Магнитооптические свойства квазиодномерных структур с водородоподобными примесными центрами

• Автор: Калинин, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Глава 1. Трансформация спектра примесного магнитооптического поглощения Ш-структур при переходе (Б()-центр) -» (водородоподобный примесный центр)
1.1. Введение
1.2. Энергетический спектр В<_)-центра в продольном магнитном поле
1.3. Коэффициент магнитооптического поглощения Ш-структур
с Б ^ -центрами
1.4. Энергетический спектр мелкого водородоподобного донора
в продольном магнитном поле
1.5. Коэффициент магнитооптического поглощения Ш-структур
с водородоподобными примесными центрами
Выводы к главе
Глава 2. Влияние спин-орбитального взаимодействия на спектр магнитооптического поглощения Ш-структур с водородоподобными примесными центрами
2.1. Введение
2.2. Волновая функция и энергетический спектр водородоподобного примесного центра с учетом спин-орбитального взаимодействия
2.3. Коэффициент примесного магнитооптического поглощения Ш-структуры с учетом спиновых состояний связанного электрона
2.4. Спектральная зависимость коэффициента поглощения.
Аномальный эффект Зеемана
Выводы к главе
Глава 3. Влияние диэлектрического окружения на спектр магнитооптического поглощения Ш-структур с водородоподобными примесными центрами
3.1. Введение
3.2. Волновая функция и энергетический спектр водородоподобного примесного центра в условиях диэлектрического окружения
3.3. Коэффициент примесного магнитооптического поглощения Ш-структур с учетом диэлектрического окружения
3.4. Квантоворазмерный эффект Зеемана
Выводы к главе
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Полупроводниковые структуры с пониженной размерностью являются в настоящее время одним из основных объектов для исследований в физике полупроводников. Значительное внимание, в частности, уделяется созданию[1-3] и исследованию[4-11] полупроводниковых квантовых проволок (КП). Квантовые проволоки, в которых движение носителей заряда ограничено по двум направлениям, обладают уникальными оптическими свойствами [12,13], открывают пути к созданию оптоэлектронных приборов нового поколения [14,15]. Обращает внимание широкий спектр возможных приборных приложений [16]: инфракрасные квантовые каскадные лазеры; резонансно-туннельные диоды; высокоточные стандарты сопротивлений; приборы на основе эффекта электропоглощения и электроопти-ческие модуляторы; инфракрасные фотодетекторы на основе эффекта поглощения между уровнями размерного квантования. Достигнутый прогресс в теории образования наноструктур [17]: обнаружение эффектов упорядоченности квантово-размерных образований на поверхности 1пОаАз/ОаАз [18] и возможность «настройки» характерных размеров образующихся наноструктур при варьировании технологических условий роста (температуры подложки, скорости роста) [17], а также разориентации поверхности подложки [19], позволяет надеяться на получение квантоворазмерных структур с заданными свойствами.
Многочисленные способы создания КП [1,2] могут быть условно разделены на две основные группы: 1) создание КП путем травления исходных двумерных структур; 2) формирование КП непосредственно в процессе выращивания полупроводниковой структуры. Методы, относящиеся к первой группе, обладают несомненными преимуществами, которые особенно важны на этапе изучения физических свойств КП [20]. Суть этих преимуществ состоит в том, что, во-первых, при травлении структур с квантовыми ямами (КЯ) можно в достаточно широких пределах варьиро-

вать геометрические размеры получаемых КП. Во-вторых, при использовании этого способа можно проводить сопоставление свойств исходных КЯ и получаемых из них КП. В работе [20] описан процесс получения и представлены исследования КП на основе гетероструктур ІпСаАв / ваАз. При изготовлении экспериментальных образцов [20] на первом этапе методом МОС - гидридной эпитаксии выращивались исходные гетероструктуры с КЯ. Структуры выращивались на подложках из полуизолирующего ОаАэ (100) и содержали широкозонный слой п-А1 0.зва одАв толщиной 0.8 мкм, нелегированные слои ОаАэ (0.15 мкм), Іп о.иЄа о ^Ав (10 нм, КЯ) и слой ваАв (0.07 мкм). Содержание фоновых примесей в нелегированных слоях не превышало «2х10|8см 3.
Формирование КП начиналось с создания маски на поверхности пластины [20]. Для этого на поверхность наносился слой плазмостойкого фоторезиста А2-13 75.1 толщиной 0.1 мкм, который затем засвечивался двухлучевой интерференционной картиной, полученной от Аг-лазера (с длиной волны 351 нм). Экспонированный фоторезист обрабатывался в проявителе АК-303. Полученная маска имела вид параллельных полос фоторезиста шириной 80-100 нм, расположенных с периодом 0.2 мкм. Реактивное ионное травление структур через полученную маску проводилось на установке вЖ-ЗОО Аікаїеі в смеси ВСІ 3 С12 N 2 1:1:1 при давлении в камере 0.8 Па и напряжении автосмещения 50 В, что обеспечивало малую концентрацию дефектов в приповерхностной области полупроводникового материала. При выбранных в [20] параметрах процесса травление было анизотропным, благодаря чему образовавшиеся под маской гребни имели прямоугольное сечение, а их поперечный размер совпадал с шириной полосы маски. Глубина травления составляла 0.15 мкм, так что узкие участки КЯ ІП о.15 Иа о.85 Ав,остающиеся в каждом гребне (т. е. КП), располагались примерно на половине его высоты. После удаления маски в плазме кислорода на последнем этапе формирования КП, образцы помещались в реактор ус-

находящейся в магнитном поле, в случае поперечной поляризации еи света согласно (1.3.5) запишутся как [А6]
М%в =1^1тЛР>(Р>г)НывФодо(р>2))
|o *2 *r 27Г +00 +СО
= -г'ЙЯ» I —-- j J pdp d(pdz44m k{p,(p,z)x
V т со о ~оо о
X cos(é'-p)—+ -sin(6>-^)—-^psin() 4V0j0(p,z), (1.5.5)
ч др р дер 2п
С учетом одноэлектронных состояний в продольном магнитном поле (1.5.3) и волновой функции (1.5.2) связанного на ВПЦ электрона в КП матричные элементы М(ДВ запишутся в виде
М(г°ов Z] n 2 s 2 ad2 [i_exp(- лx2/k)]^ x
V m oo ao
pPP:

И 2 L'n 4 a
x Jd
2ai,
111 ^COS (0 — L-sin (ç>-9)
h v ’ 2 h v ’
|mj
Jdz |z[2 x
exp| -■N Iіexp(ik!z| )F[1 -^,2,-2і k|z|I,
(1.5.6)
Расчет матричных элементов (1.5.6) приводит к вычислению интеграла, определяющего правило отбора для магнитного квантового числа ш [79]:
jd(»exp(-im
Haj2exp(+10)
здесь 8т ±1 - символ Кронекера
COS (0- С 2
(1.5.7)
^т,±1
1, еслит = ±1, О, еслит*±1,
(1.5.8)