WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Коттрелла (Cottrell) [20]. Ловушкой, которую связывают Связано это с тем, что в результате отжига при 450 K с с ядром дислокации несоответствия, является уровень Ura = 0 и последующего охлаждения до 80 K глубокие с энергией 0.58 эВ [20]. Возможно, он присутствует в донорные уровни ED4 и ED5, захватывая электроны, наших DLTS-спектрах в виде низкотемпературного плеча становятся нейтральными. Концентрация нескомпенсипика ED5. Максимум в распределении концентрации рованных доноров уменьшается, уровень Ферми опускадефектов EL2 наблюдался при Ur = 1.5В и он прихо- ется вниз, заполнение пространственно локализованных дился на провал при распределении кластеров VAs-AsGa. состояний уменьшается и амплитуды DLTS-пиков EDУровень HD2 (рис. 6, a) близок по параметрам к уровню и ED2 также уменьшаются (рис. 5, a). При отжиге и HL3, который был впервые обнаружен в GaAs, выращен- охлаждении с Ura < 0 донорные уровни при низких Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. 208 М.М. Соболев, И.В. Кочнев, В.М. Лантратов, Н.А. Берт, Н.А. Черкашин, Н.Н. Леденцов, Д.А. Бедарев температурах остаются незаполненными, концентрация и близок по параметрам к дефектам EL3 [15] и I3 [13], нескомпенсированных доноров, заполнение локальных последний из которых образуется при радиационном состояний и амплитуды низкотемпературных пиков ED1 облучении GaAs и связан с VAs и межузельным As.

и ED2 пиков не изменяются. Соответственно при отжиге Изменения энергии термической ионизации электронов и последующем охлаждении с Ufa > 0 происходит с поверхностных состояний могут быть обусловлены инжекция дырок через p-n-переход, при этом определен- электростатическим диполем, возникающим вследствие ная часть дырок захватывается на акцепторные глубокие кулоновского взаимодействия электронов смачивающего уровни в нейтральной области GaAs. С учетом того, слоя, расположенного ближе к n+-подложке, и ионичто Nta > Ntd, концентрация нескомпенсированных доно- зированных состояний гетерограницы. Встроенное поле ров увеличивается, емкость возрастает, уровень Ферми этого диполя будет направлено в противоположную по смещается ближе к зоне проводимости и заполнение отношению к полю p-n-перехода сторону, уменьшая квантовых состояний увеличивается. Это приводит к эффективное электростатическое поле. При увеличении увеличению DLTS-пиков ED1 и ED2 по сравнению со напряжения обратного смещения Ur число локализослучаем отжига с Ura < 0. Как отмечалось ранее, опти- ванных электронов в смачивающем слое за счет тунческая подсветка при измерении C-V -характеристик в нельной эмиссии, стимулированной полем, будет уменьобласти низких температур приводила к значительному шаться, а следовательно, и эффективное поле также росту емкости образца A (рис. 3, a) и амплитуд DLTS- будет уменьшаться. Активационная энергия электронной пиков ED1 и ED2 (рис. 5, a). Рост амплитуд этих эмиссии будет увеличиваться, что соответствует смещепиков зависел от интенсивности света и связан с за- нию максимума ED3 пика DLTS в высокотемпературную хватом на глубокие донорные и акцепторные ловушки область спектра (рис. 4, a). При увеличении амплитуды электронов и дырок, возбуждаемых светом. При условии импульса заполнения Up заселенность квантовой ямы Nta > Ntd, так же как и при отжиге с Ufa > 0, смачивающего слоя электронами растет, эффективное концентрация нескомпенсированных доноров увеличи- поле увеличивается и энергия активации электронов вается тем больше, чем больше интенсивность света; уменьшается за счет проявления полевого эффекта. Для соответственно изменяются и все остальные величины. дырочного уровня HD1, который, по-видимому, связан Из этих исследований следует однозначный вывод о с основным дырочным состоянием квантовой точки, том, что уровни ED1 и ED2 являются пространственно электростатический диполь образуется дырками, локалилокализованными состояниями. Их локализация совпа- зованными на состоянии HD1 и захватившими электрон дает с областью аккумуляции электронов, т. е. пиков глубокими акцепторными уровнями. Электрическое поле n(Ur), (рис. 3, a) и положением трехмерных остров- диполя на этот раз будет направлено в ту же сторону, ков, определенных из ПЭМ исследований. Кроме того, что и поле p-n-перехода. Все изменения активационной при увеличении заселенности уровня ED2 наблюдается энергии для дырочной эмиссии с состояния HD1 будут смещение положения DLTS-максимума в низкотемпера- противоположны тому, что мы наблюдали для уровня турную область спектра (рис. 4, a), как это характерно ED3. Суммируя величины энергий электронного (ED2) для квантовых точек. Объяснение смещению DLTS-пика и дырочного (HD1) состояний с энергией основного дано в работах [9,10] и связывается с эффектом ку- состояния экситона КТ, получаем в итоге величину, лоновского отталкивания между электронами на кван- приблизительно совпадающую с шириной запрещенной товых состояниях точек, приводящим к тем большему зоны. Эта же величина получается при суммировании уменьшению энергии эмиссии, чем больше электронов энергий состояний ED1 и HD1 с энергией h = 1.25 эВ, окажется на основных и возбужденных состояниях. Для и, таким образом, подтверждается наше предположение уровней ED1 и ED2 наблюдалось уменьшение ампли- о том, что уровни ED2 и HD1 являются основнытуд DLTS-сигнала при больших Ur (рис. 4, a), которое ми электронным и дырочным состояниями, а уровень также характерно для КТ и объясняется проявлением ED1 — возбужденным состоянием КТ. DLTS-измерения полевого эффекта [22]. Проведенные нами исследования отожженного образца К1383 (рис. 4, b, 5, b, 6, b) показали ФЛ образца A (рис. 2, a) показали наличие в спектрах исчезновение целого ряда дефектов донорного и акцепизлучения полосы основного состояния экситона КТ с торного типов: EL2, связанного с дислокацией несоотэнергией h = 1.05 эВ и шириной 116 мэВ, а также плеча ветствия, EL3(I3) и HS2, имеющего отношение к VAs.

с энергией h = 1.25 эВ. Уровни HD1 и ED3 также Примерно, на 2 порядка уменьшились концентрации акпроявляли характерные признаки пространственно лока- цепторных дефектов HL3 и H5. Это привело к тому, что лизованных состояний: смещение положения максимума уровень Ферми и соответственно заполнение квантовых DLTS-сигнала при изменении напряжения обратного сме- состояний точек в слоях GaAs более не определяются щения Ur и импульса заполнения Up (рис. 6, a). Ранее в перезарядкой донорных и акцепторных дефектов с глуработах [11,12] мы уже наблюдали подобные зависимо- бокими уровнями. Наблюдаемые изменения пика EDсти для квантовых и поверхностных состояний от напря- в DLTS-спектрах (рис. 5, b) после изохронных отжигов жения обратного смещения и импульса заполнения. Что определяются уже электростатическим диполем за счет касается уровня ED3, то он, по-видимому, связан с по- кулоновского взаимодействия локализованных в точке верхностными состояниями гетерограницы InGaAs/GaAs электронов и ионизованных глубоких донорных уровней.

Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. Термоотжиг дефектов в гетероструктурах InGaAs/GaAs с трехмерными островками При изохронном отжиге и последующем охлаждении с трации остальных дефектов упали на порядок и более.

Ura < 0 до 80 K глубокие донорные уровни остаются Обнаружено, что заполнение электронных квантовых ионизованными. После подачи импульса заполнения при состояний ED1, ED2 и дефекта EL3, расположенного на низких температурах измерения DLTS-спектра электро- гетерогранице InGaAs/GaAs, в неотожженных структуны захватываются на квантовые состояния точек. В то рах управляется перезарядкой донорных и акцепторных же время глубокие донорные уровни остаются ионизо- дефектов с помощью изохронных отжигов (Ura = 0, ванными, так как энергии электронов еще недостаточно Ura < 0 и Ufa > 0) и белого света. Поведение акцептордля преодоления потенциального барьера и захвата на ного квантового состояния в неотожженной структуре, уровень. Происходит образование диполя, электриче- точно так же и электронного квантового состояния EDское поле которого направлено в ту же сторону, что в отожженной in situ структуре, при изохронных оти поля p-n-перехода. Энергия термической активации жигах определяется образованием электростатического электронов с квантового состояния уменьшается из-за диполя и эффектом кулоновского взаимодействия меполевого эффекта. При отжиге и охлаждении с Ura = 0 жду носителями, локализованными в квантовой точке, происходит частичное заполнение донорных уровней и и ионизованными дефектами с глубокими уровнями, электростатическое поле диполя уменьшается. Проис- расположенными вблизи КТ.

ходит смещение DLTS-пика ED2 в область высоких Работа была поддержана Министерством науки России температур. Отжиг и охлаждение при Ufa > 0 приводят по программе ”Физика твердотельных наноструктур” к еще большему смещению пика ED2 в ту же сторону, (грант 99-1115).

что и при отжиге с Ura = 0. Это определяется тем, что в исследуемой нами структуре B реализуется режим двойной инжекции электронов и дырок при прямом Список литературы смещении. Степень заполнения электронных ловушек увеличивается в большей степени, чем при отжиге с [1] D. Bimberg, M. Grundmann, N.N. Ledentsov. Quantum Dot Heterostructures (Wiley Chichester, 1998).

Ura = 0. В качестве доказательства этого служит рост [2] I.N. Stranski, L. Krastanow. Sitzungsberichte d. Akad. d. Wisпика ED2 при измерении DLTS-спектра с импульсами senscaften in Wien, Abt. Iib, Band 146, p. 797 (1937).

заполнения Ufa > 0 (рис. 5, b).

[3] F. Heinrichsdorff, A. Krost, D. Bimberg, M. Grundmann, A.O. Kosogov, P. Werner. Appl. Phys. Lett., 68, 3284 (1996).

[4] F. Heinrichsdorff, M.-H. Mao, N. Kirstaedter, A. Krost, Заключение D. Bimberg, A.O. Kosogov, P. Werner. Appl. Phys. Lett., 71, 3284 (1997).

Мы провели детальные C-V- и DLTS-исследования [5] D. Bimberg, V.A. Shchukin, N.N. Ledentsov, A. Krost, p-n-структур InGaAs/GaAs, выращенных методом ГФЭ F. Heinrichsdorff. Appl. Surf. Sci., 130–132, 713 (1998).

МОС, по установлению влияния послеростового отжи[6] J.C. Ferrer, F. Peiro, A. Cornet, J.R. Morante, T. Utzmeier, га слоя InGaAs на процесс формирования трехмерных G. Armelles, F. Briones. Proc. 19th Int. Conf. on Defects in когерентно напряженных бездислокационных островков Semiconductors (Aveiro, Portugal, 1997) [Mater. Sci., Forum, с привлечением таких методов, как просвечивающая 258–263, 1689 (1997)].

электронная микроскопия и фотолюминесценция. Кроме [7] A.O. Kosogov, P. Werner, U. Gosele, N.N. Ledentsov, D. Bimberg, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, A.E. Zhukov, P.S. Kop’ev, того, на неотожженных и отожженных in situ структурах Zh.I. Alferov. Appl. Phys. Lett., 69, 3072 (1996).

были проведены исследования дефектов с глубокими [8] D.V. Lang. J. Appl. Phys., 45, 3023 (1974).

уровнями и их влияния на заполнение квантовых состо[9] M.M. Sobolev, A.R. Kovsh, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, яний трехмерных островков (квантовых точек). ИсслеA.E. Zhukov, M.V. Maximov, N.N. Ledentsov. Proc. 19th Int.

довался также эффект кулоновского взаимодействия лоConf. on Defects in Semiconductors (Aveiro, Portugal, 1997) кализованных в квантовой точке носителей с ионизован[Mater. Sci. Forum, 258–263, pt. 3, 1619 (1997)].

ными глубокими донорами и акцепторами. Установлено, [10] М.М. Соболев, Ф.Р. Ковш, В.М. Устинов, А.Ю. Егоров, что в неотожженной структуре происходит образование А.Е. Жуков, М.В. Максимов, Н.Н. Леденцов. ФТП, 31, трехмерных островков с дислокациями несоответствия, (1997).

а в отожженном — бездислокационных квантовых точек. [11] М.М. Соболев, Ф.Р. Ковш, В.М. Устинов, А.Ю. Егоров, А.Е. Жуков, М.В. Максимов, Н.Н. Леденцов. ФТП, 33, Из C-V-измерений в неотожженной структуре обнару(1999).

жено существование области аккумуляции электронов, [12] M.M. Sobolev, A.R. Kovsh, V.M. Ustinov, A.Yu. Egorov, связанной как с квантовыми состояниями точек, так и с A.E. Zhukov. J. Electron. Mater., 28(5), 491 (1999).

дефектами с глубокими уровнями. DLTS-измерения по[13] D. Stievenard, J.C. Bourgoin. J. Appl. Phys., 59, 743 (1986).

зволили определить, что вблизи КТ присутствуют такие [14] D. Pons, P.M. Monney, J.C. Bourgoin. J. Appl. Phys., 51, известные дефекты, как EL2, EL3(I2), I3, HL3, HS2, H5.

(1980).

Концентрации ловушек были сравнимы с концентраци[15] G.M. Martin, A. Mitonneau, A. Mircea. Electron. Lett., 13, ей мелких доноров, а дырочных ловушек больше, чем 191 (1977).

электронных. После отжига in situ исчезли дефекты EL[16] A. Mitonneau, G.M. Martin, A. Mircea. Electron. Lett., 13, и EL3, связанные с образованием дислокаций, концен- 666 (1977).

6 Физика и техника полупроводников, 2000, том 34, вып. 210 М.М. Соболев, И.В. Кочнев, В.М. Лантратов, Н.А. Берт, Н.А. Черкашин, Н.Н. Леденцов, Д.А. Бедарев [17] П.Н. Брунков, С. Гайбуллаев, С.Г. Конников, В.Г. Никитин, М.И. Папенцев, М.М. Соболев. ФТП, 25, 338 (1991).

[18] D. Stievenard, X. Boddaert, J.C. Bourgoin, H.J. von Bardeleben. Phys. Rev. B, 41, 5271 (1990).

[19] G. Yusa, H. Sakaki. Appl. Phys. Lett., 70, 345 (1997).

[20] G.P. Watson, D.G. Ast, T.J. Anderson, B. Pathangey, Y. Hayakawa. J. Appl. Phys., 71, 3399 (1992).

[21] P.D. Siverns, S. Malik, G. McPherson, D. Childs, C. Roberts, R. Murray, B.A. Joyce. Phys. Rev. B, 58, R10 127 (1998).

[22] S. Anand, N. Carlsson, M.-E. Pistol, L. Samuelson, W. Seifert.

Appl. Phys. Lett., 67, 3016 (1995).

Редактор Л.В. Шаронова Thermal annealing of defects in InGaAs/GaAs heterostructures with three-dimensional islands M.M. Sobolev, I.V. Kochnev, V.M. Lantratov, N.A. Bert, N.A. Cherkashin, N.N. Ledentsov, D.A. Bedarev Ioffe Physicotechnical Institute, Russian Academy of Sciences, 194021 St.Petersburg, Russia

Abstract

Pages:     | 1 | 2 ||



© 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.