Оптическая регистрация микроволновых резонансов в низкоразмерных полупроводниковых структурах, полученных в результате самоорганизованного роста

• Автор: Преображенский, Василий Львович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 83 с. : ил.

< I. Обзор литературы

1.1. Исследования щелочно-галоидных кристаллов

1.2. Исследования микро- и нанокристаллов, встроенных в кристаллическую матрицу галогенидов цезия
1.3. Исследования систем с квантовыми ямами и квантовыми точками на основе ВцАя/СаАз

1.4 Цели работы

II. Методика эксперимента

2.1. Метод оптического детектирования магнитного резонанса (ОДМР)

2.2. Установка ОДМР

2.3. Спектрометр ЭПР

2.4. Гелиевая станция

2.5. Приготовление образцов

2.5.1. Приготовление образцов КВпАдВг
2.5.2. Приготовление образцов СяВпРЬ и КВг:Ад
2.5.3. Приготовление образцов МЗаАзМ/ОаАз и ЬгАэ/СаАз
III. Конфайнмент электронно-дырочной рекомбинации в самоорганизованных нанокристаллах АдВг в кристаллической матрице КВг
3.1. Экспериментальные результаты
3.2. ОДМР при различной микроволновой мощности и частоте модуляции
3.3. Обсуждение результатов
3.3.1. ОДМР обменно-связанных донорно-акцепторных пар
3.3.2. Изменения ОДМР при изменении длины волны регистрации,
микроволновой мощности и частоты модуляции
3.3.3. Форма линий ОДМР обменно-связанных пар в объемном
кристалле
3.3.4. Оценка размеров нанокристаллов АдВг
IV. Исследование направленного переноса энергии электронно-дырочной

рекомбинации от ионной кристаллической матрицы к самоорганизованным
■ нанокристаллам
4.1. Экспериментальные результаты

4.2. Обсуждение результатов
V. ОДМР в квантовых ямах 1пОаАзК/СаАз и квантовых точках
ЫАв/ОаАз
5.1. Экспериментальные результаты
5.2. Обсуждение результатов
Заключение
Литература
Список публикаций по теме диссертации
Настоящая работа посвящена исследованию рекомбинационных процессов в низкоразмерных полупроводниковых системах, полученных в результате самоорганизованного роста. Объектами исследования являются квантовые точки или микрокристаллы, образовавшиеся внутри щелочно-галоидного кристалла на основе самоорганизованного роста, а также полупроводниковые структуры на основе арсенида галлия с квантовыми ямами и квантовыми точками. Исследования проведены методами радиоспектроскопии и оптической спектроскопии.
Исследования систем пониженной размерности в последнее время получили широкое распространение. Создание одиночных и периодически повторяющихся потенциальных ям путем комбинации материалов, имеющих различные энергии запрещенной зоны и пространственные размеры, ограничивающие движение электронов и дырок, позволило получить новые твердотельные структуры с уникальными оптическими и электронными свойствами. Изучение эффектов, связанных с пространственным ограничением и смешиванием волновых функций носителей, и других особенностей поведения носителей в полупроводниковых наноструктурах, крайне важно для разработки нового поколения полупроводниковых приборов.
В напряженных гетеросистемах существуют механизмы, приводящие к самоорганизованному росту ориентированных микро- и нанокристаллов, встроенных в решетку объемного материала (матрицы). Особый интерес представляют полупроводниковые наноструктуры, в которых квантовый эффект пространственного ограничения (конфайнмента) носителей и экситонов приводит к высокой эффективности излучения. Эти явления могут быть использованы при создании различных оптических систем для квантовой электроники, а также являются перспективными при разработке оптических материалов, применяемых в компьютерной рентгеновской радиографии (X-ray storage phosphors). Встроенные нанокристаллы имеют значительно меньшую ширину запрещенной зоны по сравнению с матричным кристаллом, поэтому системы таких нанокристаллов могут рассматриваться как массивы ориентированных квантовых точек. Одним из перспективных технологических процессов создания

Суммируем основные результаты:
1. Обнаружены микро- и нанокристаллы АдВг, образовавшиеся в результате самоорганизованного роста в кристаллах КВг с большой концентрацией примеси AgBr.
2. Показано, что подобно системе КС1:А§С1 в матрице КВг образуются как достаточно большие микрокристаллы, сохраняющие свойства объемного АдВг, так и нанокристаллы с существенно иными спектрами люминесценции и ОДМР.
3. Исследованы спектры люминесценции и ОДМР, а также зависимость ОДМР от длины волны люминесценции, микроволновой мощности и частоты модуляции СВЧ-поля.
4. Установлено, что люминесценция нанокристаллов AgBr в области 500-650 нм обусловлена рекомбинацией обменно-связанных пар локализованная дырка — мелкий электронный центр с распределением расстояний между партнерами, причем максимальное расстояние ограничено размером нанокристалла.
5. Обнаружено увеличение £-фактора мелких электронных центров вследствие эффекта конфайнмента в нанокристалле AgBr, что является первым экспериментальным подтверждением существующей теории.
6. Из анализа формы наблюдаемых сигналов ОДМР проведена оценка размеров нанокристаллов АдВг.