WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № Характеризация электрофизическими и оптическими методами гетероструктур GaAs/InxGa1-xAs... между nimag и tdep на весь диапазон времен роста. Хорошо во-первых, в том, что верхний слой GaAs толщиной видно из этого рисунка, что существуют две области 0.1 мкм поддается электрохимическому травлению без характерной зависимости: nimag < 4, когда происходит освещения и при нулевом смещении, что обычно не рост смачивающего слоя, и nimag > 4, когда образуются наблюдается n-GaAs. Во-вторых, электрохимическое объекты с размеростью меньшей, чем размерность кван- C-V -профилирование дает для верхнего слоя образца товой ямы (квантовых точки). Об этом свидетельствуют, Н158 p-тип проводимости, что свидетельствует о нав частности, выводы других работ о нарушении слоевого личии высокой концентрации глубоких уровней акцероста InAs при столь больших количествах осажденнопторного типа. Подобное явление наблюдалось ранее в го материала из-за эффектов упругой деформации [10].

ионно-нарушенных слоях n-GaAs [13].

При больших значениях nimag происходит укрупнение этих объектов и увеличивается разброс по их размерам, что приводит к уширению и дальнейшему смещению 5. Заключение пика ФЛ.

При переходе от слоевого механизма роста к трехмерИдентификация нульмерных нанообъектов на основе ному зарождению островков оценка значения nimag может гетероструктур GaAs/InxGa1-xAs оказалась возможной оказаться неточной, так как меняется скорость осаждеблагодаря совместному использованию оптических мения InAs из газовой фазы. Для выяснения этого обстоятодов C-V-профилирования и электронной микроскотельства сопоставим данные ФЛ и C-V -профилирования.

пии. Это в свою очередь позволило развить технолоПо результатам C-V -профилирования можно оценить гию МОГФЭ формирования квантовых точек в проповерхностный заряд, аккумулированный в двумерном цессе спонтанной трансформации смачивающего слоя слое при tdep 16 с, или nimag 2 (рис. 5, b), а твердого раствора. Более продвинутой оказалась техтакже положение уровня Ферми EF в нем. Уровень нология роста квантовых точек в гетероструктурах Ферми по оценкам оказыается на 40 мэВ ниже дна зоны GaAs/InxGa1-xAs с молевым составом x, близком к проводимости GaAs у границы слоя и заметно выше единице, закономерности образования островков в струкуровня основного электронного состояния в слое (с чем, турах с x 0.4 менее выражены и требуют дальнейших собственно говоря, и связано перераспределение заряда исследований.

в структуре). При tdep = 32 с nimag = 4) на поверхности Наиболее достоверная информация о наличии квантодвумерного смачивающего слоя формируются квантовые вых точек в гетероструктуре может быть оперативно поточки. По положению линии ФЛ, опираясь на модель лучена методом фотолюминесценции с дополнительным пирамидальной формы точек [11], можно оценить их проходом по интенсивности возбуждающего излучения.

размер и энергию основного уровня электронов, который Такие измерения опираются на особенности -образного также оказывается ниже уровня Ферми, и, следовахарактера плотности состояний в квантовой точке. При тельно, заполненным. Это позволяет положить фактор этом следует отличать другие объекты с подобными осозаполнения квантовых точек равным единице и найти бенностями плотности состояний — экситоны, точечные из C-V-измерений их поверхностную концентрацию.

дефекты. Эти исследования являются центральными в В свою очередь, зная поверхностную концентрацию и данной работе, они проведены в сочетании с другими физический объем отдельной точки, нетрудно устанооптическими и электрофизическими методами в сравневить, что количество осажденного InAs при переходе от нии с подобными измерениями других низкоразмерных tdep = 16 с к tdep = 32 c выросло не на 100, а на объектов в гетероструктурах GaAs/InxGa1-xAs квантопроцентов. Такое изменение скорости роста указывает вых ям.

на смену механизма роста: от слоевого к островковому.

В заключение обсудим возможности еще одного дейСправедливость этого предположения связана, конечно, ственного, как представляется, метод наблюдения кванс применимостью модели пирамидальной формы точек.

товых точек (спектроскопии поглощения). Известно, С дальнейшим ростом tdep происходит увеличение что пространственная локализация движения электронов размеров квантовых точек. Появляется второй уровень увеличивает энергию их кулоновского взаимодействия.

размерного квантования, при заполнении которого велиВ квантовых точках, где движение электронов локализочина Ns должна удвоиться, что наблюдается для струквано в трех направлениях, кулоновское взаимодействие туры с tdep = 64 с. Последующее наращивание InAs приводит к ряду явлений, которые отсутствуют в квандолжно приводить к перекрытию квантовых точек и товых ямах и квантовых проволоках. Из-за сильного образованию квазисплошного слоя. Рост на нем закулоновского взаимодействия количество электронных и вершающего слоя GaAs должен сопровождаться формированием слоя с повышенным содержанием дисло- дырочных состояний в квантовой точке, а также их энергии существенно зависит от числа электронов и дырок, каций и структурных нарушений. Электрохимическое C-V-профилирование, чувствительное к несовершен- находящихся в ней. Аналогичные явления характерны для простых и многозарядных центров в полупроводствам кристаллической структуры полупроводников [12], показывает, что верхний слой GaAs для структур Н156 никах. Зависимость энергетического спектра квантовой и Н158 (время осаждения 64 с и 96 с соответственно) точки от заполнения ее носителями заряда приводит к отличается от лежащей ниже матрицы. Это проявляется, особенностям в эффекте Бурштейна–Мосса.

8 Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № 116 В.Я. Алешкин, Д.М. Гапонова, С.А. Гусев, В.М. Данильцев, З.Ф. Красильник, А.В. Мурель...

Рассмотрим два случая: энергия кулоновского взаимо- [4] P.N. Brounkov, S.G. Konnikov, T. Benyatton, G. Guillot. Phys.

действия двух электронов Eee превышает энергию иони- Low-Dim. Struct., 10/11, 197 (1995).

[5] П.Н. Брунков, С.Г. Конников, В.М. Устинов, А.Е. Жуков, зации основного состояния электрона E1e в квантовой А.Ю. Егоров, М.В. Максимов, Н.Н. Леденцов, П.С. Копьев.

точке, и наоборот — E1e > Eee. В первом случае в ФТП, 30, 924 (1996).

квантовой точке при отсутствие фотодырки может на[6] В.Я. Алешкин, З.Ф. Красильник, Д.Г. Ревин. ФТП, 27, ходиться только один электрон. При поглощении фотона (1993).

(здесь и далее речь идет о межзонных переходах между [7] M. Grundmann, J. Christen, N.N. Ledentsov, J. Bohrer, уровнями размерного квантования) в квантовой точке D. Bimberg, S.S. Ruvimov, P. Werner, U. Richter, U. Gosele, рождаются дырка с энергией E1h и электрон с энергией J. Herdenreih, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, A.E. Zhukov, E1e, энергия взаимодействия которых равна Eeh(Eeh > 0).

P.S. Kop’ev, Zh.I. Alferov. Phys. Rev. Lett., 74, 4043 (1995).

Межзонное поглощение в изначально ”пустой” кванто[8] J.-Y. Martin, J.-M. Gerard, A. Izrael, D. Barrier, G. Bastard.

вой точке возможно со строго фиксированной энергией Phys. Rev. Lett., 73, 716 (1994).

фотона E0 = Eg - E1e - E1h - Eeh (Eg — ширина [9] Б.Н. Звонков, Е.Р. Линькова, И.Г. Малкина, Д.О. Филатов, запрещенной зоны широкозонного материала), при этом А.Л. Чернов. Письма ЖЭТФ, 63, 418 (1996).

фотоиндуцированные электрон и дырка могут оказаться [10] W.J. Schaffer, M.D. Lind, S.P. Kowalchuk,, R.V. Grant. J. Vac.

в любом из двух спиновых состояний. Если в начальном Sci. Technol., B1, 688 (1983).

состоянии в квантовой точке уже находился электрон, [11] M. Grundman, O. Stier, D. Bimberg. Phys. Rev. B52, то тогда энергия поглощенного фотона изменится на (1995).

энергию взаимодействия этого электрона с родившей- [12] P. Blood, Semicond. Sci. Technol., 1, 7 (1986).

[13] Ю.А. Данилов, А.В. Мурель, И.Ю. Дроздова. Высокочися электрон-дырочной парой (E0) = E0 - Eeh + Eee.

стые вещества, 2, 71 (1995).

Родившейся фотоэлектрон может занять только одно свободное спиновое состояние. Поэтому вероятность Редактор В.В. Чалдышев поглощения фотона заряженной точкой должна быть вдвое меньше, чем нейтральной. Если Eee > E1e - Eeh, то Characterization of GaAs/InxGa1-xAs изначально заряженная квантовая точка не в состоянии heterostructures with quantum dots by поглотить фотон. Таким образом, межподзонное поглоelectrophysical and optical methods щение заряженной и нейтральной квантовыми точками отличается по интенсивности и частоте.

V.Ya. Aleshkin, D.M. Gaponova, S.A. Gusev, Во втором случае на дискретных уровнях в квантовой V.M. Danil’tsev, Z.F. Krasil’nik, A.V. Murel, точке можно разместить больше, чем один электрон.

L.V. Paramonov, D.G. Revin, O.I. Khrykin, V.I. Shashkin Если в квантовой точке имеется лишь один уровень размерного квантования, заполненный двумя электрона- Institute for Physics of Microstructures, ми, то поглощение начастоте межподзонного перехода Russian Academy of Sciences между основными состояниями невозможно. В осталь603600 Nizhny Novgorod, Russia ных вариантах можно воспользоваться предыдущими рассуждениями.

Abstract

Results of electrophysical and optical study of GaAs/InxGa1-xAs heterostructures are presented. The purpose Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ was to identify quantum dots and develop technology of their №№ 95-02-05870, 95-02-05606, 97-02-17337 и гранgrowth by spontaneous transformation of an InxGa1-xAs layer. The тов МНТП ”Физика твердотельных наноструктур” surface charge at a depth of the quantum dot occurrence and the №№ 2-018/3, 2-007.

surface density of these formations as a function of InxGa1-xAs Авторы признательны Ю.Н. Дроздову и М.Н. Дроздову deposition time have been estimated by C-V profiling. The за рентгенодифракционный и элементный анализ струкphotoluminescence study of quantum dots revealed peculiarities туры.

of their electron state population at various excitation levels. The influence of Coulomb interactions on optical properties of the Список литературы quantum dots is discussed.

[1] Ж.И. Алферов, Н.А. Берт, Ю.А. Егоров, А.Е. Жуков, П.С. Копьев, А.О. Косогов, И.Л. Крестников, Н.Н. Леденцов, А.В. Лунев, М.В. Максимов, А.В. Сахаров, В.М. Устинов, А.Ф. Цацульников, Ю.М. Шерняков, Д. Бимберг. ФТП, 30, 351 (1996).

[2] Ж.И. Алферов, Н.Ю. Гордеев, С.В. Зайцев, П.С. Копьев, И.В. Кочнев, В.В. Комин, И.Л. Крестников, Н.Н. Леденцов, А.В. Лунев, М.В. Максимов, С.С. Рувимов, А.В. Сахаров, А.Ф. Цацульников, Ю.М. Шерняков, Д. Бимберг. ФТП, 30, 357 (1996).

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

Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, №

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.