Исследование A+ центров в двумерных структурах на основе GaAs

• Автор: Петров, Павел Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 78 с. : ил.

1 Обзор литературы

1.1 Н~-подобные центры в Б1 и йе

1.2 Особенности Неподобных центров в полярных полупро-

^ водниках

1.3 Н~-подобные центры в двумерных структурах

1.4 Влияние магнитного поля на Н~-подобные центры

2 Проявление А+ центров в фотолюминесценции двумерных

структур ОаАэ/АЮаАз

2.1 Показания к применению фотолюминесцентного метода

2.2 Эксперимент

2.3 Обсуждение результатов

3 Энергия связи А+ центра в квантовых ямах ОаАв/АЮаАз
3.1 Применение фотолюминесцентного метода для измерения
энергии связи А+ центров
3.2 Эксперимент
3.3 Обсуждение результатов
4 Тонкая структура А+ центров в квантовой яме

4.1 Измерение степени циркулярной поляризации фотолюми-

несценции, как метод изучения энергетической структуры
А+ центра
4.2 Эксперимент
4.3 Обсуждение результатов
5 Заключение
Литература

Объект исследования и актуальность темы. А+ центром в полупроводниках называется комплекс образованный нейтральным акцептором и захваченной им дополнительной дыркой. На данный момент существуют две физические модели объясняющие механизм такого захвата. Первая из них основывается на аналогии с отрицательно заряженным ионом во-дорода Н_. Атом водорода в такой модели рассматривается как диполь, который притягивает дополнительный электрон электростатическим потенциалом диполя ~ г~~2. Второй подход заключается в использовании модели потенциала нулевого радиуса. Как известно, в периодическом потенциале атомов кристаллической решётки носитель заряда находящийся в разрешённой зоне может двигаться свободно. Нейтральный атом примеси нарушает периодичность потенциала, что приводит к образованию узкой потенциальной ямы, обычно описываемой 5(г— го)-функцией.
Впервые на возможность существования в твёрдом теле центров, подобных иону водорода Н~, Б- центров и их аналога в полупроводниках р-типа — А+ центров, указал ЬатреН /1/ в 1958 году. Н~-подобные центры в твёрдых телах сразу привлекли внимание исследователей в са-* мых разных областях физики. Основными вопросами изначально были
вопросы о самом существовании таких центров, о величине энергии связи и о размере волновой функции в различных материалах. Интерес к А+ и 0“ центрам в объемных полупроводниках был вызван в первую
кий гелий. Подведение света накачки к образцу и измерения люминесценции производились посредством стеклянного волновода, обеспечивающего максимальную плотность возбуждающего света порядка 10 мВт/мм2. Излучение образцов анализировалось спектрометром ДФС-12 с помощью фотоумножителя ФЭУ-62, охлаждаемого парами азота. Запись спектров осуществлялась в режиме счёта фотонов. Схема экспериментальной установки аналогична схеме приведённой в параграфе 2.2 на рисунке 2.2.
Типичный спектр фотолюминесценци исследуемых структур содержит два пика: пик соответствующий рекомбинации электрона на А~ центр, и пик рекомбинации экситона связанного на нейтральном акцепторе. Иногда в спектре проявляется пик свободного экситона. Зависимости величины первых двух пиков от интенсивности накачки являются линейными. Оба этих пика достаточно широки, от 2-3 до ЮмЭв. Ширина пиков возрастает с уменьшением размера квантовой ямы, что можно объяснить как ростом относительной флуктуации ширины квантовых ям, так и тем, что в узких ямах начинает сказываться зависимость энергии активации от положения центра в яме. В связи с этим возникла проблема различения пиков в случае, когда расстояние по энергии между ними сравнимо с их полушириной. Для установления точного положения пиков люминесценции, как связанных с А+ центрами, так и экситонных, полученные спектры разлагались на гауссовы составляющие. Параметры гауссовых пиков уточнялись последовательными итерациями по методу наименьших квадратов. Один из примеров такой обработки приведён на рисунке 3.2. На нём представлен спектр образца с шириной квантовых