WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Были проведены теоретические расчеты положения энергетических зон в структурах с Ge(Si)/ -Siостровками. Дизайн предполагаемой зонной структуры представлен на рис. 1, b. В расчетах островки аппрок- Si Si зонной диаграммы для структуры с d1 = d2 = 2нм и симировались упругонапряженным SiGe-слоем. Данная xisl = 65% представлены на рис. 1, b. Начало отсчета аппроксимация возможна, так как высота Ge(Si)/ -Siна шкале абсцисс совпадает с нижней границей -Siостровков до роста покровного слоя в 5-6 раз меньше слоя, расположенного под островками. Теоретически их латеральных размеров (рис. 2). Для учета уменьшерассчитанная энергия непрямого в реальном пространния высоты Ge(Si)/ -Si-островков при росте покровного стве оптического перехода, определенная из рассчитанслоя в расчетах толщина упругонапряженного SiGe-слоя ной зонной диаграммы, хорошо согласуется с положевыбиралась равной 15 нм, что на 5 нм меньше высоты нием максимума сигнала ФЛ от Ge(Si)/ -Si-островков Ge(Si)/ -Si-островков до роста покровного слоя (рис. 2).

при использовании в расчетах доли Ge в островках Так как энергия размерного квантования дырок в SiGexisl = 60-70% и величины RES = 80-90%. Полученные слое толщиной больше 10 нм составляет величину меньзначения доли Ge в Ge(Si)/ -Si-островках с покровным ше 10 мэВ, точный выбор толщины SiGe-слоя оказывает слоем (xisl = 60-70%) меньше, чем в незаращенных малое влияние на результаты расчетов.

островках (xisl 75%), что связано с уменьшением доли Кроме размеров островков, положение энергетичеGe в островках при росте покровного Si-слоя [15].

ских зон в исследованных структурах зависит от состава Из-за связи пика ФЛ от Ge(Si)/ -Si-островков с непряи упругих напряжений островков и окружающей их мым в реальном пространстве оптическим переходом матрицы. Упругие напряжения островков удобно харак(рис. 1, b) сигнал ФЛ от Ge(Si)/ -Si-островков наблютеризовать величиной остаточных упругих напряжений дается при энергиях, значительно меньших ширины (RES — residual elastic strain) в островках. Величина запрещенной зоны объемного Ge (рис. 3). Этот факт остаточных упругих напряжений в островке определяопределяет использование в наших исследованиях ФЛ лась по формуле структур с Ge(Si)/ -Si-островками охлаждаемого InSbaGeSi - aisl детектора, который имеет значительно более низкую RES = · 100%, aGeSi - abuf по сравнению с охлаждаемым Ge-детектором чувствительность, но более длинноволновую границу спекгде abuf — параметр решетки релаксированного SiGeтральной характеристики. Интенсивность сигнала ФЛ буферного слоя, aisl — параметр решетки в плоскости от Ge(Si)/Si-островков при использовании HeCd-лазера роста островков со средней долей Ge xisl, aGeSi — для возбуждения спектров ФЛ и InSb-детектора для их параметр решетки ненапряженного GeSi-слоя с долей регистрации очень мала, что затрудняет сравнительный Ge xisl, соответствующей средней доле Ge в островках.

анализ интенсивностей сигналов ФЛ от Ge(Si)/ -SiВ расчетах зонной структуры использовалось значеи Ge(Si)/Si(001)-островков. Однако в структурах, в ние величины RES = 80-90%, полученной ранее для которых Ge(Si)-островки заключены между тонкими Ge(Si)/Si(001)-островков с покровным Si-слоем [13,14].

Si Si (d1 = d2 = 1нм) -Si-слоями, максимум пика ФЛ от Таким образом, единственным подгоночным параметостровков расположен при энергии 0.75 эВ (рис. 3) и ром в расчетах зонной диаграммы Ge(Si)/ -Si-островков попадает в область чувствительности Ge-детектора.

являлся состав островков (доля Ge в островках xisl).

На рис. 4 приведены спектры ФЛ структур с В расчетах полагалось, что наблюдаемый пик ФЛ Si Si от структур с Ge(Si)/ -Si-островками связан с непря- Ge(Si)/ -Si- (d1 = d2 = 1нм) и Ge(Si)/Si-островками, измеренные при 77 K с использованием охлаждаемого мым в реальном пространстве оптическим переходом между тяжелыми дырками, локализованными в Ge(Si)- Ge-детектора. Из сравнения спектров видно, что интеностровках, и электронами, находящимися в 2 -долинах сивность сигнала ФЛ от Ge(Si)/ -Si-островков на поряна первом уровне размерного квантования в -Si-слоях док превосходит интенсивность сигнала ФЛ от Ge(Si)/Siнад и под островками (рис. 1, b). Результаты расчетов островков. Столь значительное увеличение интенсивноФизика и техника полупроводников, 2007, том 41, вып. 176 М.В. Шалеев, А.В. Новиков, А.Н. Яблонский, О.А. Кузнецов, Ю.Н. Дроздов, З.Ф. Красильник сти сигнала ФЛ от Ge(Si)/ -Si-островков связывается с [5] A.I. Yakimov, N.P. Stepina, A.V. Dvurechenskii, A.I. Nikiforov, A.V. Nenashev. Semicond. Sci. Technol., 15, 1125 (2000).

эффективной локализацией электронов в потенциальных [6] K. Eberl, O.G. Schmidt, O. Kienzle, F. Ernst. Thin Sol. Films, ямах, образованных -Si-слоями над и под островками 373, 164 (2000).

(рис. 1, b). В структурах с Ge(Si)/Si-островками глубина [7] O.G. Schmidt, K. Eberl, Y. Ray. Phys. Rev. B, 62, 16 потенциальной ямы для электронов на гетерогранице с (2000).

островком примерно на порядок меньше [4], чем для [8] F. Schaffler. Semicond. Sci. Technol., 12, 1515 (1997).

островков, встроенных в -Si-слои (рис. 1, b), так как [9] M.V. Shaleev, A.V. Novikov, A.N. Yablonskiy, Y.N. Drozdov, в случае Ge(Si)/Si-островков потенциальная яма для D.N. Lobanov, Z.F. Krasilnik, O.A. Kuznetsov. Appl. Phys.

электронов образована лишь проникновением упругих Lett., 88, 011 914 (2006).

напряжений от островков в Si-слои и кулоновским [10] Н.В. Востоков, Ю.Н. Дроздов, З.Ф. Красильник, О.А. Кузпотенциалом дырок, локализованных в островках [4,5].

нецов, А.В. Новиков, В.А. Перевощиков, М.В. Шалеев.

Эффективная пространственная локализация электронов Микроэлектроника, 34 (4), 1 (2005).

на границе с Ge(Si)-островком приводит к увеличе- [11] N. Usami, K. Leo, Y. Shiraki. J. Appl. Phys., 85 (4), (1999).

нию вероятности непрямого в реальном пространстве [12] Н.В. Востоков, Ю.Н. Дроздов, З.Ф. Красильник, О.А. Кузоптического перехода. Кроме того, пространственная нецов, Д.Н. Лобанов, А.В. Новиков, М.В. Шалеев. ФТП, локализация электронов в тонком -Si-слое увеличивает 40, 235 (2006).

неопределенность значения их импульса и, следователь[13] N.V. Vostokov, Yu.N. Drozdov, D.N. Lobanov, A.V. Noно, приводит к увеличению вероятности излучательной vikov, M.V. Shaleev, A.N. Yablonskii, Z.F. Krasilnik, рекомбинации в Ge/Si-гетероструктуре на основе непряA.N. Ankudinov, M.S. Dunaevskii, A.N. Titkov, P. Lytvyn, мозонных полупроводников.

V.U. Yukhymchuk, M.Ya. Valakh. In: Quantum Dots:

Fundamentals, Applications, and Frontiers, ed. by B.A. Joyce et al. (Springer 2005, printed in Netherlands) p. 333.

4. Заключение [14] Н.В. Востоков, Ю.Н. Дроздов, З.Ф. Красильник, Д.Н. Лобанов, А.В. Новиков, А.Н. Яблонский. Письма ЖЭТФ, 76 (6), В работе выполнены исследования фотолюминесцен425 (2002).

ции структур с Ge(Si)-самоформирующимися остров[15] P. Sutter, M.G. Lagally. Phys. Rev. Lett., 81, 3471 (1998).

ками, выращенными на гладких релаксированных Редактор Л.В. Беляков Si1-xGex /Si(001) (x = 20-30%) буферных слоях и заключенными между напряженными Si-слоями. В спекThe effect of a tensile-strained Si layer трах ФЛ исследованных структур обнаружен сигнал ФЛ, который связывается с непрямым в реальном пространon the photoluminescence of Ge(Si) стве оптическим переходом между дырками, локализоself-assembled islands grown on relaxed ванными в островках, и электронами, локализованными SiGe/Si(001) buffer layers в напряженных Si-слоях над и под островками. Продемонстрирована возможность управления положением M.V. Shaleev, A.V. Novikov,+, A.N. Yablonskiy, пика ФЛ от Ge(Si)/ -Si-самоформирующихся островков O.A. Kuznetsov•, Yu.N. Drozdov,+, Z.F. Krasilnik,+ за счет изменения только толщины -Si-слоев над и под Institute for Physics of Microstructures островками. Обнаружено увеличение на порядок интенRussian Academy of Science, сивности сигнала ФЛ от Ge(Si)/ -Si-островков по срав603950, GSP-105 Nizhny Novgorod, Russia нению с интенсивностью сигнала ФЛ от Ge(Si)-остров+ Nizhny Novgorod State University, ков, выращенных на Si(001)-подложках. Увеличение ин603950 Nizhny Novgorod, Russia тенсивности сигнала ФЛ связывается с эффективной • Physical-Technical Research Institute, локализацией электронов в напряженных Si-слоях над Nizhny Novgorod State University, и под островками.

603950 Nizhny Novgorod, Russia Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 05-02-17336-a), Рособразования

Abstract

The photoluminescence (PL) of structures with Ge(Si) (проект РНП.2.1.1.1370) и программы BRHE (проект self-assembled islands embedded in tensile-strained Si layer were Y1 P-01-05).

studied. The structures were grown on the smooth relaxed Si1-x Gex /Si(001) (x = 20-30%) buffer layers. The PL peak obtained in PL spectra of studied structures is connected with Список литературы an real space indirect optical transition between holes localized in Ge(Si) islands and electrons localized in tensile-strained Si layers [1] L. Vescan, T. Stoica. J. Luminesc., 80, 485 (1999).

under and above the islands. The possibility of the effective control [2] K. Eberl, O.G. Schmidt, R. Duschl, O. Kienzle, F. Ernst, of the PL peak position by changing the thickness strained Si Y. Rau. Thin Sol. Films, 369, 33 (2000).

layers were shown. It is revealed that the PL intensity at 77 K [3] H. Sunamura, Y. Shiraki, S. Fukatsu. Appl. Phys. Lett., 66 (8), from heterostructures with Ge(Si) self-assembled islands located 953 (1995).

between tensile-strained Si layers is an order of magnitude higher [4] В.Я. Алешкин, Н.А. Бекин, Н.Г. Калугин, З.Ф. Красильник, than the PL intensity from structures with Ge(Si) islands grown А.В. Новиков, В.В. Постников, Х. Сейрингер. Письма on Si(001) substrates.

ЖЭТФ, 67 (1), 46 (1998).

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.