WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № Истощение инверсного электронного канала на гетерогранице II типа в системе p-GaInAsSb/p-InAs тостях гетерограниц. При этом наблюдался переход от полуметаллического состояния к полупроводниковому.

Резкое уменьшение подвижности при сильном легировании твердого раствора в исследуемых нами гетероструктурах p-GaInAsSb/p-InAs может быть также связано с сужением электронного канала и проявлением дополнительных механизмов рассеяния на флуктуациях потенциала и на шероховатостях гетерограницы.

Сопоставление с зонной диаграммой гетероперехода. Полученные результаты согласуются с энергетической диаграммой разъединенного гетероперехода II типа, представленной на рис. 6. В гетероструктурах p-GaInAsSb/p-InAs минимум зоны проводимости находится по энергии ниже, чем максимум валентной зоны твердого раствора. Между валентной зоной твердого раствора и зоной проводимости InAs образуется разрыв, по оценкам равный = 2 - 1 - Eg1 = 70 мэВ (в твердом растворе электронное сродство 1 = 4.2эВ, Рис. 5. Зависимость электронной подвижности µH в канале от Eg1 = 0.63 эВ, в InAs 2 = 4.9эВ, Eg2 = 0.41 эВ при двумерной концентрации электронов Ns. Штриховая линия — T = 77 K). При сближении этих двух полупроводников зависимость подвижности µH от ширины электронного канана границе раздела происходит перетекание электронов ла d.

из валентной зоны твердого раствора в зону проводимости InAs и формируются изгибы зон на гетерогранице.

При этом по обе стороны гетерограницы образуются Такой же расчет был произведен для образца 4 потенциальные ямы для электронов и дырок. Уровень с менее легированным эпитаксиальным слоем, Ферми структуры пересекает гетерограницу внутри разp2 = 2 · 1018 см-3. При этой концентрации дырок рыва зон, причем делит этот промежуток в той проуровень Ферми Ev-EF = 0.016 эВ при T = 77 K.

Инверсия знака Холла в этом образце наблюдается только в сильных полях (H = 20 кЭ) при T = 130 K, а в слабом поле H = 1 кЭ измеренная подвижность µH при всех температурах отражала электронную подвижность в канале. Зная значения электронной подвижности и считая p2 и µ2 независящими от температуры, можно оценить двумерную концентрацию Ns и ширину электронного канала при всех температурах (см. табл. 2).

Для образцов с нелегированными и слабо легированными эпитаксиальными слоями твердых растворов p-GaInAsSb параметры электронного канала были оценены нами ранее из измерений осцилляций Шубникова–де-Гааза при низких температурах [5]: концентрация двумерных носителей Ns = 1.0 · 1011 см-2, ширина электронного канала d = 400 (образец в табл. 2).

Из полученных данных следует, что в структурах p-GaInAsSb/p-InAs при сильном легировании твердого раствора концентрация электронов в канале возрастает и при этом происходит сужение электронного канала d и резкое уменьшение подвижности µH. Подвижность в электронном канале уменьшается пропорционально -0.Ns (см. рис. 5, сплошная линия) и пропорционально d2 (пунктир). Аналогичные результаты были получены в работах [8–10], где исследовались сверхрешетки II типа с разъединенными зонами (brocan-gap) с различной Рис. 6. Энергетическая диаграмма гетероперехода шириной квантовых ям. Такое падение подвижности в p-GaInAsSb/p-InAs для эпитаксиального слоя твердого сверхрешетках с тонкими слоями объяснялось появлераствора: a — слабо легированного и b — сильно нием рассеяния на флуктуациях потенциала и шерохова- легированного. Значения энергии указаны в мэВ.

Физика и техника полупроводников, 1998, том 32, № 220 Т.И. Воронина, Т.С. Лагунова, М.П. Михайлова, К.Д. Моисеев, А.Е. Розов, Ю.П. Яковлев порции, в которой находятся между собой эффективные [4] Т.И. Воронина, Б.Е. Джуртанов, Т.С. Лагунова, Ю.П. Яковлев. ФТП, 25, 285 (1991).

массы дырок в твердом растворе и электронов в InAs.

[5] Т.И. Воронина, Т.С. Лагунова, М.П. Михайлова, К.Д. МоЕсли твердый раствор нелегирован или слабо легирован исеев, С.А. Обухов, А.Е. Розов, Ю.П. Яковлев. Письма акцепторными примесями, т. е. p < 1017 см-3, уровень ЖТФ, 23, 1 (1997).

Ферми расположен в запрещенной зоне твердого раство[6] R.L. Petritz. Phys. Rev., 100, 1254 (1958).

ра. На гетерогранице формируется электронный канал [7] Т. Андо, А. Фаулер, Ф. Стерн. Электронные свойства глубиной =60 мэВ и шириной d = 400 (рис. 6, a) двумерных систем (М., Мир, 1995).

с полуметаллическими свойствами: в нем наблюдается [8] C.A. Hoffman, J.R. Meyer, E.R. Yougdale, F.J. Bartoli, высокая подвижность электронов, независящая от темR.H. Miles, L.R. Ram-Mohan. Sol. St. Electron., 37, пературы [5].

(1994).

При сильном легировании твердого раствора, когда [9] А.Н. Силин. УФН, 147, 485 (1985).

[10] L. Esaki. Lect. Not. Phys., 133, 302 (1980).

p > 1018 см-3, уровень Ферми находится в валентной зоне твердого раствора, величина разрыва на гетероРедактор Т.А. Полянская границе сохраняется, а уровень Ферми в электронном канале опустится вслед за движением его в твердом Depletion of inverse electron channel растворе (рис. 6, b). При этом канал становится узким с at the type II heterointerface in the system шириной d = 50 150. Появляются дополнительные of p-GaInAsSb/p-InAs механизмы рассеяния на флуктуациях потенциала и на шероховатостях гетерограницы. С повышением темпеT.S. Lagunova, T.I. Voronina, M.P. Mikhailova, ратуры уровнь Ферми в твердом растворе движется к K.D. Moiseev, A.E. Rosov, Yu.P. Yakovlev потолку валентной зоны, вслед за ним поднимается и A.F.Ioffe Physicotechnical Institute, уровень Ферми в канале. Вследствие этого растет шириRussian Academy of Sciences, на канала на уровне Ферми, подвижность электронов в 194021 St.Petersburg, Russia нем возрастает (см. табл. 2).

Abstract

Magnetotransport and electron channel parameters Заключение were investigated in the p-GaInAsSb/p-InAs heterojunctions depending on acceptor doping level of quaternnary layer. An Таким образом, свойства электронного канала в струкabrupt decrease in carrier mobility with increasing doping level турах p-Ga0.83In0.17As0.22Sb0.78/p-InAs при различных in these heterojunctions was observed, which is connected with уровнях легирования твердого раствора акцепторными narrowing and depletion of the channel near the interface and strong примесями существенно зависят от положения в нем localization of electrons in potential wells at the interface.

уровня Ферми: при слабом легировании твердого раствора существует электронный канал с высокой подвижностью электронов, обладающий полуметаллическими свойствами; при сильном легировании твердого раствора наблюдается резкое уменьшение подвижности, связанное с сужением электронного канала, а также с появлением дополнительных механизмов рассеяния на флуктуациях потенциала и на шероховатостях гетерограницы со стороны обоих полупроводников.

Авторы благодарят Т.А. Полянскую и А.Я. Шика за полезную дискуссию и ценные замечания.

Работа частично поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 96-0217841а).

Список литературы [1] Т.И. Воронина, Т.С. Лагунова, М.П. Михайлова, К.Д. Моисеев, Ю.П. Яковлев. ФТП, 30, 985 (1996).

[2] М.П. Михайлова, И.А. Андреев, Т.И. Воронина, Т.С. Лагунова, К.Д. Моисеев, Ю.П. Яковлев. ФТП, 29, 678 (1995).

[3] Т.И. Воронина, Т.С. Лагунова, М.П. Михайлова, К.Д. Моисеев, С.А. Обухов, А.В. Аникундинов, А.Н. Титков, Ю.П. Яковлев. Тез. докл. II Российской конф. по физике полупроводников (СПб., 1996) Т. 2, с. 158.

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.