WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

раствора с x 0.3 и может наблюдаться переход от В гетероструктурах II типа p-Ga1-xInxAsy Sb1-y / разъединенного гетероперехода к ступенчатому. Графиp-GaSb при x = 0.95 и аналогичном уровне легирования чески это можно представить как точку пересечения Zn во всем интервале температур проявляется вклад в кривой, отвечающей изменению энергетического полопроводимость гетероперехода электронов из полуметалжения потолка валентной зоны четверного твердого лического канала на гетерогранице и величина холловраствора, и пунктирной линии, отвечающей энергии дна ской подвижности возрастает до µH = 3000 см2/В · с, что зоны проводимости InAs (см. рис. 4).

свидетельствует об образовании разъединенного гетероперехода II типа. Следует отметить, что коэффициент Холла в этом случае не зависел от температуры и 3. Переход от ступенчатого напряженности магнитного поля.

гетероперехода II типа Поскольку величина энергетического разрыва зон к разъединенному на гетерогранице определяется разностью электронного в гетероструктурах GaInAsSb/GaSb сродства 1 для твердого раствора GaInAsSb и 2 для подложки GaSb, в случае, если эта разность по абсоЧетверные твердые растворы Ga1-xInx AsySb1-y, изо- лютному значению больше ширины запрещенной зоны периодные с подложкой GaSb, были выращены методом твердого раствора, образуется ступенчатый гетеропережидкофазной эпитаксии в двух диапазонах составов: ход II типа, если меньше, то образуется разъединенный широкозонные с 0.53 < Eg1 < 0.72 (x < 0.28) и узко- гетеропереход. На рис. 5 представлена зависимость велизонные с 0.26 < Eg1 < 0.36 эВ (x > 0.70). На рис. 3 чины разрыва зон на гетерогранице для гетероперехопредставлена зависимость ширины запрещенной зоны дов GaInAsSb/GaSb в зависимости от состава твердого Eg1 от состава при выполнении условия y = 0.9x. Мини- раствора с содержанием индия x > 0.80, рассчитанная мальное значение ширины запрещенной зоны твердого согласно выражениям (1), (2). На вставках схематически раствора Ga1-xInxAsy Sb1-y для 0.80 < x < 0.95 состав- показаны зонные диаграммы ступенчатого гетероперехоляло Eg1 = 0.26 эВ при T = 300 K [11]. да II типа (вверху) и разъединенного (внизу).

Физика и техника полупроводников, 2007, том 41, вып. 170 М.П. Михайлова, К.Д. Моисеев, Т.И. Воронина, Т.С. Лагунова, Ю.П. Яковлев x = 0.11, 0.14 и 0.18 соответственно и EV = 50 мэВ для x = 0.18 [11]). Соответствующие расчетные значения EC = 118 мэВ и EV = 15 мэВ для x = 0.1825, полученные в работе [24], находятся в разумном согласии с экспериментом. В работе [24] также приведены расчетные значения параметров твердого раствора для перехода от ступенчатого гетероперехода II типа к разъединенному в структуре GaInAsSb/GaSb. Полученные значения для содержания компонент твердого раствора x = 0.92 и y = 0.81 находятся в хорошем согласии с нашими данными (см. рис. 5).

В работе [25] были исследованы узкозонные гетеропереходы в системе p-GaSb/n-InAs1-xSbx (0 < x < 0.18), выращенные методом эпитаксии из металлорганических соединений на подложках GaSb. Из исследований спектров фотолюминесценции и вольт-амперных характеристик было установлено, что гетеропереход p-GaSb/n-InAs0.82Sb0.18 является разъединенным гетеропереходом II типа, что также согласуется с расчетами работы [24].

Рис. 5. Переход от ступенчатого расположения энерге- 4. Заключение тических зон к разъединенному в гетеропереходе II типа GaInAsSb/GaSb для различных температур: 1 — 77 K, 2 — В работе изучены условия перехода от ступен300 K. На вставках — зонные диаграммы ступенчатого (вверчатой (staggered) гетероструктуры II типа к разъху) и разъединенного (внизу) гетероперехода II типа. Eg1 и единенной (broken-gap) в системе твердых растворов Eg2 — ширина запрещенной зоны твердого раствора и GaSb Ga1-xInx AsySb1-y, выращенных на подложках InAs и соответственно.

GaSb. Рассмотрены зонные диаграммы гетеропереходов II типа и условия перекрытия зон на гетерогранице в зависимости от состава твердого раствоКак видно из рис. 5, в гетеропереходах ра, полученные при исследовании электрических, опGa1-xInxAsy Sb1-y/GaSb в области составов с x < 0.тических и магнитотранспортных свойств гетероперереализуется ступенчатый гетеропереход во всем ходов в системе GaInAsSb/InAs(GaSb). Показано, что интервале температур от T = 77 до 300 K, а при в гетеропереходе Ga1-xInx AsySb1-y /p-InAs существоx > 0.95 гетеропереход становится разъединенным.

вание электронного канала с высокой подвижностью, Интересно отметить, что при x 0.92 из-за темпера- µH =(5-7) · 104 см2/В · с, во всем интервале исследуетурной зависимости ширины запрещенной зоны для мых составов (0.03 < x < 0.22) свидетельствует о наGaSb тип гетероперехода изменяется с температурой:

личии разъединенного гетероперехода II типа. Ступенс ростом температуры можно ожидать перехода чатые гетеропереходы могут быть получены в интерваот ступенчатого гетероперехода к разъединенному.

ле 0.3 < x < 1.

Это подтверждается экспериментально измерением Детально исследован переход от ступенчатого подвижности носителей. Подвижность электронов в к разъединенному гетеропереходу для структур разъединенных гетеропереходах II типа GaInAsSb/GaSb Ga1-xInx AsySb1-y/GaSb, выращенных в двух (µH 1000-3000 см2/В · с) существенно выше, чем диапазонах составов: широкозонных (x < 0.28) и в ступенчатых, что свидетельствует о наличии узкозонных (x > 0.70). Минимальное значение ширины электронного канала в таких гетеропереходах. запрещенной зоны Eg1 = 0.26 эВ при T = 300 K было Недавно в теоретической работе [24] методом псев- получено для содержания индия в твердой фазе допотенциала был проведен расчет эволюции ширины в интервале 0.80 < x < 0.95. Установлено, что запрещенной зоны и энергий краев зон EV и EC для гетероструктуры GaInAsSb/GaSb на основе твердых изопериодных гетероструктур II типа GaInAsSb/GaSb растворов в интервале составов с x < 0.28 являются стуи GaInAsSb/InAs как функции состава четверных сло- пенчатыми гетеропереходами II типа. Гетероструктуры ев с учетом параметров прогиба. Расчет положения GaInAsSb/p-GaSb на основе узкозонных твердых краев зон EC и EV для широкозонных твердых рас- растворов при x < 0.92 также демонстрируют дырочный творов Ga1-xInxAsy Sb1-y /GaSb (0.11 < x < 0.18) на- тип проводимости с подвижностью носителей заряда ходится в хорошем согласии с экспериментальными µH = 200-500 см2/В · с, что свидетельствует о ступенданными по разрывам зон между четверным раство- чатом характере гетероперехода. При содержании индия ром и GaSb ( EC = 160, 205, 250 мэВ для составов с x = 0.92 наблюдалась смена знака коэффициента Физика и техника полупроводников, 2007, том 41, вып. Переход от разъединенного гетероперехода II типа к ступенчатому в системе GaInAsSb/InAs(GaSb) Холла и появление электронной подвижности [22] F. Karouta, H. Mani, J. Bhan, J. Hua, A. Joullie. Rev. Phys.

Appl., 22, 145 (1987).

µH = 1000-3000 см2/В · с за счет вклада в проводимость [23] А.Н. Баранов, А.М. Литвак, К.Д. Моисеев, В.В. Шерстнев, электронов из полуметаллического канала и образоваЮ.П. Яковлев. ЖПХ, 67, 1951 (1994).

ния разъединенного гетероперехода.

[24] R. Magri, A. Zunger, H. Kroemer. J. Appl. Phys., 98, 043 Эти результаты хорошо согласуются с данными эво(2005).

люции ширины запрещенной зоны и энергии поло[25] С.С. Кижаев, С.С. Молчанов, Н.В. Зотова, Е.А. Гребенщижения краев зон EV и EC, полученными с помощью кова, Ю.П. Яковлев, Э. Гулициус, Т. Шимичек, К. Мелихар, теоретических расчетов методом псевдопотенциала для И. Панграц. Письма ЖТФ, 27, 966 (2001).

изопериодных гетероструктур II типа GaInAsSb/InAs и Редактор Л.В. Шаронова GaInAsSb/GaSb как функции состава четверных слоев.

Работа поддержана грантами РФФИ № 06-02-16470, Transition from a staggered type II президиума РАН, Отделения физических наук РАН и heterojunction to the broken-gap НШ-5180.2006.2.

in a GaInAsSb/InAs(GaSb) system M.P. Mikhailova, K.D. Moiseev, T.I. Voronina, Список литературы T.S. Lagunova, Yu.P. Yakovlev [1] A.I. Nadezhdinsky, A.M. Prokhorov. SPIE, 1724, 2 (1992).

Ioffe Physicotechnical Institute [2] А.Н. Баранов, Б.Е. Джуртанов, А.Н. Именков, В.В. ШерстRussian Academy of Sciences, нев, Ю.П. Яковлев. Письма ЖТФ, 12, 664 (1986).

194021 St. Petersburg, Russia [3] J.C. DeWinter, M.A. Pollak, A.K. Srivastava, J.L. Zyskind.

J. Electron. Mater., 14, 729 (1995).

[4] T.S. Hasenberg, R.H. Miles, A.R. Kost, L. West. IEEE

Abstract

Conditions for the transition from the staggered J. Quant. Electron., 33, 1403 (1997).

type II heterojunction to a broken-gap one were considered [5] A.N. Baranov, N. Bertu, J. Cuminal, G. Boissier, C. Alibert, for Ga1-x InxAsySb1-y /InAs (GaSb) single heterostructures as A. Joullie. Appl. Phys. Lett., 71, 735 (1997).

function of the content of the quaternary solid solution. Energy [6] К.Д. Моисеев, О.Г. Ершов, М.П. Михайлова, Г.Г. Зегря, band diagrams of these heterojunctions were estimated and values Ю.П. Яковлев. Письма ЖТФ, 23, 151 (1997).

of the energy gap at the heterointerface were defined. It [7] А.А. Андаспаева, А.Н. Баранов, А.А. Гусейнов, А.Н. Именwas experimentally established that Ga1-x InxAsySb1-y / p-InAs ков, Н.М. Колчанова, Е.А. Сидоренкова, Ю.П. Яковлев.

heterostructure forms the type II broken-gap heterojunction at Письма ЖТФ, 15, 71 (1989).

the content range 0.03 < x < 0.23 and becomes the staggerred [8] Н.Д. Стоянов, Б.Е. Журтанов, А.П. Астахова, А.Н. Именков, Ю.П. Яковлев. ФТП, 37, 996 (2003). one at the range 0.3 < x < 1. The p-Ga1-x Inx AsySb1-y/ p-GaSb [9] Н.Д. Стоянов, М.П. Михайлова, О.В. Андрейчук, heterostructures exhibit a hole type of the conductivity at the К.Д. Моисеев, И.А. Андреев, М.А. Афраилов, Ю.П. Якоinduim content range 0.85 < x < 0.92, that corresponds to the влев. ФТП, 35, 467 (2003).

staggered heterojunction. At x > 0.92 the contribution of electrons [10] V.I. Perel’, S.A. Tarasenko, I.N. Yassievich, S.D. Ganichev, of semimetal channel at the interface into the total conductivity was V.V. Bel’kov, W. Prettl. Phys. Rev. B, 67, 201 304 (2003).

observed and it was determined the transition from a staggered to [11] M.P. Mikhailova, A.N. Titkov. Semicond. Sci. Technol., 9, a broken-gap type II heterojunction.

(1994).

[12] C.A. Sai-Halasz, L. Esaki, W. Harrison. Phys. Rev. B, 18, (1978).

[13] H. Kroemer, G. Griffits. Electron. Dev. Lett., 4, 20 (1983).

[14] К.Д. Моисеев, А.А. Ситникова, Н.Н. Фалеев, Ю.П. Яковлев. ФТП, 34, 1438 (2000).

[15] Т.И. Воронина, Т.С. Лагунова, М.П. Михайлова, К.Д. Моисеев, Ю.П. Яковлев. ФТП, 30, 985 (1996).

[16] M.P. Mikhailova, K.D. Moiseev, T.I. Voronina, T.S. Lagunova, A.F. Lipaev, Yu.P. Yakovlev. Proc. 14th Int. Symp.

„Nanostructures: Physics and Technology“ (St. Petersburg, Russia, 2006) p. 180.

[17] C.G. Van der Walle. Phys. Rev. B, 39, 1871 (1987).

[18] Handbook of Electronic Materials, ed. by M. Neuberger (IFI/plemun, N.Y., 1971) v. II, p. 258.

[19] К.Д. Моисеев, А.А. Торопов, Я.В. Терентьев, М.П. Михайлова, Ю.П. Яковлев. ФТП, 34, 1432 (2000).

[20] K.D. Moiseev, A. Krier, Yu.P. Yakovlev. J. Electron. Mater., 33, 867 (2004).

[21] М.А. Афраилов, А.Н. Баранов, А.П. Дмитриев, М.П. Михайлова, В.В. Шерстнев, И.Н. Яссиевич, Ю.П. Яковлев.

ФТП, 24, 1397 (1990).

Физика и техника полупроводников, 2007, том 41, 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.