WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Он, как и главный пик, смещался в область низких энергий при уменьшении Td, при этом интенсивность его уменьшалась. По-видимому, излучает в этой области не смачивающий слой, как можно было бы думать, а массив мелких кластеров — KT, о который говорилось выше. Пик имеет типичную для KT ширину 60 мэВ и расположен при меньших энергиях, чем пик ФЛ от обычного смачивающего слоя (hm > 1.4эв). Чтобы излучать в области 1.28 эВ, смачивающий слой должен иметь толщину от 2.5 до 3 монослоев. Возможно, он и вырастает до такой толщины на свободной поверхности до предполагаемой его реконструкции при нанесении Рис. 4. Спектры КФЭ ГКТ при разных условиях осаждепокровного слоя. Заметим, что на некоторых образцах ния слоя КТ. 1 — нелегированный слой КТ, Td = 530C;

наблюдаются два отдельных пика ФЛ при 1.3 и 2 — легированный слой КТ, Td = 530C; 3 — то же, 1.4-1.45 эВ. При температурах осаждения выше 600C Td = 510C; 4 —то же, Td = 490C; 5 —то же, Td = 530C, и уменьшении номинальной толщины слоя InAs до без покровного слоя (у всех других структур покровный слой монослоев образуются только мелкие кластеры — KT имеет толщину 15 нм). Спектры ФЛ образцов, на которых этого типа. Фотоэлектронные спектры таких ГКТ исслеполучены кривые 2–4, под теми же номерами приведены на дованы в [3]. рис. 3.

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 96 Б.Н. Звонков, И.А. Карпович...

изводимости параметров слоев KT. Для многослойной структуры приведены также спектры ФЛ при 300 и 77 K (кривые 1 и 2 соответственно). Энергетическое положение пиков ФЛ и КФЭ и ширина основного пика (33 мэВ) практически совпадают.

Наличие в одной структуре KT и КЯ смачивающего слоя, который в этих структурах хорошо выявляется и имеет порог при 1.33 эВ, позволяет оценить поверхностную плотность КТ из фотоэлектрических спектров, используя КЯ как эталон оптического поглощения [3].

Так как фоточувствительность от КТ примерно в 15 раз меньше фоточувствительности от КЯ, такое же соотношение должно иметь место и для соответствующих коэффициентов оптического поглощения KT (QD) и Рис. 5. Спектры ФЛ и КФЭ структуры с тремя слоями КТ.

КЯ (QW ), если квантовая эффективность поглощен1–2 — спектры ФЛ при 300 и 77 K соответственно; 3 —спектр ного ими излучения близка к единице. В связи с КФЭ при 300 K; 4 — спектр КФЭ с одним слоем КТ.

тем что оба квантовых объекта находятся в области сильного поля поверхностного барьера ( 104 B/см), такое допущение оправдано. Коэффициент поглощения КЯ InxGa1-xAs слабо зависит от x и ширины ямы и тельности от КТ (около 1 эВ для данного образца), составляет 7 · 10-3 [3]. Следовательно, в максимусоответствующий основному переходу в КТ, а структуQD ме фоточувствительности m 5 · 10-4 для одного ра спектра, связанная с уровнями возбуждения, плохо слоя KT. По найденным из фотоэлектрического спектра или совсем не разрешается. В легированных Bi ГКТ QD значениям m и ширине пика фоточувствительности благодаря более высокой однородности KT на спектрах QD 0.033 эВ можно оценить поверхностную плотКФЭ, как и на спектрах ФЛ, хорошо разрешаются не ность KT по формуле [3] только основной оптический переход, но и переходы на уровни возбуждения, причем на них виден даже второй cme QD QD Ns = m QD, уровень возбуждения (кривые 2–4). Структура фо2 ln 2 he2|X|тоэлектрических спектров и энергетическое положение где c — скорость света, me — эффективная масса пиков хорошо согласуются со спектром ФЛ при 77 K электронов в GaAs, — диэлектрическая проницаемость с учетом температурного сдвига примерно на 80 мэВ.

GaAs, h — постоянная Планка, e — заряд электроНа некоторых легированных структурах удалось обнаруна, |X|2 — интеграл перекрытия огибающих волновых жить даже фоточувствительность от поверхностных КТ функций электронов и дырок. При me = 0.07m0 и (кривая 5).

QD QD |X|2 1 Ns 2 · 1015m QD[см-2 · эВ-1] и оценНа фотоэлектрических спектрах структур с покровQD ка дает Ns 3 · 1010 см-2, что удовлетворительно ным слоем обычно хорошо заметна полоса фоточувсогласуется с найденным для этого образца по АСМ ствительности от смачивающего слоя (ступенька при изображению вскрытого травлением слоя KT (рис. 2) h 1.33 эВ) и слабо выражена или совсем отсутствует значением 1.6 · 1010 см-2.

полоса с порогом 1.2–1.27 эВ, соответствующим пику ФЛ в районе 1.3эВ (подъем на кривых при h 1.2эВ).

Заключение Это согласуется с предположением о связи этого пика с мелкими KT. На спектре структуры с поверхностным Результаты данной работы показывают, что изовалентслоем KT смачивающий слой не проявляется (кривая 5) ное легирование висмутом слоя InAs в процессе его из-за его окисления.

роста является эффективным средством улучшения морНа рис. 5 показаны спектры КФЭ ГКТ, полученных в фологии и фотоэлектронных свойств гетероструктур с одинаковых условиях с тремя и одним слоем KT (криквантовыми точками GaAs/InAs, получаемых газофазной вые 3, 4). Спейсерные слои в трехслойной структуре эпитаксией. Этим методом получены структуры излучаи покровный слой в обеих структурах имели толщину ющие и фоточувствительные в спектральной области до 15 нм. Кривые нормированы на единицу в области соб1.41 мкм при комнатной температуре.

ственного поглощения. При одинаковых плотности КТ и фотоэлектрической квантовой эффективности излучения Работа выполнялась при финансовой поддержке в каждом слое следовало ожидать, что значения норми- РФФИ (гранты 98-02-16688, 00-02-17598), программы рованной фоточувствительности в области поглощения МНТП ”Физика и технология твердотельных нанострукKT и смачивающего слоя этих структур должны раз- тур” (грант 99-1141), Министерства образования РФ личаться в 3 раза. Действительное отношение близко к (грант 97-7.1-204 и программа ”Университеты России”) 2.5, что свидетельствует о достаточно хорошей воспро- и CRDF (BRHE Program, REC-001).

Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Влияние легирования слоя квантовых точек InAs висмутом на морфологию... Список литературы [1] Н.Н. Леденцов, В.М. Устинов, В.А. Щукин, П.С. Копьев, Ж.И. Алферов, Д. Бимберг. ФТП, 32, 385 (1998).

[2] Н.В. Байдусь, Б.Н. Звонков, Д.О. Филатов, Ю.Ю. Гущина, И.А. Карпович, А.В. Здоровейщев. Матер. Всерос. совещ.

”Зондовая микроскопия-99”. 10–13 марта 1999, Нижний Новгород, с. 164. [Поверхность (в печати)].

[3] Б.Н. Звонков, И.Г. Малкина, Е.Р. Линькова, В.Я. Алешкин, И.А. Карпович, Д.О. Филатов. ФТП, 31, 1100 (1997).

[4] H. Saito, K. Nishi, S. Sugou. Appl. Phys. Lett., 73, 2742 (1998).

[5] Б.В. Воловик, А.Ф. Цацульников, Д.А. Бедарев и др. ФТП, 33, 990 (1999).

[6] И.А. Карпович, Д.О. Филатов, С.В. Морозов, Н.В. Байдусь, Б.Н. Звонков, Ю.Ю. Гущина. Изв. АН. Сер. физ., 63, №2, 313 (2000).

[7] V.A. Shchukin, A.I. Borovkov, N.N. Ledentsov, P.S. Kop’ev, M. Grundman, D. Bimberg. Low-Dim. Structur., 12, 43 (1995).

[8] И.А. Карпович, Д.О. Филатов. ФТП, 30, 1745 (1996).

Редактор В.В. Чалдышев The influence of Bi doping of the InAs quantum dots on the morphology and photoelectronic properties of GaAs/InAs heterostructures obtained by MOVPE B.N. Zvonkov, I.A. Karpovich, N.V. Baidus, D.O. Filatov, S.V. Morozov Nizhniy Novgоrоd State University, 606300 Nizhniy Novgorod, Russia

Abstract

It has been found that isovalent Bi doping of InAs quantum dot (QD) layer during the growth by MOVPE in InAs/GaAs heterostructures suppresses coalescence of nanoclusters and promotes more uniform size distribution of quantum dots, while Bi itself practically not incorporated in the material of QDs.

In general, its role reduces to suppressing the diffusion mobility of atoms on the growing layer surface.

A method for investigation of the morphology of the internal QD layer covered by a coating layer has been developed using atomic force microscopy and removing the coating by selective chemical etching. Its applicability for investigation of InAs QDs embedded into the GaAs matrix has been demonstrated. The dependence of photoluminescence (PL) and photoelectric sensitivity spectra of the heterostructures on the QD’s morphology has been studied. The PL and photosensitivity due to QDs at 1.41 µmat roomtemperature with 43 meV FWHM were observed in the structures doped by Bi.

Some features of the morphology and photoelectronic properties of heterostructures grown by MOVPE were explained by formation of a transient InGaAs alloy at the GaAs/InAs heterointerface of QDs as a result of diffusional interaction of the components.

7 Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, 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.