Полупроводниковые структуры для волоконно-оптических линий связи, полученные методом молекулярно-пучковой эпитаксии и его разновидностями

• Автор: Егоров, Вячеслав Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 130 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
Введение
1.1. Существующие методики и подходы получения длинноволнового излучения на основе 1п(Оа, А1)Аз/Оа(А1)А
1.2. Многослойные структуры 1п(0а)Аз/0аА8 с квантовыми точками
1.3. Гетероструктуры на основе ІпАв/Бі
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ
2.1. Метод молекулярно-пучковой эпитаксии
2.2. Экспериментальная установка молекулярно-пучковой эпитаксии ЭП 1203
2.3. Предростовая химическая подготовка пластин арсенида галлия и кремния.
2.4. Комплекс регистрации и анализа картин дифракции быстрых электронов на отражение
2.5. Методики выращивания полупроводниковых соединений А3В5 на установке молекулярно-пучковой эпитаксии ЭП1
2.6. Структуры для измерений методами трансмиссионной электронной микроскопии и фотолюминесценции
Глава 3. МНОГОСЛОЙНЫЕ СТРУКТУРЫ ІпАзАЗаАз С КВАНТОВЫМИ
ТОЧКАМИ
Введение
3.1. Численное моделирование роста многослойных структур с квантовыми точками на основе эластичного взаимодействия
ОГЛАВЛЕНИЕ
3.2. Влияние ростовой моды на оптические свойства многослойных систем ІпАя/ваЛв с квантовыми точками
3.3. Влияние технологических параметров на структурные и оптические свойства ІпАБ/ОаАв многослойных систем
3.4. Влияние вицинальности поверхности на оптические свойства
Глава 4. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ПОДХОДЫ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ СТРУКТУР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДЛИННОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (В ДИАПАЗОНЕ 1.3-1.55 МКМ) В СИСТЕМЕ ВДСЭДАз/СЗаАз
Введение
4.1. Влияние ростовых параметров на электронную структуру и оптические свойства квантовых точек в гетероструктурах ІпОаАз/ОаАз
4.2. Оптические свойства 1п(Са)А8/ОаАБ структур, выращенные при пониженной температуре роста
Глава 5. ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ ЬтАб/Ы С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ
Введение
5.1. Влияние технологических параметров на механизм роста іпАб КТ на поверхности 8і(100)
5.2. Оптические свойства іпАб квантовых точек на поверхности 81(100)
5.3. Структурная композиция системы Зі/іпАб/Бі после отжига
5.4. Структурные свойства многослойных систем ІпАв/зі с квантовыми точками.. 103 Заключение
Список цитируемой литературы.

ВВЕДЕНИЕ
Одним из основных направлений в современной фундаментальной и прикладной физике является изучение процессов формирования структур с характерными размерами нанометрового диапазона: квантовых ям, квантовых проволок или нитей, и квантовых точек (КТ) [1]. Это связано с тем, что в объектах с пониженной размерностью вид функции плотности состояний качественно меняется: параболически растет с энергией для объемного материала, при квантоворазмерном ограничении в одном направлении имеет ступенчатый вид, в случае ограничения в двух направлениях плотность состояний имеет пиковый характер. КТ реализуют предельный случай размерного квантования в полупроводниках, поскольку электронный спектр идеальной КТ представляет собой набор дискретных уровней, разделенных областями запрещенных состояний, и соответствует электронному спектру одиночного атома. Функция плотности состояний, определяемая размерностью активной области, оказывает определяющее влияние на температурную зависимость порогового тока 1* полупроводникового гетеролазера. Для традиционных лазеров на двойной гетероструктуре температурная зависимость порогового тока определяется температурным размытием инжектированных носителей. В случае лазеров с квантовой ямой в качестве активной области, эффект температурного размытия будет меньшим в силу ступенчатого вида плотности состояний. Теоретически, в КТ температурное размытие носителей вообще отсутствует, поскольку плотность состояний является дельта-функцией, следовательно, пороговый ток лазера на КТ не должен зависеть от температуры. Помимо этого, в квантовых точках резко возрастает энергия связи и сила осциллятора экситона, что делает такие структуры наиболее перспективными для использования в приборах оптоэлектроники.
— 35— ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ
• его разновидность — субмоноелойная миграционно-стимулированная эпитаксия (рис.2.3,б), при этом потоки индия и мышьяка направлялись на поверхность подложки последовательно; каждый цикл осаждения атомов индия соответствовал напылению 0.5 МС с последующей выдержкой в потоке мышьяка в течение 10 секунд.
• совместная комбинация методов СМПЭ+СМСЭ (рис.2.3,в)— для роста первых
0.5 МС использовалась традиционная МПЭ в субмонослойном режиме напыления, а рост последующего количества InAs происходил в режиме СМСЭ. Преимущества и уникальные возможности подобного метода выращивания по сравнению с предыдущими будут описаны в следующей главе.
Для роста на кремниевых подложках арсенид индия осаждался обычной молекулярно-пучковой эпитаксией. Состояние поверхности контролировалось in situ дифракцией быстрых электронов на отражение. Калибровка скоростей роста GaAs, Alo.25Gao.75As и InAs проводилась с помощью измерения осцилляций интенсивности зеркального рефлекса на картине ДБЭО. Скорости роста GaAs, Alo.25Gao.75As и InAs в процессе экспериментов были постоянными и равными 0.7, 1.0 и 0.1 монослоя/с, соответственно. Давление мышьяка в ростовой камере поддерживалось на постоянном уровне и составляло (1.5 — 1.8)х10'6 Па. Для контроля температуры поверхности помимо платной конструкции на основе термопары BP5/BP20 дополнительно использовался инфракрасный пирометр Ircon Modline Plus.