WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

висимости np(nT ) в целом в область больших величин Эти DX-центры локализованы как в i-GaAs, так и в концентраций. Следствием такого завышения величин np тройном соединении [17–35]. Энергетический спектр является смещение порогового значения nc в интервал DX-центров достаточно широк. О последнем свидетельменьших концентраций. ствуют эксперименты по остаточной фотопроводимо3.2. Подлежат объяснению следующие особенности сти [22–25], бистабильности в квантовых ямах [26–29], зависимостей nm,p(nT ): „плавающее“ значение пороговой нелинейные (с гистерезисом) вольт-амперные и вольтконцентрации (см. табл. 2), при которой начинается температурные характеристики [24,30–33]. Представлезаполнение второй возбужденной подзоны размерного ния о широком энергетическом спектре DX-центров квантования, и наличие концентрации в Ep-подзоне в подтверждаются данными о состояниях кремния на предпороговой области, т. е. np = 0 при nT < nc. гетерогранице Alx Ga1-xAs(Si)/GaAs [34–36]. Вследствие Качественное согласие результатов расчета величины широкого энергетического спектра DX-центры являются nc с данными опытов свидетельствует о том, что рас- резервуаром для электронов с примеси Si. Увеличесмотренная модель заполнения 2D электронами подзон ние концентрации электронов приводит к тому, что размерного квантования не отражает реальной физиче- уровень Ферми будет постепенно сканировать уровни ской обстановки в гетеропереходе. DX-центров, лежащих выше Em (и в дальнейшем Ep).

Собственные исследования автора [16] показывают, По достижении определенного уровня легирования что однозначно определенная связь между уровнем ле- и соответственно концентрации nm уровень Ферми догирования NSi и концентрацией 2D электронов даже при стигает „хвоста“ плотности состояний Ep-подзоны и заполнении одной Em-подзоны размерного квантования заходит в последнюю [5]. Однако электроны в „хвосте“ отстутствует. Наблюдается лишь тенденция отслежива- плотности состояний Ep-подзоны локализованы и в пения концентрацией nm,p уровня легирования NSi. Вариа- реносе заряда не участвуют. Как только локализованные ции связи значений nm,p с величиной NSi в существенной состояния Ep-подзоны в „хвосте“ плотности состояний степени определяются как физико-технологическими будут заполнены, а это достигается лишь при одновреусловиями синтеза, так и вертикальной (слоевой) ар- менном увеличении концентрации nm в Em-подзоне, в хитектурой гетероструктуры (толщинами и химическим кинетических эффектах обнаружатся делокализованные составом слоев). Последнее указывает на наличие, кро- np-электроны. Именно эта ситуация и соответствует ме потенциальной ямы гетероперехода, иных резервуа- nT = nc.

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Особенности распределения 2D электронов по подзонам квантовой ямы одиночного... Рассмотрим роль квазидвумерности электронов в Em-подзона не заполняется. Последнее означает, что при Ep-подзоне. Для истинного двумерного газа [37] плот- фиксированном уровне Ферми происходит понижение ность состояний D(E) =m/ не зависит от но- дна Ep-подзоны с ростом концентрации nT.

мера подзоны размерного квантования. Однако для Ep-подзоны величина k-1 сравнима с длиной облаFp сти локализации dp (рис. 2) и условие двумерно- 4. Заключение сти электронов k-1 > dp нарушается. Расчеты энерFp гетической диаграммы с использованием стандарт- Дано качественное объяснение аномалий в распреденой техники, представленной на рис. 2, для пара- лении электронов по подзонам размерного квантования.

метров ND 2 · 1018 см-3, NA 2 · 1015 см-3 показы- Неоднозначная величина пороговой концентрации, с вают, что dm 60, dp 240. Для концентраций которой начинается заполнение возбужденной подзоны, связывается с наличием „хвоста“ плотности состояний nm 1012 см-2 и np 1011 см-2 величины k-1 Fm на дне возбужденной подзоны и с неконтролируемой и k-1 100. Таким образом, для 2D электронов FP концентрацией акцепторной примеси, компенсирующей Em-подзоны dm k-1, а для электронов Ep-подзоны Fm донорную примесь. Не исключены также отклонения в k-1 < dp. Условие двумерности применительно к элекFp свойствах от истинной двумерности электронов возбутронам возбужденной подзоны не выполняется. Это жденной подзоны и эффект прижимания последних к приводит к деформации D(E) — появлению ступеньки.

гетерогранице внутренним полем.

Увеличение плотности состояний для квазидвумерных электронов в Ep-подзоне приводит к увеличению и Работа выполнена при финансовой поддержке Миниконцентрации np, а следовательно, и изменению наклона стерства науки и образования РФ (грант № Е02-3.4-зависимости np(nT ). Аппроксимация экспериментальной и госконтракт № 40.012.1.1.1153).

зависимости np(nT ) к величине np = 0 дает явно завышенное значение nc. Этот вывод согласуется с данными эксперимента (табл. 2) и оценкой nc по соотношеСписок литературы нию (5).

Экспериментально наблюдаемую концентрацию np [1] Л.В. Иогансен. ЖЭТФ, 50, 709 (1966).

в Ep-подзоне в предпороговой области концентраций [2] E.F. Shubert, K. Ploog. IEEE Trans. Electron. Dev., ED-32, 1868 (1985).

(np = 0 при nm < nc) можно связать со следующим. При [3] E.F. Shubert, A. Fisher, K. Ploog. Phys. Rev. B, 31, концетрации nm, близкой к nc (но nm < nc), уровень раз(1985).

мерного квантования расположен вблизи уровня Ферми [4] H.L. Stormer, A.C. Gossard, W. Wiegmann. Sol. St. Commun., с энергетическим уширением k(T + TD). Внутренним 41, 717 (1982).

электрическим полем гетероперехода электроны в со[5] R. Fletcher, E. Zaremba, M. D’Iorio, C.T. Foxon, J.J. Harris.

стоянии Ep прижимаются к гетерогранице и локалиPhys. Rev. B, 38, 7866 (1988).

зуются в состоянии |n(z )|2 (рис. 2), но в плоскости [6] D.R. Leadly, R.J. Nicolas, J.J. Harris, C.T. Foxon. Semicond.

(x, y) эти электроны квазисвободны. В магнитном поле Sci. Technol., 5, 1081 (1990).

их спектр становится дискретным, что проявляется в [7] R. Fletcher, E. Zaremba, M. D’Iorio, C.T. Foxon, J.J. Harris.

виде осцилляций по Ep-подзоне размерного квантования. Phys. Rev. B, 41, 10 649 (1990).

[8] R.M. Kusters, F.A. Wittekamp, J. Singleton, Физические условия для образования локализованных J.A.A.J.J.-P. Andre. Phys. Rev. B, 46 (16), 10 207 (1992).

состояний в минизоне вблизи гетерограницы определя[9] V.I. Kadushkin, A.B. Dubois, Yu.N. Gorbunova, A.P. Meются лишь параметрами потенциальной ямы, что и приlechov, F.M. Tsakhaev. Phys. Low-Dim. Structur, 9/10, водит к величине концентрации np = nn 3 · 1011 см-в области nm < nc. В опытах [7] в области nT < nc [10] (2003).

Ж.И. Алфёров, С.В. Иванов, П.С. Копьев, Б.Я. Мельцер, наблюдалось плато на зависимости np(nT ) с величиной Т.А. Полянская, И.Г. Савельев, В.М. Устинов, Ю.В. Шмарnp 1010 см-2.

цев. ФТП, 19 (7), 1199 (1985).

Трудно объяснимыми с позиций вышеизложенного [11] D.R. Leadley, R. Fletcher, R.J. Nicholas, F. Tao, C.T. Foxon, представляются результаты работы [4]. В самом деле J.J. Harris. Phys. Rev. B, 46 (19), 12 439 (1992).

[12] P.T. Coleridge. Phys. Rev. B, 39, 1120 (1989).

на экспериментальной зависимости nm(nT ) при nT nc [13] P.T. Coleridge. Semicond. Sci. Technol., 5, 961 (1990).

наблюдается излом с выходом nm(nT ) на плато при [14] H. van Houten, J.G. Williamson, M.E.I. Broekaart, C.T. Foxon, nT > nc. Одновременно аппроксимация экспериментальJ.J. Harris. Phys. Rev. B, 37 (5), 2756 (1988).

ной зависимости np(nT ) из запороговой области концен[15] F.F. Fang, T.P. Smith III, S.L. Wright. Surf. Sci., 196, траций дает величину nc = 8.7 · 1011 см-2. Суммарная (1988).

концентрация nm + np в области nT > nc хорошо ложит[16] В.И. Кадушкин. Автореф. докт. дис. (М., МИФИ, 1995).

ся на биссектрису единичного наклона. Выход зависи[17] A. Zrenner, F. Koch, R.L. Williams et al. Semicond. Sci.

мости nm(nT ) в области nT > nc на плато свидетельTechnol., 3, 1203 (1988).

ствует о том, что увеличение концентрации вызывает [18] D.K. Maude, J.C. Portal, L. Dmowsky et al. Phys. Rev. Lett., лишь заполнение Ep-подзоны размерного квантования, а 59, 815 (1987).

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 1448 В.И. Кадушкин [19] T.N. Theis, P.M. Mooney, S.L. Wright. Phys. Rev. Lett., 60, 361 (1988).

[20] B. Etienne, V. Thierey-Mieg. Appl. Phys. Lett., 52, (1988).

[21] T.N. Theis, B.D. Parker, P.M. Solomon, S.L. Wright. Appl.

Phys. Lett., 49, 1542 (1986).

[22] L. Dobaczewski, P. Kaczor. Phys. Rev. Lett., 66, 68 (1981);

Semicond. Sci. Technol., 6, B51 (1991).

[23] P. Jeanjean, J. Sicart, J.L. Robert, F. Mollot, R. Planal.

Superlatt. Microstruct., 8, 345 (1990).

[24] G. Brunthaler, M. Seto, G. Stoger, K. Kohler. Appl. Phys. Lett., 65 (24), 3084 (1994).

[25] I. Rudnev, V.F. Elesin, V. Kadushkin, E. Shangina.

Czechoslovak J. Phys., 46-S5, 1511 (1996).

[26] С.А. Стоклицкий, В.Н. Мурзин, В.И. Кадушкин и др.

Proc. Int. Conf. „Microelectronics-94“ (Swenigorod, Moscow, 1994) pt. 1, p. 187. [Кр. сообщ. по физике ФИАН, 9/10, (1994)].

[27] J. Goldman, D.C. Tsui, J.E. Cunningham. Phys. Lett., 58 (12), 1256 (1987).

[28] M.L. Leadbeater, E.S. Alves, L. Eaves et al. Electron. Lett., 24, 1190 (1988); Semicond. Sci. Technol., 3, 1060 (1988).

[29] G.K. Rasulova, M.V. Yakimov, V.I. Kadushkin. Superlatt.

Microstruct., 24 (5), 313 (1988).

[30] M. Keever, H. Morkoc, B.G. Shichigo. Appl. Phys. Lett., 35, 469 (1979).

[31] В.А. Кульбачинский, Р.А. Лунин, Е.В. Богданов и др.

Письма ЖЭТФ, 63 (5), 326 (1996).

[32] В.И. Кадушкин, А.А. Денисов, А.Л. Сеничкин. ФТП, 23, 1199 (1989).

[33] F. Bosc, J. Sicart, J.L. Rober. Appl. Phys., 88, 1515 (2000).

[34] Z. Williamowski, T. Suski, W.J. Jantson. Acta Physica Polon., 82, 561 (1992).

[35] Z. Williamowski, J. Kossut, W. Jantch, G. Ostermayer.

Semicond. Sci. Technol., 63, 38 (1991).

[36] J.R. Kirtley, T.N. Theis, P.M. Mooney, S.L. Wrught. J. Appl.

Phys., 63, 1541 (1988).

[37] Т.А. Полянская, Ю.В. Шмарцев. ФТП, 23, 3 (1989).

Редактор Т.А. Полянская Particularities of the 2D electron distribution over subbands of a quantum well of a single highly doped heterojunction V.I. Kadushkin Esenin Ryazan State Pedagogical University, 390000 Ryazan, Russia Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, 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.