-размерном слое, что указывает на значительное равновесное заполнение КТ электронами.

Зависимость энергий переходов от размеров КТ.

Если предположить, что объем InAs, который пошел на образование КТ, определяется толщиной d — 1 ML, то можно определить размеры КТ, если известна их форма.

Последнюю можно определить из сравнения теоретических зависимостей hm от размеров КТ, рассчитанных для определенной формы нанокристаллов, с эксперименРис. 6. Спектры ФП структуры N2. d, ML: 1, 3 — 1.6;

тальными.

2, 4 —1.2. T, K: 1, 2 — 300; 3, 4 — 77.

Физика и техника полупроводников, 1997, том 31, № Фотоэлектрические свойства гетероструктур GaAs/InAs с квантовыми точками Работа выполнена при финансовой поддержке Photoelectric properties of GaAs/InAs Российского фонда фундаментальных исследований quantum dot heterostructures (95-02-05610 и 95-02-05606), Программы ”Физика B.N. Zvonkov, I.G. Malkina, E.R. Lin’kova, твердотельных наноструктур” (2-193) и Министерства V.Ya. Aleshkin, I.A. Karpovich†, D.O. Filatov† общего и профессионального образования (95-0-72-73).

Physical-Technical Research Institute of Nizhnii Novgorod State University, Список литературы 603600 Nizhnii Novgorod, Russia Institute of Physics of Microstructures, Russian [1] Ж.И. Алферов, Д. Бимберг, А.Ю. Егоров, А.Е. Жуков, Academy of Sciences, П.С. Копьев, Н.Н. Леденцов, С.С. Рувимов, В.М. Устинов, 603600 Nizhnii Novgorod, Russia И. Хейденрайх. УФН. 165, 224 (1995).

† Nizhnii Novgorod State University, [2] S.S. Ruvimov, P. Werner, K. Scheerschmidt, J. Heydenreich, 603600 Nizhnii Novgorod, Russia U. Richter, N.N. Ledentsov, M. Grundmann, D. Bimberg, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, P.S. Kop’ev, Zh.I. Alferov, Phys.

Rev. B, 51, 14, 766 (1995).

Abstract

Planar photoconductivity and capacitative photovoltage [3] D. Bimberg, N.N. Ledentsov, M. Grundmann, N. Kirstaedter, spectra in GaAs/InAs quantum dot heterostructures grown O. Schmidt, R. Heitz, J. Bohrer, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, by MOCVD have been studied. Spectra of quantum dot A.E. Zhukov, P.S. Kop’ev, Zh.I. Alferov, S.S. Ruvimov, photosensitivity have a peak shape that reflects the -like character P. Werner, U. Gosele, J. Heydenreich. Abstracts Int. Symp.

of density of states. A photosensitivity band of the InAs monolayer Nanostructures: Physics and Technology (St. Petersburg, quantum well has also been observed. An expression for the Russia, 1995) p. 167.

absorption coefficient of the quantum dot ensemble with a certain [4] G.E. Cirlin, G.M. Guryanov, A.O. Golubok, S.Ya. Tipissev, dimension distribution was obtained. It has been shown that N.N. Ledentsov, P.S. Kop’ev, M. Grundmann, D. Bimberg.

analysis of photoelectric spectra allows to determine density of Appl. Phys. Lett., 67, 97 (1995).

states, surface concentration, and effective cross-section of photon [5] I.N. Stranski, L. von Krastanov. Sitzungsber. Akad. Wiss.

capture in the quantum dot syste.

Wien IIb, 146, 797 (1938).

[6] M. Grundmann, J. Christen, N.N. Ledentsov, J. Bohrer, E-mail: maximov@nifti.nnov.su (Zvonkov, Karpovich) D. Bimberg, S.S. Ruvimov, P. Werner, U. Richter, U. Gosele, J. Heydenreich, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, A.E. Zhukov, P.S. Kop’ev, Zh.I. Alferov. Phys. Rev. Lett., 74, 4043 (1995).

[7] L.N. Bolotov, A.K. Kryganovdkij, I. Kochnev, P.S. Kop’ev, I.V. Makarenko, B.Y. Maltser, A.N. Titkov, M. Fehrenbacher, M. Noeske, H. Rauscher, P.J. Behm. Abstracts Int. Symp.

Nanostructures: Physics and Technology (St. Petersburg, Russia, 1995) p. 193.

[8] C. Weisbuch, B. Vinter. Quantum Semiconductor Structures:

Fundamentals and Applications (San Diego, Academic Press, 1991).

[9] J.-Y. Marzin, J.M. Gerard, A. Izrael, D. Barrier, G. Bastard.

Phys. Rev. Lett., 73, 716 (1994).

[10] И.А. Карпович, В.Я. Алешкин, А.В. Аншон, Т.С. Бабушкина, Б.Н. Звонков, И.Г. Малкина. ФТП, 24, 2172 (1990).

[11] И.А. Карпович, В.Я. Алешкин, А.В. Аншон, Н.В. Байдусь, Л.М. Батукова, Б.Н. Звонков, С.М. Планкина. ФТП, 26, 1889 (1992).

[12] И.А. Карпович, Д.О. Филатов. ФТП, 30, N10 (1996).

[13] E.O. Kane. J. Phys. Chem. Sol., 1, 249 (1957).

[14] В.Я. Алешкин, Е.В. Демидов, В.Н. Звонков, А.В. Мурель, Ю.А. Романов. ФТП, 25, 1047 (1991).

[15] G. Huang, D. Ji, U.K. Reddy, T.S. Henderson. J. Appl. Phys., 62, 3366 (1987).

[16] В.Я. Алешкин, А.В. Аншон, И.А. Карпович. ФТП, 27, (1993).

[17] M. Grundmann, O. Stier, D. Bimberg. Phys. Rev. B, 52, 11 (1995).

Редактор В.В. Чалдышев 6 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.