WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

возникновение области, в которой происходит заполне- нии напряжения V = 0.4 В, демонстрируются штриховой ние электронами зоны проводимости в AlGaAs. Для линией на рис. 4. Соответствующие этой зависимости выбранных значений параметров при V = 0 левая яма плотности электронов в левой и правой квантовых ямах оказывается заполненной до значения поверхностной равны соответственно ns1(V = 0.4В) =21.2 · 1010 см-плотности электронов ns1(V = 0В) =18.9 · 1010 см-2, а и ns2(V = 0.4В) =5.4 · 1010 см-2. На рис. 5, a для правая яма — пуста, зона проводимости AlGaAs запол- Nd = 1.6 · 1016 см-3 показаны зависимости от V поверхнена электронами при 150 нм < z < 165 нм. Нетрудно ностной плотности электронов в обеих ямах и зависивычислить те значения концентрации DX-центров, при мость ширины области, в которой происходит заполнекоторых начинается заполнение электронами соответ- ние зоны проводимости AlGaAs. Обращение в нуль люствующих областей. Результаты вычислений приведены в бой их этих величин приводит к изменению эффективной таблице для случая V = 0 и нескольких значений толщин толщины диэлектрического слоя в структуре и к соответслоев AlGaAs. ствующему скачку (см. рис. 5, b) в емкости C dQ/dV В неравновесном случае, возникающем при прило- (Q — заряд в слое p-GaAs), измеряемой между областяжении напряжения между слоями n- и p-GaAs, тре- ми n-GaAs и p-GaAs. На том же рисунке приведено избуется дополнительная информация о проводимости в менение разности потенциалов между квантовыми ямаобразце, определяющей распределение электрохимиче- ми. Эта зависимость показывает, что электрическое ского потенциала поперек слоев. Для полуколичествен- поле между ямами мало при заполнении электронами ной демонстрации происходящих при этом явлений мы обеих ям. Этот физически очевидный результат является предположили, что электроны, заполняющие квантовые следствием довольно высокой плотности состояний в ямы и зону проводимости AlGaAs, всегда находятся в ямах и не зависит от конкретной модели до тех пор, равновесии с электронами в слое n-GaAs. Изменения, пока проницаемость для электронов барьерного слоя, происходящие в таком случае в структуре при приложе- разделяющего ямы, намного больше проницаемости хотя Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. Долгоживущие фотоэффекты в p-i-n гетероструктурах GaAs/AlGaAs с двойными квантовыми ямами Надо сказать, что объяснение скачков емкости при изменении температуры в рамках рассматриваемой модели весьма затруднительно по причине отсутствия в модели характерных энергий, имеющих масштаб температур, при которых наблюдаются скачки. Тем не менее такие возможности возникают при включении в рассмотрение следующего дополнительного эффекта. Как очевидно из приведенных в таблице результатов, изменение толщины диэлектрического слоя должно приводить к опустошению (заполнению) ям и зоны проводимости AlGaAs, что сопровождается скачками емкости, как это было продемонстрировано выше. Если теперь принять во внимание существующий в наших образцах эффект вымораживания проводимости в слое p-GaAs, то можно предположить, что скачок в емкости, наблюдаемый при изменении температуры, происходит в результате изменения с температурой эффективной толщины диэлектрического слоя над квантовыми ямами. Наши оценки, сделанные в предположении проникновения электрического поля в слой p-GaAs при его диэлектризации, показали, что при Nd 1 · 1016 см-3 диэлектризация слоя pGaAs вполне может приводить к началу заполнения электронами правой квантовой ямы GaAs (слой 5), до того пустой при V = 0.

Значения концентрации DX-центров, при которых при V = начинается заполнение левой ямы (Nd1), правой ямы (Nd2) и зоны проводимости AlGaAs (Nd3) для нескольких значений толщин d слоев AlGaAs, которые принимались равными слева и справа от ям Nd1, 1016 cм-3 Nd2, 1016 cм-3 Nd3, 1016 cм-3 d, нм Рис. 5. a — расчетные зависимости поверхностной плотности 1.0 1.7 1.5 электронов в левой яме ns1, в правой яме ns2 и ширины слоя 2.1 3.7 3.2 Al–GaAs, заполняемого электронами, z от напряжения на 7.3 13.5 12.3 структуре V для Nd = 1.6 · 1016 см-3. b — расчетные зависимости емкости на единицу площади образца C0 и разности потенциалов между ямами от V. Данные, представленные на рисунке, получены в тех же предположениях и при том же В заключение надо упомянуть еще один эффект, выборе параметров, что и результаты расчета, показанные на требующий для объяснения в рамках рассматриваемой рис. 4.

модели дополнительных предположений, а именно необратимость скачка в емкости, наблюдаемого при изменении температуры в отсутствие непрерывной подсветки (см. вставку к рис. 2). Естественно, что наша модель, бы одного из двух боковых слоев AlGaAs (слои 2 и основанная на рассмотрении только стационарных состона рис. 1). Таким образом, рассмотренная нами модель яний, этот эффект объяснить не может.

демонстрирует возможность существования скачков в Для получения ответа на вопрос — может ли расемкости, происходящих при изменении напряжения на смотренная выше модель претендовать хотя бы на каструктуре и имеющих различую величину. Очевидно, что чественное объяснение наблюденных скачков в емкости, распределение скачка электрохимического потенциала наиболее критичным является вопрос — имеется ли в структуре, отличное от предполагавшегося, изменит в номинально нелегированных слоях AlGaAs донортолько положение и величину скачков в емкости, не изменив качественного результата. Наличие постоян- ная примесь в количестве, достаточном для заполнения ной подсветки малой мощности также вряд ли может электронами квантовых ям (т. е. Nd > 1 · 1016 см-3).

качественно изменить рассмотренную картину. Весьма В настоящий момент у нас нет на него ответа, хотя вероятно, что наличие неравновесных носителей тока наличие долгоживущих фотоэффектов в измеряемой емпри постоянной подсветке способствует установлению кости, на наш взгляд, убедительно свидетельствует в квазиравновесия между различными резервуарами с за- пользу присутствия донорной примеси в слоях AlGaAs.

рядом. Другим вопросом для дальнейших исследований будет Физика и техника полупроводников, 2001, том 35, вып. 104 С.И. Дорожкин, В.Б. Тимофеев, Й. Хвам происхождение гистерезисов, наблюдавшихся в отсут- Persistent photoeffects in p-i-n ствие постоянной подсветки.

GaAs/AlGaAs heterostructures with double quantum wells Авторы выражают свою благодарность РФФИ, ИНТАС и ГНТП ”Физика твердотельных наноструктур” S.I. Dorozhkin, V.B. Timofeev, J. Hvam за поддержку этой работы.

Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences, Список литературы 142432 Chernogolovka, Russia Danmarks Tekniske Universitet, [1] Y.J. Chen, E.S. Koteles, B.S. Elman, C.A. Armieto. Phys. Rev.

Microelectronics Center, III-V Nanolab, B, 36, 4562 (1987).

2800 Lyngby, Denmark [2] J.E. Golub, K. Kash, J.P. Harbison, L.T. Flores. Phys. Rev. B, 41, 8564 (1990).

Abstract

In planar p-i-n GaAs/AlGaAs heterostructures with [3] T. Fukuzawa, E.E. Mendes, J.M. Hong. Phys. Rev. Lett., 64, two coupled GaAs quantum wells, under conditions of continious 3066 (1990).

laser illumination ( = 633 nm) we have observed jumps in [4] J.A. Kash, M. Zachau, E.E. Mendes, J.M. Hong, T. Fukuzawa.

capacitance measured between n- and p-layers. The jumps occur Phys. Rev. Lett., 68, 2247 (1991).

as a function of both temperature (about T = 2K) and dc voltage [5] L.V. Butov, A. Zrenner, G. Abstreiter, G. Boem, G. Weimann.

applied between the layers. Persistent effect of illumination has Phys. Rev. Lett., 73, 304 (1994).

been observed which manifests itself in presence of jumps after [6] V.B. Timofeev, A.V. Larionov, A.S. Ioselevich, J. Zeman, switching off the illumination. We describe results of self-consistent G. Martinez, J. Hvam, K. Soerensen. Письма ЖЭТФ, 67, calculations of charge and electric field distributions in the structure 630 (1998).

for the case when DX-centers, responsible for the appearance of [7] V.B. Timofeev, A.V. Larionov, M. Grassi Alessi, M. Capizzi.

persistent photoconductivity, are available in AlGaAs layers. We Phys. Rev. B, 60, 8897 (1999); Phys. Rev. B, 61, 8420 (2000).

argue that the jumps in the capacitance can exist due to persistent [8] Yu.E. Lozovik, V.I. Yudson. ЖЭТФ, 71, 738 (1976).

photoexcited electrons and can determine the range of parameters [9] D. Yoshioka, and A.H. MacDonald. J. Phys. Soc. Japan, 59, where they are likely to appear.

4211 (1990).

[10] X.M. Chen, J.J. Quinn. Phys. Rev. Lett., 67, 895 (1991).

[11] Xuejun Zhu, P.B. Littlewood, M.S. Hybersen, T. Rice. Phys.

Rev. Lett., 74, 1633 (1995).

[12] J. Fernandez-Rossier, C. Tejedor. Phys. Rev. Lett., 78, (1997).

[13] Lerwen Liu, L. Swierkowski, D. Neilson. Physica B, 249–251, 594 (1998).

[14] П.С. Дорожкин. Дипломная работа (МФТИ, 1999).

[15] M.I. Nathan. Sol. St. Electron., 29, 167 (1986).

Редактор В.В. Чалдышев 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.