WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

как QD) остается весьма интенсивным и при комнатных Также было исследовано влияние скорости осаждетемпературах наблюдения, уменьшаясь всего в 10 раз по ния германия на оптические свойства таких струкотношению к интенсивности ФЛ, измеренной при 4 K. тур. На рис. 5, a представлены спектры ФЛ, снятые На рис. 4, b представлена зависимость интегральной при 4 K, для образцов, выращенных при скоростях роста интенсивности ФЛ пика, соответствующего излучению VGe = 0.02 (A) и 0.2 /s (B). С уменьшением скорости Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Si/Ge наноструктуры для применений в оптоэлектронике Рис. 5. a — спектры ФЛ, снятые при 4 K для Ge/Si многослойной структуры с 7 Ge в каждом слое, выращенными при скоростях роста VGe = 0.02 (A) и 0.2 /s (B). На спектрах отмечены линии ФЛ, отвечающие излучению из кремниевой матрицы (SiTO, SiTA, SiTO+O), смачивающего слоя (WL), маленьких островков (SI) и больших островков (LI). b — ПЭМ изображение поперечного сечения образцов, выращенных при различных скоростях роста.

Рис. 6. Спектры ФЛ, снятые при комнатной температуре, для Ge/Si многослойных структур: a — с различной толщиной Ge в каждом слое, VGe = 0.15 /s; b — расположение пика ФЛ (EM) и интенсивность излучения (J) в зависимости от времени выдержки поверхности под потоком Sb.

роста происходит значительный сдвиг линии ФЛ в они имеют форму пирамиды. В ПЭМ фотографиях плоскоротковолновую сторону. На рис. 5, b показаны ПЭМ кости поверхности образца, выращенного при низкой фотографии поперечного сечения для этих образцов, из скорости роста, наблюдаются две группы островков с которых видно, что при меньших скоростях осаждения различными размерами. Эти группы вносят различный германиевые островки имеют меньшую высоту, а на вклад в общую ФЛ (отмечены как SI (островки малого начальных слоях структуры образования трехмерных размера) и LI (островки большого размера) на рис. 5, a).

островков вообще не происходит. Толщина германие- Однако при комнатной температуре интенсивность ФЛ вых островков, оцененная из представленных фотогра- резко падает при использовании низкой скорости роста.

фий, составляет 1 2 nm для низкой скорости роста Наблюдается также различное спектральное положение и 3 5 nm для высокой. Формы островков, выращенных пиков WL, отвечающих излучению из смачивающего при разных скоростях осаждения, также отличаются: при слоя, что находится в соответствии с предположением, низкой скорости островки более плоские, при высокой что „выглаживание“ поверхности является энергетиФизика твердого тела, 2004, том 46, вып. 58 В.А. Егоров, Г.Э. Цырлин, А.А. Тонких, В.Г. Талалаев, А.Г. Макаров, Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов...

чески более выгодным при низких скоростях роста, наблюдавшееся ранее в системе InAs/GaAs [12].

На рис. 6, a представлены ФЛ спектры, снятые при комнатной температуре для Si/Ge многослойных структур с различной толщиной Ge в каждом слое сверхрешетки. Скорость осаждения Ge, использовавшаяся в этой серии экспериментов, составляла 0.15 /s. Очевидно, что максимальная интенсивность ФЛ наблюдается для случая, когда толщина Ge составляла 8 в каждом слое структуры, и значительно уменьшается при увеличении, либо уменьшении количества осажденного Ge. Таким образом, существует оптимальная толщина германиевого слоя, необходимая для достижения интенсивной ФЛ, которая зависит от прочих ростовых параметров, например, скорости осаждения германия.

Одной из задач наших ростовых экспериментов было исследование влияния легирования сурьмой на электронные и оптические свойства структуры. Из данных измерений ФЛ образцов с различными уровнями легирования было обнаружено, что концентрация Sb оказывает существенное влияние на оптические свойства образцов. Наиболее интенсивная ФЛ наблюдается при использовании сравнительно небольшого уровня легирования, оцениваемого из данных измерений Рис. 7. Зонная диаграмма многослойной Ge/Si структуры.

методом вторичной ионной масс-спектрометрии как n 1017 cm-3. Увеличение/уменьшение уровня легирования приводит к падению интенсивности излучения в функций электронов, сопровождающегося образованинесколько раз. При наибольших уровнях легирования ем минизоны в направлении роста, в то время как (n (5-7) · 1018 cm-3), которые возможно получить в дырки локализованы в квантовых ямах, образованных процессе молекулярно-пучковой эпитаксии при испольвключениями Ge. Схематично соответствующая зонная зуемых температурах подложки, пик ФЛ сдвигается в диаграмма представлена на рис. 7. Отметим загиб зон сторону более высоких энергий. Это может быть связано вблизи верхних слоев структуры, который возникает с изменением профиля зоны проводимости Si спейсера вследствие сегрегации атомов сурьмы. В таком случае на интерфейсе SiGe по аналогии с [13].

возможны два варианта: а) в случае если минизона Зависимость оптических свойств образцов, состоящих проникает в окружающую кремниевую матрицу, из-за из слоев Ge оптимальной толщины 8, осажденных при частичного заброса носителей в матрицу интенсивVGe = 0.15 /s, от условий легирования представлена на ность ФЛ будет относительно слабой; б) в случае если рис. 6, b. Наибольшая интенсивность ФЛ наблюдается минизона изолирована от Si матрицы (как показано на для образца, поверхность которого после осаждения рис. 7), интенсивность ФЛ будет высокой, и фактор m каждого слоя Ge выдерживалась под потоком Sb в становится больше единицы вследствие образования течение 20 s. Пик ФЛ при увеличении времени выдержки гетероперехода I рода и соответствующего увеличения до 20 s сдвигается в длинноволновую часть спектра, а силы осциллятора экситона. Необходимый для этого запосле достижения максимальной длины волны 1.6 µm гиб краев зон обеспечивается соответствующим уровнем сдвигается в область больших энергий. Следует отмеSb-легирования, которое имеет определяющее влияние тить, что в структурах, в каждом слое которых толщина формирование минизоны и в конечном счете на на слоя Ge отличалась от названной выше оптимальоптические свойства многослойных Si/Ge структур с ной 8, удается достигнуть эффективной ФЛ путем тщаквантовыми точками.

тельного подбора других ростовых параметров: скорости Таким образом, продемонстрирована возможность поосаждения германия и уровнем легирования.

лучения интенсивной люминесценции при комнатной Суммируя представленные выше экспериментальные температуре в области длины волны 1.55 µm, важной для исследования влияния уровня легирования, количества волоконно-оптических линий связи на большие расстояосажденного германия в каждом слое структуры и его ния. Интенсивность излучения сверхлинейно возрастает скорости осаждения на оптические и структурные свой- с увеличением плотности накачки с фактором нелинейства, мы предлагаем следующую интерпретацию сверх- ности m = 1.6 в широком диапазоне плотностей возбужлинейной зависимости интегральной интенсивности ФЛ дения. Предлагаемый подход создания активной зоны от плотности возбуждения. По нашему мнению, такая является перспективным для создания светоизлучающих зависимость возможна в случае перекрытия волновых приборов на основе кремния.

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Si/Ge наноструктуры для применений в оптоэлектронике Список литературы [1] S.F. Fang, K. Adomi, S. Iyer, H. Morko, H. Zabel, C. Choi, N. Otsuka. J. Appl. Phys. 68, R31 (1990).

[2] N.N. Ledentsov. In: Proc. of the 23rd Internat. Conf. on the Physics of Semiconductors / Ed. by M. Scheffler, R. Zimmermann. World Scientific, Singapoure (1996). Vol. 1. P. 19.

[3] N.D. Zakharov, P. Werner, U. Gsele, R. Heitz, D. Bimberg, N.N. Ledentsov, V.M. Ustinov, B.V. Volovik, Zh.I. Alferov, N.K. Polyakov, V.N. Petrov, V.A. Egorov, G.E. Cirlin. Appl.

Phys. Lett. 76, 2677 (2000).

[4] S. Coffa, G. Franzo, F. Priolo. Appl. Phys. Lett. 69, (1996).

[5] L. Colace, G. Masini, G. Asanto, H.C. Luan, K. Wada, L.C. Kimerling. Appl. Phys. Lett. 76, 1231 (2000).

[6] Г.Э. Цырлин, П. Вернер, У. Гёзеле, Б.В. Воловик, В.М. Устинов, Н.Н. Леденцов. Письма в ЖТФ 27, 1, (2001).

[7] G.E. Cirlin, V.A. Egorov, B.V. Volovik, A.F. Tsatsul’nikov, V.M. Ustinov, N.N. Ledentsov, N.D. Zakharov, P. Werner, U. Gsele. Nanotechnology 12, 417 (2001).

[8] N.D. Zakharov, P. Werner, U. Gsele, G. Gerth, G.E. Cirlin, V.A. Egorov, B.V. Volovik. Mater. Sci. Eng. B 87, 92 (2001).

[9] S.S. Mikhrin, A.E. Zhukov, A.R. Kovsh, N.A. Maleev, V.M. Ustinov, Yu.M. Shernyakov, I.N. Kayander, E.Yu. Kondrat’eva, D.A. Livshitz, I.S. Tarasov, M.V. Maximov, A.F. Tsatsul’nikov, N.N. Ledentsov, P.S. Kop’ev, D. Bimberg, Zh.I. Alferov. Semiconductors 34, 119 (2000).

[10] А.Г. Макаров, Н.Н. Леденцов, А.Ф. Цацульников, Г.Э. Цырлин, В.А. Егоров, В.М. Устинов, Н.Д. Захаров, P. Werner.

ФТП 37, 2, 219 (2003).

[11] J. Wang, G.L. Jin, Z.M. Jiang, Y.H. Luo, J.L. Liu, K.L. Wang.

Appl. Phys. Lett. 78, 1763 (2001).

[12] G.E. Cirlin, V.N. Petrov, A.O. Golubok, S.Ya. Tipissev, V.G. Dubrovskii, G.M. Guryanov, N.N. Ledentsov, D. Bimberg. Surf. Sci. 377-379, 895 (1997).

[13] А.В. Двуреченский, А.И. Якимов. ФТП 35, 9, 1143 (2001).

Физика твердого тела, 2004, том 46, 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.