Полупроводниковые наноструктуры CdSe/ZnSe, полученные методом молекулярно-пучковой эпитаксии: самоформирование, свойства и применение в оптоэлектронике

• Автор: Седова, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 177 с. : ил.

* Содержание
Глава 1 Характеристика соединений А2В6 и гетероструктур
на их основе (литературный обзор)
1.1. Свойства и особенности полупроводников А2В6
1.2. Гетероструктуры CdSe/ZnSe с дробно-монослойными
вставками
1.2.1. Процесс самоформирования. Особенности
структурных и оптических свойств
1.2.2. Стрессор - как способ управления процессом самоформирования квантовых точек

1.3. Исследования сине-зеленых лазеров на основе
широкозонных соединений А2В6
1.3.1. Лазеры с накачкой электронным пучком
ГЛАВА 2. Аппаратное обеспечение молекулярно-пучковой эпитаксии широкозонных соединений и методики
исследования их свойств
2.1 Состав и особенности установки МПЭ
2.2. Методы in situ диагностики при МПЭ
2.3. Методы ex situ структурной и оптической характеризации эпитаксиальных слоев и гетероструктур
2.4. Особенности гетероэпитаксии на подложках GaAs.
Формирование бездефектной границы A2B6/GVb4s
2.4.1. Сульфидные пассивирующие покрытия в условиях

Глава 3 Исследование эффектов самоформирования в сильнонапряженных CdSe/ZnSe низкоразмерных

наноструктурах

* 3.1 Наноструктуры С(18е^п5е, сформированные методом
стандартной МПЭ и методом эпитаксии с повышенной
миграцией атомов. Структурные и оптические свойства
3.2. Модифицированный метод эпитаксии с повышенной
миграцией атомов
3.3. Влияние введения субмонослоя С(1Те в качестве стрессора
на формирование квантовых точек С(15е в матрице ZnSe
3.4 Термодинамическая стабильность твердого раствора
ZnI.xCdxSe
Глава 4. Лазерные гетероструктуры на основе соединений
7 а
А В для сине-зеленого спектрального диапазона
4.1. Лазерные гетероструктуры для оптической накачки

4.1.1. Исследования свойств C(l(Zn)Se/ZnMgSSe лазеров для оптической накачки
4.1.2. Оптимизация конструкции лазерных гетероструктур с
С(15е дробно-монослойной активной областью
4.1.3. Интегральный лазерный конвертер А2В6/А3Ы с
оптической накачкой
4.2. Лазерные свойства двойных гетероструктур с раздельным ограничением на основе Сй@п)8е^пМд58е с различным
типом активной области при накачке электронным пучком
Заключение
Список цитируемой литературы
Основные работы, включенные в диссертацию

Актуальность проблемы. Современная оптоэлектроника является областью науки и техники, активно использующей все последние достижения физики твердого тела, квантовой электроники, физической химии и полупроводниковой технологии. Исследования в области оптоэлектроники важны для разработки новых принципов, а вместе с ними и нового поколения приборов для оптической передачи, приема, обработки, хранения и отображения информации.
В настоящее время большое внимание уделяется промышленному созданию сине-зеленых полупроводниковых лазеров, необходимых для систем проекционного лазерного телевидения, локальных волоконно-оптических линий связи, использующих пластиковые волокна, устройств высококачественной цветной печати, систем лазерной навигации и локации, флуоресцентной диагностики клеток в медицине, и других лазерных применений. Наиболее естественными кандидатами для создания зеленых лазеров остаются гетероструктуры на основе широкозонных полупроводников А2В6, обладающие высокой квантовой эффективностью люминесценции в спектральном диапазоне 490-550 нм. Однако, несмотря на все предпринимаемые попытки, проблема создания коммерческого зеленого инжекционного лазера на основе соединений А2В6 к настоящему моменту остается нерешенной. Все усилия по оптимизации лазерных диодов на основе ЕпБе не привели к заметному увеличению их времени жизни, и результат, полученный в 1998 году фирмой Бопу Со-400 ч работы в непрерывном режиме при комнатной температуре [1], до сих пор остается непревзойденным.

Основными конкурентами соединениям А В для оптоэлектронных лазерных применений являются полупроводники А314, успешно развивающиеся в последнее время, и гетероструктуры на базе фосфидов III группы, исследование которых в качестве материала для приборов,
поверхности подложки ваАз. Реконструкция поверхности ваАя зависит как от температуры отжига, так и от состава остаточной атмосферы в камере роста. При небольшом остаточном давлении Бе в ростовой камере в диапазоне 500-600°С реконструкция поверхности ваАБ (3x6) трансформируется в (2x3), а (4x2) в (4x3) [120]. В [121] также указывалось, что (2x3) и (4x3) реконструкции являются Оа-стабилизированными поверхностями, “декорированными” атомами Бе. Следует отметить, что такое состояние поверхности может быть получено только при небольшом остаточном давлении Бе в камере роста, что достигается поддержанием низких температур источников Бе и 2пБ в процессе отжига. При увеличении остаточного давления Бе в камере эти реконструкции переходят в (2x1), типичные для Бе-стабилизированной поверхности.
Третьим, также чрезвычайно важным моментом является инициация роста посредством выдержки поверхности ваАв в потоке Тп в течение 30-60 секунд и стабилизации поверхности при росте 20-нм буферного слоя 7пБе. Обнаружено, что режим эпитаксии в условиях избыточного Бе, которому соответствует реконструкция поверхности (2x1) ДБЭ, существенно сокращает продолжительность стадии ЗО-зародышеобразования (если таковая наблюдается) по сравнению со случаем с(2х2)2п-стабилизированного роста. Напротив, переходная (2х1)Бе-»с(2х2)7п картина ДБЭ, соответствующая случаю единичного соотношения концентраций атомов второй и шестой групп на поверхности роста, является оптимальной для получения слоев (гп,Мд)ББе высокого структурного совершенства.
При росте на химически подготовленной и отожженной подложке ваАв плотность ДУ превышает 108-109 см'2 [122]. Использование оптимизированных режимов отжига подложки ОаАэ и выдержка ее поверхности под потоком цинка [123] на начальном этапе эпитаксии привели к снижению плотности дефектов до ~106-107см‘2 [124].